Wyniki 11-17 spośród 17 dla zapytania: authorDesc:"A. Prokopiuk"

Zastosowanie spektroskopii strat we wnęce optycznej do detekcji śladowych ilości tlenku węgla DOI:10.15199/13.2016.9.6


  Spektroskopia strat we wnęce optycznej należy do jednych z najczulszych technik stosowanych do wykrywania gazów. Dużą czułość uzyskuje się przez zastosowanie wnęk optycznych zbudowanych ze zwierciadeł o ekstremalnie dużych współczynnikach odbicia. Układy tego typu umożliwiają wykrywanie śladowych ilości gazów. W artykule przedstawiono optoelektroniczny sensor tlenku węgla, który obok tlenków azotu oraz ditlenku siarki jest jednym z głównych zanieczyszczeń powietrza. Projekt sensora uwzględnia najnowsze krajowe osiągnięcia technologii optoelektronicznych, w tym kwantowe lasery kaskadowe oraz fotodetektory z supersieci drugiego rodzaju. Prace nad tymi urządzeniami były realizowane w ramach projektu EDEN, finansowanym przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, którego liderem jest Instytut Technologii Elektronicznych. Badania wstępne pokazały, że opracowany sensor tlenku węgla charakteryzuje się dużą liniowością charakterystyki czułości w zakresie stężeń od 10 ppb do 2,5 ppm. Słowa kluczowe: optoelektroniczny sensor tlenku węgla, spektroskopia absorpcyjna.Spektroskopia absorpcyjna jest techniką umożliwiającą identyfikację gazów oraz ich analizę ilościową. Jej idea pracy polega na analizie odziaływania promieniowania optycznego o określonej długości fali z cząsteczkami gazu. W najprostszym rozwiązaniu mierzona jest moc promieniowania transmitowanego przez próbkę gazu w funkcji długości fali (λ). Na tej podstawie oblicza się absorbancję (A(λ)) lub współczynnik absorpcji (α(λ)). Ze względu na fakt, że cząsteczki posiadają charakterystyczne widma absorpcyjne, można określić skład badanej próbki (analiza strukturalna). Natomiast znając ich przekroje czynne na absorpcję (σ(λ)), można wyznaczyć stężenie badanego gazu (analiza ilościowa). Obecnie w analizie strukturalnej gazów często stosuje się spektrofotometry wykorzystujące do wyznaczania absorbcji w funkcji długości fali transformatę Fouriera (FT-IR) [1]. Je[...]

Wybrane zastosowania spektroskopii absorpcyjnej DOI:10.15199/13.2016.9.14


  W artykule scharakteryzowano wybrane techniki laserowej spektroskopii absorpcyjnej. Szczególną uwagę zwrócono na układy, w których stosuje się komórki wieloprzejściowe, modulację długości fali oraz wnęki optyczne. Przedstawiono przykładowe wyniki badań prowadzonych w zakresie opracowania optoelektronicznych sensorów gazów do wykrywania biomarkerów chorób w ludzkim oddechu. Zademonstrowano sensory, których granica wykrywalności wyniosła od 0,3 ppb do 200 ppm. Słowa kluczowe: spektroskopia absorpcyjna, sensory gazów, MUPASS, WMS, SSWO.W najprostszych układach spektroskopii absorpcyjnej stosuje się źródło promieniowania, komórkę pomiarową (tzw. absorpcyjną) oraz czuły fotoodbiornik rejestrujący promieniowanie docierające ze źródła (ang. Direct Absorption Spectroscopy - DAS). Źródłem promieniowania może być lampa, dioda elektroluminescencyjna lub laser emitujący promieniowanie o długości fali dopasowanej do linii absorpcji badanego gazu. W przypadku, gdy w komórce pomiarowej pojawi się badany gaz, natężenie promieniowania docierającego do fotoodbiornika ulega osłabieniu. Na tej podstawie można wnioskować o stężeniu badanego absorbera. Natężenie promieniowania rejestrowanego przez fotoodbiornik można określić za pomocą prawa Lamberta-Beera , (1) gdzie I0(λ) oznacza natężenie promieniowania emitowanego przez źródło przy danej długości fali λ, x jest drogą światła w absorberze, S oznacza stężenie gazu, natomiast σ(λ) jest przekrojem czynnym na absorpcję. Zależność przekroju czynnego na absorpcję od długości fali jest charakterystyczna dla danego gazu i można ją wyznaczyć w warunkach laboratoryjnych. Znając natężenie promieniowania emitowanego ze źródła, natężenie promieniowania odbieranego, przekrój czynny na absorpcję oraz odległość x, można obliczyć stężenie gazu wg wzoru . (2) Wybrane techniki spektroskopii laserowej Rozwój układów spektroskopii absorpcyjnej związany jest głównie z poszukiwaniem nowych meto[...]

Analiza rozwoju systemów bezprzewodowej łączności optycznej DOI:10.15199/13.2017.7.1


  Istotnym elementem rozwoju współczesnego świata jest możliwość wymiany informacji. Obecnie głównym standardem staje się szerokopasmowy dostęp światłowodowy. Jednak nie wszędzie jest możliwe zastosowanie infrastruktury światłowodowej np. w obszarach o gęstej zabudowie miejskiej, na terenach chronionych, czy też w wypadku konieczności zachowania bezwzględnego bezpieczeństwa danych. Alternatywą dla tych systemów są urządzenia łączności bezprzewodowej. W ubiegłym wieku ważną rolę odgrywały łącza mikrofalowe (radiolinie). Jednakże utrzymanie takich systemów jest coraz trudniejsze ze względu na nasycenie częstotliwości radiowych szczególnie w dużych miastach, wrażliwość na zakłócenia, duże niebezpieczeństwo przechwycenia poufnych danych, obawy o negatywny wpływ na zdrowie, czy wysokie opłaty licencyjne za użytkowane pasmo częstotliwości. Obecny rozwój technologii optoelektronicznych umożliwił opracowanie tzw. łączy optycznych w otwartej przestrzeni, które pozbawione są powyższych wad. W literaturze anglojęzycznej noszą one nazwę Free Space Optics - FSO. Systemy FSO, mimo że stosowane były w wojsku od ponad 30 lat, dopiero od kilkunastu lat znajdują coraz szersze zastosowanie w cywilnych sieciach dostępowych. Umożliwiają one nie tylko nawiązanie łączności pomiędzy dwoma indywidualnymi użytkownikami, ale także zapewniają połączenie z punktami węzłowymi. Mogą być również zastosowane jako mosty do różnych rodzajów sieci Ethernet 10/100/1000 oraz ATM 155 Mb/s. Coraz częściej technologię FSO uważa się za alternatywę, a w niektórych wypadkach uzupełnienie, dla łączności światłowodowej czy radiowej. Jej zaletą, w porównaniu z systemami radiowymi, jest mała rozbieżność wiązki oraz duża odporność na zakłócenia elektromagnetyczne. Łącza FSO mogą zapewnić wzrost poziomu bezpieczeństwa przesyłanych danych przy jednoczesnym zachowaniu niskich kosztów oraz krótkiego czasu montażu [1]. Jednak ograniczeniem jej zastosowania jest znaczny wpływ [...]

Analiza możliwości wykrywania biomarkerów w wydychanym powietrzu


  Od kilku lat trwają intensywne prace nad wykrywaniem w oddechu markerów chorobowych. Analizując wydychane powietrze można rozpoznać, czy dana osoba jest zdrowa czy chora. Powietrze wydychane przez zdrowego człowieka zawiera azot, tlen, ditlenek węgla, parę wodną, o względnie dużym stężeniu, oraz wiele innych związków chemicznych, jak np. aceton, izopren, propanol o stężeniu na poziomie ppb (ang. parts per billion) i mniejszym oraz ponad tysiąc innych składników, których stężenie jest zawarte w przedziale ppb-ppt (ang. parts per trillion) [1]. Chore komórki mogą powodować zmianę stężenia poszczególnych składników wydychanego powietrza lub wydzielać inne substancje lotne niespotykane u człowieka zdrowego. Są to tzw. biomarkery, których wykrycie i określenie stężenia może stanowić bardzo wczesny wskaźnik choroby i być szczególnie przydatne na etapie diagnostyki, monitorowania oraz leczenia. Kłopot polega na tym, że trzeba powiązać konkretne substancje gazowe z rodzajem choroby. W przypadku nowotworu płuc udało się zidentyfikować ponad 20 lotnych substancji, które powstają podczas jego rozwoju. W tabeli przedstawiono biomarkery wybranych schorzeń i metody ich wykrywania. Ważnymi markerami schorzeń są także lotne związki organiczne, które powstają podczas procesów metabolicznych. Jednakże ich wykrycie jest stosunkowo trudne, ze względu na konieczność określenia poziomu stężenia szerokiej gamy związków. Często do wykrywania gazów stosuje się chromatografię gazową i spektometrię masową [1]. Chromatografia gazowa umożliwia ustalenie procentowego składu mieszanin związków chemicznych, natomiast spektrometria mas - rodzaj substancji na podstawie pomiaru stosunku masy do ładunku elektrycznego jonów. Te dwie metody umożliwiają określenie dokładnej zawartości danej substancji w próbkach wydychanego powietrza. Znając wyniki takich pomiarów, lekarz jest w stanie odróżniać próbki pochodzące od ludzi zdrowych i chorych. Trudność wykrywania c[...]

WYBRANE ZASTOSOWANIA UKŁADÓW DETEKCJI PROMIENIOWANIA OPTYCZNEGO w nowoczesnych systemach optoelektronicznych DOI:10.15199/13.2019.1.2


  Detekcja promieniowania optycznego jest istotnym zagadnieniem w wielu dziedzinach nauki oraz w urządzeniach powszechnego użytku. Światowy rynek układów detekcyjnych i fotodetektorów jest obecnie stymulowany przez znaczące postępy rozwoju technologii optoelektronicznych. Zalety systemów wykorzystujących te technologie, takie jak zintegrowana funkcjonalność, zwiększona wydajność, duża niezawodność i szybkość działania powodują, że znajdują one coraz szersze zastosowaniew systemach transmisji danych, bezpieczeństwa, w branży obronnej i lotniczej oraz w aparaturze medycznej. Przewiduje się, że światowy rynek produkcji najczęściej stosowanych fotodetektorów, jakimi są fotodiody, wzrośnie z 444,8 milionów USD w 2017 roku do 867,7 milionów USD w roku 2026 [1]. Kluczowymi czynnikami wpływającymi na ten rozwój są sukcesy technologii półprzewodnikowej i pojawienie się możliwości nowych zastosowań (np. spektroskopia optyczna, bezprzewodowa transmisja optyczna, wykrywanie obiektów i substancji). Zespół Detekcji Sygnałów Optycznych IOE (ZDSO) prowadzi działalność dydaktyczną oraz naukową w zakresie systemów optoelektronicznych i detekcji sygnałów optycznych. Prace badawczo-rozwojowe są ukierunkowane m.in. na laserowe systemy transmisji danych (ang. Free Space Optics - FSO), systemy wykrywania śladowych stężeń niebezpiecznych gazów, par materiałów wybuchowych i gazowych biomarkerów chorób w ludzkim oddechu. Główne zaplecze badawcze Zespołu stanowi laboratorium laserowej spektroskopii absorpcyjnej (ang. integrated Laboratory of the Applied laser absorption Spectroscopy - iLABS) oraz laboratorium detekcji sygnałów optycznych (ang. integrated Laboratory of Optical Detection Systems - iLODS). Nowoczesna infrastruktura tych laboratoriów umożliwia realizację prac badawczo-konstrukcyjnych do VI poziomu gotowości technologii w zakresie: ● niskoszumowych układów detekcji sygnałów optycznych, ● metrologii optoelektronicznej (pomiary [...]

Optoelektroniczny system sensorów biomarkerów zawartych w wydychanym powietrzu DOI:10.15199/13.2016.9.12


  W artykule omówiono optoelektroniczny system sensorów biomarkerów zawartych w wydychanym powietrzu. System ten składa się z pięciu bloków funkcjonalnych: układu pobierania próbek (UPP), układu kondycjonowania (UK), czujnika CEAS (ang. Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy), dwuwidmowego czujnika MUPASS (ang. MUltiPass Absorption Spectroscopy System), oraz układu przetwarzania sygnałów (UPS). Układ UPP służy do pobrania od pacjenta próbki wydychanego powietrza z górnych lub z dolnych dróg oddechowych. Zadaniem UK jest minimalizacja wpływu interferentów, jakimi są m.in. para wodna, czy ditlenek węgla. Czujnik CEAS umożliwia wykrywanie tlenku azotu. Dla tego markera uzyskano granicę wykrywalności około 30 ppb. Do detekcji metanu i tlenku węgla zastosowano dwuwidmowy sensor MUPASS z jedną komórką wieloprzejściową. Dla metanu uzyskano granicę wykrywalności 100 ppb, natomiast dla tlenku węgla wyniosła ona 400 ppb. Słowa kluczowe: sensory optoelektroniczne, analiza wydychanego powietrza, biomarkery.Powietrze wydychane z płuc ludzkich jest mieszaniną azotu, tlenu, dwutlenku węgla, pary wodnej oraz śladowych ilości innych gazów, w tym przeszło 1000 lotnych związków organicznych o stężeniu od kilku ppm do nawet setek ppt [1]. Badanie związków endogennych (wytwarzanych wewnątrz organizmu) może stanowić istotne źródło informacji o stanie zdrowia, natomiast związki egzogenne (dostarczane z pożywieniem), o ile występują w niestandardowych stężeniach, mogą wskazywać na ewentualne stany wywołane zażywaniem lekarstw lub oddziaływaniem zanieczyszczonego środowiska. Obecność chorych komórek w organizmie ludzkim powoduje zmiany stężenia poszczególnych składników wydychanego powietrza, tzw. biomarkerów. Biomarkerami mogą być również inne substancje lotne, niespotykane zazwyczaj w oddechu człowieka zdrowego. W Polsce od kilku lat są prowadzone prace badawcze nad wykrywaniem markerów chorobowych w wydychanym powietrzu. Początkowo problematyką tą[...]

Sensory optoelektroniczne do detekcji markerów chorobowych z laserami przestrajalnymi w zakresie < 2,5 mikro m DOI:10.15199/13.2016.9.16


  Pewne związki chemiczne występujące w oddechu ludzkim (zwane biomarkerami) dostarczają informacji o stanie zdrowia organizmu. W artykule tym prezentujemy wyniki doświadczeń dotyczących wykrywania biomarkerów takich jak tlenek węgla, metan, amoniak i aceton przy użyciu laserowej spektroskopii absorpcyjnej w zakresie UV-NIR. Dla większości związków wymienionych powyżej osiągnięte zostały czułości detekcji umożliwiające zastosowanie optoelektronicznych sensorów do wykrywania chorób. Słowa kluczowe: sensory optoelektroniczne, analiza wydychanego powietrza, biomarkery.W powietrzu wydychanym z płuc ludzkich, obok głównych gazów (N2, O2, CO2, H2O), wykryto około 3000 innych związków [1] Nadmiar pewnych związków (nazywanych biomarkerami) jest związany z niektórymi chorobami. Obecnie obserwuje się szybki postęp w rozwoju metod analizy oddechu. Umotywowane jest to wielkim potencjałem rozpoznawania tą drogą chorób lub monitorowania terapii. Metody te są względnie nieskomplikowane, bezbolesne, niestresujące i nieinwazyjne [2]. Absorpcyjna spektroskopia laserowa umożliwia szybkie i precyzyjne wykrywanie niektórych związków w oddechu. Takie instrumenty będą mogły być stosowane w praktyce klinicznej do wykrywania chorób w czasie rzeczywistym. Układy doświadczalne Wykrywanie biomarkerów metodami optycznymi polega na pomiarze tłumienia światła w komórce zawierającej badaną próbkę wydychanego powietrza [3]. Wymaganą selektywność detekcji osiąga się dzięki użyciu światła laserowego, którego długość fali jest precyzyjnie dopasowana do charakterystycznej linii widmowej danego związku. Biomarkery należą do grupy związków, które występują w oddechu w zakresie niewielkich stężeń tj. od dziesiątków ppt do dziesiątków ppm. Przy dużej liczbie związków występujących w wydychanym powietrzu ich widma absorpcyjne mogą się nakładać i zakłócać. W szczególności cząsteczki ditlenku węgla i pary wodnej występujące w oddechu w wysokim stężeniu (do 5%) należą d[...]

« Poprzednia strona  Strona 2