Największa baza artykułów technicznych online - aktualnie 66233 publikacje.
Zaawansowane »          English [ENGLISH]
  • Aktualności
  • Prenumerata papierowa
  • Baza publikacji
  • Dostęp czasowy
  • KatalogFirm
  • O Wydawnictwie
profil Twój Profil
Kliknij, aby zalogować »
Jesteś odbiorcą prenumeraty plus
w wersji papierowej?

Oferujemy Ci dostęp do archiwalnych zeszytów prenumerowanych czasopism w wersji elektronicznej
AKTYWACJA DOSTĘPU! »

Twój koszyk
  Twój koszyk jest pusty

Czasowy dostęp?

zegar

To proste!

zobacz szczegóły
r e k l a m a

ZAMÓW EZEMPLARZ PAPIEROWY!

baza zobacz szczegóły
ELEKTRONIKA, ENERGETYKA, ELEKTROTECHNIKA ›
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA › 2010-6
 

2010-6
 
  DOSTĘP CZASOWY do archiwalnych (lata 2004-2011) e-zeszytów czasopisma

UWAGA! - Oferujemy również w atrakcyjnej cenie dostęp czasowy do archiwalnych e-zeszytów czasopism z wybranej branży

 

Prenumerata

Zamów papierową prenumeratę w wersji PLUS czasopisma ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA i zyskaj dostęp do pozostałych elektronicznych publikacji tego czasopisma z lat 2004-2011 (od 1 marca również rok 2012).
Nie zwlekaj - skorzystaj z tysięcy publikacji o najwyższym poziomie merytorycznym.
prenumerata papierowa roczna PLUS (z dostępem do archiwum e-publikacji) - tylko 397,08 zł
prenumerata papierowa roczna PLUS z 10% rabatem (umowa ciągła) - tylko 357,37 zł *)
prenumerata papierowa roczna - 352,80 zł
prenumerata papierowa półroczna - 176,40 zł
prenumerata papierowa kwartalna - 88,20 zł
okres prenumeraty:   
*) Warunkiem uzyskania rabatu jest zawarcie umowy Prenumeraty Ciągłej (wzór formularza umowy do pobrania).
Po jego wydrukowaniu, wypełnieniu i podpisaniu prosimy o przesłanie umowy (w dwóch egzemplarzach) do Zakładu Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOT.
Zaprenumeruj także inne czasopisma Wydawnictwa "Sigma-NOT" - przejdź na stronę fomularza zbiorczego »

 

Algorytm RSA - podstawa podpisu elektronicznego
 
WOJCIECH Nowakowski  
Klasyczne metody szyfrowania danych cyfrowych stosowane od lat, od początku istnienia kryptografii opierały się na podstawieniach i permutacji. W szyfrowaniu konwencjonalnym informacja zostaje przekształcona na postać zaszyfrowaną za pomocą algorytmu szyfrującego oraz klucza. Różne klucze generują różne dane wyjściowe, czyli inną postać informacji zaszyfrowanej. Odbiorca może tę informację odszyfrować, ale tylko wtedy, gdy dysponuje identycznym kluczem, jaki został użyty do szyfrowania. Wystąpił więc podstawowy problem dystrybucji kluczy. Korzystanie z szyfrowania było uwarunkowane posiadaniem przez obie strony transmisji tego samego klucza, w jakiś sposób dostarczonego, lub tworzenia central dystrybucji kluczy, co niewątpliwe utrudnia lub w ogóle uniemożliwia zachowanie tajności kluczy. Rozwiązanie tego problemu przyniósł rozwój kryptografii klucza jawnego. Algorytmy z kluczem jawnym wykorzystują funkcje matematyczne. Jest to szyfrowanie asymetryczne, za pomocą dwóch kluczy, jednego publicznego, jawnego i drugiego prywatnego, niejawnego i chronionego, ale nie przekazywanego. Jednym z pierwszych, a obe[...]
 
Analiza czułości planarnych, polimerowych światłowodów rewersyjnych
 
KAZIMIERZ GUT  TADEUSZ PUSTELNY  SABINA DREWNIAK  
Sensoryka jest obecnie dynamicznie rozwijającą się dziedziną nauki. W wielu publikacjach omawia się mechaniczne, elektrochemiczne oraz optyczne układy czujnikowe [5, 8]. Wykorzystanie planarnych optycznych falowodów wydaje się nieść za sobą wiele korzyści, jak na przykład obniżenie kosztów, możliwość produkcji na szerszą skalę, a co najważniejsze zwiększenie czułości sensora. W badaniach omówionych w niniejszej pracy zdecydowano się wykonać analizy światłowodu planarnego wykonanego na podłożu szklanym. Warstwa światłowodowa wykonana została z polimeru SU8. Na wybór tego związku wpłynęły jego właściwości [1, 2]; jest stabilny temperaturowo, można go łatwo formować jako struktury jedno- lub wielomodowe i dobrze przylega do podłoża. Współczynnik załamania SU8 wynosi 1,59, co powala wykorzystać ten polimer jako warstwę światłowodową zarówno w strukturze światłowodu o klasycznym rozmieszczeniu warstw, jak również w strukturze światłowodu rewersyjnego (rys. 1 i 2). Rys. 1. Struktura konwencjonalnego światłowodu Fig. 1. Structure of conventional optical waveguide Rys. 2. Struktura światłowodu z symetrią rewersyjną Fig. 2. Structure of reverse-symmetry waveguide 28 Elektronika 6/2010 Światłowody rewersyjne Projektując światłowody planarne, które mają mieć zastosowanie jako czujniki, należy rozważyć jaka powinna być ich struktura, aby wykazywały możliwie największą czułość. Fala świetna prowadzona w światłowodzie planarnym może posiadać polaryzację TEm lub TMm [5], gdzie m oznacza numer modu (m = 0, 1, 2…). Parametrem również opisującym propagującą się wiązkę światła, a jednocześnie ściśle zależącym od typu polaryzacji jest efektywny współczynnik załamania Neff . Na wartość tego współczynnika wpływają także inne parametry (1) [9]: Neff = f (nC, [...]
 
Aparatura do syntezy szkieł high silica zmodyfikowaną metodą OVD
 
JAN WÓJCIK  ANDRZEJ STRZAŁKA  MARIUSZ MAKARA  JAROSŁAW KOPEĆ  
Domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich szkło kwarcowe (szkło high silica) wykazuje tak zwaną aktywność optyczną, co objawia się absorpcją przez jony domieszek światła o pewnej długości fali i jego emisji o innej długości fali w wyniku zjawiska inwersji obsadzeń. Z tego powodu szkło tego typu wykorzystuje się do budowy światłowodów aktywnych [6]. Podstawowym problemem w produkcji szkła high silica domieszkowanego pierwiastkami ziem rzadkich jest prężność par klasycznych substratów domieszek wystarczająco duża dopiero w temperaturze bliskiej 900oC. Pojawia się dodatkowo problem powstawania klasterów pierwiastków ziem rzadkich w szkle krzemionkowym, co pogarsza jakość szkła. Przeciwdziała się temu wprowadzając do szkła krzemionkowego współdomieszki takie jak glin i fosfor [6]. Obecnie nie ma wydajnej metody syntezy szkła tego typu o bardzo dobrej jakości. Do syntezy szkła kwarcowego domieszkowanego pierwiastkami ziem rzadkich wykorzystuje się obecnie głównie metodę MCVD wzbogaconą o proces impregnacji porowatego szkła roztworem zawierającym jony domieszek. Do impregnacji wykorzystuje się najczęściej roztwory alkoholowe lub wodne chlorku erbu lub iterbu i współdomieszkę chlorku lub azotanu glinu. W metodzie MCVD mała liczba warstw rdzenia i sposób wprowadzania domieszek powodują małą wydajność oraz słabą dokładność i elastyczność domieszkowania, dlatego trudno jest uzyskać homogeniczne domieszkowanie światłowodu wzdłuż jego przekroju poprzecznego i pożądany profil współczynnika załamania światła [6,9]. Proces jest podzielony na cztery etapy, w których utworzone zostaje od 2 do 10 (zwykle 2 - 4) domieszkowanych warstw rdzenia. W pierwszym etapie domieszkowania z fazy ciekłej przystosowanym do metody MCVD, wewnątrz rury bazowej osadza się porowatą warstwę szkła krzemionkowego. Następnie warstwa porowatego szkła jest impregnowana roztworem zawierającym pożądane domieszki, aby wniknęły one do porów szkła. W kolejnym etapie poro[...]
 
Aplikacyjne możliwości technologii przewężek w dziedzinie włókien fotonicznych - fotoniczny sprzęgacz szerokopasmowy
 
KAROL A. STASIEWICZ  PAWEŁ MARĆ  LESZEK R. JAROSZEWICZ  MICHAŁ SZYMAŃSK  
Dotychczasowy rozwój technologii i zastosowań światłowodów mikrostrukturalnych pokazuje, że tego typu włókna są i będą w najbliższej przyszłości bardzo ważnymi elementami wykorzystywanymi w dziedzinie sensorów wielkości fizycznych i chemicznych. Dzięki ich geometrii można budować układy o znacznie większej czułości niż w przypadku czujników bazujących na włóknach standardowych jednomodowych, czy utrzymujących polaryzację. Włókna mikrostrukturalne charakteryzuje bowiem większa łatwość dotarcia z materiałem światłoczułym do wewnętrznej struktury włókna. Pozwala to na bezpośrednie oddziaływanie prowadzonej wiązki świetlnej z materiałem czujnika. Oczywiście jest to okupione pojawiającymi się trudnościami technologicznymi związanymi z integracją tego typu włókien ze standardem połączeń stałych i rozłącznych powstałym w dobie rozwoju telekomunikacyjnych zastosowań włókien światłowodowych, czy także większego tłumienia sygnału optycznego. Optyka światłowodowa oparta na standardowych włóknach jednodomowych i utrzymujących polaryzację rozwinęła znakomicie aplikacje różnego typu elementów wytworzonych na ich bazie np. tłumiki, sprzęgacze, polaryzatory, przełączniki optyczne, itp. Elementy te jednak nie do końca mogą być wykorzystane w technologii światłowodów mikrostrukturalnych z uwagi na trudność tworzenia struktur typu in-line. Dodatkowo niezwykle interesujące z aplikacyjnego punktu widzenia nieliniowe właściwości włókien mikrostrukturalnych także nie mogą być w pełni wykorzystane bez możliwości ich integracji ze standardem połączeń. Problem ten rozwiązać można tworząc systemy hybrydowe rozwijając technologię łączenia włókien [...]
 
Badania eksperymentalne wpływu częściowego zacienienia modułu fotowoltaicznego na generowaną moc elektryczną
 
EWA RADZIEMSKA  KAMILA PIEKARSKA  WOJCIECH GRZESIAK  
Generator fotowoltaiczny charakteryzuje się stosunkowo małą gęstością generowanej mocy, zależącą istotnie od nasłonecznienia i temperatury modułów. Co więcej, w warunkach nierównomiernego nasłonecznienia krzywa mocy P-U posiada więcej niż jedno maksimum lokalne (rys. 1). W warunkach nierównomiernego nasłonecznienia modułu temperatura zacienionego ogniwa może wzrosnąć do takiej wartości, że ulega ono uszkodzeniu i powstaje punkt przegrzania (tzw. hot spot). Przyczyną takiego stanu rzeczy jest przepływ prądu w kierunku przeciwnym przez nieoświetlone ogniwo. Częściowe zacienienie modułu lub instalacji może być spowodowane przez warunki naturalne, takie jak: chmury, drzewa, kominy, sąsiednie budynki, czy zalegający śnieg. W przypadku, kiedy zacienienie obejmuje zaledwie 2% powierzchni modułu (np. zacienienie obejmuje ¾ ogniwa z modułu, składającego się z 36 ogniw), maksymalna moc zostaje zmniejszona o 70%. Roczn[...]
 
Badania mikroskopowe nanostrukturalnych warstw palladowo-węglowych otrzymywanych w dwustopniowej metodzie PVD/CVD
 
JOANNA RYMARCZYK  MIROSŁAW KOZŁOWSKI  ELŻBIETA CZERWOSZ  EWA KOWALSKA  
Detekcja wodoru i jego związków jest bardzo istotnym problemem związanym z bezpieczeństwem i optymalizacją różnych procesów. W procesach stosowanych w przemyśle wymagane jest stosowanie detektorów wysoce selektywnych w odniesieniu do gazów znajdujących się w atmosferze otoczenia. Monitorowanie takich procesów wymaga zastosowania szybkich i dokładnych detektorów wodoru. Istnieje wiele rozwiązań technicznych budowy takich detektorów. Większość z nich zbudowana jest przeważnie z warstw aktywnych zawierających metale przejściowe z grupy VIII takie jak nikiel, pallad i platyna. Absorbowany z otoczenia wodór zmienia właściwości elektryczne i optyczne tych pierwiastków. Szczególnie pallad ma zdolność łatwego absorbowania wodoru. Thomas Graham przeprowadził już w roku 1869 badania przewodnictwa elektrycznego palladu w obecności wodoru w funkcji jego stężenia. Stwierdził on wzrost oporności Pd o 25% pod wpływem H2 [1]. W następnych latach Dewar [2] i Knott [3] zasugerowali, że oporność palladu zmienia się proporcjonalnie do stężenia wodoru i jest związana z tworzeniem się wodorku palladu. Obecnie przy zastosowaniu nanokrystalicznego palladu do budowy detektora powinno obserwować się wzrost czułości takiego detektora na skutek zwiększenia powierzchni aktywnej palladu. Z drugiej strony wykorzystanie nanoporowatego węgla w detektorach wodoru i/lub jego związków może rozszerzyć możliwość zastosowań do większej liczby gazów [4]. Węgiel porowaty jest szeroko stosowanym absorbentem o wysoko rozwiniętej powierzchni aktywnej, która może być sfunkcjonalizowana poprzez przyłączanie różnych grup funkcyjnych. Taka modyfikacja poprzez dodanie różnych grup funkcyjnych może zmieniać właściwości nanoporowatego węgla. W pracy tej prezentujemy badania struktury powierzchni warstw zbudowanych z matrycy z nanoporowatego węgla i osadzonych w niej nanoziaren palladu. Warstwy takie są wytwarzane w Instytucie Tele- i Radiotechnicznym (ITR) w Warszawie i b[...]
 
Badania struktury, morfologii powierzchni oraz właściwości sensorowych cienkich warstw SnO2
 
WERONIKA IZYDORCZYK  MARCIN PISAREK  JERZY ŻAK  
Działanie półprzewodnikowych sensorów gazowych na bazie tlenków metali (np. SnO2) polega głównie na zmianie przewodnictwa (rezystancji) warstwy sensorycznej w wyniku tworzenia przypowierzchniowego ładunku przestrzennego, indukowanego zarówno wskutek adsorpcji gazu, jak i tworzenia wakansów tlenowych na powierzchni [1, 2]. Mechanizm przewodnictwa elektrycznego gazoczułych warstw SnO2 silnie zależy od ich mikrostruktury oraz składu chemicznego, przykładowo redukcja rozmiarów ziaren tlenku do zakresu 5…50 nm zwiększa czułość warstwy sensorycznej [3]. Tlen występujący w różnej postaci na powierzchni półprzewodników tlenkowych pełni szczególną rolę z powodu jego wysokiej reaktywności [1]. Adsorpcja tlenu na powierzchni półprzewodników tlenkowych (np. SnO2, ZnO, TiO2) prowadzi do powstawania warstwy zubożonej, obniżenia przewodnictwa i wzrostu pracy wyjścia w obszarze temperatur od około 423 do 723K [1]. Odpowiedź rezystancyjnej warstw SnO2 na akcję gazu utleniającego z jednej strony silnie zależy od mechanizmu oddziaływania cząsteczek gazu z powierzchnią SnO2, a z drugiej - od transportu nośników w obszarze zubożonym indukowanym przez ujemny ładunek wychwycony przez adsorpcyjne stany powierzchniowe typu akceptorowego. Mechanizm adsorpcji cząsteczek gazu na powierzchni SnO2 jest z kolei w dużej części zdeterminowany strukturalnymi oraz chemicznymi właściwościami warstwy [4]. Obecnie poszukiwane są nowe technologie, pozwalające na konstrukcję struktur czujnikowych charakteryzujących się dużą czułością i jednocześnie szybkim czasem odpowiedzi, nawet dla niskich stężeń gazów (w zakresie ppm i ppb) przy zachowaniu dużej stabilności i powtarzalności odpowiedzi. Z badań eksperymentalnych wynika, że czułość oraz selektywność, czyli zdolność do reagowania na określone składniki mieszaniny gazów, może być kontrolowana poprzez temperaturę pracy warstwy tlenkowej. Natomiast temperatura, w której obserwuje się maksimum czułości, zale[...]
 
Badanie struktury molekularnej i nanokrystalicznej warstw Pd- C do zastosowań w detektorach wodorowych
 
MAŁGORZATA SUCHAŃSKA  ELŻBIETA CZERWOSZ  RYSZARD DIDUSZKO  PIOTR DŁUŻEWSKI  JUSTYNA KĘCZKOWSKA  EWA KOWALSKA  JOANNA RYMARCZYK  
Rozwój nowych technologii oraz poszukiwanie alternatywnych źródeł czystej energii spowodowały duże zainteresowanie wielu grup badawczych wykorzystaniem nanoporowatych materiałów węglowych w magazynowaniu i detekcji wodoru [6]. Nowe materiały bazujące na połączeniu nanostruktur palladu i różnych nanomateriałów węglowych (np. nanorurki, nanopianki, nanopręty, fullereny, warstwy diamentowe mikroi nanostrukturalne, warstwy diamentopodobne DLC) pozwalają na skonstruowanie czujnika wielofunkcyjnego, w którym jeden detektor będzie mógł wykrywać i mierzyć jednocześnie stężenia różnych rodzajów gazów (zawierających wodór) w różnych warunkach środowiskowych. Pallad może wiązać wodór tworząc różnego rodzaju związki metalo-organiczne lub reagować chemicznie tworząc wodorki o słabej stabilności. Dla warstwy zawierającej pallad zmiana jej struktury i składu pod wpływem oddziaływania z otoczeniem gazowym wpływa na sorpcyjne właściwości materiału. W wielu przypadkach procesy sorpcji wodoru przez cząstki palladu mają charakter odwracalny [4]. Nowoczesne nanomateriały węglowo-palladowe stwarzają możliwość opracowania detektora o wysokiej selektywności, wytrzymałości mechanicznej i termicznej. Jako podłoża dla otrzymania takich warstw mogą być stosowane: monokrystaliczny krzem i materiały wysokotemperaturowe (np. ceramika Al2O3, SiC). Badane warstwy Pd-C mają charakter nanokompozytowy i w skład takiego nanokompozytu mogą wchodzić nanokrystality Pd, nanokrystality fullerytu, nanoziarna węgla w różnych jego postaciach (węgiel amorficzny, nanopianka, płaszczyzny grafenowe) [1, 3]. Badania właściwości strukturalnych i molekularnych warstw Pd-C pozwalają na określenie niektórych właściwości fizycznych (struktura i topografia) związanych z rozwinięciem powierzchni (powierzchnią aktywną) oraz chemicznych (ilość i postać struktury palladu w warstwie). Te właściwości mają wpływ na czułość czujnika, w którym warstwą aktywną jest badana przez nas war[...]
 
Badanie wpływu dezintegracji E. coli na impedancję czujnika o strukturze palczastej
 
MATEUSZ WROŃSKI  KAROL NITSCH  JACEK RYBKA  ANNA PAWLIK-JAKUBOWSKA  TEODOR GOTSZALK  
Monitorowanie zawartości i dynamiki wzrostu mikroorganizmów jest zagadnieniem bardzo ważnym w przemyśle spożywczym, medycynie i ochronie środowiska. Wykorzystywane są do tego metody optyczne, grawimetryczne, czy też elektrochemiczne, w tym spektroskopia impedancyjna [1, 2]. Spektroskopia impedancyjna [3] jest metodą określania właściwości elektrycznych obiektów, która polega najczęściej na pomiarze odpowiedzi na sinusoidalne pobudzenie elektryczne w szerokim zakresie częstotliwości. W wyniku pomiaru otrzymuje się serie widm impedancyjnych, które aproksymuje się zbudowanym elektrycznym modelem zastępczym. Jego parametry łączy się następnie z właściwościami fizycznymi, chemicznymi czy strukturalnymi. Głównymi zaletami tej metody, z perspektywy badań mikrobiologicznych są: brak konieczności wprowadzania zewnętrznych odczynników do badanych próbek, krótki czas pojedynczego pomiaru oraz możliwość uzyskania informacji o zjawiskach fizycznych zachodzących zarówno przy powierzchni elektrod pomiarowych (np. formacja biofilmu czy kolonii), jak również w objętości próbki (np. stan medium). W typowym przypadku konduktywność medium jest zbliżona do konduktywności cytoplazmy, gdyż najczęściej przechowuje się i bada zawiesiny bakterii w roztworach o fizjologicznych lub większych stężeniach jonów. Założono, że gdy mikroorganizmy zostaną zawieszone w medium o bardzo małej konduktywności, to każdy rozpad komórki i uwolnienie cytoplazmy do medium, powinien spowodować względnie dużą zmianę jego składu chemicznego, a więc i parametrów elektrycznych. W niniejszej pracy badano zmiany widm impedancji zawiesiny bakterii E. coli w wodzie ultra czystej, przed i po indukcji rozpadu komórek. Oceniano trzy metody dezintegracji organizmów: sonifikację, elektroporację i lizę chemiczną. Materiały i metody Bakterie Escherichia coli szczepu DH5α pochodziły z Polskiej Kolekcji Mikroorganizmów Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN. Wszystk[...]
 
Charakteryzacja nanostruktur tlenku cynku za pomocą Sondy Kelvina
 
GRZEGORZ HALEK  MICHAŁ BYRCZEK  IAIN D. BAIKIE  HELENA TETERYCZ  
Półprzewodnikowe tlenki metali są obecnie głównym przedmiotem badań wielu zespołów naukowych na całym świecie i stanowią jedną z najważniejszych grup materiałów. Znajdują one ciągle nowe zastosowania w zaawansowanych technologiach, takich jak transparentna elektronika, mikrosystemy, technika sensorowa czy optoelektronika. W ostatnich latach, jednym z bardzo intensywnie badanych półprzewodników jest tlenek cynku. Związane jest to z jego unikalnymi właściwościami. Jedną z zalet ZnO, która wzbudziła zainteresowanie naukowców oraz przyczyniła się do szerokiego zastosowania tego tlenku metalu w urządzeniach elektronicznych i optoelektronicznych jest jego różnorodność form w jakich może krystalizować. W zależności od techniki osadzania i parametrów podczas wzrostu kryształów, tworzy on nanostruktury, takie jak: nanopręty, nanodruty, nanopasy, nanorurki, nanokwiaty. W literaturze szeroko opisane są metody otrzymywania tego typu struktur i ich zastosowanie [1]. Tlenek cynku posiada prostą przerwę energetyczną o wartości około 3,4 eV [2], która porównywalna jest z przerwą energetyczną azotku galu (3,36 eV) [3]. Z tego względu jest on bardzo często stosowany w opto- i mikroelektronice do budowy fotodetektorów oraz diod emitujących światło w zakresie ultrafioletowym [4]. ZnO wykorzystano również w transparentnej elektronice do budowy matryc TFT. Jednak zastosowanie tlenku cynku nie ogranicza się jedynie do optoelektroniki. Materiał ten należy do grupy półprzewodników, których komórki elementarne nie posiadają środka symetrii, przez co wykazuje on właściwości piezoelektryczne. Pozwala to na zastosowanie tego materiału w systemach mikromechanicznych [5]. Ponadto półprzewodnik ten, jako materiał biokompatybilny znalazł zastosowanie w medycynie [6]. Ze względu na swoje właściwości katalityczne tlenek cynku, jak również inne półprzewodnikowe tlenki metali (TiO2, SnO2, MnO, In2O3) wykorzystywane są jako materiały fotokatalityczne lub warstw[...]
 
Chip mikrofluidyczny do generowania nanokropel
 
IZABELA AUGUSTYNIAK  WOJCIECH KUBICKI  
Stale rosnące zainteresowanie techniką kropelkową (droplet microfluidics) powoduje, że w literaturze przedmiotu spotyka się obecnie wiele rozwiązań chipów mikrofluidycznych do precyzyjnego wytwarzania, przemieszczania, łączenia i rozdzielania kropel cieczy w nanoskali [1-5]. W chipach szklanych lub polimerowych, nanokrople wytwarzane są najczęściej na skrzyżowaniu "typu T" kanałów mikrofluidycznych w układzie dwufazowym (woda w oleju lub olej w wodzie) [2, 5-7]. Mieszane ciecze doprowadzane są najczęściej pod ciśnieniem, którego zmiana wpływa na objętość i/lub szybkość przepływu powstających kropel. W pracy przedstawiono konstrukcję i właściwości szklanego chipa mikrofluidycznego do generowania nanokropel wody w oleju. Opisano budowę stanowiska pomiarowego z układem kontroli ciśnienia oleju i wody oraz zaprezentowano wyniki badań nad wytwarzaniem i łączeniem kropel w nanoskali. Chip mikrofluidyczny Opracowano chip z układem kanałów mikrofluidycznych, wykonany w całości ze szkła borokrzemowego (Borofloat 33, Schott, Niemcy), o rozmiarach 35 × 17,5 × 2,2 mm. Wykorzystując oprogramowanie CAD, zaprojektowano konfigurację kanałów o przekroju 300 × 50 μm, skrzyżowanie "typu T" do wytwarzania kropel, zakręt 180° o promieniu 2,4 mm oraz koliste poszerzenie kanału o szerokości 750 μm, umożliwiające łączenie wytworzonych nanokropel (rys. 1a). Mokre trawienie wzoru w podłożu szklanym przeprowadzono stosując roztwór 40%HF:35%HCl (10:1) oraz odporn[...]
 
Electrochemical sensor for measurement of volatile organic compounds in air
 
JACEK GĘBICKI  ADAM KLOSKOWSKI  BOGDAN CHACHULSKI  
Air pollution is one of the main problems of many urban areas all over the world. Volatile organic compounds (VOCs) belong to a group of the most hazardous pollutants emitted to the atmosphere. They are known as not only the precursors of photochemical oxidation, but also as the carcinogenic substances (benzene, 1,3-butadiene, styrene). Upon presence of nitrogen oxides the VOCs form ozone, which is the main component of a photochemical smog. Moreover, some VOCs contribute to a progress of the greenhouse effect (halide derivatives of hydrocarbons) and to a formation of the secondary organic aerosols (toluene, xylene, ethylbenzene) [1]. Volatile organic compounds originate from both the processes connected with anthropogenic activity as well as from the natural sources [2]. On a global scale the natural emission of the VOCs is of fundamental importance. Natural sources release over ten times more VOCs than the anthropogenic ones. The main source of the natural emission is vegetation. In more densely populated regions a contribution of the natural emission decreases, while the anthropogenic emission increases. In Europe the biogenic sources are responsible for only 57% of the total VOCs output. According to the EU directive [3], it is required to monitor the ozone precursors. The aim is to analyze the trends of changes of the precursor’s concentration in order to evaluate an effectiveness of the strategies oriented towards reduction of their emission, to supervise the consistence of emission record keeping and to classify the sources of emission. An additional goal is better understanding of the processes of ozone formation, ozone precursors transport and spreading as well as application of the photochemical models. The measurements employing sensors can be a valuable source of qualitative and quantitative information concerning pollution due to the VOCs. Chemical sensors can be an alternative to the expensive, sophistic[...]
 
Fotoczułe światłowody fotoniczne
 
JAN WÓJCIK  mgr MARIUSZ MAKARA  KRZYSZTOF POTURAJ  JACEK KLIMEK  IDIA CZYŻEWSKA  
[...]
 
Fotoczułe światłowody fotoniczne
 
JAN WÓJCIK  MARIUSZ MAKARA  KRZYSZTOF POTURAJ  JACEK KLIMEK  LIDIA CZYŻEWSKA  
Czujniki optyczne wytwarzane w oparciu o elementy optyki światłowodowej znajdują bardzo wiele zastosowań w przemyśle, budownictwie czy transporcie. Detektory takie umożliwiają bardzo precyzyjne pomiary wartości takich jak naprężenie, siła nacisku, ciśnienie, temperatura, poziom drgań, wielkości elektryczne i magnetyczne oraz wiele innych. Taka detekcja możliwa jest poprzez określenie poziomu charakteru fluktuacji parametrów fali elektromagnetycznej takich jak zmiana natężenia mocy, częstotliwości, fazy, polaryzacji czy kierunku propagacji światła. Ze względu na sposób działania możemy wyróżnić kilka klas czujników, wśród nich takie, których działanie wykorzystuje właściwości światłowodowych siatek Bragga (FBG) [5]. Czujniki oparte na FBG są wykorzystywane jako detektory naprężeń, odkształceń, temperatury, wibracji lub jako detektory związków chemicznych. W powyższych przykładach wielkością detekowaną jest długość odbitej fali. Siatki Bragga mogą zostać wykorzystane jako czujniki punktowe lub quasi rozproszone wzdłuż odcinka włókna. Wytwarzanie światłowodowych siatek Bragga polega na wytworzeniu na odcinku włókna periodycznej struktury o zmodulowanym rozkładzie współczynnika załamania. Efekt taki można uzyskać poprzez naświetlanie światłowodu wiązką promieniowania UV. Efektywność zapisu siatek zależy od natężenia promieniowania UV oraz właściwości szkła, z którego wykonany jest światłowód. Światłowody domieszkowane germanem, ze względu na podwyższoną czułość na zapis FBG są często stosowane do ich wytwarzania [1]. Włókna klasyczne o dobranym do zapisu FBG poziomie domieszkowania Ge w obszarze rdzenia znane są jako światłowody fotoczułe. Rozwinięciem tej k[...]
 
Generator radarowych sygnałów złożonych
 
MARIUSZ ŁUSZCZYK  ZENON R. SZCZEPANIAK  
Przyrządy pomiarowe i laboratoryjne stanowią jeden z głównych kierunków rozwoju współczesnej elektroniki. Postęp w tej dziedzinie jest znaczący i zarysowuje się zarówno w warstwie sprzętowej, jak i w oprogramowaniu (sterowanie i automatyzacja pomiarów, analiza wyników, zobrazowanie i prezentacja wyników pomiarów) [3, 5, 6]. Współczesne urządzenia pomia- Rys. 1. Widok urządzenia GSR Fig. 1. General View of Radar Signal Generator Rys. 2. Architektura generatora sygnałów radarowych Fig. 2. Architecture of Radar Signal Generator PREIMPULS WEJŚCIOWY WEJŚCIE 10 MHz układ formowania ech układ formowania ech WYJŚCIA GSR 1 ÷ 4 WYJŚCIA GSR 5 ÷ 8 RS232 WYJŚCIE 10 MHz / 40 MHz PREIMPULS WYJŚCIOWY DANE KĄTOWE WYJŚCIOWE DANE KĄTOWE WEJŚCIOWE RS232 zasilacz 15 V 8 V 5 V 3.3 V 2.5 V 1.8 V 1.8 V 1.2 V generator sygnałów zegarowych LCD przełącznik obr - imp klawiatura układ sterowania generator danych kątowych OPIS: sygnały analogowe sygnały cyfrowe START / STOP generator echa stałego ES generator echa ruchomego ER generator echa stałego ES generator echa ruchomego ER generator szumu generator pilota rowe, w tym także źródła sygnałów, cechują się swoistą uniwersalnością i niezwykle szeroką gamą funkcji specjalnych zwiększających zakres możliwych zastosowań. Jednym z największych ograniczeń komercyjnie produkowanych laboratoryjnych źródeł sygnałów jest liczba niezależnie sterowanych wyjść sygnałowych. W przypadku wielokanałowej generacji sygnału istnieje konieczność zapewnienia synchronizacji wielu generatorów z pojedynczymi wyjściami sygnałowymi. Jest to proces złożony i bardzo kosztowny. Problem ten staje się jeszcze bardziej złożony w przypadku konieczności wytwarzania sygnałów zmodulowanych generowanych według zadanej przez użytkownika sekwencji czasowej. Uniwersalność funkcjonalna nowoczesnych urządzeń pomiarowych powoduje, że nie są one w stanie sprostać pewnym specyficznym wymaganiom niezbędnym[...]
 
Identyfikator RFID jako sensor w systemie nawigacji autonomicznych obiektów
 
PIOTR JANKOWSKI-MIHUŁOWICZ  WŁODZIMIERZ KALITA  MARIUSZ SKOCZYLAS  
Nawigacja to jedno z najważniejszych zadań realizowanych przez układ sterowania obiektu mobilnego. Obejmuje ona zagadnienia zarówno wyznaczania aktualnej lokalizacji obiektu, jak również wytyczenia trasy ruchu oraz unikania kolizji z przeszkodami, w tym również z innymi poruszającymi się obiektami. Obecnie dąży się do opracowania takich rozwiązań sprzętowych i algorytmów działania, aby wymienione aspekty nawigacji, były realizowane autonomicznie przez układ sterowania, czyli bez udziału człowieka, bądź jednostki nadrzędnej względem przedmiotowego obiektu mobilnego. Co najwyżej, wpływ jednostek zewnętrznych na układ sterowania autonomicznego obiektu mobilnego może się sprowadzać do wyznaczenia celu, który ma być osiągnięty. Technika RFID (Radio Frequency IDentification) znajduje główne zastosowanie w procesie identyfikacji obiektów, gdzie zasadniczym elementem jest identyfikator (transponder), czyli układ elektroniczny z anteną, odpowiadający na zapytania ze strony czytnika/programatora (Read/Write Device) [1]. Podstawową informacją w procesie komunikacji radiowej jest unikalny kod, który identyfikuje znakowany obiekt. Identyfikator wyposażony jest w pamięć (odczyt/zapis danych), która - w zależności od typu układu elektronicznego - charakteryzuje się różną budową i pojemnością. Zastosowanie techniki RFID, a zwłaszcza wykorzystanie identyfikatorów pełniących funkcję sensorów, daje nową jakość w procesie nawigacji obiektu mobilnego, która zostaje uwidoczniona dzięki implementacji elementów pamięciowych, wykorzystywanych do przechowywania i udostępniania informacji o otoczeniu w określonym obszarze. Umożliwia to zarówno lokalizację obiektu mobilnego, jak też budowę kognitywistycznej bazy wiedzy o otoczeniu, a także ułatwia realizację zadań w zakresie nawigacji. System nawigacji autonomicznych obiektów W zaproponowanym rozwiązaniu nawigacji autonomicznych obiektów, częściowo wykorzystano ideę metody rozpoznawania sztucznych z[...]
 
Integracja czujników na podłożu Si w modułowym systemie przepływowym
 
MICHAŁ ZABOROWSKI  DANIEL TOMASZEWSKI  BOGDAN JAROSZEWICZ  JANUSZ TAFF  PIOTR GRABIEC  
Elektroniczne czujniki chemiczne są często stosowane do charakteryzacji roztworów wodnych, zarówno w pracach laboratoryjnych, jak i w ochronie środowiska naturalnego [1, 2]. Niewielkie rozmiary tych czujników sprzyjają budowie bardziej złożonych systemów pomiarowych. Celem pracy było zbadanie możliwości integracji w systemie pomiarowym różnych przyrządów wykonanych na monokrystalicznych podłożach krzemowych. Budowa systemu przepływowego W ramach prac nad czujnikami przeznaczonymi do monitorowania czystości wody (projekt FP6: Water Risk Management in Europe - WARMER [2]) skonstruowano formę wtryskową do wytwarzania obudów przepływowych do sensorów pracujących w systemach mikrofluidycznych. Obudowa z tworzywa ABS (Akrylonitryl-Butadien-Styren) może być wytwarzana jako przezroczysta lub całkowicie nieprzezroczysta w kolorze czarnym. Składa się z pięciu sprężyście połączonych części, które można rozłączać podczas eksploatacji, na przykład w celu wymiany struktury sensorowej. Sensor umieszczany jest w gnieździe obudowy, a połączenie uszczelnione za pomocą o-ringu. Sprężyste zaczepy i dopasowany do nich kształt obudowy umożliwiają szeregowe połączenie wielu obudów w większy system pomiarowy o elastycznej konstrukcji - rys. 1. Pierwszy i ostatni człon systemu stanowią moduły zakończone gwintowaną tuleją 28-1/4", typową dla zastosowań mikrofluidycznych. Obudowa przeznaczona jest do czujników o wymiarach 5 x 5 mm i grubości około 0,5 mm, posiadających maksymalnie 2 wyprowadzenia elektryczne, umieszczone z przeciwnej (nie zwilżanej) strony struktury. Dwa sprężyste pozłacane styki w części kontaktowej zapewniają połączenie elektryczne. Do tej obudowy dopasowana jest także dedykowana okrągła elektroda referencyjna o średnicy 10,5 mm, którą umieszcza się zamiast części kontaktowej ze stykami. Elektroda referencyjna stanowi niezbędny element systemu czujników przeznaczonego do monitorowania elektrochemicznych właściwości roztworów wodny[...]
 
Integrated thermal probe for SThM investigation of micro- and nanoelectronic devices
 
PAWEŁ JANUS  DARIUSZ SZMIGIEL  GRZEGORZ WIELGOSZEWSKI  MARTIN WEISHEIT  YVONNE RITZ  PIOTR GRABIEC  MARTIN HECKER  TEODOR GOTSZALK  PRZEMYSŁAW SULECKI  EHRENFRIED ZSCHECH  
Modern technology of micro/nanoelectronic components, sensors and MEMS/NEMS (Micro/Nano-Electro-Mechanical- Systems) requires increasingly the control of materials at the sub-micrometer scale down to the nanometer scale. According the ITRS roadmap for silicon-based semiconductor devices, the power dissipation of chips exceeds 300 W, with localized heat fluxes even above 500 W/cm2. Therefore, local thermal properties of the involved structures are of high interest; and sub-100 nm resolution is required for most of the studies. Particularly, the heat transfer phenomena, including e.g. phonon heat conduction mechanisms in micro- and nanostructures, have to be understood since they differ significantly from that on the macroscale. The invention of the scanning tunneling microscope (STM) [1] and the atomic force microscope (AFM) [2] have allowed sub-micrometer and even atomic scale spatially resolved imaging of surfaces. The spatial resolution of these near-field techniques is only limited by the active area of the sensing tip (which in the case of STM may only be a few atoms at the end of a metal wire). As described by Dinwiddie and Pylkki in 1994, first scanning thermal microscopy (SThM) probes employed resistance thermometry to measure thermal properties [3]. These probes were fashioned and made from Wollaston wire consisting of a thin platinum core (ca. 5 μm in diameter) surrounded by a thick silver sheath (ca. 75 μm). Because of its high endurance, the Wollaston probe is attractive for microsystem diagnostics [4, 5], however the active area in the range of a few micrometers does not fulfill the requirements regarding spatial resolution and quantitative thermal properties for micro- and nano-scale components. In this paper we propose a novel AFM cantilever combined with a SThM resistive tip. Moreover, the technology sequence developed for manufacturing of AFM/SThM probes offers highly reproducible, cost-effective b[...]
 
Jonoselektywne elektrody ołowiowe ze stałym kontaktem
 
CECYLIA WARDAK  
Nadmierne stężenia ołowiu i jego związków mają niekorzystny wpływ na niemal wszystkie organizmy żywe, co stwarza konieczność oznaczania zawartości tego pierwiastka w poszczególnych komponentach środowiska [1]. Spośród wielu metod oznaczania ołowiu, na uwagę zasługują metody potencjometryczne z zastosowaniem elektrod jonoselektywnych, gdyż są stosunkowo tanie, proste, specyficzne wobec danego jonu i wystarczająco dokładne. Ponadto analizy wykonywane za pomocą tych czujników są szybkie, nie niszczą próbki oraz nie wymagają zużywania dużych ilości roztworu. W ostatnich latach coraz większym powodzeniem cieszą się elektrody jonoselektywne z polimerową membraną, ale bez roztworu wewnętrznego tzn. ze stałym kontaktem. Elektrody tego typu szczególnie dobrze sprawdzają się w pomiarach przeprowadzanych w terenie poza laboratorium, gdyż są znacznie bardziej odporne na zniszczenie, prostsze w obsłudze i transporcie. Elektrody ze stałym kontaktem charakteryzują się często niższą granicą wykrywalności w porównaniu z elektrodami klasycznymi, ponieważ brak roztworu wewnętrznego eliminuje wyciek jonu głównego z membrany, co jest przyczyną podniesienia granicy wykrywalności elektrody [2]. Pierwszymi elektrodami solid state z polimerową membraną były konstrukcje coated wire [3]. Jednak przewodnictwo elektronowe pomiędzy jonowo przewodzącymi membranami jonoselektywnymi i przewodnikami elektronowymi było źle zdefiniowane, co skutkowało niestabilnością potencjału takich elektrod [4]. Problem ten próbowano rozwiązać poprzez zastąpienie elektrolitu wewnętrznego w konwencjonalnych elektrodach jonoselektywnych warstwą pośrednią o odpowiednich właściwościach redox i jonowymiennych. W prezentowanej pracy przedstawiono nowe rozwiązanie konst[...]
 
Komórka cezowa MEMS dla mikrozegara atomowego
 
PAWEŁ KNAPKIEWICZ  JAN A. DZIUBAN  CHRISTOPE GORECKI  PIOTR DZIUBAN  RAFAŁ WALCZAK  LUCA MAURI  
Uważa się powszechnie, że mikrozegar atomowy jest kluczowym podzespołem elektronicznym w skali globalnej (tak zwany killing component), którego roczna produkcja w perspektywie najbliższych 10-15 lat wyniesie około 50 mln sztuk. Według szacunków europejskich, tylko w powszechnie użytkowanym sprzęcie, na przykład karty bankomatowe, transmisje pomiędzy bankami, karty kodowe, etc.), w 2015 roku będzie się stosować mikrozegary atomowe w liczbie kilku milionów sztuk. Zbudowanie takiego zegara o milimetrowych wymiarach, konsumpcji mocy w zakresie kilkuset miliwatów i dokładności około 1 &#956;s/rok jest możliwe tylko w formie mikrosystemu, metodami mikroinżynieryjnymi. Pierwszą wersję prototypu "przedprodukcyjnego" [4, 5] cezowego mikrozegara atomowego, wykorzystującego zjawisko koherentnego pochłaniania (CPT) w parach cezu dla zmodulowanego częstotliwościowo (~4,6 GHz) światła podczerwonego o długości odpowiadającej linii absorpcji D1 (D2), przedstawiła firma Symmetricom (USA) w końcu 2009 roku. Zaprezentowany prototyp to efekt prac badawczych rozpoczętych w grupie profesora Kitchinga [2, 3] w NIST (Boulder, Colorado, USA) na przełomie XX i XXI wieku, w ramach wielomilionowego finansowania zapewnionego przez DARPA. Prace nad europejskim cezowym mikrozegarem atomowym rozpoczęto równolegle we Francji i Szwajcarii około 2004 r. [7]. W 2008 r. powołano konsorcjum [6], którego celem jest opracowanie i wdrożenie produkcyjne cezowego mikrozegara atomowego. W niniejszym artykule przedstawiono wycinek prac nad europejskim zegarem atomowym, dotyczący sposobu wytwarzania komórki cezowej MEMS, która jest jednym z czterech podstawowych elementów zegara atomowego (rys. 1). Komórkę cezową MEMS muszą charakteryzować: - małe wymiary (< 1 cm3), - absolutna próżnioszczelność (szczelność helowa), - czysta atmosfera wewnętrzna z gazem buforującym o znanych i kontrolowanych parametrach (skład, ciśnienie), Komórka cezowa MEMS dla mikrozegara atomowe[...]
 
Konstrukcja i badania interferometru laserowego bazującego na elementach dyfrakcyjnych dedykowanego do pomiarów M(O)EMS
 
MICHAŁ JÓZWIK  KAMIL LIŻEWSKI  UWE D. ZEITNER  ARL H. Haugholt  
Rozwój technologii oraz wzrastająca liczba urządzeń wykorzystujących mikrosystemy M(O)EMS w wielu dziedzinach narzuca ścisłe wymagania ich producentom. Na ogół w różnych fazach produkcji wykorzystuje się kontaktowe i bezkontaktowe metody pomiarowe stosowane do badań podłoży, warstw lub pojedynczych elementów MEMS. To czyni proces produkcji i jego kontrolę znacznie dłuższą i kosztowną. W ramach europejskiego projektu "SMART InspEction system for High Speed and multifunctional testing of MEMS and MOEMS" (SMARTIEHS) opracowywany jest system do szybkiego, efektywnego testowania wielu elementów MEMS jednocześnie [1,2]. Realizacja projektu zakłada zastosowanie dwóch typów interferometrów do wielofunkcyjnych badań w czasie produkcji pozwalających z jednej strony na stukrotne zmniejszenie czasu trwania, a z drugiej strony na stuprocentową nieniszczącą kontrolę parametrów i funkcjonalności wszystkich obiektów w obrębie podłoża. Zasada działania interferometru laserowego Prezentowany demonstrator jest modyfikacją interferometru Twymana-Greena. Interferometry tego typu są często wykorzystywane do bezkontaktowych pomiarów odbijających elementów ME(O)MS charakteryzujący[...]
 
Krzemowa mikropompka gazowa z napędem piezoelektrycznym
 
PAWEŁ KOWALSKI  BOGDAN LATECKI  ZENON GNIAZDOWSKI  WALDEMAR MILCZAREK  KARINA SKWARA  
Prowadzone w ITE badania dotyczące układów do analiz chemicznych gazów, a także badania w zakresie zalewania i odpowietrzania układów do analiz cieczowych były powodem rozpoczęcia prac wiodących do opracowania krzemowej mikropompki gazowej, działającej w oparciu o dynamiczne zawory bierne [1, 2, 4]. Konstrukcja pompki Konstrukcja pompki składa się z dwóch płytek krzemowych (rys. 1). W płytce górnej wytworzono w procesie trawienia anizotropowego membranę (9,2 × 6,9 mm). W płytce dolnej, w procesie dwustronnego trawienia anizotropowego wykonano dwa zawory bierne oraz wgłębienia pozwalające na samocentrowanie obu płytek w procesie klejenia. Element piezoelektryczny (8 × 6 mm) - działający w modzie d31 - połączony jest z membraną za pomocą kleju przewodzącego. Struktury krzemowe wykonano oraz zmontowano na linii doświadczalnej ITE. który przyklejono do membrany. Wyniki pomiarów przedstawiono na rys. 3. W efekcie - za celowe przyjęto ograniczenie parametrów [...]
 
Łączenie podłoży szklanych metodą bondingu anodowego
 
PAWEŁ KNAPKIEWICZ  BARTŁOMIEJ CICHY  WITOLD POSADOWSKI  KATARZYNA KRÓWKA  WOJCIECH KUBICKI  JAN A. DZIUBAN  
Szkło, jako materiał obojętny chemicznie, przezroczysty, umożliwiający łatwe czyszczenie jest chętnie stosowane do budowy chipów fluidycznych [1]. Są to struktury najczęściej wykonane z dwóch warstw szkła, które po odpowiedniej obróbce mechanicznej lub chemicznej (wytworzenie mikrokanałów, otworów przelotowych), łączone są ze sobą w procesie bondingu fuzyjnego w temperaturze bliskiej temperaturze mięknięcia szkła [2 - 5]. Wybrane przykłady szklanych chipów fluidycznych (mikroreaktorów chemicznych) przedstawiono na rys. 1. naniesieniu cienką warstwę poddawano odpowiedniej obróbce termicznej (formowanie warstwy). Następnie, dwa podłoża szklane łączono w procesie bondingu anodowego przez cienką warstwę uformowanego PSi (rys. 2). Formowanie warstwy PSi jest kluczowym krokiem technologicznym w opisywanej tu metodzie: zwiększa adhezję warstwy PSi do szkła i zdecydowanie zwiększa wytrzymałość mechaniczną połączenia szkło-szkło. Rys. 1. Szklane mikroreaktory chemiczne wytworzone przez firmę Mikroglas (a), Dolomite (b), Micronit (c) Fig. 1. Glass mic[...]
 
Mikrocytometr przepływowy wykonany z PDMS z układem detekcji optycznej
 
RAFAŁ SZCZYPIŃSKI  JACEK GRZELKA  ELŻBIETA JABŁOŃSKA-KUGLER  ANNA BARANIECKA  JAN LESIŃSKI  JAN ŁYSKO  REMIGIUSZ GRODECKI  DOROTA G. PIJANOWSKA  PIOTR GRABIEC  
Proces analityczny w cieczowym cytometrze przepływowym zaczyna się od wprowadzenia zawiesiny komórek lub cząsteczek do kuwety przepływowej otoczonej przez zwężający się kanał. Podczas tego procesu, zwanego ogniskowaniem hydrodynamicznym, wymuszony zostaje liniowy przepływ pojedynczych komórek w celu ich przesyłania do obszaru detekcji optycznej. Najczęściej stosowanym źródłem światła jest laser (np. laser argonowy, o monochromatycznej wiązce światła o długości 458, 488 lub 514 nm, o mocy 5&#8230;75 mW). Światło laserowe ulega częściowo rozproszeniu na analizowanych cząsteczkach, a częściowo jest przez nie pochłaniane. Jeżeli komórka jest znakowana fluorochromem, to staje się ona źródłem światła fluorescencyjnego o określonej długości fali, zależnej od użytego fluorochromu. Obie wiązki, światło rozproszone i fluorescencyjne, są analizowane przez fotodetektor. Rozpraszanie światła jest zależne od wewnętrznej struktury komórki, jej rozmiaru i kształtu [1, 2]. Na rys. 1 przedstawiono schemat działania cieczowego cytometru przepływowego. Od kilku lat wiele ośrodków naukowo-badawczych intensywnie pracuje nad miniaturyzacją cytometrów przepływowych [5-9]. Opracowywane urządzenia stają się bardziej mobilne, a koszt ich wytwarzania i eksploatacji znacznie się zmniejsza (niewielkie objętości płynów, reagentów i materiałów, krótki czas pojedynczego testu oraz małe zużycie energii). Istnieje możliwość równoległej pracy kilku mikrourządzeń obok siebie lub zestawiania ich w bardziej skomplikowane układy wielozadaniowe [10]. Materiałem służącym do budowy tego typu mikroukładów analitycznych jest poli(dimetylosiloksan) - PDMS. Wspomniany elastomer posiada bardzo dobrą biozgodność, jest transparentny, tani oraz bardzo dobrze odwzorowuje kształty o minimalnym wymiarze rzędu 0,1 &#956;m. Proces wytwarzania struktury mikrofluidycznej obejmuje kilka etapów. Pierwszy z nich polega na wylaniu odpowietrzonego prepolimeru PDMS (czynnik sieciujący z[...]
 
Mikrodźwignia sprężysta jako czujnik biochemiczny
 
KONRAD NIERADKA  TEODOR GOTSZALK  DANIEL KOPIEC  GRZEGORZ MAŁOZIĘĆ  PIOTR PAŁETKO  GRZEGORZ WIELGOSZEWSKI  PAWEŁ ZAWIERUCHA  PIOTR GRABIEC  PAWEŁ JANUS  
W leczeniu pacjentów ze stanami septycznymi, kluczową rolę odgrywa szybka i niezawodna identyfikacja bakterii odpowiedzialnej za zakażenie. Obecne metody i aparatura wymagają często wielogodzinnej lub kilkudniowej kultywacji kultur bakterii, zastosowania znaczników fluorescencyjnych i wizualnej oceny preparatu przez wykwalifikowanego pracownika. Nową jakość w dziedzinie diagnostyki biochemicznej stanowią czujniki mikromechaniczne, działające na zasadzie ruchu lub deformacji części czujnika pod wpływem zachodzących na jego powierzchni oddziaływań odpowiednich biomolekuł [1, 2]. W opisywanych rozwiązaniach funkcję przetwornika i wzmacniacza oddziaływań pełni mikrodźwignia sprężysta lub inny element mikromechaniczny, a funkcję warstwy receptorowej osadzona na jego powierzchni samoorganizująca się warstwa molekularna [3] SAM (ang. Self-Assembled Monolayer) z odpowiednimi grupami terminalnymi, oddziaływującymi specyficznie z szukaną substancją. Pod wpływem zmiany masy związanej na powierzchni mikrodźwigni, zmienia się jej częstotliwość rezonansowa drgań własnych. Ponadto, pod wpływem zmiany rozkładu naprężeń powierzchniowych po obu stronach mikrodźwigni dochodzi do jej statycznego ugięcia. Między oboma zjawiskami zachodzi naturalne sprzężenie, zmiana związanej masy powoduje nieznaczne statyczne ugięcie czujnika znajdującego się w polu grawitacyjnym, a indukowane naprężenia powierzchniowe powodują zmianę stałej sprężystości, a co za tym idzie, zmianę częstotliwości rezonansowej (rys. 1). Obecnie rozwijane rozwiązania aparaturowe umożliwiają detekcję masy rzędu dziesiątków femtogramów [4], a zaawansowane warstwy receptorowe umożliwiają zastosowanie mikrodźwigni do badania składu gazów [5], detekcji śladowych ilości par materiałów wybuchowych [6], badania sekwencji DNA [7], czy testowania działania leków [8]. Prace badawcze nad czujnikami na bazie na mikrodźwigni sprężystych, prowadzone na Wydziale Elektroniki Mikrosystemów i Foto[...]
 
Mikroskopia sił atomowych z zastosowaniem matryc mikrodźwigni sprężystych
 
PAWEŁ ZAWIERUCHA  MICHAŁ ZIELONY  DANIEL KOPIEC  MIROSŁAW WOSZCZYNA  YANKO SAROV  ANDREAS FRANK  TZVETAN IVANOV  JENS-PETER ZÖLLNER  IVO W. RANGELOW  TEODOR GOTSZALK  
Skaningową mikroskopię sił atomowych wynaleziono w 1986 roku w laboratoriach IBM w Zurychu. Bardzo szybko stała się podstawową metodą badania powierzchni. Wynikało to z unikalnych możliwości mikroskopii AFM jako przyrządu pomiarowego. Metoda umożliwia wykonanie pomiaru topografii powierzchni i wyznaczenia wymiarów struktur we wszystkich trzech kierunkach z subnanometrową rozdzielczością. Dzięki swoim właściwościom metrologicznym mikroskopia AFM znalazła przede wszystkim zastosowanie w pomiarach powierzchni półprzewodnikowych, pozwalając obserwować układ atomów na powierzchni. Pozwoliło to na obserwację sposobu wbudowywania się atomów domieszki i ich wpływ na organizację krystalograficzna powierzchni półprzewodnika. Możliwa stała się również dokładna analiza defektów krystalograficznych, niedopasowań sieciowych czy nieciągłości monowarstw atomowych. Mikroskopia sił atomowych stosowana jest obecnie również do pomiarów struktur biologicznych i chemicznych. Metoda ta umożliwia obserwację pojedynczych cząsteczek i struktur biologicznych, takich jak nici DNA czy chromosomów. Zastosowanie mikroskopii bliskich oddziaływań umożliwiło znaczny postęp we wszystkich dziedzinach nauki, gdzie konieczna była obserwacja struktur o wymiarach nanometrowych. W dalszym ciągu mikroskopia AFM jest również przedmiotem badań, poszukiwane są nowe metody pomiarowe, jak również sposoby zastosowania mikroskopii w innych dziedzinach badawczych i technologicznych. Niestety zastosowanie mikroskopii sił atomowych ogranicza się przede wszystkim do badań laboratoryjnych. W dalszym ciągu metody tej nie można zastosować w przemyśle do pomiarów na liniach technologicznych. Podstawowym ograniczeniem jest zbyt mała szybkość wykonywania pomiaru. Przykładowo dla pomiaru z rozdzielczością 512 × 512 punktów przy szybkości skanera 1 s/linię czas pomiaru powierzchni wynosiłby około 9 minut. Dodatkowo, powierzchnia pojedynczego pomiaru wynosi około 100 × 100 &#956;m. J[...]
 
Model matematyczny opisujący wpływ procesów starzeniowych na parametry elektroluminescencyjne struktur grubowarstwowych
 
ZBIGNIEW Porada  MICHAŁ Cież   
Luminescencja jest zjawiskiem emisji światła, którego energia powstaje na koszt innych niż termiczna, rodzajów energii. Jeśli luminescencja zachodzi w wyniku oddziaływania stałego lub zmiennego pola elektrycznego na materiał charakteryzujący się właściwościami luminescencyjnymi, to wówczas nosi ona nazwę elektroluminescencji. Struktury elektroluminescencyjne znajdują obecnie coraz szersze zastosowania, gdyż światło przez nie emitowane charakteryzuje się bardzo małym poborem mocy, równomierną emisją z całej powierzchni czynnej, możliwością płynnej regulacji natężenia światła, a także wysoką odpornością na narażenia mechaniczne i klimatyczne. Struktury te jednak podlegają procesowi starzenia, którego szybkość jest zależna od wielu parametrów [1, 2]. W artykule przedstawiono rezultaty badań dotyczących procesów starzeniowych w grubowarstwowych strukturach elektroluminescencyjnych. Badania prowadzono dla standardowych struktur elektroluminescencyjnych złożonych z warstw dielektrycznych wytwarzanych na bazie BaTiO3, warstwy tzw. fosforu na bazie ZnS (Cu, Cl) oraz z elektrody transparentnej i drugiej elektrody metalicznej. Struktury elektroluminescencyjne zostały wytworzone jako struktury wielowarstwowe zgodnie z rys. 1. wych, charakteryzujących się zróżnicowaną wartością stałej dielektrycznej. Elektroda nieprzezroczysta została wykonana z przewodzącej pasty polimerowej, stanowiącej mieszaninę lakieru akrylowego, srebra płatkowego i proszków węglowych (sadza, grafit). Izolacyjna warstwa zabezpieczająca została wykonana z polimerowej pasty dielektrycznej, charakteryzującej się wysoką wytrzymałością na przebicie oraz wysoką szczelnością przy oddziaływaniu wilgoci. Wszystkie warstwy z past polimerowych nakładane były na podłoża polimerowe t[...]
 
Możliwości wytworzenia niskostratnych połączeń włókna telekomunikacyjnego z włóknem fotonicznym o zawieszonym rdzeniu
 
MICHAŁ MURAWSKI  LESZEK R. JAROSZEWICZ  TOMASZ NASIŁOWSKI  KRYSTIAN KOWIORSKI  
Łączenie włókien fotonicznych ze standardowymi włóknami telekomunikacyjnymi stanowi nadal wyzwanie. Zbudowanie takiego połączenia daje możliwość przeprowadzenia pomiarów z wykorzystaniem ogólno dostępnych przyrządów pomiarowych i odpowiadającego standardom dla włókien telekomunikacyjnych (najczęściej zakończonych złączem typu FC/PC lub FC/APC). Otwiera to możliwość pomiaru efektów generowanych w specjalnie zaprojektowanych włóknach (np. do kompensacji dyspersji), które nie były możliwe do zmierzenia bez wytworzenia takowego połączenia. Do wytworzenia pigtaila (FC/PC+SMF28-PCF) użyto trzech rodzajów włókien. Pierwszym z nich było standardowe włókno światłowodowe firmy Corning&#174; (SMF-28) [3] zakończone złączem FC/PC. Drugim było włókno o ultra wysokiej aperturze numerycznej firmy Nufern (UHNA4) [4]. Ostatnim włóknem użytym było włókno fotoniczne o zawieszonym rdzeniu wytworzone w Zakładzie Technologii Światłowodów UMCS (P2). Użycie włókna UHNA4 było konieczne aby poprawić niedopasowanie modowe pomiędzy włóknami, a co za tym idzie zmniejszyć straty powstałe w wyniku połączenia [...]
 
Nanostruktury ZnO otrzymywane metodą chemicznego osadzania z roztworu
 
TERESA KENIG  BARBARA DZIURDZIA  TADEUSZ SKOWRONEK  WOJCIECH MAZIARZ  TADEUSZ PISARKIEWICZ  AGNIESZKA ADAMOWICZ  
Nanopręty oraz nanodruty takich półprzewodników jak: ZnO, SnO2, In2O3, WO3, wykazują o wiele korzystniejsze właściwości fizyko-chemiczne i mechaniczne, niż struktury o wymiarach większych. Spowodowane to jest dominującą rolą powierzchni w stosunku do objętości. Rosnąca powierzchnia właściwa zwiększa czułości sensorów, w których stosuje się te nanomateriały jako warstwy gazoczułe. Również z punktu widzenia ekonomii konstrukcje nano- są wyzwaniem ze względu na mniejsze zużycie surowców i energii. Tlenek cynku ZnO posiada właściwości, które powodują, że jest atrakcyjnym związkiem stosowanym między innymi w elektronice przy konstrukcji czujników, przezroczystych elektrod oraz przetworników piezoelektrycznych. Te charakterystyczne właściwości to przede wszystkim wysoka przerwa energetyczna (3,37 eV), ale także znaczny współczynnik piezoelektryczny e33=1,2 C/m2, łatwość wbudowywania płytkich domieszek powodujących silne przewodnictwo typu n przy zachowaniu bardzo dobrej transmisji w widzialnym obszarze widma. Metody wytwarzania nanostruktur generalnie można podzielić na [1]: top-down polegające na obróbce jednego k[...]
 
Nowa generacja czujników w paśmie terahercowym do wykrywania materiałów niebezpiecznych
 
MIECZYSŁAW SZUSTAKOWSKI  PRZEMYSŁAW ZAGRAJEK  MAREK PISZCZEK  NORBERT PAŁKA  WIESŁAW CIURAPIŃSKI  JANUSZ WRÓBEL  
Ataki terrorystyczne wciąż stanowią realne zagrożenie społeczne. Z tego powodu w wielu laboratoriach prowadzone są intensywne prace nad metodami wykrywania materiałów niebezpiecznych. Metody te powinny zapewnić możliwość wykrycia materiałów ukrytych na ciele człowieka (pod ubraniem), w paczkach lub w środkach transportu masowego. Ze względów bezpieczeństwa osób nie stosuje się promieniowania wysokoenergetycznego. Energia fotonu dla częstotliwości 1 THz to około 4 meV. Jest to wartość o około 6 rzędów mniejsza niż dla silnie jonizującego promieniowania X. Właściwości promieniowanie terahercowego Promieniowanie terahercowe zajmuje pasmo o długości fal 100 &#956;m&#8230;1 mm (co odpowiada paśmie częstotliwości odpowiednio 3 THz&#8230;300 GHz) i znajduje się pomiędzy falami milimetrowymi a daleką podczerwienią. Zarówno promieniowanie podczerwone, jak i mikrofalowe znalazły wiele zastosowań w nauce, technice i życiu codziennym. Pasmo terahercowe, badane już od ponad piętnastu lat, również znajduje zastosowanie w systemach bezpieczeństwa, medycynie, farmacji i badaniu układów elektronicznych. Promieniowanie terahercowe posiada wiele cech, które czynią go przydatnym do zastosowania w systemach bezpieczeństwa. Podstawowe z nich to [9, 10, 16, 19]: - przenikanie przez większość materiałów dielektrycznych, takich jak papier czy tekstylia. Umożliwia to wykrywania substancji niebezpiecznych ukrytych, np. na ciele człowieka pod ubraniem lub ukrytych w paczkach. Istotnym jest fakt, że woda silnie absorbuje promieniowanie THz, - wysoki współczynnik odbicia od metali, - wiele substancji używanych jako materiały wybuchowe właśnie w paśmie terahercowym ma mody podstawowe drgań wibracyjnych i rotacyjnych. Powyższe właściwości oraz bezpieczeństwo pracy osób obsługi i prześwietlanych umożliwiają budowę terahercowych czujników materiałów niebezpiecznych. Źródła i detektory THz Nie wszystkie metody detekcji sygnału wykorzystywane w warunka[...]
 
Nowy wskaźnik właściwości redox pojemność warstwy podwójnej
 
KRZYSZTOF SUCHOCKI  
Do chwili obecnej właściwości utleniająco-redukujące roztworów wodnych wyznaczane są przede wszystkim na podstawie zależności Nersta. Wartość potencjału redox mierzona jest miliwoltomierzem, jako różnica potencjału elektrody wskaźnikowej w stosunku do potencjału elektrody odniesienia [1-3]. Główną wadą tej metody pomiarowej jest procedura jej kalibracji. W tym celu wykorzystuje się zestaw roztworów chemicznych o składzie, który determinuje ściśle określoną wartość potencjału redox. Ze względu jednak na trudności związane z precyzyjnym wykonaniem tych roztworów oraz ich małą trwałością ten sposób kalibracji jest mało dokładny [3]. Wpływa także ujemnie na dokładność określenia wartości redox tą metodą. Dlatego też podjęto prace, których celem było opracowanie nowej metody pozwalającej na proste i dokładne określenie właściwości redox badanych roztworów wodnych. Nowy współczynnik określający właściwości redox badanych roztworów wodnych W celu określenia właściwości redox badanego roztworu autor zaproponował nowy wskaźnik, którego definicja przedstawiona jest poniżej: (1) gdzie: Cox |V - wartość stężenia części utlenionej jonów w objętości roztworu, Cred |V - wartość stężenia części zredukowanej jonów w objętości roztworu. Wartość współczynnika Kredox jest określana wyłącznie na podstawie relacji między formą utlenioną Cox i Cred zredukowaną jonów i, nie zależy od typu zastosowanej elektrody, jej konstrukcji, czy też materiału z którego została wykonana. Koncepcja nowej metody określania właściwości redox Wartość zaproponowanego współczynnika może być wyznaczana za pomocą czujnika, którego przykładowe kon[...]
 
Ocena jakościowa komórek rozrodczych zwierząt hodowlanych z wykorzystaniem mikrocytometru typu lab-chip
 
PATRYCJA SZCZEPAŃSKA  RAFAŁ WALCZAK  JAN A. DZIUBAN  BARTOSZ KEMPISTY  MARTA JACKOWSKA  PAWEŁ ANTOSIK  JĘDRZEJ JAŚKOWSKI  SYLWESTER BARGIEL  
Jakość komórek rozrodczych decyduje o jakości rozrodu w hodowli zwierząt. Stosowana obecnie metoda oceny komórek rozrodczych zwierząt hodowlanych (np. świń, krów) jest niejednoznaczna. Polega ona na ocenie jakości i dojrzałości pęcherzyka jajnikowego oraz obserwacji pod mikroskopem optycznym cech morfologicznych komórek rozrodczych tj.: ilości komórek cumulusa otaczających pojedynczy oocyt oraz jego kolor i jednorodność. Tak przeprowadzona klasyfikacja doprowadza w normalnej hodowli nawet do pogorszenia jej wyniku i strat finansowych hodowcy. Dlatego też, ocena jakości komórek rozrodczych (oocytów) jest istotnym zagadnieniem weterynaryjnym i ekonomicznym. Idealna metoda do badania jakości komórek rozrodczych powinna być nieniszcząca i dawać wynik analizy w czasie kilku minut, a urządzenie dla takiej metody - tanie, łatwe w transporcie i obsłudze. Istotny jest również fakt, iż ocena jakości powinna dotyczyć pojedynczej komórki. Możliwe jest to tylko w przypadku, gdy wymiary celi pomiarowej są zbliżone do wymiarów komórki. W przypadku komórek rozrodczych krów i świń, średnica komórki (oocytu lub zarodka) mieści się w zakresie 80&#8230;150 &#956;m. Są to wymiary charakterystyczne dla lab-chipów. Znane z literatury rozwiązania techniczne lab-chipów umożliwiające ocenę jakości komórek rozrodczych ssaków wykorzystują metody mechaniczne [1], biochemiczne [2] lub optyczne [3]. Metoda mechaniczna, za pomocą której wyznaczana jest elastyczność, komórki może być metodą niszczącą. W metodzie biochemicznej analizowane są produkty metabolizmu komórek, a więc jest to metoda pośrednia i wymagająca skomplikowanego osprzętu analitycznego. Metoda optyczna, polegająca na pom[...]
 
Optoelektroniczne pomiary aksjograficzne stawu skroniowo-żuchwowego człowieka
 
WITOLD MICKIEWICZ  JERZY SAWICKI  
Według lekarzy specjalistów zaburzenia czynności układu ruchu narządu żucia dotyczą aż 80% populacji. Znaczny jednak zakres stacjonarny stawu skroniowo-żuchwowego, wspomagany wydajnymi systemami regulacji opartymi na wielu pętlach sprzężeń zwrotnych odpowiedzialny jest za niewielką, około 15% objawowość tych patologicznych stanów. Wczesne wykrycie dysfunkcji stawu i wdrożenie odpowiedniej terapii są warunkami koniecznymi skutecznego wyleczenia. Obecnie badania aksjograficzne prowadzone są w niewielu ośrodkach klinicznych, a liczba osób poddawanych badaniom jest niewielka. Jedną z przyczyn tego stanu rzeczy jest mała dostępność, wysoki koszt i złożoność obsługi stosowanych obecnie aksjografów. Proponowana w artykule metoda pomiarowa może przyczynić się do upowszechniania badań aksjograficznych i przeprowadzania takich badań w dobrze wyposażonych gabinetach stomatologicznych. Aksjografia stawu skroniowo-żuchwowego Ilościową oceną wzajemnych relacji poszczególnych elementów układu ruchu narządu żucia w sytuacjach statycznych, jak i dynamicznych zajmuje się instrumentalna diagnostyka czynnościowa. Pierwsze prace dotyczące diagnostyki instrumentalnej, mające na celu stworzenie modelu wzajemnych relacji pomiędzy zwarciem zębów szczęki i żuchwy oraz stawem skroniowo-żuchwowym przypadają dopiero na schyłek XIX wieku. Rozpoczęto wówczas intensywne prace nad związkiem morfologii stawów skroniowo-żuchwowych i kontaktów zwarciowych zębów oraz wynikającej z nich różnorodności ruchów żuchwy. Dopiero w 1934 roku McCollum opracował w pełni mechaniczne urządzenie do trójwymiarowej rejestracji ruchów żuchwy. Urządzenie to umożliwiało zapis ruchów żuchwy przy pomocy zewnątrzustnie umiejscowionego sztyftu. Dalszy rozwój diagnostyki instrumentalnej ruchów żuchwy był związany z zastosowaniem do ich rejestracji urządzeń elektronicznych, w szczególności wykorzystujących głowice ultradźwiękowe. Celem analizy ruchów żuchwy nie jest jednak tylko gra[...]
 
Optoelektroniczny interfejs nowej generacji dla światłowodowych czujników mikrocieczowych
 
MARIUSZ DUK  TOMASZ ZYSKA  ANDRZEJ KOCIUBIŃSKI  MICHAŁ BORECKI  
Obecnie istnieje wiele metod klasyfikacji cieczy biologicznych z zastosowaniem urządzeń optoelektronicznych. Najczęściej wykorzystują one zjawiska fotoluminescencji lub pochłaniania światła [1]. W Instytucie Mikroelektroniki i Optoelektroniki PW opracowywane są nowe metody badania cieczy biologicznych, wykorzystujące w głowicach czujników krótkie odcinki kapilar optycznych. Wyniki prac dotyczących diagnozowania jakości mleka z wykorzystaniem wymuszonych cyklów pomiarowych i głowicy kapilarnej przedstawione w [2] były na tyle obiecujące, że postanowiono skonstruować głowicę pomiarową umożliwiającą zastosowanie jednorazowej, wymiennej kapilary optycznej, przeznaczonej do badania cieczy nieprzezroczystych, pochodzenia biologicznego. Głowica ma współpracować z układami zasilania i detekcji, sterowanymi z opracowanego programu komputerowego, rejestrującego i analizującego dane pomiarowe. Wybór rodzaju cieczy do prowadzenia eksperymentów konstrukcyjnych jest podyktowany koniecznością badania substancji biologicznych i jednocześnie posiadania stabilnego punktu odniesienia. Głowica pomiarowa z wymienną kapilarą optyczną Praca prezentuje laboratoryjny układ pomiarowy z wykorzystaniem optoelektronicznego interfejsu dla światłowodowych czujników mikrocieczowych pracujących z przełączanym sygnałem optycznym. Przełączanie sygnału optycznego odbywa się w głowicy kapilarnej, gdzie badane są próbki o bardzo małej objętości i szerokim zakresie zmian mętności lub przezroczystości. Krótka kapilara jest dla cieczy biologicznych mikropompą i reaktorem, a w jej wnętrzu zachodzą wymuszone zmia[...]
 
Optyczna metoda oznaczania węgla całkowitego w popiele lotnym przy współspalaniu biomasy z pyłem węglowym
 
WALDEMAR WÓJCIK  SŁAWOMIR CIĘSZCZYK  PAWEŁ KOMADA  PIOTR POPIEL  
Krajowa energetyka zawodowa wytwarza corocznie tysiące ton popiołów i żużli. Uboczne produkty spalania są coraz chętniej wykorzystywane, szczególnie w przemyśle budowlanym. Ograniczeniem w ich stosowaniu, oprócz określonego składu chemicznego i właściwości fizyko-chemicznych, są straty prażenia. Ich wielkość, sposób wyznaczania został określony w normach z serii PN&#8209;EN 196 (metody badania cementu) i PN&#8209;EN 450 (popiół lotny do betonu). Współspalanie biomasy z pyłem węglowym często wiąże się ze wzrostem niedopału [1]. Ogólnie stosowane metody laboratoryjne oznaczania zawartości części palnych wymagają udziału obsługi i wydłużają dodatkowo czas pomiaru. Dotychczas opracowane metody pomiaru on-line [2-4] wykazują wrażliwość na zmianę spalanego paliwa, co w przypadku współspalania różnego rodzaju biomasy [5] staje się coraz większym problemem. Wśród tych metod są także metody optoelektroniczne, które wykorzystują promieniowanie rozproszone przez badaną próbkę. Przeprowadzone badania miały na celu określenie wpływu zawartości węgla całkowitego w popiele lotnym, na moc promieniowania rozproszonego oraz na rozkład widma w zakresie 400&#8230;1700 nm. Przygotowanie materiału do badań Popiół lotny pobrany został ze strefy 1 elektrofiltru (rys. 1) w jednej z krajowych elektrowni zawodowych współspalających biomasę z węglem kamiennym. Próbki pobierane były z różnych bloków w ciągu kilku dni o różnych godzinach, co ma znaczący wpływ na wyniki pomiarów. Z uwagi na fakt istnienia zbiornika buforowego biomasy w ciągu nawęglania, nie ma możliwości określenia dokładnego składu spalanego paliwa w danym momencie (różne rodzaje biomasy zostają zmieszane w tym zbiorniku). Do ba[...]
 
Optymalizacja planarnych sprzęgaczy siatkowych z wykorzystaniem metody FDTD
 
PRZEMYSŁAW STRUK  TADEUSZ PUSTELNY  
Podstawowym zagadnieniem w układach optyki zintegrowanej jest metoda wprowadzania i wyprowadzania mocy optycznej do i ze struktury jednomodowego falowodu planarnego. Wprowadzanie i wyprowadzanie mocy optycznej z zakresu widzialnego może odbywać się między innymi poprzez układ wejścia wyjścia w postaci planarnych sprzęgaczy siatkowych [1, 2]. Niewątpliwą zaletą sprzęgaczy siatkowych jest możliwość wykonania ich jako integralna część układu optyki zintegrowanej. W przypadku struktur falowodowych wykonuje się je w postaci periodycznych zaburzeń współczynnika załamania światłowodu planarnego o okresie &#923;. Sprzęgacze siatkowe wykonuje się poprzez wytrawienie periodów w warstwie falowodowej [3], mechaniczne odciskanie wzoru dyfrakcyjnego w planarnej warstwie falowodowej [4]. Wykorzystanie sprzęgaczy siatkowych w strukturach optyki zintegrowanej wymaga optymalizacji ich kształtu i parametrów geometrycznych. W celu optymalizacji należy również wybrać odpowiednią metodę numeryczną pozwalającą na ich analizę. Coraz częściej do analizy struktur optyki zintegrowanej stosowana jest metoda FDTD (Finite Difference Time Domain) [5]. Teoria Modelowana struktura składa się z falowodu planarnego, w którym wykonany jest sprzęgacz siatkowy o okresie &#923; i głębokości periodów ds. Idea analizowanej numerycznie struktury przedstawiona jest na rys. 1. W celu pobudzenia warstwy falowodowej z wykorzystaniem sprzęgaczy siatkowych musi zostać spełniony warunek (1). Warunek ten musi być również spełniony jeżeli moc optyczna ma być wyprowadzona ze struktury na zewnątrz [2, 8, 9]. (1) gdzie: &#946;c, &#946;w - stała propagacji w otoczeniu i strukturze, nc , nw , ns - współczynnik załamania otoczenia, warstwy falowodo[...]
 
Planarne polowe źródło elektronów
 
TOMASZ GRZEBYK  ANNA GÓRECKA-DRZAZGA  
Miniaturowe polowe źródła elektronów są to urządzenia nanoelektroniki próżniowej, które wykorzystują bezkolizyjny, balistyczny ruch elektronów emitowanych polowo [1]. Aby zwiększyć efektywne pole elektryczne przy powierzchni emitującej, emitery polowe wykonuje się w postaci mikro- i nanoostrzy (promień wierzchołka mniejszy od 100 nm). Rozwój technologii mikroelektronicznych i mikromechanicznych umożliwił formowanie mikroemiterów polowych z metali, krzemu, węglików, materiałów diamentopodobnych, warstw kompozytowych i nanorurek. Miniaturowe źródła elektronów znajdują zastosowanie w nowego typu czujnikach wielkości fizycznych, mikrosilnikach jonowych, nanosatelitach i mikrostatkach kosmicznych, wielkoformatowych płaskich ekranach i wyświetlaczach [2], przełącznikach wysokich mocy dla energetyki, w wysokoczęstotliwościowych układach wzmacniających. Prace nad wykorzystaniem emiterów polowych w konstrukcji elementów elektronicznych wysokiej częstotliwości są prowadzone od kilkudziesięciu lat. Wraz z rozwojem nowych technik wytwarzania zaczęły powstawać miniaturowe wersje lamp próżniowych. Pierwszą koncepcję tranzystora próżniowego wykorzystującego zjawisko emisji polowej przedstawił Spindt w 1976 r. [3]. Było to tzw. wertykalne mikrourządzenie próżniowe, w którym katodę stanowiło mikroostrze krzemowe, elektrodę ekstrakcyjną warstwa metaliczna ulokowana na wysokości jego wierzchołka, a anodę warstwa przewodząca umieszczona ponad nimi. Pierwszą, częściowo planarną wersję tranzystora zaprezentował Gray dopiero w 1986 r. [4]. Katodę stanowiło mikroostrze krzemowe, a metaliczna bramka i anoda znajdowały się w tej samej płaszczyźnie powyżej wierzchołka, co znacznie ułatwiło wytwarzanie struktur. W 1989 roku Busta zrealizował pierwsze w pełni planarne źródło elektronów z katodą w postaci cienkiej warstwy metalicznej [5]. W kolejnych latach poj[...]
 
Porównawcze charakterystyki sensorów typu rezystancyjnego i termoelektrycznego wykonanych na bazie cienkich warstw dwutlenku cyny
 
VALERY G. Luhin  VITALY G. Zarapin  IVAN M. Zharsky  TOMASZ N. Kołtunowicz  
Wśród półprzewodnikowych sensorów gazów typu adsorpcyjnego w praktyce najszersze zastosowanie znalazły sensory typu rezystancyjnego, których zasada działania oparta jest na zmianie rezystancji czułego elementu przy oddziaływaniu z gazem. W początkowym etapie rozwoju danej klasy sensorów, priorytetem było poszukiwanie - często empiryczne - różnorodnych materiałów posiadających superwysokie czułości na określone komponenty gazowe, bez zwracania uwagi na inne parametry funkcjonalne i metrologiczne. W chwili obecnej, w dobie rozwoju techniki elektronicznej, w dziedzinie analizy i obróbki sygnału bardzo aktualne i ważne stają się zagadnienia stabilności, powtarzalności sygnału, trwałości i niezawodności elementu sensorowego, wygody pomiaru i jednoznaczności interpretacji sygnału sensorów. Wiele wymienionych problemów, istotnych dla sensorów gazu typu rezystancyjnego jest charakterystyczny dla określonego sposobu detekcji. Wskazuje to na konieczność poszukiwania takich elektrofizycznych właściwości półprzewodnikowego adsorbenta, które mogą okazać się mniej podatne na wpływ wymienionych czynników. Jak wykazały nasze poprzednie badania [1, 2] perspektywicznym kierunkiem jest wykorzystanie w charakterze sygnału sensora siły termoelektrycznej (STE), generowanej przy dużych gradientach temperatur w cienkich warstwach półprzewodników. Zasada detekcji właściwa dla danego typu sensorów przy określonym gradiencie temperatury polega na określeniu zależności STE elementu gazoczułego od jakościowego i ilościowego składu środowiska gazowego. Wyniki badań Porównawcze charakterystyki funkcjonalnych parametrów czujników termoelektrycznych i rezystancyjnych były badane na przykładzie sensorów z gazo czułymi warstwami na bazie SnO2, wytwarzanymi tą samą technologią. Materiał doświadczalny dotyczący właściwości sensorów typu rezystancyjnego na bazie SnO2, zgromadzony na podstawie poprzednich badań, pozwala na uzyskanie adekwatnej porównawczej oc[...]
 
Prekoncentrator gazu w technologii LTCC
 
WOJCIECH MAZIARZ  Artur RYDOSZ  TADEUSZ PISARKIEWICZ  
Powszechnie stosowane w przemyśle półprzewodnikowe czujniki gazów są tanie, małe i cechują się wysoką czułością na badane gazy. Niestety najczęściej umożliwiają one pomiary koncentracji gazów na poziomie od kilkudziesięciu ppm. Sukcesywnie rośnie grupa zastosowań czujników, w których pożądana jest detekcja ekstremalnie niskich stężeń gazów na poziomie ppb, jak np. diagnozowanie chorób na podstawie analizy wybranych biomarkerów zawartych w powietrzu wydychanym przez człowieka. Przykładowo, zwiększony poziom acetonu może wskazywać na cukrzycę pacjenta (stężenia ok. 20&#8230;50 ppb), a już niewielka ilość związków siarki (H2S, SO2) czy merkaptanu metylu, może powodować nieświeży oddech [1]. Obecność w oddechu związków VOCs może świadczyć o obecności Helicobacter pylori, której obecność zwiększa ryzyko chorób układu pokarmowego (wrzody przełyku, dwunastnicy, żołądka) [2]. Według dyrektywy Unii Europejskiej [3], dzienny limit ekspozycji na rakotwórczy benzen wynosi 1 ppm, a od roku 2010 zostaje on zmniejszony do 1,6 ppb, konieczne więc staje się np. monitorowanie śladowych ilości szkodliwych węglowodorów w napojach gazowanych CO2 itp. [4, 5] (inne limity: toluen 70 ppb, ksylen 200 ppb). Jednym ze sposobów pomiaru tak niskich stężeń gazów jest wykorzystanie metody wstępnego zwiększania koncentracji gazu (zagęszczania) w materiale adsorbującym gaz, a następnie szybkie uwolnienie zgromadzonego gazu i jego detekcja za pomocą tradycyjnych czujników półprzewodnikowych. Metoda ta pozwala na zwiększenie czułości na gaz zazwyczaj kilkaset razy oraz identyfikację składników, np. za pomocą chromatografu gazowego. Tradycyjnie stosowane prekoncentratory są zbudowane najczęściej z rurki stalowej napełnionej adsorbentem, na której nawinięte są zwoje grzejnika [1, 5-7]. Ze względu na stosunkowo dużą objętość takiego układu oraz znaczną moc potrzebną do ogrzania prekoncentratora podczas fazy desorpcji gazu, zastosowania takiego rozwiązania są [...]
 
Problems of adaptive organization of computations in intelligent simulating systems
 
VALERIY ROGOZA  JAROSŁAW BAZARKO  
One of the basic features of modern systems devoted to simulating objects with a complex type of behavior (so called complex objects) is the ability of those systems to collect beneficial data about the object being simulated and to tune gradually models and methods to an optimal (in a way) solution of established simulation tasks. The feature of artificial systems, involving their ability to adapt to changing conditions in order to achieve the established goals, has been given the name of adaptation, and the systems that have this feature are called adaptive systems. Research of adaptive systems has gone far beyond the technical field [1] and it now includes non-technical areas like biology, sociology and economy [2], that is the fields of science, in which research of complex systems is one of the central issues. In the works of various researchers a thesis has been proven that the basic mechanism accomplishing the feature of adaptation of systems is the principle of evolutionary selforganization [3], that is the principle underlying the self-organizing systems of living nature. Therefore, adaptive systems became the field of study of natural sciences and the feature underlying implementation of artificial systems simulating the behavior of complex objects. The examples of methods mimicking the laws of adaptation and evolution of living nature can be the methods of evolutionary programming [4], methods of grouping arguments [5], and methods created on the basis of artificial neural networks techniques [6]. As can be noticed, in fact, the problem of researching and creating adaptive systems is a field of artificial intelligence. The aim of this article is the analysis of properties and structure of artificial systems created on the basis of adaptation and meant to simulation of objects with a complex type of behavior. Architecture of simulation systems with adaptive organization of computing processes The feature of adap[...]
 
Rapid prototyping of electrostatically-driven MEMS
 
STANISŁAW KALICIŃSKI  PAWEŁ JANUS  TOMASZ BIENIEK  KRZYSZTOF DOMAŃSKI  MAGDALENA EKWIŃSKA  ANDRZEJ SIERAKOWSKI  DARIUSZ SZMIGIEL  PIOTR GRABIEC  
In general, design and manufacturing of MEMS is a complex, expensive and time consuming process. Usually, it requires a number of iterative steps for verification of initial concepts and for determination of the properties of structural materials [1]. This process has been significantly boosted by several commercial MEMS design and simulation software tools that have been developed in the last decade, such as COVENTORWARE &#174; or INTELLISENSE&#174; [2, 3]. Still, when using such software, it is very difficult to combine electromechanical properties of MEMS devices with electrical properties of semiconductors. In this case, a classical scheme, namely with a standard manufacturing cycle: design, fabrication, testing may be the only feasible one. For complex designs, this may cause long times to market. In this paper we present a very simple approach that[...]
 
SMARTIEHS - interferencyjne stanowisko do równoległych pomiarów MEMS i MEOMS
 
KAY GASTINGER  MAŁGORZATA KUJAWIŃSKA  UWE D. ZEITNER  STEFFEN MICHAEL  CHRISTOPHE GORECKI  
Kontrola jakości oraz charakteryzacja parametrów mechanicznych stanowi ograniczenie możliwości produkcyjnych mikrosystemów, zwłaszcza w przypadku wymogów stuprocentowej kontroli. Głównym wyzwaniem jest połączenie wymogów procesów technologicznych produkcji masowej oraz używanych najczęściej urządzeń testujących coraz częściej będących składowymi łańcucha produkcyjnego. Jednym ze sposobów zwiększenia tempa produkcji i przepustowości stanowisk pomiarowych jest stosowanie urządzeń wielofunkcyjnych, badających kilka parametrów w jednym cyklu pomiarowym, oraz pomiary równoległe kilkunastu obiektów za pomocą stanowisk wielokanałowych. W ramach europejskiego projektu "SMART InspEction system for High Speed and multifunctional testing of MEMS and MOEMS" (SMARTIEHS) opracowywany jest system do szybkiego, efektywnego testowania wielu elementów MEMS jednocześnie [1, 2]. Realizacja projektu zakłada zastosowanie dwóch typów interferometrów do wielofunkcyjnych badań w czasie produkcji pozwalających z jednej strony na stukrotne zmniejszenie czasu trwania pomiaru, a z drugiej strony na pełną (100%) kontrolę parametrów i funkcjonalności wszystkich obiektów w obrębie podłoża z wykorzystaniem optycznych metod pomiarowych. Koncepcja stanowiska pomiarowego W konstruowanym stanowisku pomiary równoległe są realizowane poprzez wymienne głowice optyczne zawierające macierze interferometrów. Rozstaw interferometrów jest[...]
 
Spektrometr Elektronowego Rezonansu Paramagnetycznego (EPR) na pasmo L
 
JAN DUCHIEWICZ  ANDRZEJ DOBRUCKI  TOMASZ DUCHIEWICZ  ANDRZEJ FRANCIK  mgr BARTOSZ IDŹKOWSKI  ANDRZEJ SADOWSKI  STANISŁAW WALESIAK  ADAM KUTYNIA  JERZY BŁASZCZYK  
Spektrometria Elektronowego Rezonansu Paramagnetycznego (EPR) należy do podstawowych metod badawczych, stosowanych w fizyce, chemii, biologii, medycynie, w inżynierii materiałowej oraz ostatnio w badaniach poziomu napromieniowania żywności. Spektrometr EPR jest urządzeniem łączącym w sobie wiele różnorodnych i skomplikowanych technik, przy czym wyróżnia się znane od kilkudziesięciu lat, tradycyjne spektrometry o fali ciągłej oraz stosowane od kilkunastu lat, nowocześniejsze spektrometry impulsowe. W kilku ośrodkach w świecie są również prowadzone prace dotyczące budowy spektrometru EPR o tzw. "szybkim przejściu", łączącym pewne cechy spektrometru o fali ciągłej i impulsowego. Ponieważ spektrometry impulsowe są bardzo drogie i tylko nieliczne ośrodki stać na ich zakup, natomiast spektrometry o szybkim przejściu nie są jeszcze handlowo oferowane, w powszechnym użyciu są jeszcze spektrometry o fali ciągłej. Właściwości, zakres zastosowań oraz cena spektrometru EPR zależą głównie od wykorzystywanego pasma częstotliwości mikrofalowej, przy czym do najczęściej spotykanych zalicza się tradycyjne spektrometry na pasmo X (9&#8230;10 GHz). Ponieważ maksymalne, geometryczne rozmiary obiektu, jaki może być badany metodą EPR są wprost proporcjonalne do długości fali wykorzystywanego sygnału mikrofalowego, więc w spektrometrach EPR do badań obiektów o dużych rozmiarach, w tym obiektów biologicznych wykorzystuje się na ogół niższe pasma częstotliwości: pasma S (3 GHz) i L (1 GHz) oraz ostatnio pasmo UHF (250 i 500 MHz). Z drugiej strony, ze wzrostem częstotliwości sygnału mikrofalowego rośnie zdolność wykrywania blisko siebie położonych linii rezonansowych. Z tego też względu buduje się również spektrometry na pa[...]
 
Szybkie elektrooptyczne układy próbkujące wykorzystujące ferroelektryczną ceramikę PLZT
 
PAWEŁ WIERZBA  
W wyniku wzrostu szybkości pracy elektronicznych układów cyfrowych i analogowych konieczne staje się opracowanie nowych rozwiązań układów umożliwiających rejestrację sygnałów występujących w tych układach. Rozwiązania stosowane dotychczas, wykorzystujące bardzo szybkie układy analogowe i przetworniki A/C, charakteryzują się jak dotąd zadowalającą szybkością pracy i osiąganą dokładnością. Jednak ich wrażliwość na narażenia występujące w badanych układach elektronicznych jest często zbyt duża. Ponadto, obciążenie wprowadzone do układu mierzonego w wyniku dołączenia układu pomiarowego (np. sondy oscyloskopu) znacznie pogarsza dokładność pomiaru. Optyczne próbkowanie sygnałów elektrycznych może w niedługiej przyszłości stać się cennym uzupełnieniem metod akwizycji. Zaletami tej techniki są przede wszystkim: szerokie pasmo częstotliwości próbkowanych sygnałów, sięgające kilkudziesięciu GHz, oraz izolacja galwaniczna między badanym układem elektronicznym i systemem pomiarowym. Istnieje kilka technik próbkowania optycznego bardzo szybkich sygnałów elektrycznych, wykorzystujących zjawiska fizyczne wymienione w tab. 1 [1]. Tab. 1. Techniki optycznego próbkowania sygnałów elektrycznych i wykorzystywane zjawiska fizyczne Tabl. 1. Techniques of optical sampling of electrical signals and underlying physical phenomena Technika Wykorzystywane zjawisko fizyczne Próbkowanie elektrooptyczne Zmiana współczynnika załamania pod wpływem pola elektrycznego Próbkowanie fotoprzewodzące Zmiana przewodności wywołana padaniem fotonów Próbkowanie elektroabsorpcyjne Zmiana współczynnika absorpcji pod wpływem pola elektrycznego Próbkowanie magnetooptyczne Obrót płaszczyzny polaryzacji pod wpływem pola magnetycznego Wykorzystanie technik próbkowania przedstawionych w tablicy 1 jest przedmiotem prac badawczych w wielu zespołach badawczych na całym świecie. Jednym z ważniejszych obszarów badań są poszukiwania nowych materiałów o coraz lepszych [...]
 
Tensometryczny czujnik światłowodowy do badania rozkładu naprężeń w materiale kompozytowym
 
TOMASZ RYSZARD WOLIŃSKI  PIOTR LESIAK  MATEUSZ SZELĄG  KAROLINA MILEŃKO  ANDRZEJ DOMAŃSKI  KAZIMIERZ JĘDRZEJEWSKI  LECH LEWANDOWSKI  ANNA BOCZKOWSKA  KRZYSZTOF JAN KURZYDŁOWSKI  
W najnowszej generacji czujników światłowodowych światło nie opuszcza toru światłowodu, a wpływ czynnika zewnętrznego jest rejestrowany za pomocą zmiany stanu polaryzacji (tzw. czujniki polarymetryczne) lub też poprzez zmianę charakterystyki spektralnej propagującego się światła (tzw. czujniki z siatką Bragga). Oba typy czujników światłowodowych przy pomiarach naprężeń mechanicznych w znacznym stopniu uzupełniają się, a detekcja rzeczywistych naprężeń wewnątrz materiału kompozytowego odbywa się przy pomocy rozproszonej w nim sieci takich czujników. Zaproponowane połączenie obu typów czujników światłowodowych pozwala z jednej strony na dokładny pomiar takich parametrów jak naprężenie, ciśnienie czy temperatura, a z drugiej strony pozwala na wyeliminowanie wzajemnych wad obu czujników. Rozwój metod nadzoru elementów kompozytowych poprzez wbudowanie w nie czujników światłowodowych pozwala na lepszą współpracę pomiędzy poszczególnymi elementami układu oraz eliminacji niepożądanego wpływu układu czujników na właściwości wytrzymałościowe materiału kompozytowego. Światłowodowe siatki Bragga charakteryzują się periodyczną zmianą współczynnika załamania światła na pewnym odcinku światłowodu [3]. Długość fali odbitej (&#955;B) przez światłowodową siatk[...]
 
The field stabilization of optic-active medium of harmful substances sensors
 
ZENON HOTRA  ZENOVIY MYKYTYUK  ANDRIJ FECHAN  OREST SUSHYNSKYY  OLHA YASYNOVSKA  PAWEŁ KOMADA  
Liquid crystals (LC) can be regarded as a recording medium. Specificity of LC is that they, on the one hand, are an orderly structure, but on the other hand - medium with exceptionally high sensitivity to changes of the regularity under the influence of external factors, what can be easily registered optically due to a large optical anisotropy of the medium. LC output structure can be changed by very weak external factors of different nature: temperature, electric and magnetic fields, radiation of different wavelengths, intermolecular interactions with the substrate and even mechanical or chemical factors that cause changes in optical parameters. Thin films of liquid crystals easily absorb gases and steam from the environment. Gases and steam, absorbed on the surface, significantly alter the optical properties of cholesteric films and, above all, their selective reflection coefficient [1]. Selective properties of cholesteric liquid crystals (CLC) and the ability to change the spiral pitch allow of lasers with tuned frequency. Optical pumping is realized by laser which wavelength falls in the region of dye absorption band. Dye emission wavelength is comparable or equal to cholesteric spiral pith, so a selective light reflection takes place. Therefore cholesteric liquid crystal acts as resonator and selector. The centre wavelength of selective reflection band (SRB) is &#955;max = nP while the width of the band is &#916;&#955;&#61472;= P&#916;n, where P is the pitch of the chiral liquid crystal, n = (ne+no)/2 is the average refractive index of the cholesteric planes which have a birefringence of &#916;n = ne &#8209; no, finally ne and no are the extraordinary and ordinary refractive indices respectively [2]. To achieve generation during a pulse laser (solid or gas) excitation into absorpti[...]
 
Warstwy sensorowe na bazie porowatej krzemionki do zastosowań w światłowodowych czujnikach amoniaku
 
PAWEŁ KARASIŃSKI  CUMA TYSZKIEWICZ  
Amoniak jest gazem toksycznym, którego dopuszczalne stężenie dla ludzi przyjmuje się na poziomie 25 ppm przez 8 godzin i 35 ppm przez 10 minut [1]. Źródłem amoniaku są naturalne procesy biochemiczne zachodzące w przyrodzie, jest nim również działalność człowieka (hodowle zwierząt, przemysł chemiczny, motoryzacja). Pomiary koncentracji amoniaku mają istotne znaczenie w ochronie środowiska, w rolnictwie, w motoryzacji, w przemyśle chemicznym i w diagnostyce medycznej [2]. Ponieważ analiza instrumentalna jest droga i czasochłonna, poszukuje się nowych metod pomiaru stężenia amoniaku [3]. Metody te bazują na materiałach sensorowych, w których na skutek oddziaływania amoniaku zachodzą efekty: zmiany przewodności elektrycznej bądź zmiany absorpcji światła (barwy). Stosowanie materiałów sensorowych w postaci cienkich warstw pozwala uzyskać krótkie czasy odpowiedzi i regeneracji. Efekt zmiany przewodności elektrycznej pod wpływem amoniaku zachodzi w materiałach nieorganicznych, takich jak SnO2 [2, 3] i WO3 [2] oraz w polimerach przewodzących, takich jak polianilina [4, 5] i nafion [5]. Efekt zmiany absorpcji pod wpływem amoniaku zachodzi w polianilinie oraz w warstwach zawierających barwniki znane z alkacymetrii. Występujący w warstwie sensorowej efekt fizyczny determinuje możliwy do zastosowaia układ detekcji. Zmiana przewodności warstwy sensorowej może być bezpośrednio mierzona metodą elektryczną [4] bądź z zastosowaniem akustycznych fal powierzchniowych SAW [5]. Zmiany absorpcji warstwy sensorowej mogą być mierzone w światłowodowych strukturach sensorowych z wykorzystaniem spektroskopii fali zanikającej (ang. evanescent wave spectroscopy). W strukturach takich warstwa sensorowa stanowi pokrycie rdzenia światłowodu. Propagująca się w światłowodzie fala optyczna penetruje polem zanikającym warstwę sensorową. Stąd zmiany absorpcji w warstwie sensorowej powodują zmiany amplitud modów propagujących się w światłowodzie (zmiany natęże[...]
 
Wpływ struktury przestrzennego rozmieszczenia identyfikatorów-czujników RFID na jakość procesu sterowania autonomicznych obiektów
 
PIOTR JANKOWSKI-MIHUŁOWICZ  WŁODZIMIERZ KALITA  MARIUSZ SKOCZYLAS  MARIUSZ WĘGLARSK  
Dzięki zastosowaniu określonej siatki czujników - elektronicznych identyfikatorów RFID (Radio Frequency IDentification transponders), możliwe jest zbudowanie inteligentnego środowiska, które będzie wykorzystywane do: określenia współrzędnych czujników, zapamiętywania parametrów otoczenia i toru ruchu poruszających się obiektów, a także charakterystyki dynamicznych zmian parametrów w przedmiotowym środowisku. Taka aplikacja umożliwia więc implementację systemu sterowania autonomicznym obiektem mobilnym [1]. Sieć czujników w przestrzeni komunikacyjnej może przybierać bardzo różne formy i znacząco wpływa na liczbę jednocześnie wykrywanych identyfikatorów. Większa ich liczba wymaga dłuższego czasu potrzebnego do rozpoznania identyfikatorów (odczytu danych zawartych w pamięci). Czas ten wpływa - w dużej mierze - na parametry ruchu obiektu mobilnego, a głównie determinuje jego prędkość przemieszczania się. Z drugiej strony, brak identyfikatora w obszarze poprawnej pracy systemu RFID powoduje, że obiekt mobilny na pewien czas traci orientację i musi korzystać z dodatkowych systemów sensorowych lub algorytmów aproksymujących tor ruchu. Z powyższych rozważań wynika, że bardzo ważny jest odpowiedni dobór sieci topograficznej identyfikatorów. Wybrane aspekty uwarunkowań energetycznych i komunikacyjnych systemu RFID w przedmiotowym zastosowaniu, zostały omówione w pracy [1], natomiast w niniejszym opracowaniu rozważono wpływ przestrzennego rozmieszczenia identyfikatorów na jakość procesu sterowania autonomicznych obiektów. Struktura przestrzennego rozmieszczenia identyfikatorów Spośród wielu możliwości rozmieszczenia identyfikatorów w rozważanym obszarze, można wyróżnić dwa racjonalne[...]
 
Wpływ warstwy przyelektrodowej na parametry czujnika rezystancyjnego
 
KAMIL WIŚNIEWSKI  MIROSŁAW MALEWICZ  HELENA TETERYCZ  
Rezystancyjne czujniki gazu to konstrukcyjnie, mało skomplikowane układy elektroniczne zawierające dwie elektrody oraz warstwę gazoczułą. W zależności od konstrukcji elektrody są przykryte warstwą gazoczułego materiału tlenkowego lub położone są na nim [1]. Jednak analiza struktury czujnika, mikrostruktury materiałów tworzących czujnik oraz zjawisk fizykochemicznych zachodzących w tego rodzaju czujnikach pokazuje jakie czynniki wpływają na ich parametry. W wielu pracach opisywany jest wpływ: - rodzaju materiału gazoczułego [2], - preparatyki materiału gazoczułego [3], - rodzaju domieszek modyfikujących [4], - metod domieszkowania gazoczułych materiałów tlenkowych [5], na parametry użyteczne czujnika. Ponieważ zmiana rezystancji półprzewodnikowego materiału gazoczułego stanowi źródło sygnału wyjściowego tego rodzaju czujnikach, to do pomiaru tych zmian konieczne są elektrody. Biorąc pod uwagę, że kontakt elektroda-materiał gazoczuły to kontakt metal-półprzewodnik, należy się spodziewać, że w obszarze tym zachodzą różne zjawiska fizyczne typowe dla tego rodzaju kontaktów, jak również zjawiska fizykochemiczne charakterystyczne dla katalizy heterogenicznej. Zatem należy się spodziewać, że obszar przyelektrodowy ma duży wypływ na wartość sygnału wyjściowego rezystancyjnych czujników gazów. Dlatego materiał elektrody powinien: - być stabilny fizykochemicznie, - zapewniać kontakt omowy z warstwą czynną, - nie wchodzić w reakcje chemiczne z warstwą czynną, - nie modyfikować właściwości katalitycznych warstwy gazoczułej. Rezystancyjne czujniki gazów najczęściej zawierają elektrody złote, które charakteryzują się mniejszą rezystancją, w porównaniu z elektrodami platynowymi [6]. Podobnie jak platyna są stabilne chemicznie w szerokim przedziale zmian temperatury. Ponadto, materiał elektrod powinien zapewniać odpowiedni kontakt elektryczny (najlepiej omowy) z materiałem gazoczułym i nie powinien z nim oddziaływać chemicznie. Uważa si[...]
 
Wykorzystanie akcelerometru trójosiowego do badania sonograficznego i aksiograficznego stawu skroniowo-żuchwowego
 
MAREK JASKUŁA  WITOLD MICKIEWICZ  
Rejestracja trajektorii ruchu żuchwy i towarzyszących im zjawisk akustycznych jest ważnym zagadnieniem z punktu widzenia oceny stanu narządu życia człowieka i jest wykorzystywane w stomatologii. Według lekarzy specjalistów zaburzenia czynności układu ruchu narządu żucia dotyczą aż 80% populacji. Tylko około 15% tych zmian objawia się wyraźnym dyskomfortem i skłania do odwiedzenia gabinetu stomatologicznego. Niestety stosowana obecnie aparatura aksjograficzna i sonograficzna jest dość złożona i kompleksowego badania aksjograficzno-sograficznego nie można ciągle traktować jako powszechnego badania stomatologicznego, które może towarzyszyć każdej wizycie kontrolnej u stomatologa. Natomiast wczesne wykrycie dysfunkcji stawu i wdrożenie odpowiedniej terapii są warunkami koniecznymi skutecznego wyleczenia. Proponowana w artykule metoda pomiarowa nie aspiruje do całkowitego wyparcia rozbudowanych i precyzyjnych aksjografów komputerowych. Może się jednak przyczynić do upowszechniania przesiewowych badań aksjograficzno-sonograficznych w każdym gabinecie stomatologicznym. Inną zaletą tego typu badań jest zobiektywizowanie zapisów i łatwość długoterminowego śledzenia zmian patologicznych w stawie i postępów w jego rehabilitacji. Cel Podstawowym celem prowadzonych badań przedstawionych w niniejszym artykule było znalezienie odpowiedzi, czy istnieje możliwość zbudowania aparatury diagnostycznej wykorzystującej akcelerometr 3-osiowy, która w sposób pewny i tani jest w stanie wystarczająco dokładnie rejestrować zdarzenia akustyczne występujące w stawie przy jednoczesnej rejestracji stanu rozwarcia żuchwy podczas badania stomatologicznego polegającego na cyklicznym zwieraniu i rozwieraniu żuchwy przez osobę badaną. Pozyskanie informacji sonograficznej w powiązaniu z fazą ruchu rozwierania czy zwierania żuchwy jest cenną informacją diagnostyczną dla stomatologa. Obecnie stosowana do tego celu aparatura diagnostyczna charakteryzuje się doś[...]
 
Wytwarzanie i charakteryzacja rezystancyjnych czujników tlenu z wykorzystaniem SrTi0.65Fe0.35O3
 
SEBASTIAN MOLIN  GRZEGORZ JASIŃSKI  MARIA GAZDA  PIOTR JASIŃSKI  
Czujniki gazów są przyrządami znajdującymi szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach życia. Usprawniają zarówno liczne procesy produkcyjne, jak i jakość codziennego życia poprzez kontrolę otaczającej atmosfery. Zastosowanie nowoczesnych czujników gazów wpływa bezpośrednio na stan środowiska, czego przykładem są np. czujniki lambda stosowane w samochodach, które umożliwiają redukcję wydzielania zanieczyszczeń poprzez kontrolowanie stechiometrycznego procesu spalania paliwa w silnikach samochodowych. Wśród dostępnych materiałów, czujniki zbudowane w oparciu o materiały ceramiczne posiadają wiele wyróżniających je cech [1]. Są wytrzymałe mechanicznie, pracują w szerokim zakresie temperatur, mogą być wykonane wieloma technikami: cienkie/grube warstwy, pastylki, itp. Wśród kilku typów czujników, wyróżnić można czujniki rezystancyjne, których zasada działania opiera się na zmianie przewodności elektrycznej (rezystancji) w wyniku oddziaływania materiału z którego zbudowany jest czujnik z otaczającymi gazami. W porównaniu do czujników potencjometrycznych czy amperometrycznych, budowa czujnika rezystancyjnego jest mniej skomplikowana. Do prawidłowego działania czujnik taki nie wymaga ani gazu odniesienia, ani bariery dyfuzyjnej i może być cały bezpośrednio umieszczony w badanej atmosferze. Z tego względu, tradycyjną sondę lambda, wykonywaną najczęściej jako czujnik potencjometryczny z elektrolitem z YSZ (tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru - yttria stabilized zirconia) próbuje się zastąpić czujnikami rezystancyjnymi (np. TiO2, domieszkowane SrTiO3). Czujniki takie pracują w wysokich temperaturach, powyżej 600°C i muszą być stabilne w długim okresie działania w agresywnym środowisku spalin. Podstawową wadą takich materiałów jest zależność przewodności elektrycznej zarówno od temperatury, jak i ciśnienia parcjalnego tlenu. Przewodnictwo elektryczne materiałów ceramicznych stosowanych do konstrukcji rezystancyjnych czujników tl[...]
 
Zastosowanie interferometrii niskokoherentnej do jednoczesnego pomiaru grubości i współczynnika załamania struktur warstwowych
 
JERZY PLUCIŃSKI  MARCIN STRĄKOWSKI  BOGDAN B. KOSMOWSKI  
Interferometria niskokoherentna, nazywana także interferometrią światła białego jest atrakcyjną metodą pomiarową, oferującą dużą zdolność rozdzielczą, wysoką czułość i krótki czas pomiarów. W przeciwieństwie do klasycznej interferometrii, wykorzystującej źródła promieniowania optycznego o dużej koherencji czasowej, interferometria niskokoherentna umożliwia pomiary bezwzględne. Ze względu na łatwą możliwość odseparowania sygnału optycznego pochodzącego z interferencji od sygnału tła, interferometria niskokoherentna jest szczególnie przydatna do badań obiektów o różnych właściwościach optycznych - od transparentnych do silnie rozpraszających. Z tego względu znalazła ona zastosowanie między innymi w optycznej tomografii koherentnej (OCT) do obrazowania obiektów niejednorodnych. OCT jest mocno rozwijana w zastosowaniach medycznych jako nieinwazyjne narzędzie diagnostyczne w obrazowaniu biomedycznym, szczególnie w okulistyce, dermatologii, stomatologii, kardiologii i endoskopii [1-3]. Tomografia ta znalazła także zastosowanie w badaniach obiektów technicznych, np. ceramiki [4-7], warstw antykorozyjnych [8, 9], polimerów [4, 10, 11], materiałów kompozytowych [12], papieru [13], elementów mikromechanicznych [4]. W badaniach obiektów technicznych bardzo duże znaczenie ma pomiar grubości warstw. Interferometrem mierzona jest różnica dróg optycznych w ramionach pomiarowym i odniesienia. Pomiar grubości geometrycznej warstwy metodami interferometrycznymi jest możliwy przy znajomości współczynnika załamania warstwy. Niestety, często współczynnik ten nie jest znany, w wyniku czego za pomocą interferometrii optycznej dokonujemy pomiaru jedynie grubości optycznej warstw. W pracy zostaną przedstawione opracowane metody jednoczesnego pomiaru grubości geometrycznej warstwy i współczynnika załamania. Jedna z nich oparta jest na pomiarach położenia górnej powierzchni granicznej warstwy, jej grubości optycznej i położenia podłoża, na którym się[...]
 
Zastosowanie polianiliny w czujnikach amperometrycznych do oznaczania NADH
 
AGNIESZKA KOSSAKOWSKA  DOROTA G. PIJANOWSKA  JERZY KRUK  WŁADYSŁAW TORBICZ  
Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NAD) jest koenzymem dehydrogenaz, jako akceptor elektronów i protonu bierze udział w reakcjach redoks, np. związanych z katabolizmem i uwalnianiem energii w komórkach. Bioczujniki to nowej generacji narzędzia analityczne stosowane do wykrywania i oznaczania różnych substancji (bio)chemicznych. Elektrochemiczne utlenianie NADH (forma zredukowana) zachodzi przy wysokich potencjałach, co zmniejsza stabilność czujnika oraz powoduje występowanie interferencji, spowodowanych innymi składnikami próbki, wchodzącymi w reakcje uboczne. Rozwiązaniem wspomnianych problemów może być modyfikacja i wykorzystanie odpowiednich materiałów elektrod, m.in. polimerów przewodzących, na przykład polianiliny (PAn), dzięki czemu NADH jest bezpośrednio utleniany przy niskich potencjałach [1]. Warstwy polianiliny są polielektrochromowe. Zależnie od stanu utlenienia/redukcji można uzyskać kilka barw tego polimeru: żółtą (leukoemeraldyna), zieloną (sól emeraldyny - forma przewodząca), niebieską (emeraldyna) lub czarną (pernigranilina) [2,3]. Właściwości elektryczne i elektrochromowe polianiliny zależą nie tylko od stopnia jej utlenienia, ale również od stopnia jej sprotonowania, czyli od pH zastosowanego elektrolitu [4]. Ponieważ proces redukcji polianiliny wymaga prz[...]
 
Zinc Oxide thin layer deposition using chemical bath deposition (CBD)
 
MICHAŁ BYRCZEK  PATRYK HALEK  HELENA TETERYCZ  
The future of modern gas sensors are nanomaterials. The new materials with large active surfaces and special physical and chemical properties can significantly improve the sensor&#8217;s parameters. Nanomaterials allow for faster gas detection and decrease the low level detection. In modern gas sensors, because of the bigger active surface gas is detected faster. Only very few particles are needed to detect gas. The information of the detected gas is faster processed and we receive the response earlier. In mass production price is of crucial importance. Because of this, we aim to develop a cheap method of ZnO structure deposition, which will make low cost mass production possible. The described CBD method is a chemical method of zinc oxide deposition from liquid solution. Because of the water solution, the deposition can be carried out at a low temperature (under 100°C). This brings large benefits, the low temperature will not harm the other components of the gas sensor and CBD can be used like the last technological step. Experimental part The main goals of the experiments were to check the influence of the electrical field on the process of zinc oxide deposition in CBD, and to create the ZnO rods with changing [...]
 
Zintegrowane modele komputerowe mikrosystemów o konstrukcji uzębionej
 
SŁAWOMIR WIAK  KRZYSZTOF SMÓŁKA  
Ciągły rozwój nowych technologii znalazł odzwierciedlenie w możliwości stworzenia bardzo precyzyjnych mikrosystemów. Są to zintegrowane urządzenia elektryczno (elektroniczno)- mechaniczne, o wielkości od kilku do kilkuset mikronów (mikrometrów) tzn. rzędu średnicy ludzkiego włosa, mogące pracować zarówno jako sensory, jak i aktuatory. Mikrosystemy to często połączenie komponentów mechanicznych, elektrycznych, optycznych, hydraulicznych i wielu innych, które zintegrowane w jednym układzie mogą dokonywać na jednym poziomie - pomiaru określonych wielkości, podjąć decyzję o działaniu oraz odpowiednio zareagować. Mimo dużego stopnia skomplikowania, systemy te są wytwarzane na masową skalę z materiałów, i za pomocą tych samych technologii, jakie są stosowane do produkcji elektronicznych układów scalonych. Różnorodność zjawisk wykorzystywanych w tej błyskawicznie rozwijającej się technologii wymogło na współczesnym inżynierze znajomość odmiennych, często odległych dziedzin wiedzy. W swojej pracy musi łączyć zrozumienie matematyki i zjawisk fizycznych ze znajomością właściwości materiałów i technologii. Natomiast wzrost znaczenia metod komputerowych wymusił na nim posiadanie umiejętności posługiwania się narzędziami komputerowymi, a co za tym idzie, tworzenia modeli numerycznych i algorytmów programowania. Podjęty przez autorów szeroki, multidyscyplinarny zakres analizy i symulacji mikroaktuatora ma na celu kompleksową analizę urządzenia, aby w pełni odwzorować wszystkie istotne zjawiska fizyczne. Jest to o tyle istotne w klasie urządzeń MEMS, gdyż ich małe rozmiary znacznie utrudniają kosztowny proces modelowania fizycznego, a pomiar niektórych wielkości fizycznych jest często wręcz niemożliwy. MEMS Akronim MEMS (Microelectromechanical System) został oficjalnie zaproponowany przez profesora Rogera Howe z University of California z Berkeley podczas spotkania pod nazwą Micro Tele-Operated Robotics Workshop w Sant Lake City w 1989[...]
 

Nasze czasopisma

kofeina biogaz pasteryzacja przemysł chemiczny tworzywa sztuczne chromatografia kontakt tłuszcz znakowanie bezpieczeństwo żywności Kociołek-Balawejder antocyjany przeciwutleniacze herbata soki owocowe gmo tłuszcze błonnik ciecze jonowe mleko suplementy diety osady ściekowe przegląd elektrotechniczny bhp barwniki mikrokapsułkowanie wino ocena ryzyka aluminium hydrokoloidy Aura Opakowanie opakowania karotenoidy 7 korozja Gospodarka wodna pompy ciepła cement pompa ciepła owies informacje dla autorów konserwanty ekstrakcja led mąka kolektory słoneczne six sigma problemy jakości czekolada żywność funkcjonalna nanotechnologia soja BRC kosmetyki skrobia jęczmień audit polifenole szkło pszenica jakość żywności jogurt jakość ocena ryzyka zawodowego haccp polimery kanalizacja inżynieria materiałowa praca materiały budowlane Gluten przegląd mleczarski kawa hutnik przemysł spożywczy orkisz tytan skrobia modyfikowana rfid 6 liofilizacja żywność enzymy mięso kompozyty biopaliwa chłodnictwo opakowania inteligentne probiotyki przegląd papierniczy miód magnez opakowania aktywne olej olej rzepakowy metale ciężkie napoje energetyzujące nanomateriały piwo biomasa makaron chleb elektronika dodatki do żywności logistyka gryka pestycydy ryzyko zawodowe fermentacja pieczywo żyto miedź prebiotyki aronia inulina servqual wentylacja recykling iso atest odpady drób napoje funkcjonalne transport biofilm mrożonki FMEA kwasy tłuszczowe jakość usług analiza sensoryczna iso 9001 ekstruzja biodiesel kukurydza cukier suszenie innowacje woda pszenżyto owoce IFS żywność wygodna witamina c kaizen piroliza wołowina masło utrwalanie żywności lody sól drożdże audyt prenumerator ścieki surfaktanty błonnik pokarmowy koszty jakości soki ryż żywność ekologiczna oczyszczanie ścieków tqm witaminy ochrona przed korozją OŁÓW zarządzanie jakością opakowania szklane zioła dioksyny zeolity napoje kakao sieci neuronowe transglutaminaza wzbogacanie żywności aromaty substancje dodatkowe przyprawy reologia celuloza ryby tekstura akryloamid sok mleczarstwo bioetanol iso 22000 Manufacturing Process Automation białka serwatkowe czosnek gospodarka mięsna owoce jagodowe produkcja piwa mikotoksyny akrylamid polichlorowane bifenyle antyoksydanty PET kasza

Budownictwo i Geodezja

Elektronika, Energetyka, Elektrotechnika

Hutnictwo, Górnictwo

Przemysł lekki

Przemysł spożywczy i gastronomia

Inne gałęzie przemysłu

Tematyka ogólnotechniczna

Czasopisma wielobranżowe
platnosci
O Wydawnictwiestr Prenumeratastr Reklamastr Drukarniastr Kolportażstr Regulamin Usługstr Englishstr
© 2006-2012 Wydawnictwo SIGMA-NOT Sp. z o.o. Wszelkie prawa zastrzeżone
projekt, wykonanie, obsługa: Pragma Software