Zespół Detekcji Sygnałów Optycznych

Zespół Detekcji Sygnałów Optycznych realizuje prace o charakterze badawczym i rozwojowym w zakresie detektorów promieniowania optycznego, optymalizacji stopni wejściowych fotoodbiorników pracujących w zakresie promieniowania od EUV do IR, układów detekcji bezpośredniej, zaawansowanych metod detekcji promieniowania optycznego, sensorów promieniowania optycznego, sensorów niebezpiecznych gazów, markerów chorobowych i par materiałów wybuchowych, spektroskopii absorpcyjnej, bezprzewodowych systemów łączności laserowej w otwartej przestrzeni i podwodnej do zastosowań cywilnych i wojskowych. Prace te realizowane są w laboratoriach badawczych o łącznej powierzchni 290 m2, wyposażonych w najnowszą aparaturę kontrolno-pomiarową.

__________________________________________________________________

W zakresie kształcenia Zespół prowadzi zajęcia dla studentów z czterech wydziałów (IOE, WEL, WML, WIM), na wszystkich stopniach studiów. Ćwiczenia laboratoryjne realizowane są w 4 specjalistycznych pracowniach zlokalizowanych w budynku 70 (pomieszczenia 9-12) o łącznej powierzchni 154m2. Sale laboratoryjne wyposażone są w 18 nowoczesnych stanowisk do ćwiczeń laboratoryjnych oraz 6 komputerowych stanowisk do symulacji projektowania zintegrowanych systemów optoelektronicznych. Tematyka prowadzonych zajęć dydaktycznych obejmuje przede wszystkim zagadnienia detekcji promieniowania optycznego, systemów optoelektronicznych, systemów wykrywania, czujników optoelektronicznych, technologii laserowych systemów łączności oraz fotowoltaicznych w ramach następujących przedmiotów:

  • Detekcja sygnałów optycznych
  • Detektory promieniowania optycznego
  • Fotowoltaika
  • Laserowa spektroskopia absorpcyjna w sensorach gazów
  • Laserowe systemy łączności
  • Modulacja i detekcja promieniowania optycznego
  • Monitorowanie zagrożeń bezpieczeństwa
  • Optoelektronika
  • Podstawowe zagadnienia prowadzenia badań naukowych
  • Podstawy optoelektroniki
  • Sensory do systemów monitoringu bezpieczeństwa
  • Sensory i systemy optoelektroniczne
  • Sensory w energetyce
  • Systemy kontrolno-pomiarowe
  • Techniki spektroskopii optycznej
  • Technologie fotowoltaiczne w energetyce
  • Układy detekcji promieniowania optycznego
  • Urządzenia i systemy optoelektroniczne

__________________________________________________________________

W wyniku działalności naukowej Zespołu opracowano następujące demonstratory:

  • przenośnego optoelektronicznego czujnika NO2 do monitoringu atmosfery,
  • bezprzewodowych systemów łączności optycznej (FSO) w zakresie spektralnym 8-12 mikrometrów,
  • systemu łączności hybrydowej FSO-RF,
  • układów zasilania, sterowania i chłodzenia do laserów kaskadowych,
  • optoelektronicznych czujników par materiałów wybuchowych,
  • optoelektronicznego systemu wykrywania markerów chorobowych.

Zapraszamy do odwiedzenia strony na https://zdso.wat.edu.pl/.

____________________________________________________________________

Skład zespołu

Kierownik Zespołu Laserowej Teledetekcji

płk dr hab. inż. Jacek Wojtas, prof. WAT

Członkowie Zespołu:

kpt. mgr inż. Krzysztof Achtenberg
prof. dr hab. inż. Zbigniew Bielecki
mgr Agnieszka Kędra-Sulej
płk dr inż. Janusz Mikołajczyk - Zastępca Dyrektora
por. mgr inż. Filip Musiałek
por. mgr inż. Janusz Pietruszka
dr inż. Beata Pietrzyk
ppłk dr inż. Artur Prokopiuk
dr inż. Dariusz Szabra

Projekty aktualnie realizowane

  1. Emitery i detektory podczerwieni nowej generacji do zastosowań w urządzeniach do detekcji śladowych ilości zanieczyszczeń gazowych. Kierownik: dr inż. Jacek WOJTAS. Okres realizacji: 2012-2015, Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.
  2. Optoelektroniczny system sensorów markerów chorobowych. Kierownik: prof. dr hab. Zbigniew BIELECKI. Okres realizacji: 2012-2015, Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

Projekty zakończone

  1. Analiza doboru układu zasilania, sterowania i chłodzenia do laserów kaskadowych. Kierownik: dr Janusz MIKOŁAJCZYK. Okres realizacji: 2010-2013, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
  2. Analiza możliwości wykrywania niebezpiecznych materiałów za pomocą metod spektroskopowych wykorzystujących przestrajane lasery kaskadowe. Kierownik: dr Dariusz SZABRA. Okres realizacji: 2010-2013, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
  3. Prekoncentratory i detektory do wysokoczułych sensorów wybranych gazów niebezpiecznych. Kierownik: prof. dr hab. Zbigniew BIELECKI. Okres realizacji: 2010-2012, Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.
  4. Opracowanie optoelektronicznego czujnika par materiałów wybuchowych. Kierownik: dr Jacek WOJTAS. Okres realizacji: 2009-2011, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
  5. Wielospektralny optoelektroniczny czujnik gazu działający w oparciu o metodę spektroskopii strat we wnęce optycznej. Kierownik: dr Jacek WOJTAS. Okres realizacji: 2009-2011, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
  6. Opracowanie optoelektronicznego sensora przeznaczonego do wykrywania obecności materiałów wybuchowych. Kierownik: Prof. Zbigniew BIELECKI. Okres realizacji: 2008-2010, Departament Nauki i Szkolnictwa Wyższego, MON.
  7. Stanowisko do badań czułości widmowej detektorów promieniowania o długości fali 13,5 nm na potrzeby nanolitografii. Kierownik: Dr Janusz MIKOŁAJCZYK. Okres realizacji: 2008-2010, MNiSW.
  8. Przenośny optoelektroniczny czujnik NOx do monitoringu atmosfery. Kierownik: Prof. Zbigniew BIELECKI. Okres realizacji: 2007-2010, MNiSW.
  9. Monitoringu, identyfikacja i przeciwdziałania zagrożeniom bezpieczeństwa obywateli: zadania 4.2. Kierownik: Prof. Zbigniew Bielecki. Okres realizacji: 2007-2010, MNiSW.

 

Publikacje w czasopismach z listy filadelfijskiej

2013

  1. J. Wojtas, J. Mikołajczyk, Z. Bielecki “Aspects of the Application of Cavity Enhanced Spectroscopy to Nitrogen Oxides Detection” Sensors 2013, 13(6), 7570-7598.
  2. J. Wojtas, T. Stacewicz, Z. Bielecki, B. Rutecka, R. Medrzycki, J. Mikolajczyk “Towards optoelectronic detection of explosives” Opto-electron. Rev. 2013, 21(2), 210-219.
  3. J. Mikołajczyk, W. Pichola, J. Wojtas, M. Mamajek, M. Garlińska, A. Prokopiuk, Z. Bielecki „Laboratory system for quantum cascade lasers researching” Acta Phys. Pol. A 2013, 124(3), 505-508.
  4. J. Wojtas, Z. Bielecki, T. Stacewicz, J. Mikolajczyk, B. Rutecka, R. Medrzycki „Nitrogen oxides optoelectronic sensors operating in infrared range of wavelengths” Acta Phys. Pol. A 2013, 124(3), 592-594.

2012

  1. J. Mikołajczyk, M. Garlińska, M. Wesołowski, J.S. Wojtas, Z. Bielecki “Compact QCL driver for free space transmitter” Bull. Pol. Acad. Sci. –Te. 2012, 60, 763-768.
  2. J. Wojtas, Z. Bielecki, T. Stacewicz, J. Mikołajczyk, M. Nowakowski “Ultrasensitive laser spectroscopy for breath analysis” Opto-Electron. Rev. 2012, 20, 77-90.
  3. T. Stacewicz, J. Wojtas, Z. Bielecki, M. Nowakowski J. Mikołajczyk, R. Mędrzycki, B. Rutecka, “Cavity ring down spectroscopy: detection of trace amounts of substance” Opto-Electron. Rev. 2012, 20, 53-60.
  4. Z. Bielecki, J. Janucki, A. Kawalec, J. Mikołajczyk, N. Pałka, M. Pasternak, T. Pustelny, T. Stacewicz, J. Wojtas “Sensor and systems for the detection of explosive devices – an overview” Metrol. Meas. Syst. 2012, 19, 3-28.
  5. J. Mikołajczyk, M. Garlińska, M. Wesołowski, J.S. Wojtas, Z. Bielecki “Compact QCL driver for free space transmitter” Bull. Pol. Acad. Sci. –Te. 2012, 60, 763-768.

2011

  1. R. Rakowski, J. Mikołajczyk, A. Bartnik, H. Fiedorowicz, F. de Gaufridy de Dortan R. Jarocki, J. Kostecki, M. Szczurek, P. W. Wachulak “Laser-produced plasma EUV source based on tin-rich, thin-layer targets” Appl. Phys. B 2011, 102(3), 559-567.
  2. J. S. Wojtas “Two-channel optoelectronic sensor employing cavity enhanced absorption spectroscopy” Acta Phys. Pol. A 2011, 120(4), 763-766.
  3. J.S. Wojtas, Z. Bielecki, T. Stacewicz, J. Mikołajczyk, R. Mędrzycki, B. Rutecka “Application of Quantum Cascade Lasers in Nitric Oxide and Nitrous Oxide Detection” Acta Physic. Pol. A 2011, 120(4), 794-797.
  4. J. S. Wojtas, J. Mikołajczyk, M. Nowakowski, B. Rutecka, R. Mędrzycki, Z. Bielecki, “Applying CEAS method to UV, VIS, and IR spectroscopy sensors” Bull. Pol. Acad. Sci. –Te. 2011, 59(4), 415-418.
  5. M. Gutowska, D. Pierścińska, M. Nowakowski, K. Pierściński, D. Szabra, J. Mikołajczyk, J.S. Wojtas, Z. Bielecki, “Transmitter with quantum cascade laser for free space optics communication system” Bull. Pol. Acad. Sci. –Te. 2011, 59(4), 419-423.

Publikacje w innych recenzowanych czasopismach

  1. J. Wojtas, Z. Bielecki, T. Stacewicz, J. Mikolajczyk „Ultrasensitive optoelectronic sensors for nitrogen oxides and explosives detection” Proc. SPIE 2013, 8703, 870309.
  2. Z. Bielecki, T. Stacewicz, J. Wojtas, J. Mikołajczyk, M. Nowakowski, D. Szabra, A. Prokopiuk, B. Rutecka. „Analiza możliwości wykrywania biomarkerów w wydychanym powietrzu”. Elektronika, 7, 2013.
  3. J. Mikołajczyk, J. Wojtas, A. Prokopiuk, H. Krzysiak, Z. Bielecki. Zautomatyzowany system do pomiaru parametrów energetycznych kwantowych laserów kaskadowych, PAK vol. 59, nr 4/2013, 277-280.
  4. J. Wojtas, T. Stacewicz, J. Mikołajczyk , Z. Bielecki. „ Projekt optoelektronicznego systemu do wykrywania biomarkerów w oddechu”. Przegląd Elektroniczny, 2013, 139-141.
  5. D. Szabra, M. Nowakowski, J. Mikołajczyk, J. Wojtas, Z. Bielecki. „Układy sterowania laserami kaskadowymi”. Przegląd Elektroniczny, 2013, R.89, Nr 10, 43-46.
  6. Z. Bielecki, J. Wojtas, T. Stacewicz, J. Mikołajczyk, B. Rutecka, R. Medrzycki, A. Prokopiuk. Optoelektroniczne sensory gazów, PAK vol. 59, nr 4/2013, 287-291.
  7. Z. Bielecki, J. Mikołajczyk, J.S. Wojtas, T. Dąbrowski, R. Mędrzycki, J. Wawer „Bramka do wykrywania materiałów wybuchowych” Prz. Elektrotechn. 2012, 88, 29-31.
  8. J. Mikołajczyk, R. Niedbala, M. Wesołowski, J. Wojtas, D. Szabra, Z. Bielecki “An integrated driver for quantum cascade lasers” Proc. SPIE 2012, 8397, 83970G.
  9. J. Wojtas, Z. Bielecki, T. Stacewicz, J. Mikołajczyk, R. Mędrzycki, B. Rutecka “NO and N2O detection with CEAS method” PIERS 2012, 87-91.

 

INFRASTRUKTURA BADAWCZA ZESPOŁU

iLABS

Zintegrowane stanowisko do badań zastosowań laserowej spektroskopii absorpcyjnej

(integrated Laboratory of the Applied laser absorption Spectroscopy)

      Laserowa spektroskopia absorpcyjna stanowi perspektywiczną technologię opracowania ultra-czułych sensorów śladowych ilości substancji. Głównymi jej zaletami jest duża selektywność i czułość. Badania przy zastosowaniu LSA charakteryzują się krótkim czasem pomiaru, brakiem konieczności specjalnego przygotowania badanej próbki, możliwością prowadzenia ciągłego monitorowania obecności danych substancji. Zastosowanie precyzyjnych przestrajalnych źródeł promieniowania optycznego, detektorów promieniowania, wysokoczułych sensorów odniesienia oraz dedykowanego układu przetwarzania danych stanowi unikalne narzędzie w badaniach związanych z szeroko pojętą spektroskopią. Dzięki wykorzystaniu w jednym stanowisku wielu technik pomiarowych oraz budowie modułowej otrzymamy zintegrowany i innowacyjny system o bardzo szerokich możliwościach badawczych.

Wybrane elementy stanowiska iLABS

     Zespół Detekcji Sygnałów Optycznych dysponuje naukowym stanowiskiem badawczym iLABS wyposażonym w aparaturę umożliwiającą prowadzenie unikatowych eksperymentów i pomiarów o charakterze badawczym i rozwojowym w zakresie laserowej spektroskopii absorpcyjnej. Stanowisko zostało oddane do użytku w 2012 roku. Powstało w ramach dotacji aparaturowej oraz projektu OPTOLAB, a następnie było stopniowo modernizowane, między innymi w ramach projektu PBS1/A3/7/2012 w 2015 roku oraz umowy nr 504/6700/WAT/2018 w 2018 roku. Głównymi jego podzespołami są między innymi unikatowy system spektrometryczny FTIR  składający się z próżniowego spektrometru IHR125 (BRUKER) z komórką wieloprzejściową i akcesoriami umożliwiającymi pomiary w zakresie UV-FIR z rozdzielczością do 0,0016cm-1 oraz spektrometru Nicolet IS50 z wyposażeniem do widmowych pomiarów czasowo-rozdzielczych z rozdzielczością poniżej 50ns, w pełni ukompletowany modułowy generator gazów KIN-TEK 491M, monochromator z zestawem siatek dyfrakcyjnych i z szerokopasmowymi źródłami promieniowania, przestrajalne źródło promieniowania laserowego w zakresie 0,7-16µm firmy Ekspla dedykowane do zastosowań w spektroskopii laserowej z precyzyjnym analizatorem długości fali, analizatory sygnałów o dużej szybkości próbkowania firmy Tektronix Inc. oraz nowoczesną instalację do transportu czystych i ultraczystych gazów – orurowanie klasy TCC i ULTRON. Wyposażone jest ono w wiele innych elementów, bez których nie byłoby możliwe prowadzanie konkurencyjnych badań w zakresie spektroskopii absorpcyjnej i układów detekcji. Staranny dobór wszystkich komponentów wchodzących w skład stanowiska podyktowany jest obszarami badań z zakresu bezpieczeństwa, zdrowia i zmian klimatu. W konsekwencji powstało wyjątkowe stanowisko badawcze, na którym prowadzane są kompleksowe badania, których zakres jest unikatowy w porównaniu z obszarem działań innych ośrodków naukowych zajmujących się podobnymi zagadnieniami. Składa się ono z pięciu podsystemów:

  • wytwarzania, kontroli i transportu gazów;
  • generacji i analizy promieniowania optycznego o różnej długości fali;
  • badań spektrometrycznych w szerokim zakresie długości fal;
  • analizy i przetwarzania sygnałów optycznych;
  • filtracyjno-klimatyzacyjny i monitorowania warunków pracy stanowiska.

Unikatowość stanowiska była kluczowym celem w czasie jego tworzenia. Jest ono wyjątkowe w skali regionu i kraju ze względu na konfigurację oraz możliwości metrologiczne zastosowanej w nim aparatury. Do najważniejszych elementów stanowiska należy zaliczyć:

  • przestrajalne pikosekundowe źródło promieniowania laserowego PG711-DFG-SH firmy Ekspla, którego konfiguracja jest unikatowa w skali kraju i jako jedyna umożliwia osiągnięcie wymaganego zakresu parametrów,
  • precyzyjny miernik długości fali (do 0,2 pm) w zakresie od 2 do 12 µm model WS6-200 IR3 firmy High Finesse, wyposażony w układ PID i wyjście sygnału błędu,
  • system generacji mieszanin gazów firmy KIN-TEK, który jako jedyny w kraju składa się z czterech modułów: 491MB (S/N 071221-A-491M-B), 491M-GF (S/N 091020-A-491M-GF), 491-SD (S/N 071221-A-491M-SD) oraz 491M- HG (S/N 101022-A-491M-HG), przez co umożliwia precyzyjne wytwarzanie referencyjnych próbek gazów o zadanym stężeniu, wilgotności i ciśnieniu,
  • zautomatyzowany system analizy promieniowania optycznego z monochromatorem iHR320 firmy Horiba z zestawem siatek dyfrakcyjnych i wzorcowych źródeł promieniowania,
  • unikatowy system spektrometryczny FTIR składający się z próżniowego spektrometru IHR125 (BRUKER) z komórką wieloprzejściową drodze optycznej i akcesoriami umożlwiającymi pomiary w zakresie UV-FIR z rozdzielczością do 0,0016cm-1 oraz Nicolet IS50 (Thermo Fisher Scientific Inc.) z wyposażeniem do widmowych pomiarów czasowo-rozdzielczych z rozdzielczością poniżej 50ns umożliwiającym badanie charakterystyk impulsowych źródeł promieniowania wraz z systemem wieloprzejściowej komórki absorpcyjnej o drodze optycznej wynoszącej 10m umożliwiającej szybką identyfikację substancji gazowych o małych stężeniach, nawet poniżej 1 ppm,
  • analizatory sygnałów w czasie rzeczywistym o szybkości próbkowania 25 GS/s dla czterech kanałów jednocześnie (m.in. MSO64 oraz DSA 70404, firmy Tektronix Inc.), wraz z sondami.

Próżniowy spektrometr IHR125 (BRUKER) z komórką wieloprzejściową o 40m drodze optycznej i akcesoriami umożlwiającymi pomiary w zakresie UV-FIR

z rozdzielczością do 0,0016cm-1

Bardzo ważnym wyposażaniem stanowiska są urządzenia, bez których nie byłoby możliwe prowadzanie badań o różnej specyfice, uzależnionej od wymagań realizowanego projektu lub potrzeb użytkownika. Do najważniejszych można zaliczyć:

  • dwa komplety systemów sterowania do laserów kaskadowych (QCL, ICL) o działaniu ciągłym i impulsowym (stosowane podczas doboru laserów QCL, ICL do konkretnych sensorów gazów),
  • dwa komplety systemów sterowania do laserów diodowych (stosowane w wypadku badań spektroskopowych realizowanych w zakresie UV-VIS-NIR),
  • zestaw elementów opto-mechanicznych, w tym ławy optyczne, rezonatory do spektroskopii CRDS i CEAS, komórki wieloprzejściowe do układów TDLAS, WMS, komórki referencyjne i etalony (rezonatory F-P), kolimatory, filtry przestrzenne, uchwyty ze sterowaniem piezoelektrycznym, zwierciadła dielektryczne o dużym współczynniku odbicia (UV/VIS, IR), zwierciadła metaliczne, filtry, itp. (elementy stosowane w każdym eksperymencie, umożliwiające uruchomienie najnowocześniejszych układów spektroskopowych),
  • elementy i przyrządy pneumatyczne wraz pompami próżniowymi (np. pompa próżniowa sucha Pfeifer Vacuum model Hi Cube Eco oraz dwustopniowa pompa próżniowa DUO 35 Pfeifer), reduktorami ciśnienia, masowymi kontrolerami przepływu i ciśnienia wraz ze sterownikami firmy Brooks oraz Beta-Erg (elementy niezbędne podczas badań układów spektroskopii absorpcyjnej w tym spektroskopii strat we wnęce optycznej, fotoakustycznej, wieloprzejściowej i modulacyjnej),
  • zestaw mierników mocy promieniowania optycznego firmy Standa i Gentech, analizatory sygnałów i zestaw wzmacniaczy typu lock-in firmy Stanford Research Inc. (modele: SR 770, SR 510; SR 530; SR 844 RF; SR 850 DSP), zestaw specjalizowanych generatorów funkcji i opóźnień oraz precyzyjnych laboratoryjnych źródeł zasilania (elementy niezbędne do kontroli warunków pomiarowych i analiz sygnałów do różnych układów spektroskopii absorpcyjnej),
  • przyrządy optoelektroniczne takie jak moduły detekcyjne i fotodetektory (firm takich jak: VIGO System S.A., Hamamatsu, Roithner Lasertechnik, Thorlabs, pokrywające zakres od 150 nm do 12 μm i pasmo częstotliwościowe do 800MHz, w tym fotodetektory kalibrowane), źródła promieniowania, w tym lasery półprzewodnikowe: 405 –  420 nm, 635 nm, 650 nm, 4,54 μm, 4,67 μm, 5,25μm, 5,40 μm, 8,2 μm, 9,6 μm, 10,1 μm (parametry elementów są dopasowane do określonych zastosowań w spektroskopii absorpcyjnej pod kątem wykrywania określonych gazów oraz wybranej metody maksymalizującej granicę wykrywalności oraz selektywność);
  • komplet pięciu minispektrometrów firm Hamamatsu oraz ASEQ Instruments (modele: LR1-conf A, LR1 – conf B, TM-UV/VIS C10082CAH) umożliwiających pomiar charakterystyk widmowych źródeł promieniowania w zakresie od 190 do 1230 nm z rozdzielczością poniżej 1 nm,
  • analizatory i mierniki stężeń gazów CH4, O2, NO i CO (Dräger X-am® 8000), NH3, NO2, NO, CO, CO2 (iBRID MX6, firmy Industrial Scientific), H2 (TLD 50, firmy VULKAN LOKRING), ultraczuły do NO2 (autorski IOE), ultraczuły do NO (410X, 2B Technologies) oraz zestaw czujników firmy Hanwei Electronics (gazy łatwopalne, CH4, LPG, C3H8, CO, H2, NH3, Benzen,C2H5OH), stosowane jako urządzenia referencyjne, do wykrywania nieszczelności układów pneumatycznych podczas badań i do zapewnienia bezpiecznych warunków pracy;
  • kamera piroelektryczna Pyrocam III Series (model PY-III-C-B) firmy Ophir Optronics Solutions Ltd, z możliwością pracy w trybie ciągłym oraz impulsowym z zewnętrzną synchronizacją, z dedykowanym oprogramowaniem (LBAPC- PIII) oraz filtrem germanowym z powłoką antyrefleksyjną na zakres 3-5,5 μm (urządzenie umożliwiające profilowanie wiązek promieniowania) stosowane podczas justowania skomplikowanych układów optycznych pracujących w zakresie podczerwieni,
  • oprogramowanie do specjalistycznych obliczeń i symulacji oraz do tworzenia zautomatyzowanych systemów pomiarowych takie jak: Matlab, LabVIEW (wersja akademicka oraz badawcza), Multisim, HITRAN, OpticStudio, VirtualLab z toolboxami, Origin.

Przestrajalne źródło impulsowego promieniowania koherentnego (laserowego) firmy Ekspla

     Główne kierunki prowadzonych obecnie prac, w których stosowane jest stanowisko badawcze, dotyczą ultraczułych czujników gazów do wykrywania materiałów wybuchowych i czujników do wykrywania markerów chorób w oddechu człowieka. Są to między innymi czujniki z wnękami optycznym o dużej dobroci (metody CEAS i CRDS), czujniki z komórkami wieloprzejściowymi (np. metody WMS, TLAS), czujniki wykorzystujące efekt fotoakustyczny (metody PAS oraz QEPAS). Posiadana aparatura umożliwia badania poszczególnych elementów tych czujników, wzorcowanie opracowywanych optoelektronicznych czujników gazów oraz badanie i testowanie czujników komercyjnych wykorzystujących inne techniki wykrywania gazów.

Modułowy system generacji mieszanin gazów firmy KIN-TEK

     Na stanowisku tym zrealizowano m.in. badania dotyczące wykrywania śladowych ilości gazów (np. lotnych związków chemicznych zawartych w oddechu człowieka i poszczególnych tlenków azotu w parach materiałów wybuchowych), które byłyby niezwykle trudne do zrealizowania przy wykorzystaniu innych zaawansowanych i drogich metod pomiarowych np. spektroskopii masowej lub chromatografii gazowej. Za pomocą zintegrowanego stanowiska do laserowej spektroskopii absorpcyjnej realizowane są dodatkowe prace wynikające z aktualnych potrzeb projektów naukowo-badawczych, ze współpracy z innymi jednostkami naukowymi oraz bieżących badań wykorzystywanych m.in. do:

  • adjustacji czujników gazów,
  • badań widm elektronowych i rotacyjno-oscylacyjnych,
  • kondycjonowania i wzbogacania badanych próbek gazowych,
  • badania charakterystyk spektralnych elementów optycznych czujników,
  • charakteryzacji laserów i optymalizacji laserowych układów sterowania do spektroskopii absorpcyjnej,
  • badań i optymalizacji fotoodbiorników,
  • opracowywania nowoczesnych ultraczułych czujników tlenków azotu i materiałów wybuchowych,
  • badania biomarkerów chorobowych w wydychanym powietrzu,
  • badania i testowania czujników innych gazów.

 Spektrometr FTIR Nicolet IS50 firmy Thermo Scientific do badań referencyjnych z komórką wieloprzejściową 10m oraz z wyposażeniem do widmowych pomiarów czasowo-rozdzielczych z rozdzielczością poniżej 50ns umożliwiającym badanie charakterystyk impulsowych źródeł promieniowania

iLABS istotnie przyczynia się do zwiększenia efektów badań w nowych rozwiązaniach technologicznych, a w szczególności w kierunkach określonychw Krajowym Programie Badań:

  • „choroby cywilizacyjne, nowe leki oraz medycyna regeneracyjna”,
  • „bezpieczeństwo i obronność państwa”,
  • „zaawansowane technologie informacyjne, telekomunikacyjne i mechatroniczne”,
  • „nowoczesne technologie materiałowe”,
  • „nowoczesne technologie i innowacyjne rozwiązania w zakresie wykrywania, zwalczania i neutralizacji zagrożeń”,
  • „sensory i obserwacja”,
  • „broń precyzyjna i uzbrojenie”,

oraz kierunkach określonych w Krajowych Inteligentnych Specjalizacjach:

  • "Diagnostyka i terapia chorób cywilizacyjnych oraz w medycynie spersonalizowane": III. Markery/testy,
  • "Sensory (w tym biosensory) i inteligentne sieci sensorowe": III. Biosensory,
  • "Optoelektroniczne systemy i materiały".

 Monochromator iHR320 firmy Horiba z zestawem siatek dyfrakcyjnych i źródeł promieniowania

Za pomocą stanowiska wykonano wiele badań ważnych dla zdrowia i bezpieczeństwa publicznego. Opracowane sensory z powodzeniem stosowano do wykrywania materiałów wybuchowych. Przeprowadzono testy zarówno w laboratorium, jak i w terenie (np. w kopalni na głębokości ponad 1000 m). Jednak w celu wykrycia materiałów wybuchowych o małej prężności par niezbędne było opracowanie unikatowego, niespotykanego w doniesieniach literaturowych prekoncentratora do zatężania i termicznej dekompozycji par materiałów wybuchowych. Dzięki temu urządzeniu uzyskano czułość systemu umożliwiającą wykrywanie 1 ng materiałów wybuchowych takich jak: TNT, PETN, RDX, HMX. System składający się z opracowanych czujników tlenków azotu oraz prekoncentratora może być zastosowany w działaniach C-IED do wykrywania improwizowanych urządzeń wybuchowych. Dostępna aparatura wykorzystywana jest w badaniach poszczególnych elementów sensorów spektroskopowych, podczas adjustacji opracowywanych optoelektronicznych czujników gazów, badań i testowania czujników komercyjnych wykorzystujących inne techniki wykrywania gazów, a także do badań biomarkerów niewykrywalnych metodami spektrometrii mas np. tlenku azotu. Aparatura stanowiska iLABS jest także wykorzystywana w procesie dydaktycznym na wszystkich stopniach studiów do realizacji ćwiczeń laboratoryjnych oraz prac inżynierskich, magisterskich i przewodów doktorskich.

________________________________________________________________________________

iLODS

Zintegrowane Laboratorium Detekcji Sygnałów Optycznych

(integrated Laboratory of  Optical Detection Systems)

     W laboratorium Zespołu Detekcji Sygnałów Optycznych prowadzone są prace o charakterze badawczym i rozwojowym w zakresie zastosowań i rozwoju detektorów promieniowania optycznego oraz optymalizacji stopni wejściowych fotoodbiorników. Zakres badań w głównej mierze jest zdefiniowany przez tematykę prowadzonych projektów naukowych, w których stosowane są różnego rodzaju detektory i fotoodbiorniki. Stanowiska badawcze stanowią elementy zintegrowanego laboratorium do badania detektorów (również zintegrowanych z układami optycznymi) i modułów detekcyjnych wyposażonych w stopnie wzmacniające i niezbędne układy sterujące.
iLODS wyposażone jest w urządzenia umożliwiające badania wybranych parametrów fotoodbiorników, ważnych z punktu widzenia realizowanych projektów, np. pomiary charakterystyk prądowo-napięciowych, spektralnych w zakresie LWIR, szumowych (dla detektorów o dużych impedancjach) oraz czasu odpowiedzi modułów detekcyjnych. W tym celu stosowane jest przestrajalne źródło pikosekundowych impulsów laserowych firmy Ekspla, spektrometr dyfrakcyjny – model iHR 320, analizatory sygnałów SR 770 oraz DSA 70404, zestaw wzmacniaczy typu Lock-In: SR 510; SR 530; SR 844 RF; SR 850 DSP; LIA-150, zestaw specjalizowanych generatorów funkcji i źródeł zasilania. Laboratorium rozwijane jest w kierunku poszerzenia zakresu badawczego o nowe typy detektorów promieniowania optycznego (np. supersieci drugiego rodzaju, SiC, HOT o krótkiej stałej czasowej, azotkowych, grafenowych, przestrajanych, sprzężonych z rezonatorami) i osiąganie coraz lepszych parametrów.

Przepraszany - strona w budowie