#P-36
Układ statycznego spektrometru fourierowskiego do zastosowań czujnikowych w środowiskach wodnych
Filip ŁABAJ1, Jerzy KALWAS1, Paweł RUKAT2, Piotr MAJEWSKI2, Ryszard PIRAMIDOWICZ1,3
1VIGO Photonics S.A., ul. Poznańska 129/133, 05-850 Ożarów Mazowiecki
2Instytut Mikromechaniki i Fotoniki, Politechnika Warszawska, św. Andrzeja Boboli 8, 02-525 Warszawa
3Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki, Politechnika Warszawska, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa
Ilościowa analiza spektralna sygnału optycznego po jego interakcji z materią pozwala na dokładną, powtarzalną detekcję i identyfikację szerokiej gamy substancji. Spektrometry pozwalające na pomiar tego typu charakterystyk pracują zwykle w podczerwieni, szczególnie istotny jest zakres długości fali od 7 µm do 25 µm, nazywanym także obszarem daktyloskopowym („fingerprint region”) [1].
Proponowany układ spektrometru bazuje na konfiguracji trójkątnej interferometru Sagnaca, zoptymalizowanego do pracy w zakresie 8 – 12 µm, z uwagi na obecność linii absorpcyjnych azotanów i azotynów oraz dostępność kamer mikrobolometrycznych dedykowanych do pracy z tymi długościami fali. Schemat układu przedstawia Rysunek 1.
Rys. 1. (a) Schemat układu statycznego spektrometru fourierowskiego:
QCL – quantum cascade laser; L1, Ap – układ wprowadzający; BS – dzielnik wiązki 50:50;
M1, M2 – zwierciadła płaskie; L2 – soczewka kolimująca; DET – detektor wieloelementowy
Wynik interferencji w układzie jest mierzony na jego wyjściu przez kamerę mikrobolometryczną/detektor wieloelementowy, co pozwala na akwizycję interferogramu całego badanego spektrum w ramach pojedynczego pomiaru i eliminuje konieczność zmian pozycji elementów układu, jak np. w spektrometrach fourierowskich w konfiguracji Michelsona, pracujących z detektorem jednoelementowym [2].
W celu weryfikacji poprawności działania układu zostały wykonane pomiary dla różnych rodzajów źródeł światła o znanych charakterystykach spektralnych, m.in. termalnych i laserowych. Wykorzystując zbudowany układ przeprowadzone zostały także pomiary próbek wzorcowych azotanów i azotynów pod kątem detekcji w zbiornikach wodnych.
Prace zostały sfinansowane z projektów NCBiR TECHMATSTRATEG‑III/0026/2019 i HYDROSTRATEG1/000E/2022.
Literatura
[1] Smith JG (2011). Chapter 13 “Mass Spectrometry and Infrared Spectroscopy“ In “Organic chemistry (3rd ed.)”; Hodge T, Nemmers D, Klein J Eds.; New York, NY: McGraw-Hill. pp. 463–488
[2] Barducci, Alessandro, et al. "Theoretical aspects of Fourier transform spectrometry and common path triangular interferometers." Optics Express 18.11 (2010): 11622-11649.