po ig ang krotkie ueang

 

 

1st Axis:

Research and development of modern technologies

Measure 1.3

Support for R&D projects for entrepreneurs carried out by scientific entities

Measure 1.3.2

Support for the protection of industrial property generated in scientific entities as a result of R&D work

Project nr POIG.01.03.02-14-036/12

"Podwójny szybki monochromator z ciągłym ruchem siatek dyfrakcyjnych"

 

Cel projektu

Projekt ma na celu przygotowanie oraz złożenie dokumentacji wymaganej do przeprowadzenia procedur patentowych w Polsce. Wybrane rozwiązania zostaną również zgłoszone w Europejskim Urzędzie Patentowym (EPO).
Do ochrony patentowej w ramach zaprojektowanego podwójnego, szybkiego sekwencyjnego monochromatora zgłoszony zostanie układ zapewniający ciągły ruch siatek dyfrakcyjnych sprzężonych mechaniczne, a także sposób rejestracji widma UV-Vis w zakresie od 165 – 900 nm wykorzystujący znaczniki długości fali. Pomiary za pomocą spektrometrów z tego typu monochromatorem zarówno w układach absorpcyjnych jak i emisyjnych w znacznym stopniu
poprawią szybkość i jakość wyników analiz chemicznych wykonywanych technikami optycznymi.

Opis projektu

W ostatnich latach nastąpił znaczący postęp w jakości i szybkości działania elektroniki stosowanej do detekcji natężenia światła. Obecnie buduje się już układy osiągające 5 – 10 MSPS (Mega Sample Per Second). Jednak w obecnie występujących na rynku klasycznych monochromatorach sekwencyjnych szybkość i sposób obrotu siatki dyfrakcyjnej jest za wolny i nie wykorzystuje się w pełni możliwości elektroniki. Napęd obrotu siatki dyfrakcyjnej stosowany obecnie realizowany jest za pomocą silników krokowych, gdzie czas przemiatania pełnego widma w zakresie UV-Vis (np. 165 – 700 nm czy 165 – 800 nm) z rozdzielczością wymaganą w optycznych emisyjnych technikach spektralnych, przy typowym czasie integracji 0,1s może trwać od kilkunastu do kilkudziesięciu minut. Identyfikacja długości fali w takich układach jest stosunkowo prosta i polega na zliczaniu kroków silnika, często też jest wsparta różnego rodzaju enkoderami położenia. Idea niniejszego projektu polega na zastosowaniu ciągłego w całym zakresie rejestrowanego widma napędu siatki dyfrakcyjnej z prędkością odpowiadającą możliwościom zastosowanej elektroniki. Z obliczeń wynika, że całe widmo w zakresie UV-Vis można wówczas odczytać i zarejestrować w czasie poniżej 1s. Trudniejszą kwestią jest natomiast identyfikacja skali długości fali w uzyskanym widmie. W literaturze spotkać można kilka sposobów rozwiązania tego problemu. Jednym z nich wykorzystanym w latach 90-tych przez firmę Perkin-Elmer jest zastosowanie jako wskaźników (markerów) długości fali linii spektralnych gazu plazmy będącej źródłem wzbudzenia (np. Ar). Kolejnym sposobem może być „dołożenie” do widma spektralnego linii Ne pochodzących z lampy neonowej. Długości fali dla Ne są znane a więc skalę widma wyznacza się poprzez interpolację podzakresów pomiędzy wskaźnikami. W tych przypadkach zakresy widma między znacznikami mogą się znacznie różnić. Ostatnim rozwiązaniem może być z kolei zastosowanie w pojedynczym monochromatorze (np. w konfiguracji Czerny-Turnera) drugiej siatki o znacznie mniejszej ilości linii na mm i skierowaniu na nią (przez tą samą szczelinę wejściową) światła lasera, które następnie kierowane było na linijkę diodową za pomocą systemu luster. Mechaniczne sprzężenie obu siatek powodowało, że na linijce diodowej były rejestrowane kolejne rzędy odbicia lasera stanowiące system wskaźników długości fali. Wadą całego tego systemu była jednak detekcja promieniowania lasera i napęd za pomocą silnika krokowego. System ten był stosowany w monochromatorze D-800 produkcji firmy Hilger Analytical przed ok. 30 laty. W proponowanym do opatentowania rozwiązaniu stosuje się dwa oddzielne monochromatory różniące się siatkami dyfrakcyjnymi, ale zamocowane na tej samej osi obrotu z tym samym napędem i zawsze pod tym samym kątem w stosunku do siebie. Takie rozwiązanie dodatkowo z ciągłym napędem ruchu obu siatek nie było stosowane. W omawianym układzie jeden z monochromatorów, służący do otrzymywania widma badanej próbki posiada siatkę dyfrakcyjną z typową dla danej techniki liczbą rys na mm ( dla spektrometrów ICP-OES wynosi ona 1800 – 3600 /mm). Drugi monochromator wyposażony jest w siatkę o znacznie mniejszej ilości rys na mm, czyli o znacznie mniejszej rozdzielczości. W tym przypadku na szczelinę wejściową pada światło monochromatyczne ( np. z lasera He – Ne o małej mocy). W efekcie układ detekcyjny (również z zastosowaniem szczeliny wyjściowej i fotopowielacza) rejestruje wyłącznie jedną linię dla danego rzędu odbicia. Stałe siatek muszą być tak dobrane aby na I i II rząd odbicia siatki monochromatora analitycznego przypadała seria kilkunastu rzędów odbicia światła lasera z monochromatora porównawczego. Uzyskuje się w ten sposób równomiernie rozmieszczone znaczniki długości fali. Położenie wyznacza się następnie w procedurze odwrotnej, to znaczy na podstawie widm substancji o precyzyjnie znanych długościach fali. Przy szybkiej pracy całego układu przez wielokrotne powtarzanie przemiatania i dodawanie uzyskanych widm dodatkowo wielokrotnie redukuje się szumy, co prowadzi do uzyskania lepszych granic wykrywalności.

Osoba do kontaktu:

dr Andrzej Ramsza e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. tel: 22 813 20 51 wew. 30

We use cookies to improve our website and your experience when using it. Cookies used for the essential operation of the site have already been set. To find out more about the cookies we use and how to delete them, see our privacy policy.

I accept cookies from this site.

EU Cookie Directive Module Information