Opis projektu
Skuteczne rozwiązanie monitorujące zanieczyszczenia organiczne w powietrzu przy pomocy laserów
Zanieczyszczenie powietrza stanowi coraz większe zagrożenie dla dużych miast. Niestety, monitorowanie stężeń lotnych związków organicznych i trwałych zanieczyszczeń organicznych przy pomocy istniejących technologii elektrochemicznych lub laserowych jest olbrzymim wyzwaniem. Zespół finansowanego ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie” projektu CEMoS-OFC zamierza opracować nowe klasy spektrometrów laserowych o wysokiej rozdzielczości i szerokim paśmie na potrzeby monitorowania powietrza na otwartej przestrzeni. Opracowane przez badaczy urządzenia będą opierały się na parze optycznych grzebieni częstotliwości działających w zakresie średniej podczerwieni, czyli zakresie odpowiadającym liniom absorpcyjnym lotnych związków organicznych oraz trwałych zanieczyszczeń organicznych. Dzięki tej metodzie obliczeniowego wzmacniania sygnału w czasie rzeczywistym i eliminacji potrzeby wykorzystywania złożonych układów elektronicznych, badacze torują drogę do praktycznych pomiarów niejednorodnych mieszanek gazów przepływających swobodnie na przestrzeni obejmującej nawet kilkaset metrów.
Cel
Air pollution is an increasingly important concern in larger cities and industrial areas. To date, much attention has been devoted to monitoring of particulate matter (PM), yet sensing of toxic or cancerogenic gas species formed i.e. in combustion of low-quality fuels is still challenging. The new National Emissions Ceilings (NEC) Directive (2016/2284/EU) has set commitments for member states on several important air pollutants, of which two groups: non-methane volatile organic compounds (NMVOCs), and persistent organic pollutants (POPs) are difficult to monitor using existing electrochemical or laser-based technologies to ensure sufficient sensitivity and selectivity. To address this need, the objective of this proposal is to develop a novel class of broadband and high-resolution laser spectrometers for open-path atmospheric monitoring. The instrument will exploit a pair od optical frequency comb (OFC) sources, which operate in the spectroscopically-relevant mid-infrared region where NMVOCs and POPs have their strongest and most unique absorption features. Unlike all prior attempts, this project aims to advance the field by enabling completely unstabilized operation of the sources using real-time computational signal enhancement referred to as Computationally Enhanced Molecular Sensing with Optical Frequency Combs (CEMOS-OFC). By generating two mutually coherent OFCs in a shared cavity, the need for complex phase synchronization electronics in dual-comb spectroscopy is eliminated, which paves the way for practical out-of-laboratory measurements of multi-species gas mixtures over open-path channels reaching hundreds of meters corresponding to part-per-million to parts-per-billion sensitivities. In addition to environmental gas sensing, spectroscopic analysis of simple algae and pharmaceuticals in the mid- to far-infrared region is also proposed.
Dziedzina nauki
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologyphycology
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryvolatile organic compounds
- engineering and technologyenvironmental engineeringair pollution engineering
- natural sciencesearth and related environmental sciencesenvironmental sciencespollution
- natural sciencesphysical sciencesopticsspectroscopy
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
50-370 Wroclaw
Polska