Výsledky vyhledávání

  1. 1.
    0567601 - ÚFCH JH 2024 RIV CZ cze L - Prototyp, funkční vzorek
    Zelinger, Zdeněk - Suchánek, Jan - Dostál, Michal
    Analyzátor plynů využívající kvantové kaskádové lasery s fotoakustickou detekcí.
    [Gas analyzer using quantum cascade lasers with photoacoustic detection.]
    Interní kód: - ; 2023
    Technické parametry: Analyzátor plynů, který kombinuje laditelné diodové lasery (kvantové kaskádové lasery) s fotoakustickou detekcí. Princip analyzátoru je založen na fotoakustické spektroskopii metodou QEPAS (Quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy) [1] Jedná se o univerzální modulární systém pro detekci plynů v laboratorních podmínkách, kde základem je akustický detekční modul THORLABS ADM01, který tvoří fotoakustická kyveta, kterou je možné snadno zabudovat do kompletního systému QEPAS. Modul ADM01 má vstupní a výstupní otvor umožňující čerpání vzorku plynu do kyvety, jenž obsahuje mikrorezonátorové trubice a vlastní křemennou ladičku QTF (Quartz tuning fork). Když svazek externího laseru prochází přes vstupní okna do kyvety, trubice zesilují akustický signál generovaný relaxací excitovaných částic plynu. Tento akustický signál je převáděn QTF na elektrický a poté zesílen integrovaným předzesilovačem, což umožňuje vynikající odstup signálu od šumu. Schéma systému je zobrazeno na obrázku 1. Modul ADM01 je vybaven dvěma přípojkami plynu. Plynové porty jsou vybaveny standardním trubkovým šroubením Hylok z nerezové oceli pro 6 mm trubky. Okénka Ø1/2´´ pro rozsah vlnových délek 200 nm - 11 µm jsou vyměnitelná pro podporu dalších vlnových délek. Svazek kvantově kaskádového laseru je pomocí čočky (f=+50mm) fokusován do fotoakustické kyvety (Obrázek 2) tak aby procházel skrz trubicové mikrorezonátory a mezi hroty QTF. Diodový laser je umístěn v laserové hlavě Thorlabs LDMC20/M, která zajišťuje teplotní stabilizaci pomocí lineárního regulátoru teploty Koheron TEC100L. Úroveň a stabilitu elektrického proudu procházejícího diodovým laserem zajišťuje kontrolní jednotka Koheron QCL100. Generování signálů pro řídící jednotku laserů je realizováno pomocí mikropočítačové platformy Digilent PYNQ-Z1. Elektrický signál generovaný modulem ADM01, jenž nese informaci o naměřené koncentraci plynu, je demodulován pomocí vlastního řešení fázově citlivého zesilovače (Lock-in). Sběr a zpracování dat taktéž zajišťuje mikropočítač použitý pro řízení laseru. Detekce konkrétních plynů je závislá na vlnové délce laserového zdroje a absorpčním koeficientu detekované látky. Pro detekci vybraného plynu v požadovaném rozsahu koncentrací, se volí konkrétní laser o specifické vlnové délce. Přibližné limity detekce byly vypočteny [2] pro vybrané látky a konkrétní lasery jsou zobrazeny na obrázku 3. [1] KOSTEREV, A. A., Yu. A. BAKHIRKIN, R. F. CURL a F. K. TITTEL. Quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy. Optics Letters [online]. 2002, 27(21), 1902 [vid. 2017-04-18]. ISSN 0146-9592. Dostupné z: doi:10.1364/ol.27.001902 [2] DOSTÁL, Michal, Jan SUCHÁNEK, Václav VÁLEK, Zuzana BLATOŇOVÁ, Václav NEVRLÝ, Petr BITALA, Pavel KUBÁT a Zdeněk ZELINGER. Cantilever-Enhanced Photoacoustic Detection and Infrared Spectroscopy of Trace Species Produced by Biomass Burning. Energy and Fuels [online]. 2018, 32(10), 10163–10168 [vid. 2018-10-10]. Dostupné z: doi:10.1021/acs.energyfuels.8b01021
    Ekonomické parametry: výrazné zlepšení detekce plynů v laboratorních podmínkách
    Grant CEP: GA TA ČR(CZ) SS03010139
    Institucionální podpora: RVO:61388955
    Klíčová slova: gas detection * photoacoustic spectroscopy * quantum cascade lasers
    Obor OECD: Physical chemistry
    Trvalý link: https://hdl.handle.net/11104/0338845
     
    Název souboruStaženoVelikostKomentářVerzePřístup
    FV 0567601.pdf0505.2 KBAutorský preprintvyžádat
     
  2. 2.
    0558487 - ÚFCH JH 2023 RIV CZ cze L - Prototyp, funkční vzorek
    Zelinger, Zdeněk - Nevrlý, Václav - Bitala, Petr - Suchánek, Jan - Dostál, Michal - Válek, V. - Čech, M.
    Sestava pro vytváření definovaných směsí plynů.
    [Assembly for creating defined gas mixtures.]
    Interní kód: Směšovací soustava ; 2022
    Technické parametry: Od firmy Bronkhorst High-Tech bylo použito šest průtokoměrů s regulací Low-Δp-flow o průtocích - 25 ml/min, 500 ml/min a jeden průtokoměr 1000 ml/min, všechny kalibrované pro vzduch. Pro plyny o jiné tepelné vodivosti je nezbytné skutečný průtok dopočítat podle konverzního faktoru, který lze dle použitých plynů a okolních veličin vygenerovat pomocí webové aplikace fluidat.com. Základem je senzor, který se skládá z kapiláry a odporového teploměru. Část plynu laminárně proudí přes tento prvek a je zahřívána. Současně jsou měřeny dvě teploty, jejichž rozdíl je přímo úměrný průtoku. Všechny části, kterými proudí tekutiny, jsou vyrobeny z nerez oceli, možná je i varianta použití niklových slitin. Průtokoměry umožňují měření průtoků s malými rozdíly tlaku, integrovaný elektromagnetický kontrolní ventil mění regulační charakteristiky velice rychle a přímo. Součástí jedné větve systému je i mixážní komůrka od stejného výrobce, která zaručuje vytvoření homogenní plynné směsi o jakékoliv koncentraci. Obr. 2 zachycuje správné zapojení tohoto prvku do sestavy. Za ní je umístěn regulátor tlaku, který pracuje v rozsahu 0 - 1,6 bar(a) ± 0,5% z celkového rozsahu. Regulátor tlaku je vybaven piezoelektrickým můstkem na povrchu silikonové destičky, do které je z rubové strany vyvrtán otvor. Ten je vyplněn membránou, jejíž tloušťka určuje měřící rozsah regulátoru. Pokud na destičku působí tlak, membrána se ohýbá a odpor se mění úměrně změně tlaku. Měřící komůrka je od okolního tlaku oddělena tenkou membránou z nerez oceli. Posledním použitým prvkem od této firmy byl zdroj ze série E-7000, který umožňuje napájení a programování jednotlivých zařízení. Všechny plyny se mísí v navržené směšovací komoře (Obr. 3), která byla vyrobena na zakázku podle výkresů v Příloze A. Homogennost vytvořené směsi byla zajištěna pomocí vrstvy skleněných kuliček a dvou nerezových sítek o průměru 56 mm. K propojení prvků systému byly použity standardizované spojky „Swagelok“.
    Ekonomické parametry: Hlavním zamýšleným využitím této sestavy je možnost namíchat směsi plynů o definovaných koncentrací, pro následné ověřování měřících rozsahů detekčních zařízení
    Institucionální podpora: RVO:61388955 ; RVO:61388998
    Klíčová slova: nixing system * gas * gas mixture
    Obor OECD: Physical chemistry
    Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0332130
     


  Tyto stránky využívají soubory cookies, které usnadňují jejich prohlížení. Další informace o tom jak používáme cookies.