Badania nad poprawą czułości systemów detekcji śladowych ilości zanieczyszczeń gazowych metodą komórek wieloprzejściowych

Na przestrzeni ostatnich lat nastąpił gwałtowny wzrost ilości gazów zanieczyszczających powietrze atmosferyczne. Jest on skutkiem szybkiego rozwoju produkcji przemysłowej i wykorzystania w jej trakcie coraz większej liczby i ilości szkodliwych gazów. Monitorowanie poziomu zanieczyszczeń gazowych atmosfery będących skutkiem emisji ich przez zakłady przemysłowe wymaga stosowania bardzo czułych i niezawodnych systemów wykrywania i identyfikacji śladowych ilości gazów. W pracy przedstawiono wyniki badań nad poprawą czułości i dokładności pomiarów systemów detekcji śladowych zanieczyszczeń gazowych atmosfery wykorzystujących komórki wieloprzejściowe. Na podstawie przeprowadzonych badań zoptymalizowano konstrukcję systemu pod kątem uzyskania maksymalnej czułości, dużej rozdzielczości spektralnej oraz wysokiej dokładności pomiaru stężenia gazów. Głównymi elementami systemu są: wykonany w Instytucie Technologii Elektronowej laser kaskadowy oraz komórka wieloprzejściowa. Działanie zoptymalizowanego systemu przedstawiono na przykładzie wykrywania i pomiaru stężenia tlenku węgla.

---

In recent years there has been a sharp increase in the amount of gases polluting atmospheric air. It is a result of the rapid development of industrial production and use of increasing number of harmful gases and their various concentrations in the atmosphere. Therefore, monitoring the level of gaseous atmosphere pollutants resulting from emissions of industrial plants requires very sensitive and reliable detection systems enabling the trace gases to be identified. The paper presents the results of research aimed to improve the sensitivity and accuracy of the measuring systems detecting the trace concentrations of gaseous pollutants in the atmosphere. The improvement is based on applying the multi-path cells. Using the results of the studies, the design of the measuring system has been optimized in terms of maximum sensitivity, high spectral resolution and high-precision detection of gas concentrations. The main elements of the system are: a cascade laser, made at the Institute of Electron Technology (ITE), and the multi-path cell. The operation of the optimized system is exemplified by the detection and the concentration measurement of carbon monoxide.