Специалисты ИТМО создали метод повышения фоточувствительности детектора газоанализатора, контролирующего выбросы углекислого газа и метана. Детектор газоанализатора – это ключевая часть прибора. Он представляет собой халькогенидную пленку (селенид свинца), которая определяет утечку газа. Ученые предложили обрабатывать пленки (детектор) не термически, а с помощью волн лазерного излучения разной длины, что позволило улучшить их оптические и электрические характеристики.
«Мы воздействовали лазерным излучением (405 нм и 1064 нм) на чувствительный элемент детектора. Разрабатываемый лабораторный газоанализатор основан на оптическом принципе детектирования. Инфракрасное излучение от источника в диапазоне от 3 до 5 мкм проходит открытое пространство, заполненное газом, молекулы которого имеют пики поглощения в данном диапазоне. Определенные спектральные линии, соответствующие пикам поглощения детектируемого газа, затухают, соответственно, меньшее количество излучения доходит до пленки, характеристики меняются. Такую зависимость можно фиксировать в режиме реального времени, что и делает газоанализатор. На практике это означает, что, как только изменятся данные, система сразу отреагирует и оповестит об утечке, следовательно, нужно срочно бежать к прорыву нефтепровода или газовой трубы», – рассказала Анастасия Ольхова, руководитель проекта, младший научный сотрудник Института лазерных технологий ИТМО.
Работает оптический газоанализатор так: источник инфракрасного лазерного излучения освещает чувствительный детектор (халькогенидную пленку), и прибор фиксирует электрические характеристики (сопротивление) в режиме реального времени. Если утечки газа нет (то есть газ не попадает в систему), характеристики не меняются. Но как только возникает опасность, газ начинает поглощать инфракрасное излучение от источника. Следовательно, до детектора доходит меньшее количество излучения, и это влияет на фиксируемые выходные характеристики. Сигнал об утечке газа передается в систему, и срабатывает система оповещения.
Новый метод обработки халькогенидной пленки позволит отказаться от ее традиционной термической обработки в печах открытого типа, при которой есть риск повредить детектор. Обработка лазерным излучением позволит создавать детекторы безопасно и без больших затрат. Также метод хорош тем, что позволяет производить пленки автоматически: достаточно выставить нужные параметры в лазерной установке, и использовать для этого можно даже недорогое оборудование.
В планах исследователей – доработать технологию и сделать метод обработки пленок более стабильным, а также определить минимальную концентрацию газа для обнаружения утечек.
В перспективе такие газоанализаторы можно будет внедрить в реальное производство, например, для определения опасных утечек в местах добычи газа и нефти, в угольных шахтах, в научных лабораториях и на промышленных объектах.
Источник: пресс-служба Университета ИТМО
распечатать статью
