W międzynarodowym projekcie B+R Wojskowa Akademia Techniczna będzie pracować nad nową generacją szerokopasmowego spektrofotometru do precyzyjnej analizy chemicznej. Technologie znajdą zastosowanie w sektorze obronnym, monitoringu środowiskowym, medycynie i przemyśle.

Spektrometr. Fot. płk Piotr Martyniuk

Naukowcy WAT opracują i zintegrują elementy nowoczesnego spektrofotometru, który będzie wykorzystywał promieniowanie w zakresie średniej i dalekiej podczerwieni. Moduł detekcyjny ma się cechować bardzo wysoką wykrywalnością, działać w temperaturze pokojowej i dawać szybką odpowiedź.

Projekt SWIRLS (ang. Sensitive Wideband Infrared Laser Spectroscopy) odpowiada na rosnące potrzeby w zakresie szybkiego i czułego wykrywania substancji chemicznych, w tym lotnych związków organicznych. Otrzymał dofinansowanie prawie 4,9 mln PLN z Funduszy Szwajcarskich. Liderem konsorcjum jest Politechnika Wrocławska, w jego skład, obok WAT, wchodzi również spółka VIGO Photonics oraz Politechnika Federalna w Zurichu.

– Planowane rozwiązania mają zwiększyć rozdzielczość, czułość i szybkość pomiarów bez konieczności stosowania tradycyjnych detektorów promieniowania, które muszą być chłodzone do temperatur kriogenicznych i temperatur uzyskiwanych przez termochłodziarki. To wyeliminuje wentylatory wprowadzające dodatkowe szumy – powiedział płk prof. dr hab. inż. Piotr Martyniuk z Wydziału Nowych Technologii i Chemii WAT.

Detektor na bazie nanostruktur półprzewodnikowych

Celem badań prowadzonych w WAT będzie opracowanie prototypu detektora opartego na bazie nanostruktur półprzewodnikowych, w których naprzemiennie ułożone są cienkie warstwy arsenku indu i arsenku antymonu indu i tworzą strukturę typu „supersieci” II rodzaju. Detektor będzie pracować w zakresie 4–12 mikrometrów. Konstrukcja modułu detekcyjnego obejmie projektowanie i symulacje numeryczne osiągów przyrządu, proces wzrostu materiałów, wytwarzanie oraz integrację z układem wzmacniającym. Zgodnie z założeniami badacze WAT osiągną czas odpowiedzi poniżej 500 pikosekund, co otworzy drogę do budowy ultraszybkich i energooszczędnych spektrofotometrów.

Równolegle w projekcie prowadzone będą prace nad pozostałymi elementami instrumentu: rotacyjną linią opóźniającą, szerokopasmowym laserem kaskadowym oraz integracją całego spektrofotometru. Łączny budżet projektu wynosi ponad 5,3 mln PLN, z czego blisko 4,9 mln PLN pochodzi z dofinansowania z Funduszy Szwajcarskich. Prace badawcze potrwają trzy lata i zakończą się we wrześniu 2028 roku.

Projekt wpisuje się w wymagania dyrektywy NEC 2016/2284/UE, która obliguje państwa członkowskie do monitorowania emisji szkodliwych związków chemicznych, takich jak tlenki azotu, dwutlenek siarki, amoniak czy lotne związki organiczne. Obecne technologie są kosztowne, energochłonne i często niewystarczająco precyzyjne.

Źródło: wojsko-polskie.pl