Розроблення оптичного сенсора для аналізу окису вуглецю у навколишньому середовищі
Автор: Лесько Павло Володимирович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електронні прилади та пристрої
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Лесько П.В., Микитюк З.М. (керівник). Розроблення оптичного сенсора для аналiзу окису вуглецю у навколишньому середовищi. Магістерська кваліфікаційна робота. - Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2021. Розширена анотація. Магістерську кваліфікаційну роботу присвячено розробленню оптичного сенсора для аналізу концентрації окису вуглецю в навколишньому середовищі. Окис вуглецю, відомий також як чадний газ, (СО), є токсичним газом і забруднювачем навколишнього середовища. Оскільки своєчасне виявлення чадного газу є актуальною проблемою, дуже важливо розробити ефективні малогабаритні сенсорні пристрої для широкого використання. Використання таких пристроїв у побуті дасть змогу уникнути серйозних проблем зі здоров’ям у людей. У роботі наведено дані про газові сенсори оптичного типу. Вони володіють високою чутливістю, селективністю та стабільністю роботи у порівнянні з неоптичними типами сенсорів газу та мають набагато триваліший термін роботи. Принцип їх дії ґрунтується на поглинанні газом оптичного випромінювання, оскільки кожен газ має свій власний спектр поглинання. Широко використовуються газові оптичні сенсори на основі інфрачервоного (ІЧ) джерела випромінювання . Оптоелектронні сенсорні прилади – це комплекс, що складається з джерела світла (світлодіод, напівпровідниковий лазер) і фотоприймача (фотодіод, фототранзистор), між якими знаходиться оптично прозоре середовище. Зміна оптичних властивостей середовища при появі газу, що реєструється впливає на вихідний сигнал фотоприймача, що і використовується для визначення концентрації цього газу в середовищі. Оптоволоконні сенсорні прилади також містять джерело світла (лазер) і фотоприймач, однак поширюється світло між ними вздовж оптоволокна, оптичні властивості якого також залежать від концентрації газу, що реєструється та викликає зміну вихідного сигналу фотоприймача . Магістерська робота присвячена створенню чутливого елемента оптичного сенсора на основі холестеричного рідкого кристала, легованого наночастинками магнетиту Fe2O3. Такий газовий сенсор може виявити оптичний сигнал у видимій області спектра, відповідно до оптичного відбивання спіральної структури молекул холестеричного рідкого кристала. Об’єкт дослідження – оптичний сенсор для для аналізу окису вуглецю в навколишньому середовищі. Предмет дослідження – оптичні властивості чутливого елемента оптичного сенсора на основі холестеричних рідких кристалів. Мета дослідження: розроблення оптичного сенсора для аналізу окису вуглецю в навколишньому середовищі. У результаті виконання магістерської роботи було розроблено оптоелектронний сенсор монооксиду вуглецю на основі холестеричного рідкого кристала, легованого нанорозмірним магнетитом Fe2O3, який дозволяє визначати концентрацію монооксиду вуглецю в межах від 10 до 40 мг/м3. Ключові слова – холестеричні рідкі кристали, оптичний сенсор, монооксид вуглецю. Перелік використаних літературних джерел: 1. Adsorption and separation of binary and ternary mixtures of SO2, CO2 and N2 by ordered carbon nanotube arrays: grand-canonical Monte Carlo simulations / M. Rahimi, J. K. Singh, F. Muller-Plathe // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2016. – №18. – С. 4112-4120 2. Модифікація холестеричних рідких кристалів активними нанорозмірними домішками для елементів електронної техніки: монографія / М. В. Вісьтак, З. Ю. Готра, О. Є. Сушинський; за ред. д-ра техн. наук, проф. З.Ю. Готри. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2014. – 292 с. 3. Cholesteric liquid crystal doped nanosized magnetyt as active medium of optical gas sensor / [O. Aksimentyeva, Z. Mykytyuk, A. Fechan et sl // Molecular Crystals and Liquid Crystals. – 2014. – Vol. 589. – P. 83-89. 4. Оптичні характеристики структур на основі полімерної плівки з холестеричним рідким кристалом. / З. М. Микитюк, О. Є. Сушинський, Т. В. Пристай, А. З. Гнат // Тези тринадцятої відкритої науково- технічної конференції професорсько-викладацького складу ІТРЕ з проблем електроніки, Львів, Україна. –2013. – С. 27. 5. Liquid crystal implanted into polymer matrix as a primary transducer of optoelectronic sensor / Z. Mykytyuk, A. Fechan, O. Sushynskyi, T. Prystay // 2013 2nd International Symposium on Quantum, Nano and Micro Technologies (ISQNM 2013), December 1-2, 2013, Singapor. – P. 135. 6. Cholesteric liquid crystal doped by nanosize magnetite as an active medium of optical gas sensor Electronic processe in organic materials / [O. Aksimentyeva, Z. Mykytyuk, A. Fechan et al] // 9-th International Conference, May 20-24, 2013, Lviv, Ukraine, – P.50. 7. Оптоелектронний сенсор монооксиду вуглецю на основі холестеричного рідкого кристала легованого магнетитом Fe2O3 / [З. Ю. Готра, М. В. Вістак, З. Ю. Микитюк та ін]// Міжнародний науково- технічний журнал “Оптико-електронні -інформаційно-енергетичні технології”. – 2012. – №1 (24). – C.94-99. 8. Carbon monoxide intoxication: an updated review / L. Prockop, R. Chichkova // Journal of the Neurological Sciences . – 2007. – Vol. 262(1–2). – P. 122– 130. 9. Cholesteric liquid crystal doped nanosized magnetyt as active medium of optical gas sensor / [O. Aksimentyeva, Z. Mykytyuk, A. Fechan et al]// Molecular Crystals and Liquid Crystals. – 2014. – Vol. 589. – P. 83-89 10. Optoelectronic multi-sensor of SO2 and NO2 gases / [Z. Mykytyuk, A. Fechan, V. Petryshak et al.]. // Proceeding of the XIIIth International Conference TCSET’2016. – 2016. – С. 402–405.