Bemutatkozás
Bemutatkozás
2023. február 08.
A Szegedi Tudományegyetem Fotoakusztikus Kutatócsoportjában 1994-ben indultak a fotoakusztikus spektroszkópiai kutatások és fejlesztések.
Az általunk alkalmazott lézeres fotoakusztikus spektroszkópia egyedülálló módon alkalmas gázok és gőzök koncentrációjának nagy pontosságú, gyors és automatikus mérésére, kivételesen széles, akár ppb-től 100%-ig terjedő koncentrációtartományban, továbbá a módszer alkalmas mesterséges és természetes eredetű aeroszol részecskék valós idejű mennyiségi és minőségi (kémiai és toxikológiai) elemzésére is. A kutató- és fejlesztőmunkánk eredményeként létrehoztunk egy olyan, az általunk fejlesztett fotoakusztikus műszerekre alapozott eszközparkot és tudásbázist, melynek segítségével a tudomány nemzetközi élvonalába tartozó kutatásokat tudunk végezni. Nagy hangsúlyt fektetünk a gyakorlati alkalmazásokra így több területhez, mint például a környezetmonitorozás, a klímakutatás és orvosi felhasználás is fejlesztünk műszereket.
Főbb kutatási területeink:
• A műtrágyázás okozta kibocsátás mérésére alkalmas fotoakusztikus (PA) mérőműszer fejlesztése és mezőgazdasági területeken történő mérések végzése.
• Katasztrófa esetén túlélők kereséséhez alkalmazható mérőrendszer létrehozása.
• Orvosi alkalmazások – kilégzett levegő gázösszetételének diagnosztikai célú vizsgálata
• Kipufogógáz emissziójának mérésére alkalmas berendezés fejlesztése
• Aeroszol kutatás: - Emissziós alapú üzemanyag fejlesztés.
• Levegőminőség monitorozására alkalmas markerek azonosítása és mérőműszer fejlesztés.
Főbb kutatási módszereink:
A fotoakusztikus (PA) jelkeltés során a vizsgált gáztérfogatot megfelelő hullámhosszúságú lézerrel átvilágítva azok a gázmolekulák, melyek elnyelik a gerjesztő fényt, az alapállapotból egy nagyobb energiájú állapotba gerjesztődnek. Ezután a gerjesztett molekulák sugárzásmentesen relaxálódnak, azaz visszakerülnek az alapállapotba, melynek eredményeként a felszabaduló energia a fényelnyelő molekulák környezetét felmelegíti. Amennyiben a gerjesztő fényt periodikus módon moduláljuk, akkor a megvilágított térfogatban a hőkeltés is periodikus. A periodikus hőmérsékletváltozás periodikus nyomásváltozást hoz létre, azaz hanghullámot generál, ami egy mikrofonnal detektálható. A fotoakusztikus jelkeltés során a gerjesztés modulációs frekvenciájával megegyező frekvenciájú hang keletkezik, melynek amplitúdója arányos az elnyelt fény mennyiségével, azaz végső soron a fényelnyelő molekulák koncentrációjával. Ezt az effektust felhasználva a kutatócsoportunk gyakorlati problémákra keres megoldásokat gázelemző műszerek fejlesztésével. Az évek során több mérőműszert is fejlesztettünk, amelyek a tudományos eredményeken túl ipari alkalmazásra is került. Jelenleg évente több mint száz földgáz ipari felhasználású fotoakusztikus elvű műszer gyártása történik a Hobre Laser Technology Kft. által Szegeden, a kutatócsoportunk eredményeire alapozva.
Főbb kutatási eredményeink:
Tudtad, hogy a földgáz vezetékekben a gázban lévő szennyezők, mint a H2S és H2O károsítják a vezetékeket? A miáltalunk fejlesztett műszerrel ezek a komponensek is mérhetőek, így eltávolíthatóak a gázból. Az általunk kifejlesztett mérőműszerre alapozva a világszerte több száz PA rendszer üzemel már olajipari telephelyeken.
A kilélegzett levegő gázösszetétele a szervezet biológiai állapotáról hordoz információt, ezért gyors és non-invazív diagnosztikai eljárásokat tesz lehetővé. Orvosi kutatócsoportokkal együttműködésben humán- és állatmodellekben történő mérésekhez fejlesztünk gázkoncentráció-mérő műszereket. Az általunk fejlesztett mérőrendszerek a kilélegzett levegő CH4, illetve N2O koncentrációjának folyamatos, néhány másodperces időfelbontású, ppmV alatti meghatározására alkalmasak.
Létrehoztunk egy a kipufogógáz NO, NO2, NH3, CH2O és N2O koncentrációját meghatározó rendszereket, amelyeket a saját, az AUDI Hungária Zrt. és a Széchényi Egyetem motorfékpadjain tesztelünk. A kutatócsoportunk olyan gyors és pontos gépjárműemisszió-mérő berendezés fejlesztésén dolgozik, amely hordozható, opcionálisan fékpadon üzemeltethető, illetve gépjárműbe telepíthető. A műszer automatikus módon, másodperces időfelbontással és mintavételezés nélkül, azaz a teljes gázáramot felhasználva képes mérni a kipufogógáz károsanyag-kibocsájtását.
A kipufogógázban található korom aeroszolok komplett fizikai-kémiai sajátosságainak erre a célra fejlesztett saját fejlesztésű és a legmodernebb mérőeszközökkel történő szelektív, nagy pontosságú és valós-idejű monitorozása egyedülálló lehetőséget teremt a korom aeroszolok sugárzási egyensúlyra és az emberi egészségre gyakorolt hatásának, azaz a gépjármű emisszió környezeti terhelésnek a vizsgálatára.
Az légköri korom aeroszolok hullámhosszfüggő, valós idejű fotoakusztikus válasza és az egyéb fizikai-kémiai markerei közötti összefüggéseket tártunk fel, amelyek újszerű és a levegőminőség és a kibocsátó források valós idejű monitorozására és azonosítására alkalmazhatóak.
Az egyik legújabb kutatási területünk olyan mérőegység fejlesztése, amely alkalmas egy földrengés esetén beazonosítani, hogy a romok alatt vannak-e túlélők, vagy gázszivárgás, úgy, hogy nem kerül veszélybe sem állat, sem ember a kutató csapatból.
Ezenkívül a mezőgazdaságban alkalmazható a műtrágyázás okozta kibocsátás mérése újszerű, gyors válasz idejű, in situ PA méréseket végzünk. Ezeket a kibocsájtás mérésekhez olyan műszereket fejlesztünk, amelyek alkalmasak a talaj közelében, talajtól néhány méterre és drónra telepített módon is megfelelő pontosággal meghatározni a keresett gázkomponenseket.
