Tunable diode laser absorption spectroscopy for oxygen detection

L’evoluzione delle sorgenti laser a diodo per le comunicazioni ottiche negli ultimi anni ha portato ad una disponibilità commerciale di dispositivi che si prestano alla spettroscopia di assorbimento di gas nel vicino e medio infrarosso. In questo lavoro si mostra come i limiti tradizionali della spettroscopia di assorbimento a diodi laser sintonizzabili vengano affrontati con tecniche di elaborazione numerica di segnali ed una attenta progettazione ottica rivolta alla realizzazione di strumenti per il rilevamento di gas caratterizzati dalla stabilità, robustezza ed affidabilità necessari per un ambiente industriale. Trattandosi di uno dei gas più critici per il rilevamento con questa tecnica, l’ossigeno è stato affrontato sotto molteplici aspetti di misura come: • Monitoraggio non invasivo; • Rilevazione di gas in mezzi diffondenti; • Rilevazione tramite bersagli retrodiffondenti; • Tecniche di misura di pressione per deboli segnali di assorbimento; • Rilevazione dinamica con risoluzione temporale; • Misure di temperatura attraverso spettroscopia di assorbimento. Molti di questi aspetti sono stati considerati simultaneamente portando allo sviluppo di strumenti appropriati ad un uso nel mondo reale in applicazioni industriali quali: • Rilevazione di ossigeno in contenitori parzialmente trasparenti come bottiglie di vino e bibite; • Controllo di macchine per il riempimento di pannelli isolanti in vetrocamera; • Rilevazione di ossigeno in contenitori con bersagli retrodiffondenti, quali confezioni alimentari. Altre applicazioni della tecnica ed esperimenti sulla spettroscopia di assorbimento di gas in mezzi porosi sono stati esplorati durante un periodo di 6 mesi presso Lunds Universitet - Lunds Tekniska Högskola - Atomfysik (Svezia) sotto la supervisione del Prof. S. Svanberg: • Analisi di gas in campioni porosi di frutta; • Rilevazione di gas all’interno del corpo umano come tecnica per la diagnostica medica; • Misura di ossigeno in contenitori completamente diffondenti per alimenti; • Spettroscopia di assorbimento multi-riga come misura di temperatura.