Rewelacyjny detektor ozonu

Naukowcy z Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF we Freiburgu skonstruowali ultra czuły zminiaturyzowany mobilny czujnik ozonu, który działa nie tylko w powietrzu, ale i wodzie, a także w obecności gazów wybuchowych.

Dodatkową zaletą nowych chemicznych czujników jest ich relatywnie nieduży koszt. Jednym z kluczowych obszarów zastosowań jest regularny pomiar zawartości ozonu w powietrzu i nie tylko. Ozon jest bardzo silnym czynnikiem utleniającym i może powodować u ludzi cały szereg symptomów, wśród których wymienić warto: łzawienie, podrażnienie błony śluzowej ust, gardła, oraz drzewa oskrzelowego, bóle głowy, kaszel, a nawet trudności w oddychaniu. Głównymi źródłami zanieczyszczenia ozonem są: przemysł, oraz transport. Warto jednak podkreślić, że ozon emitowany jest też przez takie urządzenia, jak drukarki i kopiarki laserowe.

Komisja Europejska ogłosiła zamiar ograniczenia poziomu stężenia ozonu w powietrzu z obecnych 90 części na miliard, do 60 części na miliard. Wejście w życie takiej dyrektywy oznacz będzie automatycznie lawinowy wzrost zainteresowania niedrogimi czujnikami ozonu.

„Jednakże odkąd ozon jest również czynnikiem o dużym potencjale wykorzystania, potrzebne są nowoczesne czujniki, które muszą być niewielkie i niedrogie.” – stwierdził Volker Cimalla z IAF.

Czujniki takie są niezbędnym elementem takich instalacji, jak oczyszczalnie ścieków, czy zakłady uzdatniania wody, gdzie wykorzystywane są do monitorowania stężenia ozonu, po pierwsze po to, by mieć pewność, że stężenie jest dostatecznie duże, a po drugie po to, by zapobiec nadmiernemu stężeniu, stanowiącemu zagrożeniu dla ludzi.

„Dostępne dziś na rynku czujniki ozonu są wyjątkowo pracochłonne w obsłudze, a skomplikowane procedury pomiarowe, jak choćby absorpcja promieniowania UV, czynią je bardzo drogimi.” – powiedział Cimalla. „Znowu czujniki tańsze wymagają ogrzewania ich do temperatury 300 stopni Celsjusza, a przy tym generują odczyty nie precyzyjne i maja bardzo ograniczone pole stosowalności. Zupełnie odeszliśmy od konieczności ogrzewania; zamiast tego, sięgnęliśmy po niebieskie i fioletowe promieniowanie świetlne, które wywołuje proces chemiczny konieczny regeneracji powierzchni czujnika. Dzięki temu czujniki mogą pracować w temperaturze pokojowej.” – dodał.

Naukowcy korzystają z tego, że molekuły wchłonięte przez powierzchnię warstwy sensorycznej zmieniają jej rezystancję elektryczną, a mogą być usunięte dzięki napromieniowaniu światłem. Rezultatem jest ultra czuły miniaturowy czujnik będący w stanie mierzyć bardzo niskie poziomy stężenia ozonu z precyzją wystarczającą dla mechanizmów sterowania procesami przemysłowymi. A dzięki temu, że czujnik jest wyjątkowo mały, może być zintegrowany nawet z urządzeniami mobilnymi.

(lk)