DZIEKAN i RADA WYDZIAŁU
INFORMATYKI, ELEKTRONIKI I TELEKOMUNIKACJI
AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ im. ST. STASZICA W KRAKOWIE
zapraszają na
publiczną dyskusję nad rozprawą doktorską

mgr inż. Artura Rydosza
DETEKCJA GAZÓW O MAŁYCH KONCENTRACJACH Z UŻYCIEM MIKROPREKONCENTRATORÓW
Dyskusja odbędzie się 6 czerwca 2014 roku o godz. 9:00 w sali 1.36
pawilon D-17, ul. Kawiory 21, 30-059 Kraków
PROMOTOR: Prof. dr hab. Tadeusz Pisarkiewicz - Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
RECENZENCI: dr hab. inż. Anna Górecka-Drzazga, prof. n. PWr - Politechnika Wrocławska
dr hab. inż. Katarzyna Zakrzewska, prof. n. AGH - Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
Z rozprawą doktorską i opiniami recenzentów można się zapoznać
w Czytelni Biblioteki Głównej AGH, al. Mickiewicza 30


Detekcja gazów o małych koncentracjach z użyciem mikroprekoncentratorów


mgr inż. Artur Rydosz


Promotor: prof. dr hab. Tadeusz Pisarkiewicz (AGH) Dyscyplina: Elektronika


Pomiary stężeń gazów są niezwykle istotnym problemem w monitoringu skażenia środowiska, procesach przemysłowych, przemyśle samochodowym czy ostatnio w analizie składu wydychanego powietrza. Do analizy składu chemicznego wydychanego powietrza jak również składu atmosfery gazowej w procesach przemysłowych wykorzystuje się zaawansowane techniki pomiarowe takie jak: chromatografia gazowa czy spektrometria mas, które pozwalają oznaczyć związki występujące w stężeniach mikro-, ultramikro- i submikrośladowych. W pozostałych przypadkach stosuje się mniej skomplikowane i znacznie tańsze czujniki gazów m.in. półprzewodnikowe, rezystancyjne czujniki gazów. Wadą tych czujników jest stosunkowa wysoka granica wykrywalności, na poziomie dziesiątek cząsteczek na milion (ppm). Cecha ta ogranicza możliwość stosowania tych czujników w aplikacjach medycznych czy przemysłowych, gdzie stężenia gazów najczęściej występują na poziomie pojedynczych cząsteczek na miliard (ppb). Poprawę czułości uzyskać można poprzez zastosowanie specjalnie dedykowanych układów wzbogacania składników próbki gazowej takich jak prekoncentratory, a w szczególności mikroukładów zatężania (mikroprekoncentratorów) gazów.

Celem rozprawy było opracowanie projektu i wykonanie mikroprekoncentratora gazów w technologii MEMS i LTCC oraz zbadanie możliwości zastosowania mikroprekoncentratora do wzbogacania wybranych lotnych związków organicznych, w tym acetonu obecnego w wydychanym powietrzu, który uznawany jest za główny bioznacznik cukrzycy.

Teza rozprawy:– Tezy rozprawy zostały sformułowane w postaci następujących zadań:

  • Projekt i wykonanie mikroprekoncentratora gazów o zminiaturyzowanych wymiarach i zmniejszonej konsumpcji mocy w porównaniu z konwencjonalnymi prekoncentratorami.
  • Wytworzone mikroprekoncentratory mogą być użyte w detekcji gazów o stężeniach poniżej granicy wykrywalności konwencjonalnych, rezystancyjnych sensorów gazów.
  • Użycie wytworzonego mikroprekoncentratora stwarza możliwość zbudowania mikrosystemu pomiarowego do detekcji wybranych gazów o bardzo małych stężeniach.
  • Mikroprekoncentratory z wypełnieniem w postaci adsorbentu na bazie molekularnych sit węglowych można zastosować do wzbogacania wybranych gazów w wydychanym powietrzu.

Wykonano badania, które pokazały, że gazy interesujące z punktu widzenia medycyny można wzbogacać do stężeń umożliwiających zastosowanie konwencjonalnych czujników gazów. Należy podkreślić, że wytworzony i opracowany mikroukład zatężania w technologii LTCC jest unikatowym rozwiązaniem na skalę światową. W ramach współpracy między zespołem badawczym Katedry Elektroniki a zespołem badawczym kierowanym przez prof. Jensa Mullera z Technische Universitaet Ilmenau wykonano serię mikroprekoncentratorów w technologii LTCC. W wyniku przeprowadzonych badań potwierdzono, że istnieje liniowa zależność pomiędzy stężeniem glukozy we krwi a stężeniem wydychanego acetonu u osób ze zdiagnozowaną cukrzycą typu 1. Zakres stężeń acetonu w wydychanym powietrzu u osób zdrowych wynosi odpowiednio: 0,4 ppm – 0,9 ppm u osób zdrowych i 1,11 ppm – 3,62 ppm u osób z cukrzycą typu 1. Obecnie, nie ma na rynku dostępnych czujników acetonu pracujących w takich zakresach stężeń. Zastosowanie mikrosystemu bazującego na mikroprekoncentratorze oraz matrycy czujników pozwoli w przyszłości zredukować liczbę bolesnych nakłuć w trakcie kontrolowania stężenia glukozy we krwi i zastąpić nieinwazyjną metodę – analizą wydychanego acetonu.



Ważniejsze publikacje doktoranta (opcjonalnie):

- A. Rydosz, 2014, Micropreconcentrator in Silicon-Glass Technology for the detection of diabetes Biomarkers, Journal of Microelectronics, Electronic Components and Materials (44):126-136

- A. Rydosz, W. Maziarz, T. Pisarkiewicz, H. Bartsch de Torres, J. Mueller, 2013, A micropreconcentrator design using low temperature cofired ceramics technology for acetone detection applications, IEEE Sensors Journal (13): 1889-1896

- A. Rydosz, W. Maziarz, T. Pisarkiewicz, K. Domański, P. Grabiec, 2012, A gas micropreconcentrator for low level acetone measurements, Microelectronics Reliability (11): 2640-2646

- A. Rydosz, W. Maziarz, 2011, Badania termiczne prekoncentratora gazów w technologii LTCC, Przegląd Elektrotechniczny (10): 309-312


2014/rydosz/start.txt · ostatnio zmienione: 2014/05/29 15:26 przez Bogusław Juza