Opracowanie miniaturowego spektrometru mas do analizowania składu atmosfery gazowej – to cel projektu realizowanego przez naukowców z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów. Na swoje badania otrzymali grant w wysokości 450 tys. euro z Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).

Spektrometr to – w dużym skrócie – urządzenie służące do badania substancji w różnych stanach skupienia za pomocą widma mas atomów i cząsteczek, z których dana substancja się składa.

Jego działanie opiera się na analizowaniu widma powstającego wskutek oddziaływań różnych rodzajów promieniowania na substancję. Obecnie naukowcy korzystają z różnego rodzaju spektrometrów i mają one zastosowanie w fizyce, chemii, medycynie czy ochronie środowiska.

Miniaturyzacja i wysoka efektywność

Spektrometr masowy, nad którym będą pracować nasi naukowcy, będzie miniaturowym instrumentem analitycznym wpisującym się w strategię Europejskiej Agencji Kosmicznej i NASA w zakresie miniaturyzacji sprzętu pomiarowego i planowania małych misji kosmicznych.

Zostanie opracowany przy użyciu technik MEMS ze wspomagającą rolą precyzyjnego druku 3D. Urządzenie będzie niewielkie (< 1 dm3), lekkie (< 500 g) i energooszczędne (<10 W). Natomiast parametry użytkowe będą porównywalne od klasycznych – laboratoryjnych, dużych instrumentów analitycznych.

– Nie można wskazać jednej trudności, której rozwiązanie zagwarantuje powodzenie projektu. Nasz pomysł jest bardzo ambitny, bo miniaturyzacja instrumentu analitycznego – przeskalowanie z wielkości mikrofalówki do objętości 10x10x10 cm3 (1 litr), z jednoczesnym utrzymaniem parametrów pomiarowych jest niezwykle trudne – mówi dr hab. inż. Paweł Knapkiewicz, prof. uczelni z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów.

Docelowo urządzenie przeznaczone będzie do analizowania składu atmosfery gazowej. W praktyce oznacza to, że może dokonywać pomiaru wszędzie tam, gdzie ciśnienie jest wyższe o co najmniej dwa rzędy wielkości od próżni kosmicznej. Dlatego będzie mogło być wykorzystane w badaniu atmosfery planet, np. Marsa, planetoid, księżyców czy badania otoczenia statków kosmicznych.

Nasza uczelnia przystąpiła do konkursu we współpracy z firmą Creotech Instruments S.A., która posiada doświadczenie w projektowaniu i wytwarzaniu elektroniki do zastosowań kosmicznych oraz testowania urządzeń zgodnie z wymaganiami ESA i NASA. Specjaliści z firmy będą wspierać naszych badaczy w zakresie opracowania elektroniki, oprogramowania i testów środowiskowych instrumentu.

Całkowita wartość projektu to 450 tys. euro, a jego realizacja potrwa 15 miesięcy. Projekt jest finansowany przez ESA w ramach konkursu „MEMS based mass spectrometry – EXPO+ (re-issue)”.

mic