Laboratorium Spektroskopii Laserowej (LSL)

Kierownik zespołu

22 55 32 734

tadeusz.stacewicz@fuw.edu.pl

Tematyka badawcza

Obecne działania w laboratorium spektroskopii laserowej skoncentrowane są na opracowywaniu technik detekcji gazów resztkowych w powietrzu.

W tym celu wykorzystywane są metody ultraczułej laserowej spektroskopii absorpcyjnej: spektroskopia wieloprzejściowa (MUPASS) i spektroskopia strat we wnęce optycznej (CRDS). Do tej pory opracowano sensory tlenków azotu (NO i NO₂), tlenku węgla, metanu amoniaku, siarczku karbonylu pod kątem ich detekcji w powietrzu wydychanym z płuc, gdyż są one markerami pewnych chorób wewnętrznych. Trwają prac nad sensorami formaldehydu i etanu, które są biomarkerami raka piersi i płuc.

Do badań w zakresie fizyki atmosfery skonstruowano też laserowe detektory pary wodnej o czułości rzędu 1011 cm^-3, które umożliwiają detekcję molekuł H₂O nawet na wysokości około 40 km.

Członkowie

mgr inż. Mateusz Winkowski

mateusz.winkowski@fuw.edu.pl

Spektroskopia strat we wnęce

Spektroskopia strat we wnęce optycznej (SSWO, ang.: Cavity Ring-Down Spectroscopy – CRDS) należy do ultraczułych technik laserowej spektroskopii absorpcyjnej. Próbkę badanego gazu umieszcza się w rezonatorze optycznym (wnęce) zbudowanym ze zwierciadeł o bardzo wysokim współczynniku odbicia. Światło lasera wykorzystywane jest do określenia współczynnika dobroci rezonatora – np. poprzez pomiar czasu życia fotonu we wnęce, który jest tym krótszy, im większy jest jej współczynnik strat. Porównanie czasów życia fotonu w rezonatorze pustym oraz wypełnionym badanym gazem pozwala wyznaczyć współczynnik absorpcji próbki, a przez to koncentrację absorbera.

Spektroskopia wieloprzejściowa

Spektroskopia wieloprzejściowa także należy do ultraczułych technik laserowej spektroskopii absorpcyjnej. Wykorzystuje wydłużenie drogi światła w próbce. Stosuje się w niej komórkę zaopatrzoną w dwa precyzyjnie ustawione zwierciadła. Wiązka światła, wprowadzona do komórki przez otwór w jednym lustrze, odbija się między zwierciadłami (od kilkudziesięciu do kilkuset razy), ulegając tym samym wielokrotnemu przejściu przez próbkę. Uzyskuje się efektywnie drogi wiązki sięgające dziesiątek lub nawet setek metrów. Koncentrację absorbera wyznacza sie korzystając z prawa Lamberta – Beera.

2023

Metrology and Measurement System 30

Reduction of optical noise in near-infrared range laser hygrometry

2022

Metrol.Meas.Syst. 29 (2)

DETECTION OF ETHANE, METHANE, FORMALDEHYDE AND WATER VAPOR IN THE 3.33 μM RANGE

2022

Metrol. Meas. Syst. 29

Detection of ethane, methane, formaldehyde and water vapor in 3.33 μm range

2022

Atmos. Meas. Tech., 15

Contactless optical hygrometry in LACIS-T

Nowak/Jakub
Grosz/Robert
Wiebke/Frey
Niedermeier/ Dennis
Mijas/Jędrzej
Malinowski/Szymon
Ort/Linda
Schmalfuß/Silvio
Stratmann/Frank
Voigtländer/Jens
T. Stacewicz

2021

Optics Communication vol. 480

Optical interferences suppression using wavelength modulation

2020

Applied Sciences 10(15), 5111

Ammonia gas sensors: a review of the in-situ technologies

Z. Bielecki
T. Stacewicz
J. Smulko
J. Wojtas

2020

Biomedical Optics Express, Vol. 11

Optical detection of formaldehyde in air in 3,6 μm range

M. Winkowski
T. Stacewicz

2019

Scientific Reports 9:1838

Low noise, open-source QEPAS system with instrumentation amplifier

2018

Opto-Electron. Rev. 26, 122–133

Selected optoelectronic sensors in medical applications

Z. Bielecki
T. Stacewicz
J. Wojtas
J. Mikołajczyk
D. Szabra
A. Prokopiuk

2018

Optics and Laser Technology (PHOTOPTICS 2018), 297-302

Laser spectroscopy for trace matter detection in air, Proceedings of the 6th International Conference on Photonics

T. Stacewicz
Z. Bielecki
J. Wojtas
P. Magryta
M. Winkowski

2018

Metrology & Measurement Systems 25, 793–805

Highly sensitive airborne open path optical hygrometer for upper air measurements – proof of concept

T. Stacewicz
P. Magryta
B. Petersen
J. L. Nowak
K. Kwiatkowski
S. P. Malinowski

2018

Metrology & Measurement Systems Vol. 25 No. 4, pp. 793–805

Highly sensitive airborne open path optical hygrometer for upper air measurements – proof of concept

T. Stacewicz
P. Magryta
B. Petersen
J. L. Nowak
K. Kwiatkowski
S. P. Malinowski

2016

Elektronika 9, 51-54

Optoelektroniczny system sensorów biomarkerów zawartych w wydychanym powietrzu

Z. Bielecki
B. Buszewski
T. Stacewicz
T. Ligor
J. Wojtas
W. Gawron
J. Mikołajczyk
M. Nowakowski
D. Szabra
P. Magryta
R. Mędrzycki
A. Prokopiuk

2016

Elektronika 9, 70-72

Multipleksacja i demultipleksacja sygnałów optycznych do celów spektroskopii

T. Stacewicz
P. Magryta
Z. Bielecki
J. Wojtas

2016

Elektronika 9, 66-69

Sensory optoelektroniczne do detekcji markerów chorobowych z laserami przestrajalnymi w zakresie <2,5 µm

T. Stacewicz
J. Wojtas
P. Magryta
T. Ligor
D. Szabra
A. Prokopiuk
Z. Bielecki
B. Buszewski
J. Mikołajczyk
M. Nowakowski
R. Mędrzycki

2016

Elektronika 9, 58-61

Wybrane zastosowania spektroskopii absorpcyjnej

J. Wojtas
Z. Bielecki
T. Stacewicz
A. Tkacz
A. Prokopiuk
P. Magryta

2016

Opto-Electron. Rev., 24(2), 29-41

Detection of disease markers in human breath with laser absorption spectroscopy

T. Stacewicz
Z. Bielecki
J. Wojtas
P. Magryta
J. Mikołajczyk
D. Szabra

2016

Front. Comput. Neurosci.

Nonlinear Origin of SSVEP Spectra—A Combined Experimental and Modeling Study

M. Łabęcki
R. Kuś
A. Brzozowska
T. Stacewicz
B. Bhattacharya
P. Suffczyński

2016

Metrology and Measurement Systems 23, 481- 489

System of optoelectronic sensors for breath analysis

J. Mikołajczyk
J. Wojtas
Z. Bielecki
T. Stacewicz
D. Szabra
M. Nowakowski
P. Magryta
A. Prokopiuk
R. Mędrzycki

2016

Metrology and Measurement Systems 23, 205-224

Detection compounds by different techniques

J. Mikołajczyk
Z. Bielecki
T. Stacewicz
J. Szmulko
J. Wojtas
D. Szabra
A. Prokopiuk
P. Magryta
Ł. Lentka

2016

Comp. Physics Communication 199, 53-60

Software for retrieval of aerosol particle size distribution from multiwavelenght lidar signals

S. Sitarek
T. Stacewicz
M. Posyniak

2015

Technical Sciences 63, 2, 515-525

Application of quantum cascade lasers to trace gas detection, Bulletin of Polish Academy of Sciences

Z. Bielecki
T. Stacewicz
J. Wojtas
J. Mikołajczyk

2015

Polski Merkuriusz Lekarski XXXIX, 231, 51-58

Wykrywanie markerów chorobowych w oddechu metodami optoelektronicznymi

T. Stacewicz
J. Wojtas
T. Targowski
Z. Bielecki
B. Buszewski
T. Ligor
R. Mędrzycki

2015

Elektronika 8, 10-13

Optoelektroniczny system do wykrywania markerów chorobowych w wydychanym powietrzu

J. Mikołajczyk
J. Wojtas
Z. Bielecki
T. Stacewicz
D. Szabra
A. Prokopiuk
M. Nowakowski
R. Mędrzycki

2015

Elektronika 8, 7-10

Wybrane aspekty wykrywania chorób w układach analizy wydychanego powietrza

J. Mikołajczyk
J. Wojtas
M. Kustosz
P. Magryta
Z. Bielecki
T. Stacewicz

2015

Wyd. WAT, Warszawa

Sensormed- geneza, wyniki badań, kierunek prac dalszych, str. 161-194, rozdział w monografii Wybrane zagadnienia diagnozowania i użytkowania urządzeń i systemów