Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Construction of functional optical detector based on products of common electronics

Mateusz Cegłowski

Abstract

Optical detectors are important part of analytical devices and examples are spectrophotometers and spectrofluorometers. These instruments comercially available are of high quality and precision, which afford credible and accurate measurements, but at cost of high price and maintanence. In the second half of last century simplified equivalents of that devices, using common electronic and optoelectronic parts such as electroluminescence diodes (LEDs) and phototransistors, were reported. With the development of electronics, these measuring systems were getting better parameters and even lower costs. Furthermore from the beginning of last decade, common appliances, like digital cameras, were getting incorporated in this simple instruments. This work main topic is construction and examination of simple optical detector based on electroluminescence diodes referred as PEDD (Paired Emitter-Detector Diodes). Optimalisation of factors affecting measurements using this detectors was discussed. In both optical detectors (photometer and fluorometer), LEDs were used both as light emiter and detector. They are very attractive for their extremely low prices, wide wavelenght range, narrow light emission and low power consumption. Construction of this measuring system from such simple parts allow for practically any wide modifications of primarily assumed design and gives many opportunities to focus the obtained device to narrow tasks. In the present project, functional photometer and fluorometer were build. The constructed photometer was less sensitive compared to classical spectrophotometer and worse in terms of linear response. Constructed photometer allowed to establish calibration curves and, for example to observe the end point of acid-base titration with indicator. LED-based fluorometer was characterized by more linear response, however the position of diodes towards glass cuvette had big impact on detector response, and intrinsic fluorescence of polymeric parts of the diode was found to interfere in the measurements, using UV diode as emitter.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Mateusz Cegłowski (FC) Mateusz Cegłowski,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Konstrukcja funkcjonalnego detektora optycznego w oparciu o produkty powszechnej elektroniki
Supervisor
Sławomir Oszwałdowski (FC/CAC) Sławomir Oszwałdowski,, Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
01-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Sławomir Oszwałdowski (FC/CAC) Sławomir Oszwałdowski,, Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)Faculty of Chemistry (FC) Norbert Obarski (FC/CAC) Norbert Obarski,, Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
PEDD, FPEDD, dioda LED, powszechna elektronika, detektor optyczny
Keywords in English
PEDD, FPEDD, LED diode, common electronics, optical detector
Abstract in Polish
Detektory optyczne stanowią ważną część sprzętu analitycznego. Są to np. spektrofotometry czy spektrofluorymetry. Typowe urządzenia dostępne na rynku cechują się wysoką jakością i precyzją wykonania, czemu zawdzięczają wiarygodne i dokładne wyniki pomiarów, ale także wysoką cenę aparatu i ewentualnych napraw. W drugiej połowie ubiegłego wieku część badaczy zaczęła z powodzeniem prowadzić badania nad konstruowaniem uproszczonych odpowiedników takiego sprzętu z ogólnodostępnych elementów elektronicznych i optoelektronicznych, np. diod elektroluminescencyjnych (LED) i fototranzystorów. Wraz z rozwojem elektroniki takie proste układy pomiarowe wykazywały się coraz lepszymi parametrami pomiarów i jeszcze niższym kosztem budowy, a od początku minionej dekady także wykorzystaniem rynkowych urządzeń do rejestracji obrazu takich jak aparaty fotograficzne. Praca ta została poświęcona konstrukcji i zbadaniu pracy prostych detektorów optycznych oparteych na diodach elektroluminescencyjnych tzw. PEDD (Paired Emitter-Detector Diodes). Została także przeprowadzona optymalizacja czynników mających wpływ na pomiary dokonywane tymi detektorami. Do badań wykorzystano diody LED zarówno w roli emitera jak i detektora światła. Są one bardzo atrakcyjne ze względu na ich bardzo niskie ceny, szeroki asortyment, wąski zakres emisji światła, i niski pobór mocy. Budowa układu pomiarowego wychodząc z tak prostych elementów pozwala także na praktycznie dowolne modyfikacje założonej konstrukcji i daje dużo możliwości wyspecjalizowania urządzenia do konkretnego zadania. W toku badań skonstruowano funkcjonalne fotometry i fluorymetry o bardzo prostej konstrukcji. Pomimo czułości niższej niż klasyczny spektrofotometr i braku dużych zakresów liniowej odpowiedzi, zbudowany fotometr pozwalał na wyznaczenie krzywej kalibracji, a także na np. obserwację punktu końcowego miareczkowania alkacymetrycznego wobec wskaźnika. Opracowany fluorymetr charakteryzował się większą liniowością odpowiedzi i dużym wpływem pozycji diod względem kuwety i roztworu na pomiary. Ustalono, że fluorescencja własna polimerowej otoczki złącza diody znacząco wpływała na pomiary z wykorzystaniem diody UV.
File
  • File: 1
    praca_inż_-Cegłowski_Mateusz-_278342.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 30058

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT3e8fc8dedd324f5bab2ef92e40ab4ab8/
URN
urn:pw-repo:WUT3e8fc8dedd324f5bab2ef92e40ab4ab8

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page