مدل‌سازی و امکان‌سنجی شناسایی ریزگردهای آلاینده هوا مبتنی بر طیف‌سنجی تراهرتز در حوزه زمان

نویسندگان

1 دانشگاه تبریز - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - آزمایشگاه تحقیقاتی کوانتوم فوتونیک

2 دانشگاه تبریز - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - آزمایشگاه تحقیقاتی فوتونیک و نانوکریستال

چکیده

توانائی تشخیص و شناسایی لحظه‌ای و سریع انواع مختلف آلاینده‌های گازی شکل و ریزگردی هوا در شرایط محیطی خاص، قابلیت بارز و منحصر به‌فردی است که در عرصه‌های مختلف، مطالعات دانشگاهی و مسائل زیست‌محیطی و حوزه صنعتی، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. تاکنون، شناسایی گونه‌های گازی شکل و ریزگردها، عموماً مبتنی بر روش طیف‌سنجی مادون قرمز بوده است. ولی با توجه به این‌که در محدوده فرکانسی تراهرتز، طیف جذبی انواع مختلف مواد به‌صورت ساده و یکتا می‌باشد، از این‌رو، طیف‌سنجی تراهرتز در حوزه زمان، نویدبخش روشی کارآمد در تشخیص گازها و ریزگردها است. در همین راستا، در این مقاله به‌منظور تشخیص آنی و سریع ریزگردها، روش طیف‌سنجی تراهرتز در حوزه زمان مورد بررسی قرار گرفته و روشی جهت مدل‌سازی شناسایی ریزگردهای HMX و RDX، مبتنی بر طیف‌سنجی تراهرتز، بیان شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی مدل ارائه‌شده، نشان می‌دهد که طیف‌سنجی تراهرتز در حوزه زمان دارای حساسیت بسیار بالائی در تشخیص ریزگردها و آلاینده‌های هوائی به‌صورت لحظه‌ای می‌باشد و بنابراین می‌توان غلظت‌های بسیار پائین از ریزگردها را در زمانی کم‌تر از یک ثانیه شناسایی نمود. نهایتاً، بر مبنای این روش و در دست داشتن طیف جذبی آلاینده‌های محیطی مختلف در یک پایگاه داده‌ای و مقایسه طیف جذبی به‌دست‌آمده، می‌توان نوع آلاینده را مشخص نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling and Feasibility Recognition of Dust Air Pollutant Based on Terahertz Time-Domain Spectroscopy

نویسندگان [English]

  • S. Rasti 1
  • S. Matloub 1
  • A. Rostami 2
1 Quantum Photonic Research Lab., Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 Photonic and Nano-Crystal Research Lab., Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

The ability to detect and recognize a variety of gaseous and dust pollutant under certain environmental condition is a significant potential which has received more attention in many areas such as academic studies, environmental problems and industrial domain. Up to now, identification of gaseous and dust species had been based on infra-red spectroscopy. Because of simple and unique spectral features of various pollutant in the THz range leading to finger-print characteristics, THz time-domain spectroscopy (THz-TDS) shows promise as a tool for gas detection and recognition. To this end, in this paper THz-TDS technique has been investigated in order to real time and fast dust detection. Additionally, detection of HMX and RDX dust has been modeled based on THz-TDS. The simulation of presented models shows that THz-TDS is a high sensitive and accurate technique for real-time dust and pollutant detection. So, detection of low concentration of dust pollutant can be identified in less than one second. Finally, based on this method the pollutant can be identified by comparing obtained absorption spectrum with database including spectral features of environmental pollutant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • THz time-domain spectroscopy
  • dust
  • Air pollutant
  • finger-print
  • HMX
  • RDX