Mid-IR LIDAR for Detecting Volatile Organic Compounds

用于检测挥发性有机化合物的中红外激光雷达

基本信息

  • 批准号:
    7909957
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15.71万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-08-26 至 2012-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): This project addresses the need for the development of field deployable, sensors which provide real-time quantitative measurements of Volatile Organic Compounds - airborne pollutants that are injurious to human health. In this particular case, benzene, formaldehyde and 1,3-butadiene. These three compounds have been identified as top cancer risk air pollutants The proposed program, a collaborative effort between Princeton Technology Advisers Company, Inc. (a small business) and Princeton University Laser Sensing (PULSe) group at Mid-Infrared Technologies for Health and Environment (MIRTHE) - NSF Engineering Research Center at Princeton University, will involve the design, construction, validation and testing of portable mid-IR VOC sensing LIDAR (LIght Detection And Ranging). The LIDAR is based upon two major innovations: 1) Multi-component chemical analysis will be enabled thorough application of novel mid-IR widely tunable external cavity quantum cascade lasers with mode-hop-free high resolution wavelength tuning capability. 2) Significant enhancement of the optical detection will be achieved through coherent optical heterodyne sensing, which will provide shot-noise limited sensitivities. This will allow for improved detection distances, back-scattering from natural topographic features and most importantly application of less sensitive thermoelectrically cooled mid-IR detectors. The LIDAR to be developed will provide high sensitivity, specificity and fast time response superior to instruments that employ more conventional techniques. The target LIDAR system will be batteries operated for at least 8 hours before recharging and will be comparable in weight and size to a camcorder. During Phase II of this program, the field-deployable prototypes of the gas sensing LIDAR will be built. It will additionally incorporate GPS and wireless transceiver to provide real time data output which can be collected using a WiFi network. Extensive field testing will be conducted. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: Gas sensing LIDARs will be used by the air pollution research and environmental health community to monitor point-of contact exposure to VOCs. They can also be deployed in manufacturing facilities that are subject to occupational health and safety regulations. Long-time stationary deployments can also be used for toxicology studies over extended time periods.
描述(由申请人提供):该项目解决了对现场可部署的开发的需求,这些传感器可提供对挥发性有机化合物的实时定量测量 - 对人类健康有害的机载污染物。在这种特殊情况下,苯,甲醛和1,3-丁二烯。这三种化合物已被确定为拟议计划的最佳癌症风险空气污染物,这是普林斯顿技术顾问公司(一家小型企业)和普林斯顿大学激光传感(Pulse)在健康和环境中的合作工作。 (Mirth) - 普林斯顿大学的NSF工程研究中心,将涉及便携式MID -IR VOC感应激光雷达的设计,构建,验证和测试(光检测和范围)。 LIDAR基于两项主要创新:1)将允许多型成分的化学分析彻底应用具有无模式的高分辨率波长调谐能力的新型MID-IR可调外部空腔量子级联激光器。 2)光学检测的显着增强将通过连贯的光学杂项传感实现,这将提供有限的敏感性。这将允许改进检测距离,自然地形特征的后散射,最重要的是应用较不敏感的热电冷却中IR探测器。要开发的激光雷达将提供高灵敏度,特异性和快速时间响应,而不是采用更常规技术的工具。目标激光系统将在充电之前至少进行8小时的电池操作,并将重量和尺寸与摄像机相提并论。在该程序的第二阶段期间,将建立气体传感激光雷达的田间可剥离原型。它还将合并GPS和无线收发器,以提供可以使用WiFi网络收集的实时数据输出。将进行广泛的现场测试。 公共卫生相关性:空气污染研究和环境健康社区将使用汽油感光激光雷达来监测与VOC的接触点。它们还可以部署在受职业健康和安全法规约束的制造设施中。长期固定部署也可以在较长时间内用于毒理学研究。

项目成果

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