Förbättrar optisk frekvenskamspektroskopis förmåga att detektera molekyler i gasfas

Optiska frekvenskammar är den optimala ljuskällan för molekylär absorptionsspektroskopi. De möjliggör snabb och samtidig detektering av flera olika molekyler i gasfas vid mycket låga koncentrationer, vilket behövs för många tillämpningar inom forskning och industri. Amir Khodabakhsh visar nya metoder och tekniker för att förbättra prestandan i dessa system. Han försvarar sin avhandling vid Umeå universitet fredagen den 2 juni.

Optisk frekvenskamspektroskopi är en ny teknik som kombinerar det bästa av högupplöst laserspektroskopi och konventionella bredbandabsorptionstekniker. Tekniken möjliggör samtidig detektion av olika ämnen vid korta mättider med hög noggrannhet och absorptionskänslighet.

– Optisk frekvenskamspektroskopi har mycket spännande funktioner. Förutom de ursprungliga applikationerna i grundforskningen inom fysik och kemi har många anpassningar av tekniken redan kunnat göras till praktiska potentiellt bärbara applikationer så som andningsanalys för övervakning och diagnostik av olika sjukdomar, mätning av växthusgaser för atmosfärs- och klimatstudier och industriell processkontroll, säger Amir Khodabakhsh.

Under de senaste tio åren har olika detekteringstekniker och metoder utvecklats för optisk frekvenskamspektroskopi, men de flesta har inte nått sitt optimala prestanda än. I sin avhandling har Amir Khodabakhsh arbetat med att förbättra prestandan när det gäller känslighet, upplösning, noggrannhet och spektral täckning för en av dessa tekniker, så kallad Fouriertransformspektrometri,

– Fouriertransformspektrometri är en beprövad metod som har använts i mer än 60 år med konventionella bredbandskällor. Men när de kombineras med optiska frekvenskammar visar de upp nya intressanta funktioner, vilket jag utnyttjade för att drastiskt öka upplösning och noggrannhet hos dessa spektrometrar. Resultaten öppnar dörren för många spännande applikationer i olika områden, särskilt inom grundforskningen, säger Amir Khodabakhsh.

Han har vidare utvecklat en ny teknik för att förbättra känsligheten hos Fourier-transformationsspektrometrar baserat på en frekvenskam i när-infraröda frekvensområdet (detektering av CO2) och använde en ny kamkälla i midinfraröda frekvensområdet för att förbättra spektrometerns spektrala täckning och förmåga att detektera flera intressanta molekyler som metan, kvävemonoxid och kolmonoxid vid låga koncentrationer.

Amir Khodabakhsh demonstrerar också potentialen hos optisk frekvenskamspektroskopi vid förbränningsanalys och har utvecklat en snabb, kompakt, robust och känslig spektrometer för detektering av kolväten under atmosfäriska förhållanden.

– Optisk frekvens kamspektroskopi i förbränningsmiljö möjliggör känslig och snabb upptäckt av flera molekyler i flamman, vilket möjliggör realtidsövervakning och temperaturmätning av förbränningsprocessen, säger Amir Khodabakhsh.

Amir Khodabakhsh kommer från Iran. Han har en kandidatexamen i elektroteknik - elektronik från Shahid Beheshti University, Teheran, Iran och en magisterexamen i elektroteknik - optoelektronik från Tarbiat Modares University, Teheran, Iran. Han påbörjade sina forskarstudier vid Umeå universitet i januari 2013 handledd av doktor Aleksandra Foltynowicz vid Institutionen för fysik.

Avhandlingen är publicerad digitalt

För mer information, kontakta gärna:

Amir Khodabakhsh, Institutionen för fysik
Telefon: 090-786 66 79
E-post: amir.khodabakhsh@umu.se

Om disputationen:

Fredagen den 2 juni försvarar Amir Khodabakhsh, Institutionen för fysik vid Umeå universitet, sin avhandling med titeln: Fourier transform and Vernier spectroscopy using optical frequency comb. Svensk titel: Foriertransform- och Vernierspektroskopi med optiska frekvenskammar.

Disputationen äger rum klockan 13:15 i KB.E03 (Stora hörsalen) i KBC.

Fakultetsopponent är professor Frans Harren, Department of Molecular and Laser Physics, Radboud University, Nijmegen, The Netherlands.

Pressfoto för nedladdning. Foto: Hamid Reza Barzegar