Mid-infrared integrated photonic sensors of water and ice films for harsh environments
Quan una aeronau travessa núvols situats a mitja altitud que estan principalment compostos d'incomptables gotes d'aigua en subfusió, corre el risc d’engelament en les seves parts més exposades. Fins i tot una capa submilimètrica de gel formada sobre elements com ales, motors o tubs de pito...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2017 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/435690 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/435690 http://mediaserver.csuc.cat/tdx/documents/94/19/92/94199234005701071862941477015855088391/ |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Engelament Sensor de guia d'ona Fotònica de l'infraroig mitjà Engelamiento Sensor de guía de onda Fotónica del infrarojo medio Icing Waveguide sensor Mid-infrared Photonics Ciències 53 535 537 62 |
| Sumario: | Quan una aeronau travessa núvols situats a mitja altitud que estan principalment compostos d'incomptables gotes d'aigua en subfusió, corre el risc d’engelament en les seves parts més exposades. Fins i tot una capa submilimètrica de gel formada sobre elements com ales, motors o tubs de pitot pot reduir dràsticament la seva sustentació i rendiment i, per tant, afectar a la seva eficiència i maniobrabilitat fins al punt de causar una pèrdua de control i posterior accident. Les tecnologies anti-gel instal·lades en aeronaus modernes busquen reduir aquest problema mitjançant sistemes que no solament fonguin el gel acumulat si no que ho detectin abans que resulti perillós. En aquesta Tesi es presenta un nou i ultrasensible, però a la vegada robust, sensor de gel basat en fotònica integrada d’IR-mitjà que pot ser muntat en qualsevol superfície sense pèrdua aerodinàmica. A partir de la detecció de canvis en les característiques de l'aigua a l’IR-mitjà que estan associats intrínsecament a variacions en la seva estructura molecular per a les seves diferents fases, es demostra la detecció de gel amb alta sensibilitat i rapidesa per aconseguir una alerta prematura d’engelament en vol. Al llarg d'aquesta Tesi, es tracta, des de les perspectives fonamental i aplicada, el desenvolupament complet del sensor abastant des de la concepció teòrica fins a la demonstració experimental del seu rendiment i fiabilitat en un túnel de vent. Finalment, es presenta un segon sensor amb millor sensibilitat a costa d'una menor robustesa per a la detecció de petits volums de contaminants químics en aigua. El sensor aprofita l'excitació d'un plasmó superficial a l’IR-mitjà que intensifica la interacció entre llum i anàlit al voltant de ressonàncies moleculars. Això emfatitza encara més els enormes beneficis que operar a l’IR-mitjà pot aportar a futurs sensors fotònics integrats. |
|---|