مدل‌سازي و امكان‌سنجي شناسايي ريزگردهاي آلاينده هوا مبتني بر طيف‌سنجي تراهرتز در حوزه زمان

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

توانائي تشخيص و شناسايي لحظه‌اي و سريع انواع مختلف آلاينده‌هاي گازي شكل و ريزگردي هوا در شرايط محيطي خاص، قابليت بارز و منحصر به‌فردي است كه در عرصه‌هاي مختلف، مطالعات دانشگاهي و مسائل زيست‌محيطي و حوزه صنعتي، بيش از پيش مورد توجه قرار گرفته است. تاكنون، شناسايي گونه‌هاي گازي شكل و ريزگردها، عموماً مبتني بر روش طيف‌سنجي مادون قرمز بوده است. ولي با توجه به اين‌كه در محدوده فركانسي تراهرتز، طيف جذبي انواع مختلف مواد به‌صورت ساده و يكتا مي‌باشد، از اين‌رو، طيف‌سنجي تراهرتز در حوزه زمان، نويدبخش روشي كارآمد در تشخيص گازها و ريزگردها است. در همين راستا، در اين مقاله به‌منظور تشخيص آني و سريع ريزگردها، روش طيف‌سنجي تراهرتز در حوزه زمان مورد بررسي قرار گرفته و روشي جهت مدل‌سازي شناسايي ريزگردهاي HMX و RDX، مبتني بر طيف‌سنجي تراهرتز، بيان شده است. نتايج حاصل از شبيه‌سازي مدل ارائه‌شده، نشان مي‌دهد كه طيف‌سنجي تراهرتز در حوزه زمان داراي حساسيت بسيار بالائي در تشخيص ريزگردها و آلاينده‌هاي هوائي به‌صورت لحظه‌اي مي‌باشد و بنابراين مي‌توان غلظت‌هاي بسيار پائين از ريزگردها را در زماني كم‌تر از يك ثانيه شناسايي نمود. نهايتاً، بر مبناي اين روش و در دست داشتن طيف جذبي آلاينده‌هاي محيطي مختلف در يك پايگاه داده‌اي و مقايسه طيف جذبي به‌دست‌آمده، مي‌توان نوع آلاينده را مشخص نمود.

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.