Οπτικές ίνες για χρήση σε μετρήσεις και επιτήρηση Φυσικών και Χημικών Μεγεθών

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη χρήση οπτικών ινών ως εργαλείων για την ακριβή και αποτελεσματική μέτρηση φυσικών και χημικών παραμέτρων σε διάφορες εφαρμογές. Επικεντρώνεται σε διάφορες τεχνικές μέτρησης, όπως ο φθορισμός και η απορρόφηση, και αναλύει πώς οι οπτικές ίνες συμβάλλουν στην εξέλιξη αυτών των τεχνολογιών. Η εργασία επεξηγεί τα βασικά φαινόμενα του φθορισμού και της απορρόφησης, περιγράφοντας πώς τα μόρια ή τα άτομα απορροφούν ενέργεια από το φως και την εκπέμπουν με τη μορφή φωτονίων, δημιουργώντας φθορισμό. Εξετάζεται επίσης η φυσική αρχή της απορρόφησης φωτός, αναφερόμενη στον Νόμο Beer-Lambert, ο οποίος συνδέει την απορρόφηση με τη συγκέντρωση και το μήκος της διαδρομής της ακτινοβολίας. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται διάφορες διατάξεις που χρησιμοποιούν φως για την πρόκληση φθορισμού και απορρόφησης, όπως τα λέιζερ και τα LED, ενώ οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση φωτός σε μεγάλες αποστάσεις με ελάχιστες απώλειες. Αναλύεται ο μηχανισμός λειτουργίας των λέιζερ, καθώς και η δομή και η λειτουργία των οπτικών ινών, οι οποίες βασίζονται στην αρχή της πλήρους εσωτερικής ανάκλασης του φωτός . Επιπλέον, εστιάζει στις συσκευές που μετρούν φθορισμό και απορρόφηση, όπως οι φασματογράφοι, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την ανάλυση υλικών. Οι φασματογράφοι απορρόφησης μετρούν την απορρόφηση του φωτός από ένα δείγμα, ενώ οι φασματογράφοι φθορισμού καταγράφουν το φως που εκπέμπεται από ένα δείγμα μετά από διέγερση. Ένα σημαντικό κεφάλαιο επικεντρώνεται στις εφαρμογές της τεχνολογίας οπτικών ινών για τη μέτρηση βιολογικών παραμέτρων σε βρώσιμα προϊόντα, όπως το λάδι, το κρασί και το μέλι, καθώς και σε βιομηχανικά προϊόντα, όπως το τσιμέντο και τα πολυμερή. Για το λάδι, οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της ποιότητας μέσω της μέτρησης της οξύτητας και της περιεκτικότητας σε λιπαρά οξέα. Στο κρασί, οι τεχνικές αυτές βοηθούν στην παρακολούθηση της ζύμωσης, ενώ στο μέλι προσφέρουν γρήγορη ανίχνευση νοθείας και ανάλυση θρεπτικών στοιχείων. Εν κατακλείδι, οι οπτικές ίνες αποτελούν ένα ισχυρό εργαλείο για τη μη καταστροφική, γρήγορη και ακριβή μέτρηση φυσικών και χημικών παραμέτρων. Οι δυνατότητές τους για χρήση σε διάφορους τομείς, από την παραγωγή βρώσιμων προϊόντων έως τη βιομηχανική ανάλυση υλικών καθιστούν τις οπτικές ίνες ένα απαραίτητο εργαλείο στη σύγχρονη βιομηχανία και έρευνα.