Ny laserbaserad teknik för mätning av ytterst små mängder av ämnen
En ny känslig, selektiv, användarvänlig och relativt billig teknik för mätning av mycket små mängder av atomer och molekyler har utvecklats. Metoden är så känslig att den, översatt i tid, kan mäta en specifik sekund av 32 000 år.
Behovet av att kunna detektera ytterst små mängder av ämnen ökar hela tiden. Varför är det så? Ett exempel är för att öka möjligheten till kontroll över spridningen, upptaget och ansamlandet av olika ämnen i vår miljö, i matkedjorna och inuti våra kroppar. DDT och dioxin är exempel på ämnen som normalt förekommer i ofarliga koncentrationer i vår miljö. De stannar dock kvar i miljön väldigt länge och kan därför lagras i levande objekt i vilka de kan nå hälsovådliga koncentrationer och därmed orsaka till exempel cancer och/eller störningar i fortplantningen. Ett annat exempel på behovet av att kunna detektera små mängder av ämnen är att trots att mycket är känt om den akuta förgiftning som en stor dos av många ämnen orsakar, så är kunskapen om hur hälsan påverkas av en långvarig exponering av en låg koncentration av samma ämne betydligt mindre. Ett tredje exempel är den väldigt snabba elektronikutvecklingen som har möjliggjorts delvis tack vare att väldigt känsliga detektionstekniker har utvecklats och används för att kontrollera renheten hos ingredienserna som används vid tillverkningen av halvledarmaterialen.
Den nya tekniken, våglängdsmodulerad absorptionsspektrometri med diodlaser i grafitugn, har möjliggjort detektion av 10 fg (d.v.s. 0,00000000000001 g) av en viss atom löst i en liten mängd vatten (10 ml), motsvarande en koncentration av 1 fg/ml. En sådan koncentration, vilken brukar betecknas 1 ppt, fås även om 1 g av atomen löses i vattnet som ryms i en 100 m ¥ 100 m ¥ 100 m stor bassäng. För att få en uppfattning om hur liten den koncentrationen är kan man även tänka på den i termer av tid. Om mängden atomer motsvarar 1 sekund så motsvarar vattnet i bassängen 32 000 år. Att korrekt detektera koncentrationer i ppt-området är alltså likvärdigt med att hitta en specifik sekund ur 32 000 år.
De viktigaste komponenterna i den nya tekniken är en diodlaser av den typ som sitter i vanliga CD-spelare, en liten ugn i vilken man stoppar in provet man vill mäta på, en fotodiod som mäter intensiteten på laser ljuset samt en del elektronik. Avhandlingen behandlar huvudsakligen teknikens fysikaliska principer och dess praktiska tillämpbarhet.
Torsdagen den 19 december försvarar Jörgen Gustafsson, institutionen för fysik, Umeå universitet, sin doktorsavhandling med titeln ”Development of wavelength modulation diode laser absorption spectrometry in transversely heated graphite atomisers for sensitive trace element analysis”. Svensk titel: Utveckling av våglängdsmodulerad absorptionsspektrometri med diodlaser i transversellt uppvärmda grafitugnar för känslig spårelementsanalys.
Disputationen äger rum kl. 10.00 i Naturvetarhuset, hörsal N430. Fakultetsopponent är Professor Pietro Benetti, Department of Chemistry, University of Pavia, Pavia, Italien.
Kontaktinformation
Jörgen Gustafsson nås på:
Tel: 090-786 63 36
E-post: jorgen.gustafsson@physics.umu.se
