Šio projekto tikslas – ištirti monoatominio deguonies (AO) – toliau tekste vadinamo MOXY (MOnatomic OXygen) – panaudojimą kultūros paveldo objektų restauravime. Monoatominis deguonis (žymimas kaip O arba O₁) yra labai reaktyvus dėl nesuporuoto elektrono, todėl greitai jungiasi su netoliese esančiomis molekulėmis. Ši savybė gali būti išnaudota senovinių meno kūrinių paviršių valymui – pašalinant nešvarumus nepažeidžiant originalios medžiagos.
KPV vaidmuo MOXY projekte – sukurti įrenginį, galintį įvertinti AO srautą. Kadangi tiesioginė spektrometrinė AO analizė yra sudėtinga ir šiuo metu nėra tinkamų tiesioginių jutiklių, siūlomas netiesioginis jutiklio principas. Šiame metode stebima, kaip su meno kūrinių paviršiaus teršalais panašios medžiagos reaguoja į AO poveikį. Siūloma naudoti rezonansinį kvarcinio kristalo mikrobalansinį (QCM) jutiklį, padengtą specialiu sluoksniu, kuris fiksuotų masės pokyčius dėl AO sąveikos.
Po išsamios analizės buvo nustatyta tinkama jutiklio rūšis – kvarcinis rezonatorius, naudojamas medžiagų nusodinimo greičio ir storio matuokliuose. Šie jutikliai gali aptikti medžiagos storio pokyčius net iki 1 Ångstromo, kai naudojama pakankamai standi danga. Pats jutiklis – tai auksu dengtas kvarcinis kristalas (~14 mm skersmens), veikiantis storio šlyties režimu, o rezonansas geriausiai pasiekiamas centrinėje srityje.
Norint šiuos jutiklius pritaikyti MOXY vertinimui, būtina išspręsti keletą uždavinių:
- Sluoksnio medžiagos parinkimas:
- Rasti tinkamą medžiagą kvarciniam kristalui padengti, kuri reaguotų su MOXY.
- Medžiaga turi turėti geras mechanines ir chemines savybes.
- Reakcijos su AO greitis turi būti pakankamai lėtas, kad jutiklis būtų ilgaamžis.
- Selekyvumas:
- Idealiu atveju turėtų būti pridedamas antras sluoksnis, pasižymintis skirtingu jautrumu MOXY / plazmai / ozonui.
- Tokiu būdu būtų galima padidinti jutiklio selektyvumą ir atskirti MOXY nuo kitų aktyvių junginių.
- Jutiklio laikiklis ir reakcijos produktų pašalinimas:
- MOXY gyvavimo trukmė ir sklaidos nuotolis yra labai trumpi.
- Jutiklio laikiklis turi užtikrinti artimą kontaktą ir efektyvų AO poveikį.
- Taip pat turi būti užtikrintas efektyvus reakcijos produktų pašalinimas nuo jutiklio paviršiaus.
- Mechaninis dujų srauto poveikis:
- Dujų srautas gali daryti fizinį spaudimą kristalui, keisdamas jo rezonansinį dažnį.
- Jutiklio laikiklio konstrukcija ir duomenų apdorojimo algoritmai turi kompensuoti šį poveikį.
- Jutiklio tinkamumo kriterijai:
- Reikia nustatyti patikimus kriterijus, kurie parodytų, ar jutiklis dar tinkamas naudoti, ar jį reikia pakeisti.
- Šie kriterijai turi būti integruoti į įrenginio valdymo sistemą.
- Sluoksnių išdėstymas ir rezonanso matavimas:
- Dėl trumpo MOXY veikimo nuotolio vienu metu naudoti du skirtingus jutiklius yra problemiška.
- Mechaninis jutiklių keitimas nėra patikimas ir patogus sprendimas.
- Idealiu atveju abu sluoksniai turėtų būti užnešti ant vieno kristalo ir generuoti skirtingus lokalius rezonansus.
- Tam reikalingos labai tikslios dangų mechaninės savybės (ypač kietumas) bei kruopščiai suprojektuotas sluoksnių išdėstymas.
- Jei tai pavyktų, būtų galima užfiksuoti du skirtingus rezonansinius dažnius, kiekvieną atitinkantį konkretų sluoksnį.
Tam, kad būtų galima identifikuoti kelis rezonansus ir atskirai įvertinti kiekvieno sluoksnio storį reikėtų modifikuoti įrenginio elektronikos schemą ir duomenų apdorojimo algoritmus. Alternatyvus būdas – naudoti du atskirus kontaktus kvarciniame kristale vietoj vieno.
