Celem projektu Europejskie Źródło Spalacyjne (ang. European Spallation Source, ESS) jest budowa i eksploatacja unikalnej infrastruktury badawczej, generującej najsilniejszy strumień neutronów na świecie. Budowa, utrzymanie i eksploatacja akceleratora wymagają rozwoju techniki akceleratorowych i pokrewnych, w zakresie m.in. źródeł sygnałów radiowych wielkiej mocy, detektorów i aparatury kontrolno-pomiarowej. ESS umożliwi badania nad strukturą materii, przyczyniając się do rozwoju inżynierii i nauki w dziedzinach takich jak materiałoznawstwo, krystalografia, materiały inteligentne, energetyka, chemia, biologia i nauki medyczne.

Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych jako część konsorcjum „Polska Grupa Elektroniczna" (eng. PEG – Polish Electronic Group), w skład którego wchodzą również Politechnika Warszawska oraz Narodowe Centrum Badań Jądrowych, realizuje w latach 2021-2025 fragment polskiego wkładu rzeczowego w budowę ośrodka ESS.

W ramach tej współpracy Katedra wykonuje następujące zadania:

- projekt układu PiezoRTM do sterowania oraz monitorowania piezosiłowników,
- opracowanie oprogramowania układowego (MMC) oraz aktualizacja i utrzymanie stanowiska testowego,
- produkcja, montaż i testowanie układów PiezoRTM oraz dedykowanych zasilaczy,
- wsparcie i uzupełnienie instalacji systemów LLRF w ESS w Lund,
- usługi gwarancyjne PŁ.

Finansowanie z programu Ministra Edukacji i Nauki „Wsparcie udziału polskich zespołów naukowych w międzynarodowych projektach infrastruktury badawczej" na podstawie umowy nr 2021/WK/04

FOSREM: from Sky across Ground up to Underground – od nieba poprzez ziemię aż do podziemnych zastosowań

Projekt FOSREM (ang. Fiber Optic System for monitoring Rotational sEismic phenoMena) związany jest z opracowaniem i budową urządzenia służącego do ciągłej rejestracji ruchu obrotowego. Występowanie tego typu ruchu, a co za tym idzie opracowanie urządzenia pozwalającego na jego skuteczne wykrycie, jest istotne w wielu przypadkach. Po pierwsze ruch ten może towarzyszyć trzęsieniom ziemi, gdzie jego amplituda rzędu nrad/s (prawie o trzy rzędy niższa od prędkości obrotu Ziemi) może być przyczyną zniszczeń przed którymi obecnie nikt się nie zabezpiecza. Z drugiej strony ruchy rotacyjne wysokich budowli takich jak kominy, elektrownie wiatrowe, sztolnie górnicze mogą mieć wartości nawet kilku rad/s (drgania obrotowe o amplitudzie rzędu obrotu na sekundę) powodują pękanie tych obiektów i ryzyko ich uszkodzenia czy zawalenia. Do ciągłego monitorowania występowania tego typu zjawisk służy przyrząd FOSREM (ang. skrót nazwy Czujnik Światłowodowego do Monitorowania Zjawisk Rotacyjnych) – będący światłowodowym sejsmografem (urządzeniem rejestrującym i zapisującym te drgania) o niepozornym wyglądzie małego dysku zakopywanego w ziemi lub przytwierdzanego do budowli (poniższe zdjęcie układu jak i przykład zarejestrowanych drgań).

Innowacja projektu polega na utworzeniu kolejnej wersji urządzenia (poprzednie nie sprawdziły się w warunkach rzeczywistych), w którym do jego budowy zostanie wykorzystane zjawisko rozchodzenia się  światła w odpowiednio ukształtowanej pętli światłowodowej – wówczas na bazie efektu fizycznego odkrytego i opisanego przez Georga Sagnaca powstanie fotoniczne urządzenie, którego działanie może być wyjaśniane także na bazie teorii względności Alberta Einsteina. Jest to niewątpliwie innowacja na miarę XXI wieku, które pozwoli na uzyskanie dokładności nie spotykanej dotychczas.

Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych jest zaangażowana w opracowanie układu elektronicznego dla FOS (Fiber Optic Seismometer – sejsmografu światłowodowego), w szczególności zaprojektowanie i wykonanie:

- układu niskoszumnego toru analogowego, wzmacniającego odbierany sygnał optyczny i konwertującego go na elektryczny sygnał cyfrowy,
- układu cyfrowego realizującego bardzo precyzyjny (o czułości rzędu kilkudziesięciu nanoradianów na sekundę) pomiar prędkości kątowej, pracujący w układzie zamkniętej pętli, bazujący na układzie FPGA,
- układu zapisu znacznika czasu dla mierzonych danych z dokładnością do mikrosekund,
- układu elektronicznego umożliwiającego precyzyjne sterowanie przesuwnikiem fazy światła,
- układu sterowania i zasilania dla lasera,
- układu zasilania PoE,
- układu szybkiej i niezawodnej transmisji danych bazującej na Ethernet 1Gbps.

Projekt, współfinansowany w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój (Umowa POIR.01.01.01-00-1553/20-00), realizowany jest przez konsorcjum, w skład którego wchodzą

• Elproma Elektronika Sp. z o.o. – Lider projektu
• Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechniki Łódzkiej

Laser PolFEL będzie pierwszym w kraju i jednym z kilku na świecie źródeł spójnego, promieniowania elektromagnetycznego o długości fali przestrajalnej w kilku zakresach leżących w obszarze od THz do VUV, emitowanego w impulsach o długości od femtosekund do pikosekund, o wysokiej mocy impulsowej (rzędu gigawatów) lub wysokiej mocy średniej (rzędu dziesiątek watów).

Projekt dotyczy inwestycji w strategiczną infrastrukturę badawczą tj. budowy lasera na swobodnych elektronach PolFEL umieszczonej na Polskiej Mapie Drogowej Infrastruktury Badawczej (PMDIB). Na infrastrukturę składać będzie się laser na swobodnych elektronach (FEL), laboratorium badania fotokatod, linie badawcze i laboratoria niezbędne do funkcjonowania aparatury oraz laboratorium dla użytkowników linii badawczych. Przedsięwzięcie będzie realizowane przez 8-podmiotowe konsorcjum jednostek naukowych i uczelni, którego liderem będzie Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ). Infrastruktura PolFEL posiadać będzie strukturę operacyjną skupioną, stacjonarną, umiejscowioną na terenie NCBJ w Otwocku.

W skład konsorcjum wchodzą: Narodowe Centrum Badan Jądrowych (Lider projektu), Politechnika Warszawska, Politechnika Łódzka, Politechnika Wrocławska, Uniwersytet Zielonogórski, Uniwersytet w Białymstoku, Uniwersytet Jagielloński, Wojskowa Akademia Techniczna. W projekcie udział biorą również przedsiębiorstwa (nie będące członkami konsorcjum): Kubara Lamina SA, RI Research Instruments GmbH.

W ramach realizacji projektu określono udział Politechniki Łódzkiej w zakresie:

• „Implementacji wybranych algorytmów sterowania polem elektromagnetycznym w strukturach przyspieszających oraz źródła elektronów akceleratora PolFEL",
• „Dostarczenia systemu monitorowania i kontroli częstotliwości rezonansowej struktur przyspieszających za pomocą elementów piezo-elektrycznych".

Projekt PolFEL jest realizowany ze środków Programu Operacyjnego -  Inteligentny Rozwój 2014-2020, Priorytet IV: Zwiększenie potencjału naukowo-badawczego, Działanie 4.2: Rozwój nowoczesnej infrastruktury badawczej sektora nauki.