A COTS-based low-cost bistatic lidar for qualitative and semi-quantitative aerosol measurements

A low-cost, laser-based, instrument for liquid droplet detection and quantification has been set up and tested to evaluate the filtering efficiencies of some face masks. A full-frame Single Lens Reflex, equipped with a 100 mm F/2.8 macro, was installed in a forward scattering geometry to capture the small angle red light from a solid state laser diode (emitting at 650 nm) scattered from droplets emitted by an electric paint sprayer and crossing a face mask. The red channel of the pictures has been processed from the Nikon raw format (14-bit, lossless compressed) to ensure response linearity, and obtain the integrated scattering cross section of the cloud. The instrument, set up at home during the lockdown, was tested to estimate the filtering capability of facial masks, measuring the normalized amount of particles passing through different kinds of filtering masks. The results showed that the system is able to detect low quantities of droplets and also to provide imaging of the aerosol plume sections.

Uno strumento laser a basso costo per la rilevazione e la quantificazione delle goccioline liquide è stato messo a punto e collaudato con componenti commerciali e di basso costo. Il sistema è stato testato per valutare l'efficienza di filtraggio di alcune maschere facciali durante la pandemia da covid19. Un reflex a lente singola full-frame, dotato di una macro F/2.8 da 100 mm, è stata installata in una geometria a scattering in avanti per catturare la luce rossa ad angolo ridotto proveniente da un diodo laser allo stato solido (che emette a 650 nm) disperso da goccioline emesse da uno spruzzatore di vernice elettrico e attraversando una maschera. Il canale rosso delle immagini è stato elaborato dal formato raw Nikon (14 bit, compresso senza perdita) per garantire la linearità della risposta e ottenere la sezione trasversale di dispersione integrata del cloud. Lo strumento, installato a casa durante il lockdown, è stato testato per stimare la capacità di filtrazione delle maschere facciali, misurando la quantità normalizzata di particelle che passano attraverso diversi tipi di maschere di filtraggio. I risultati hanno dimostrato che il sistema è in grado di rilevare piccole quantità di goccioline e anche di fornire immagini delle sezioni del pennacchio degli aerosol.