Dr inż. Karol Czajkowski – Kierownik Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej w Białymstoku Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG to absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej

Dr inż. Karol Czajkowski od siedmiu lat jest Kierownikiem Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej w Białymstoku Sieci Badawczej Łukasiewicz –  Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG. Unikalne w skali nie tylko województwa podlaskiego,  ale wręcz Europy, laboratorium mieści się w Białostockim Parku Naukowo-Technologicznym. To tu po certyfikaty przyjeżdża sprzęt z różnych stron świata.

Pracując zawodowo, Czajkowski znalazł czas, by podjąć studia doktorskie w Politechnice Białostockiej, które zakończyły się 27 marca2024 roku zdobyciem stopnia doktora nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie automatyka elektronika elektrotechnika i technologie kosmiczne.

Jakie studia Pan ukończył?

Dr inż. Karol Czajkowski: To był kierunek Elektronika i telekomunikacja w specjalności teleinformatyka i optoelektronika oczywiście na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej.

Jak to się stało, że tak unikalne laboratorium jest w Białymstoku?

Po studiach dostałem propozycję pracy właśnie w Instytucie Technik Innowacyjnych EMAG z lokalizacją w Białymstoku. Odbyłem czteromiesięczne szkolenie w lokalizacji głównej Sieci Badawczej Łukasiewicz –  Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG w Katowicach, a następnie zostałem skierowany właśnie do Białegostoku i tutaj, w laboratorium w Białostockim Parku Naukowo-Technologicznym, już od 7 lat wykonujemy badania kompatybilności elektromagnetycznej.

Czym jest kompatybilność elektromagnetyczna? To bezpieczne badania?

W większości przypadków są bezpieczne, chociaż w swojej historii odnotowaliśmy różne wybuchy i uszkodzenia urządzeń elektrycznych, które badaliśmy – one oczywiście nie przeszły testu kompatybilności. Kompatybilność elektromagnetyczna to zdolność urządzenia do poprawnego działania w obszarze, w którym są inne urządzenia w ten sposób, że ono samo działa w sposób prawidłowy i swoją pracą nie zakłóca innych urządzeń, które się znajdują w tej przestrzeni.

Co Panu dały studia w Politechnice Białostockiej?

Ogólnie – szerszy pogląd na naukę, ale i otaczający nas świat. Wszystkie zjawiska, które występują zarówno w jakichś zagadnieniach elektronicznych, elektromagnetycznych można odzwierciedlić również w kompatybilności elektromagnetycznej. Dzięki ukończeniu studiów pracuję jako Kierownik Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej i spełniam się w tej pracy. Uważam, że to bardzo ważny punkt na mapie naszego regionu. W tej części Polski mamy największą komorę semi bezodbiciową, którą tutaj z powodzeniem wykorzystujemy.

Ta komora wygląda niemal kosmicznie. Olbrzymie pomieszczenie jest wyłożone białymi płytkami, jak w jakimś studiu nagraniowym, do tego wielka antena, a wszystko pod czujnym okiem kamer, które przekazują obraz z badań do pomieszczenia z komputerami rejestrującymi wyniki.

Głównym przeznaczeniem tego typu komór jest odseparowanie urządzeń, które badamy w środku od warunków zewnętrznych. Chodzi głównie o fale elektromagnetyczne. Jeżeli badamy urządzenie w środku komory, to chcemy badać tylko pole elektromagnetyczne, które one generuje, a nie takie, które może wejść z otoczenia. Komora od środka jest wyłożona materiałem ferrytowym, który pochłania promieniowania elektromagnetyczne, następna warstwa to styropian nasycony grafitem, który również pochłania promieniowanie, a te białe kawałki styropianu, tak zwane white cupy, rozświetlają tę przestrzeń i umilają nam pracę. Bez nich byśmy się czuli jakbyśmy byli na Księżycu (aspekty wizualne).

A skąd wziął się pomysł na pracę doktorską, z potrzeby przemysłu?

Pomysł wziął się z potrzeb przełamania ograniczeń. W technologii laserowej opartej na konstrukcji światłowodowej istnieje kilka istotnych problemów naukowych związanych z ograniczeniami materiałowymi. Aby uzyskać pożądane wzmocnienie w określonym zakresie długości fali, często wykorzystuje się pierwiastki ziem rzadkich. Niemniej jednak, w przypadku krzemionki, która jest jednym z głównych materiałów do produkcji światłowodów, napotykamy na ograniczenia związane z niską rozpuszczalnością pierwiastków w jej strukturze. Rozwiązaniem tego problemu może być modyfikacja szkła lub wykorzystanie szkieł wieloskładnikowych. Niestety, rozwiązanie tego problemu niesie za sobą kolejny problem w postaci wzrost tłumienia. Aby rozwiązać ten problem, możemy wykorzystać domieszkowanie poprzez dwa różne pierwiastki ziem rzadkich. Jednakże, pojawia się wtedy trzeci problem, który polega na ograniczeniu transferu energii między lantanowcami. W tym momencie można zastosować zjawisko zlokalizowanego powierzchniowego rezonansu plazmonowego (LSPR), które umożliwia otrzymanie wzmocnienia promieniowania.

Czyli taki światłowód będzie po prostu lepszy do niektórych zastosowań?

Zlokalizowany powierzchniowy rezonans plazmonowy jest zjawiskiem polegającym na oscylacyjnym wzbudzeniu swobodnych elektronów na powierzchni metalu pod wpływem padającej fali elektromagnetycznej. W efekcie powstaje rezonans plazmonowy i dochodzi do silnego wzrostu lokalnego pola elektromagnetycznego wokół metalowej nanostruktury. Światłowody wykorzystujące te zjawisko znajdą zastosowanie wszędzie tam gdzie wymagane jest uzyskanie wzmocnienia lub dużej czułości pomiarowej. Dobrymi przykładami mogą być detektory do wykrywania substancji chemicznych lub biologicznych oraz lasery włóknowe.

Czy jest szansa na patent?

W przyszłości – kto wie?

Jakim miejscem jest Szkoła Doktorska Politechniki Białostockiej dla młodych ludzi, którzy chcą się rozwijać jako inżynierowie?

To świetne miejsce, jeśli ktoś chce się rozwijać, ma takie ambicje. Jeżeli ktoś chce się realizować, podnosić swoje kwalifikacje to uważam, że Szkoła Doktorska Politechniki Białostockiej to bardzo dobre miejsce – jest wykształcona kadra – podczas moich studiów to po prostu się sprawdziło. Mieliśmy dobry kontakt i zawsze mogłem liczyć na dobrą współpracę oraz na dobre relacje z profesorami.

Rada Naukowa Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej nadała mgr inż. Karolowi Czajkowskiemu stopień doktora nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie automatyka elektronika elektrotechnika i technologie kosmiczne. Awans naukowy został przyznany przez Radę Naukową Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej w dniu 27 marca 2024 r.

Promotorem rozprawy doktorskiej Karola Czajkowskiego był dr hab. inż. Jacek Mariusz Żmojda, prof. PB z z Katedry Fotoniki, Elektroniki i Techniki Świetlnej Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej, promotor pomocniczą – dr inż. Magdalena Leśniak z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Obronie rozprawy doktorskiej w dniu 28 lutego 2024 r. przewodniczył dr hab. inż. Dariusz Jańczak.

Recenzentami rozprawy doktorskiej byli: prof. dr hab. inż. Piotr Artur Kisała z Politechniki Lubelskiej oraz prof. dr hab. inż. Ryszard Romaniuk z Politechniki Warszawskiej. Recenzenci podczas obrony podkreślali duże walory aplikacyjne pracy.

Mgr inż. Karol Czajkowski w latach 2012 – 2016 był uczestnikiem studiów doktoranckich na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej w dyscyplinie naukowej elektrotechnika prowadząc badania dotyczące światłowodów mikrostrukturalnych. Od roku 2017 do chwili obecnej jest Kierownikiem Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej w Białymstoku Sieci Badawczej Łukasiewicz –  Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG.

Laboratorium Kompatybilności Elektromagnetycznej prowadzi badania urządzeń elektrycznych i elektronicznych m.in.:

odporności na promieniowane pole elektromagnetyczne,

odporności na wyładowania elektrostatyczne, udary,

pomiar elektromagnetycznych zaburzeń przewodzonych, promieniowanych,

pomiar wahań napięcia i migotania światła.

Laboratorium wyposażone jest w światowej klasy aparaturę oraz w największą w Polsce północno-wschodniej komorę semi bezodbiciową SAC (z ang. Semi Anechoic Chamber).