[发明专利]用于检测硝基芳烃类爆炸物的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别涉及一种带轮形光纤传感头的用于检测硝基芳烃类爆炸物的传感器。

背景技术

随着国际恐怖主义势力的增长，极端分子在世界各地制造了一系列恶性爆炸事件，这些事件对人类的生存安全构成了极大的威胁，因此如何检测藏匿于行李、邮件、车辆、飞机以及疑犯身体上的爆炸物已成为各国执法机关共同面对的问题。

爆炸物的检测技术可分为体探测技术和微痕量检测技术。

爆炸物的体探检测技术存在价格昂贵、灵敏度低、设备体积大等缺点，因而在应用方面存在局限性。

爆炸物的微痕量检测技术主要是对爆炸物挥发出的蒸汽和对粘附于爆炸物容器表面以及任何接触过爆炸物的物(包括人体)表面所残留的微痕量爆炸物进行检测的技术。

目前，可用于对微痕量爆炸物进行检测的技术主要是各种波谱技术、基于荧光猝灭原理的传感技术以及生物传感技术等。波谱检测方法主要有气相色谱法(GC)、质谱法(MS)和离子迁移法(IMS)等。目前，这些微痕量检测技术都还处在不断探索和发展中。就开发前景而言，荧光猝灭爆炸物传感器具有检测速度快、检测灵敏度高、稳定性好、传感器成本低、体积小、操作简便等优点，被认为是目前爆炸物痕量检测、探测方面最好的技术之一。

轮形光纤的纤芯直径为1.6微米，周围有３个孔径为８微米的空气孔，外径为125微米。这种传感头的优点是荧光指示剂可以直接涂覆到空气孔周围，被检测的硝基芳烃类爆炸物气体也可以直接进入空气孔，由于倏逝波的作用，荧光指示剂发出荧光，荧光强度随着爆炸物浓度的增加而降低，通过探测耦合回纤芯中的荧光强度测量爆炸物的浓度。

目前基于荧光猝灭原理的微痕量爆炸物传感器的主要技术难题是荧光指示剂的荧光强度较弱，从而增加了探测荧光信号的难度，并且使系统的灵敏度和检测下限降低。

发明内容

本发明是针对目前基于荧光猝灭原理的微痕量爆炸物传感器因为荧光指示剂的荧光强度较弱导致检测灵敏度降低的问题，提出了一种用于检测硝基芳烃类爆炸物的传感器，荧光指示剂的强度会随着爆炸物浓度的增加而降低，通过探测荧光指示剂的荧光强度对爆炸物的浓度进行探测灵敏度降低，但轮形光纤可以提高进入到空气孔中倏逝波的强度，进而提高荧光指示剂的发光强度，达到提高系统的灵敏度和检测下限的目的，可很好的解决目前此类传感器存在的问题。

本发明的技术方案为：一种用于检测硝基芳烃类爆炸物的传感器，包括蓝光激光器端面耦合的轮形光纤传感器头、气室、高通滤光片、光功率计，轮形光纤传感头置于气室中，其中轮形光纤传感器头从外到内包括蓝光激光器、环形器、内部通过提拉法涂覆MEH-PPV敏感材料的轮形光纤，蓝光激光器发出的光经环形器后，采用端面偶合法偶合进轮形光纤中，轮形光纤中的光再通过环形器进入截至波长为５１０ｎｍ的高通滤光片后进而光功率计。

所述高通滤光片放置于光具座上，光功率计的探头与高通滤光片在一水平线上，光功率计的探头直接探测经过高通滤光片后的光强。

所述气室上有气体进口和出口，用于通过不同浓度的爆炸物气体。

本发明的有益效果在于：本发明用于检测硝基芳烃类爆炸物的传感器，与同类产品相比并发明检测下限和灵敏度可提高10-20倍。另外，此传感器具有检测速度快、工作性能稳定、所需样品量小等优点。

附图说明

图1为本发明用于检测硝基芳烃类爆炸物的传感器结构示意图；

图2为本发明用于检测硝基芳烃类爆炸物的传感器中轮形光纤截面示意图。

具体实施方式

如图1所示用于检测硝基芳烃类爆炸物的传感器结构示意图，包括蓝光激光器端面耦合的轮形光纤传感器头、气室4、高通滤光片5、光功率计6，轮形光纤传感头置于气室中，气室4上有气体进口和出口，见图中箭头，其中蓝光激光器端面耦合的轮形光纤传感器头如图2所示轮形光纤截面示意图，从外到内包括蓝光激光器1、环形器2、内部通过提拉法涂覆MEH-PPV敏感材料的轮形光纤3。

轮形光纤传感头的制备：首先将敏感材料MEH-PPV溶解于三氯甲烷中，浓度为１mg/ml。然后将３０厘米长的轮形光纤3一端置于该敏感材料中，放置５分钟。拿出后置于温度为8０度的烘箱中放置100分钟，待三氯甲烷挥发后从烘箱中拿出。

蓝光激光器1发出的光经环形器2后，采用端面偶合法偶合进轮形光纤3中。

将轮形光纤传感头置于气室4中，气室4上的气体进口和出口，用于通过不同浓度的爆炸物气体；

光纤中的光通过环形器2进入截至波长为５１０ｎｍ的高通滤光片5后进而光功率计6，通过探测荧光指示剂的强度对爆炸物浓度进行探测，高通滤光片放置于光具座上，光功率计的探头与高通滤光片在一水平线上，光功率计的探头直接探测经过高通滤光片5后的光强。