[发明专利]干涉型氢气传感器及其制备和使用方法有效

专利信息
申请号: 201410373535.3 申请日: 2014-07-31
公开(公告)号: CN104132914B 公开(公告)日: 2016-11-30
发明(设计)人: 吴国庆;谷付星;王铮;曾和平 申请(专利权)人: 上海理工大学
主分类号: G01N21/45 分类号: G01N21/45;G01N21/01
代理公司: 上海德昭知识产权代理有限公司 31204 代理人: 郁旦蓉
地址: 200093 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 干涉 氢气 传感器 及其 制备 使用方法
【权利要求书】:

1.一种干涉型氢气传感器,其特征在于,包括:

耦合器,将收到的光源发射来的光分成两路并分别进行传输;

第一拉锥微纳光纤,通过倏逝波耦合区,一端与所述耦合器相连,接收并传输一路所述光;

钯金合金纳米线,一端与所述第一拉锥微纳光纤的另一端相连,在所述第一拉锥微纳光纤传输来的光的激发作用下产生表面等离子体信号;

第二拉锥微纳光纤,一端与所述钯金合金纳米线的另一端相连,接收所述钯金合金纳米线传导来的所述表面等离子体信号并进行传输;以及

第三拉锥微纳光纤,一端与所述耦合器相连,另一端与所述第二拉锥微纳光纤的另一端相接触,用于传输另一路所述光,并使该路光与所述第二拉锥微纳光纤传导的所述表面等离子体信号发生干涉,使所述第二拉锥微纳光纤输出干涉信号。

2.根据权利要求1所述的干涉型氢气传感器,其特征在于:

其中,所述第一拉锥微纳光纤和所述第二拉锥微纳光纤的尖端直径相同,并在0.1~1μm范围内,

所述第三拉锥微纳光纤的尖端直径为1~2μm。

3.根据权利要求1所述的干涉型氢气传感器,其特征在于:

其中,所述钯金合金纳米线的直径为30~500nm,长度为5~50μm。

4.根据权利要求1所述的干涉型氢气传感器,其特征在于:

其中,所述耦合器是3分贝耦合器。

5.一种制备如权利要求1所述的干涉型氢气传感器的方法,其特征在于,包括以下工序:

制备钯金合金纳米线工序,将盛有钯和金混合物的石英舟放置在管式高温炉的石英管中间的高温区,将单晶三氧化二铝片放置在所述石英管的降温区,然后将所述石英管两端密封,通氩气去除所述石英管中的氧气,氩气气流为200~900mL/min,再打开真空泵抽真空,使所述石英管内的压强为200~1000Pa,然后以40℃/min的速度升温到1200~1300℃,钯和金的蒸汽在单晶三氧化二铝片上生长出钯金合金纳米线;

制备拉锥微纳光纤工序,采用高温拉伸法拉制出尖端直径在0.1~1μm的第一拉锥微纳光纤和第二拉锥微纳光纤,以及尖端直径在1~2μm的第三拉锥微纳光纤;

安装干涉型氢气传感器工序,将一个耦合器分别与所述第一拉锥微纳光纤和所述第三拉锥微纳光纤相连接,然后将所述第一拉锥微纳光纤、所述第二拉锥微纳光纤、所述第三拉锥微纳光纤以及钯金合金纳米线放置在密封容器中,在显微镜下将所述第一拉锥微纳光纤通过倏逝波耦合区与所述钯金合金纳米线的一端相连,将所述第二拉锥微纳光纤与所述钯金合金纳米线的另一端相连,使所述第二拉锥微纳光纤和所述第三拉锥微纳光纤的末端相接触,即可制成干涉型氢气传感器。

6.一种如权利要求1所述的干涉型氢气传感器的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一,将所述干涉型氢气传感器放置在密封容器中,采用所述耦合器接收光源发射来的光并分成两路,采用所述第一拉锥微纳光纤接收其中一路光并传输至所述钯金合金纳米线,采用所述第二拉锥微纳光纤传输所述钯金合金纳米线的表面等离子体信号,并与所述第三拉锥微纳光纤接收并传输的另一路光发射干涉,采用显示器显示所述干涉峰的图谱,在显微镜下移动所述第二拉锥微纳光纤和所述第三拉锥微纳光纤,从而调节所述干涉峰的位置和深度,使所述干涉峰在所述图谱的中间位置,并使所述干涉峰的深度达到最大;

步骤二,将待检测的氢气通入所述密封容器中,采用所述钯金合金纳米线吸收氢气分子,然后重复所述步骤一,得到由所述第二拉锥微纳光纤输出的偏移后的干涉峰信号。

7.根据权利要求6所述的干涉型氢气传感器的使用方法,其特征在于:

其中,所述光源为ASE宽带光源,波长范围是1550~1650nm。

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