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传感器技术 2001年第10期20卷 10-13页

作者：张敬东 Harald Prestel Reinhard Niessner 武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430072 德国慕尼黑工业大学水环境研究所德国慕尼黑d81377

介绍了光纤维重金属离子传感器的研制情况。该传感器将流动注射分析方法和激光激发荧光光谱技术结合起来 ,融合进光纤传导 ,CCD摄像机等技术。对Cu2 +、Cd2 +、Zn2 +及Ni2 +等重金属离子试验研究结果表明 :检测限要低于德国饮用水标准。

关键词：光纤重金属离子传感器激光激发荧光流动注射电荷耦合器件摄像机

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光纤化学传感技术的研究及应用

光纤化学传感技术的研究及应用

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作者：林云峰中国计量大学

学位级别：硕士

光纤化学传感技术是传感领域中的一个重要分支,结合了光学和化学的相关技术,将光纤技术、化学制膜等方法融合到一起。光纤化学传感器具有微型化、抗电磁干扰、传输信息量大等特点,被广泛应用于生物医药学研究、基础建设监测、环保和生... 详细信息

光纤化学传感技术是传感领域中的一个重要分支,结合了光学和化学的相关技术,将光纤技术、化学制膜等方法融合到一起。光纤化学传感器具有微型化、抗电磁干扰、传输信息量大等特点,被广泛应用于生物医药学研究、基础建设监测、环保和生态监控、临床医学等方面。本文提出了三种光纤化学传感器,并研究了它们的工作原理和制备方法,主要内容如下:1.提出了一种基于M-Z干涉仪的光纤重金属离子传感器。所提M-Z干涉仪由两个微纳光纤级联构成,利用层层自组装技术在光纤结构表面镀上壳聚糖/聚丙烯酸多膜结构,并利用多壁碳纳米管对传感器进行改良。当聚合物膜与测试液中的镍离子(Ni)发生螯合作用时,干涉仪谐振峰因聚合物膜折射率的改变而改变。最后通过光强度解调,实现对溶液中Ni浓度的检测。2.提出了一种基于聚吡咯薄膜的挥发性有机化合物光纤气体传感器。通过界面聚合技术在光纤结构端面镀上聚吡咯薄膜。当薄膜吸收气体时,会发生化学反应,从而改变薄膜电阻率,引起端面的折射率变化,导致谐振峰漂移。通过强度解调,就可以得到挥发性有机气体的浓度变化。3.提出了一种基于PAH/PAA聚合物多膜结构的光纤pH传感器。在两段单模光纤中间熔接一段无芯光纤作为传感结构,通过层层自组装技术在光纤侧面镀上对pH敏感的PAH/PAA聚合物膜。当测试液的pH值变化时,由于膜中羧基的质子化或去质子化,引起聚合物膜的收缩或膨胀,导致膜折射率改变。同时,比较了不同pH值PAH、PAA溶液对pH灵敏度的影响。

关键词：光纤化学传感光纤重金属离子传感器光纤气体传感器光纤pH传感器

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聚电解质层层自组装多层膜在光纤传感器中的应用研究

聚电解质层层自组装多层膜在光纤传感器中的应用研究

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作者：殷明杰浙江大学

学位级别：硕士

在众多制备纳米尺寸的薄膜技术中,层层自组装(layer-by-layer, LbL)技术通过特定的作用力将两种物质组装在基底上,可制得结构均一、厚度在纳米尺度可控的多层膜。由于可用的LbL的材料种类很多,因此能制备出各种功能的纳米多层膜。本文... 详细信息

在众多制备纳米尺寸的薄膜技术中,层层自组装(layer-by-layer, LbL)技术通过特定的作用力将两种物质组装在基底上,可制得结构均一、厚度在纳米尺度可控的多层膜。由于可用的LbL的材料种类很多,因此能制备出各种功能的纳米多层膜。本文选用光纤(optical fiber)为组装基底,通过聚电解质LbL技术,分别制备了可用于检测pH值、重金属离子及湿度的光纤传感器(fiber-optic sensor)。采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和石英晶体微天平(quartz crystal microbalance, QCM)研究了聚电解质在石英片和金电极基底上LbL自组装过程。研究发现制备的LbL多层膜(如(PDDA/PAA)1.5(PAA/P4VP)10多层膜(P4VP·HCl/PSS)10多层膜、(P4VP·HCl/PVS)1O多层膜等)随着组装层数的增加都呈现了线性增长,表明了所制备的多层膜比较均一。采用原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)和扫描电子显微镜(scanning electronic microscope, SEM)表征了LbL多层膜表面形貌。结果发现,LbL多层膜的表面粗糙度越大,传感器响应时间越短。采用LbL技术将(PAH/PAA)25多层膜组装在细芯光纤模式干涉仪(TCFMI)表面上,制备了光纤pH传感器。该传感器波长随着介质的pH增加呈现先上升后下降的趋势(在pH=7时,波长最大),其灵敏度在酸性和碱性区域分别为0.32 nm/pH和-0.45nm/pH,响应时间为120s。改用含聚电解质络合物(PEC-)的(PDDA/PSS)3(PDDA/PEC-)10自组装多层膜,制备了另一种光纤pH传感器。该传感器灵敏度在酸性和碱性区域分别为0.6 nm/pH和-0.85nm/pH,响应时间为30s,PEC-的引入显著的改进了光纤pH传感器的性能。采用LbL技术,将(PDDA/PAA)1.5(PAA/P4VP)10多层膜组装在细芯光纤模式干涉仪(TCFMI)表面上,制备了光纤重金属离子传感器。该传感器对重金属离子如Cu2+、Fe2+、Zn2+等均具有响应性,其最低检测限可达10-8M,响应时间为60s,且可多次重复使用。将LbL多层膜改为(P4VP·HC1/PSS)10时,制得了对汞离子具有高度选择性的汞离子传感器。在氯化汞溶液中,当pH=5时,具有最佳性能,最低检测限可达10-9M,响应时间仅30s。采用LbL技术,将(P4VP·HCl/PVS)10多层膜组装在布拉格光栅(fiber Bragggrating, FBG)的TCFMI光纤表面上,制备了FBG-TCFMI湿度传感器。考察传感器在20℃、40℃、和60℃和20%-90%的相对湿度范围内的湿度响应性,结果表明FBG-TCFMI湿度传感器具有温度补偿效应,重复性好,灵敏度和响应时间分别为0.1nm/1%相对湿度和2s。

关键词：聚电解质聚电解质络合物层层自组装细芯光纤模式干涉仪光纤pH传感器光纤重金属离子传感器光纤汞离子传感器光纤湿度传感器

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