[發明專利]干涉型氫氣傳感器及其制備和使用方法

有效

• 申請號: 201410373535.3
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104132914B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 吳國慶;谷付星;王錚;曾和平
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;G01N21/01
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種干涉型氫氣傳感器，其特征在于，包括：

耦合器，將收到的光源發射來的光分成兩路并分別進行傳輸；

第一拉錐微納光纖，通過倏逝波耦合區，一端與所述耦合器相連，接收并傳輸一路所述光；

鈀金合金納米線，一端與所述第一拉錐微納光纖的另一端相連，在所述第一拉錐微納光纖傳輸來的光的激發作用下產生表面等離子體信號；

第二拉錐微納光纖，一端與所述鈀金合金納米線的另一端相連，接收所述鈀金合金納米線傳導來的所述表面等離子體信號并進行傳輸；以及

第三拉錐微納光纖，一端與所述耦合器相連，另一端與所述第二拉錐微納光纖的另一端相接觸，用于傳輸另一路所述光，并使該路光與所述第二拉錐微納光纖傳導的所述表面等離子體信號發生干涉，使所述第二拉錐微納光纖輸出干涉信號。

2.根據權利要求1所述的干涉型氫氣傳感器，其特征在于：

其中，所述第一拉錐微納光纖和所述第二拉錐微納光纖的尖端直徑相同，并在0.1～1μm范圍內，

所述第三拉錐微納光纖的尖端直徑為1～2μm。

3.根據權利要求1所述的干涉型氫氣傳感器，其特征在于：

其中，所述鈀金合金納米線的直徑為30～500nm，長度為5～50μm。

4.根據權利要求1所述的干涉型氫氣傳感器，其特征在于：

其中，所述耦合器是3分貝耦合器。

5.一種制備如權利要求1所述的干涉型氫氣傳感器的方法，其特征在于，包括以下工序：

制備鈀金合金納米線工序，將盛有鈀和金混合物的石英舟放置在管式高溫爐的石英管中間的高溫區，將單晶三氧化二鋁片放置在所述石英管的降溫區，然后將所述石英管兩端密封，通氬氣去除所述石英管中的氧氣，氬氣氣流為200～900mL/min，再打開真空泵抽真空，使所述石英管內的壓強為200～1000Pa，然后以40℃/min的速度升溫到1200～1300℃，鈀和金的蒸汽在單晶三氧化二鋁片上生長出鈀金合金納米線；

制備拉錐微納光纖工序，采用高溫拉伸法拉制出尖端直徑在0.1～1μm的第一拉錐微納光纖和第二拉錐微納光纖，以及尖端直徑在1～2μm的第三拉錐微納光纖；

安裝干涉型氫氣傳感器工序，將一個耦合器分別與所述第一拉錐微納光纖和所述第三拉錐微納光纖相連接，然后將所述第一拉錐微納光纖、所述第二拉錐微納光纖、所述第三拉錐微納光纖以及鈀金合金納米線放置在密封容器中，在顯微鏡下將所述第一拉錐微納光纖通過倏逝波耦合區與所述鈀金合金納米線的一端相連，將所述第二拉錐微納光纖與所述鈀金合金納米線的另一端相連，使所述第二拉錐微納光纖和所述第三拉錐微納光纖的末端相接觸，即可制成干涉型氫氣傳感器。

6.一種如權利要求1所述的干涉型氫氣傳感器的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，將所述干涉型氫氣傳感器放置在密封容器中，采用所述耦合器接收光源發射來的光并分成兩路，采用所述第一拉錐微納光纖接收其中一路光并傳輸至所述鈀金合金納米線，采用所述第二拉錐微納光纖傳輸所述鈀金合金納米線的表面等離子體信號，并與所述第三拉錐微納光纖接收并傳輸的另一路光發射干涉，采用顯示器顯示所述干涉峰的圖譜，在顯微鏡下移動所述第二拉錐微納光纖和所述第三拉錐微納光纖，從而調節所述干涉峰的位置和深度，使所述干涉峰在所述圖譜的中間位置，并使所述干涉峰的深度達到最大；

步驟二，將待檢測的氫氣通入所述密封容器中，采用所述鈀金合金納米線吸收氫氣分子，然后重復所述步驟一，得到由所述第二拉錐微納光纖輸出的偏移后的干涉峰信號。

7.根據權利要求6所述的干涉型氫氣傳感器的使用方法，其特征在于：

其中，所述光源為ASE寬帶光源，波長范圍是1550～1650nm。