[實(shí)用新型]一種基于納米金修飾細(xì)芯光纖檢測(cè)三聚氰胺含量的光纖傳感系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520488284.3
• 申請(qǐng)日: 2015-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204832028U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔文;郎婷婷;卞繼城;俞文杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N21/41
• 分類號(hào): G01N21/41;G01N21/25
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及三聚氰胺檢測(cè)技術(shù)、細(xì)芯光纖傳感技術(shù)，利用的是細(xì)芯光纖對(duì)外界折射率敏感特性以及納米金和三聚氰胺的特異性結(jié)合。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，成本低廉、直接實(shí)時(shí)、結(jié)果有效準(zhǔn)確等諸多優(yōu)點(diǎn)。

背景技術(shù)

三聚氰胺(Melamine)是一種對(duì)身體有害的有機(jī)物，不可用于食品加工或食品添加物。三聚氰胺本身為低毒性，一般成年人身體會(huì)排出大部分的三聚氰胺，不過(guò)如果與三聚氰酸并用，會(huì)形成無(wú)法溶解的氰尿酸三聚氰胺，造成嚴(yán)重的腎結(jié)石。已經(jīng)有報(bào)道稱，三聚氰胺在人體的消化過(guò)程中，特別是在胃酸的作用下，自身即可能部分轉(zhuǎn)化為三聚氰酸，而與未轉(zhuǎn)化部分形成結(jié)晶。

金納米顆粒可以與三聚氰胺進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)附著在細(xì)芯光纖表面的納米金顆粒與三聚氰胺結(jié)合后會(huì)導(dǎo)致細(xì)芯光纖表面附近折射率發(fā)生變化，根據(jù)細(xì)芯光纖對(duì)于表面附近折射率敏感的特性，我們可以通過(guò)光譜儀檢測(cè)細(xì)芯光纖的光譜，進(jìn)而檢測(cè)三聚氰胺的存在與否，并且判斷其濃度。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了克服上述產(chǎn)生的問(wèn)題，滿足人們的需求，提出一種基于納米金修飾細(xì)芯光纖檢測(cè)三聚氰胺含量的光纖傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，成本低廉、直接實(shí)時(shí)、結(jié)果有效準(zhǔn)確。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種基于納米金修飾細(xì)芯光纖檢測(cè)三聚氰胺含量的光纖傳感系統(tǒng)，由寬帶光源、輸入單模光纖、細(xì)芯光纖、輸出單模光纖、光譜儀組成。本實(shí)用新型先使用硅烷偶聯(lián)劑在細(xì)芯光纖端面修飾上納米金顆粒，當(dāng)細(xì)芯光纖浸入到含有三聚氰胺的液體中時(shí)，納米金會(huì)與三聚氰胺進(jìn)行結(jié)合，引起細(xì)芯光纖表面附近折射率的變化。從寬帶光源出來(lái)的入射光經(jīng)不同濃度的三聚氰胺溶液接觸的細(xì)芯光纖后，透射光譜的諧振波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化，再通過(guò)觀察光譜儀上的透射光譜諧振波長(zhǎng)值，擬合計(jì)算出諧振波長(zhǎng)值與三聚氰胺濃度的關(guān)系，則通過(guò)諧振波長(zhǎng)值就可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)被測(cè)三聚氰胺濃度的目的。

諧振波長(zhǎng)值應(yīng)滿足以下條件：

2π[nco(λ)-nclj(λ,next)]gLλD=(2k+1)π]]>

其中c_co(λ)表示纖芯有效折射率，，和入射光波長(zhǎng)有關(guān)，且不隨外界液體折射率變化而變化；表示包層第j階模式的有效折射率，與入射光波長(zhǎng)和外界液體折射率均有關(guān)；n_ext表示外界折射率，與附著在納米金上的三聚氰胺的量有關(guān)；L表示細(xì)芯光纖的長(zhǎng)度；λ_D表示干涉信號(hào)的峰值波長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)式中透射光譜某個(gè)波峰處的波長(zhǎng)。由上式可推導(dǎo)出峰值波長(zhǎng)隨外界液體折射率變化而變化的關(guān)系式