[發明專利]用于FP腔光纖聲學傳感器的內嵌式雙層敏感膜及制備方法

有效

• 申請號: 201910305527.8
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110057438B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 江致興;劉滕;周俐娜
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G03F7/00;C23C14/18;C23C14/20;C23C14/30
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孫麗麗

1.一種用于FP腔光纖聲學傳感器的內嵌式雙層敏感膜，該FP腔光纖聲學傳感器包括毛細玻璃管、單模光纖和敏感膜，其中作為FP腔體的毛細玻璃管的一個環形端面與單模光纖的橫截面連接，環形端面的外徑和單模光纖的直徑相等，該毛細玻璃管的另一個環形端面與將其覆蓋的敏感膜固連；單模光纖的橫截面中心和敏感膜的中心均在毛細玻璃管的軸線上，單模光纖的纖芯橫截面和敏感膜作為FP腔體的兩個腔鏡，與毛細玻璃管的軸向成90°，形成FP腔干涉結構；其特征在于，該內嵌式雙層敏感膜包括軟膜和內嵌入軟膜內表面的金屬硬膜，金屬硬膜與單模光纖的纖芯橫截面相對設置，金屬硬膜的直徑與單模光纖纖芯橫截面的直徑相等，軟膜的直徑與毛細玻璃管環形端面的外徑相等，所述金屬硬膜由金或銀制成，所述軟膜為表面平整光潔的橡膠模或硅膠膜。

2.根據權利要求1所述一種用于FP腔光纖聲學傳感器的內嵌式雙層敏感膜，其特征在于，所述軟膜由PDMS制成。

3.根據權利要求1所述一種用于FP腔光纖聲學傳感器的內嵌式雙層敏感膜，其特征在于，所述內嵌式雙層敏感膜的厚度為0.5-10μm，金屬硬膜的厚度為10-1000nm。

4.一種制備內嵌式雙層敏感膜的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在基底上淀積一層氧化層作為犧牲層，在氧化層上旋涂一層光刻膠，高能輻射透過一掩膜板上特定圖形對光刻膠曝光，用顯影液去除曝光后性質發生改變的光刻膠，得到與掩膜版對應的圖形形狀的空槽，然后剩下的光刻膠作為掩膜，使用ICP對整個表面進行刻蝕，在氧化層上得到對應圖形的標記，便于后續套刻步驟的定位；

S2、再次涂上光刻膠，利用另一個與步驟S1中掩膜版相同位置開設有相同標記圖形的掩膜版進行定位，步驟S2中掩膜版還開設有圓形圖案；經過與步驟1相同的曝光、溶解步驟，在光刻膠中形成一圓柱體空槽，通過電子束蒸發技術在氧化層上沉淀出一層金屬硬膜；

S3、再次在金屬硬膜周圍涂上光刻膠，利用另一個與步驟S1中掩膜版相同位置開設有相同標記圖形的掩膜版進行定位，步驟S3中掩膜版還開設有圓形圖案，其圓心與步驟S2中掩膜版開設的圓形圖案的圓心重合；經過與步驟1相同的曝光、溶解步驟，在光刻膠中形成一圓柱形凹槽，圓柱體凹槽底部為金屬硬膜；將軟膜溶液填充在圓柱形凹槽中，形成內嵌金屬硬膜的軟膜；

S4、去除光刻膠和基底，制得內嵌式雙層敏感膜。

5.根據權利要求4所述的一種制備內嵌式雙層敏感膜的方法，其特征在于，在步驟S2中，所述金屬硬膜由金或銀制成，金屬硬膜的厚度為10-1000nm。

6.根據權利要求4所述的一種制備內嵌式雙層敏感膜的方法，其特征在于，在步驟S3中，所述軟膜由PDMS制成，軟膜的厚度為0.5-10μm，表面平整光潔。