[發明專利]一種光纖探針傳感器及制備方法

有效

• 申請號: 201911293047.0
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111141685B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 林啟敬;張福政;蔣莊德;韓楓;楊萍;李磊
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發明公開了一種光纖探針傳感器，采用前端為錐形結構的光纖作為多參量測量傳感器，在光纖的錐形結構側壁設置沿光纖徑向設置的開口槽，開口槽與光纖纖芯連通，在開口槽下表面涂覆有待檢測參量敏感材料層，利用不同敏感材料層反射率的變化形成不同光譜圖實現環境中溫度和有害氣體的檢測，本發明光纖探針體積小、質量小、抗電磁干擾、具有柔性化特點，其響應時間短、靈敏度高，可通過大量分布，應用于應急事故、檢漏和巡視，可以很容易判斷泄漏點的方位，大大提高工作效率。光纖的錐形結構側壁沿光纖軸線方向設有多個開口槽，各開口槽下表面涂覆的待檢測參量敏感材料層不同，采用一根光纖可同時實現多種不同參量的測量，大大提高了測量效率。

技術領域

本發明屬于探針傳感器領域，具體涉及一種光纖探針傳感器及制備方法。

背景技術

有害氣體的檢測日益重要，尤其是因為燃燒爆炸、管道泄露等因素引起的一氧化碳、氮氧化物等有害氣體，更是對人體造成嚴重危害。但目前絕大部分有害氣體傳感器只是針對單一有害氣體，多參量有害氣體檢測傳感器的研究還較少。

此外，溫度變化也會引起揮發性有機物或其它有毒有害氣體的濃度變化。目前大多數有害氣體檢測并沒有同步的溫度檢測，無法實現同一環境下的有害氣體及其所在環境溫度的同步檢測，采用多傳感器檢測，易對檢測環境造成波動影響，檢測結果精度低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光纖探針傳感器及制備方法，以克服現有技術的不足。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種光纖探針傳感器，包括前端為錐形結構的光纖，光纖的錐形結構側壁設有沿光纖徑向設置的開口槽，開口槽與光纖纖芯連通，開口槽下表面涂覆有待檢測參量敏感材料層。

進一步的，光纖的錐形結構側壁沿光纖軸線方向設有多個開口槽，各開口槽下表面涂覆的待檢測參量敏感材料層不同。

進一步的，溫度敏感材料采用碳系復合物溫敏感材料。

進一步的，開口槽沿垂直于開口槽方向界面為邊矩形、梯形和中心矩形。

一種光纖探針傳感器制備方法，包括以下步驟：

步驟1)、對去掉涂覆層的光纖進行電極加熱拉錐形成光纖錐結構；

步驟2)、通過腐蝕方法對光纖錐結構進行化學腐蝕，得到前端為錐形結構的光纖尖端結構；

步驟3)、通過聚焦離子束對光纖尖端結構進行腔體刻蝕形成開口槽結構；

步驟4)、最后在光纖尖端結構的開口槽下表面涂覆待檢測參量敏感材料層，制備得到多參量測量的光纖探針傳感器。

進一步的，去除光纖表面涂覆層，然后對去掉涂覆層的光纖除污清洗，然后采用光纖熔接機對去除涂覆層段的光纖進行電極加熱拉錐，直至拉斷，初步形成光纖錐結構。

進一步的，具體采用用無水乙醇對去掉涂覆層的光纖除污清洗。

進一步的，步驟2)得到的前端為錐形結構的光纖尖端結構長度小于1微米。

進一步的，步驟2)中對光纖錐結構進行化學腐蝕，采用濃度為10％～75％的氫氟酸溶液對光纖錐形結構浸潤1.25～6h得到光纖尖端結構。

進一步的，采用多次重復刻飾得到表面光潔的帶有開口槽的光纖尖端結構。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：