[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于法布里-珀羅干涉的光纖重離子傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010184445.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111208088A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文華;吳偉娜;吳勝旭;李思東;賴(lài)學(xué)輝;田秀云;羅元政;陳芷珊;周裕華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東海洋大學(xué);廣州市加和檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/45
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/45
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發(fā)明公開(kāi)基于法布里?珀羅干涉的光纖重離子傳感器，包括單模光纖、石英玻璃毛細(xì)管、高硼硅玻璃、活性層；單模光纖插入石英玻璃毛細(xì)管的通孔內(nèi)，石英玻璃毛細(xì)管的一側(cè)端與高硼硅玻璃的一側(cè)端固定連接；高硼硅玻璃另一側(cè)端與活性層一側(cè)端固定連接。本發(fā)明還公開(kāi)基于法布里?珀羅干涉的光纖重離子傳感器的制備方法。利用光纖干涉的優(yōu)點(diǎn)及改性高分子化合物吸附重金屬離子后導(dǎo)致折射率和厚度的細(xì)微變化，從而引起干涉條紋的變化，依據(jù)高分辨率解調(diào)算法，快速方便高靈敏度測(cè)量環(huán)境中的重金屬離子濃度，對(duì)環(huán)境或食品中的重金屬污染情況進(jìn)行有效評(píng)估。同時(shí)可以通過(guò)高硼硅厚度變化引起的干涉條紋變化信息剔除活性層因環(huán)境溫度變化引起的干涉條紋變化量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及重金屬離子檢測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于法布里-珀羅干涉的光纖重離子傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，各種工業(yè)廢水排放、污水灌溉、化肥不合理實(shí)用、空氣污染等現(xiàn)象不斷發(fā)生，環(huán)境、水資源、土壤受到重金屬污染的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。重金屬離子很難降解，容易通過(guò)飲用水或食物鏈被人體不斷吸收，重金屬離子沉積和富集于人體內(nèi)，超過(guò)一定濃度后就會(huì)對(duì)人體有毒，對(duì)身體產(chǎn)生直接危害，危及人類(lèi)的健康。重金屬元素被人體吸收后將導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、酶失去活性、組織細(xì)胞出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能上的損害，因此，重金屬含量的檢測(cè)對(duì)人們的健康生活非常重要，研究對(duì)重金屬離子有選擇性的高靈敏檢測(cè)方法有重要意義。

重金屬含量的傳統(tǒng)檢測(cè)方法主要有原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子熒光光譜法、質(zhì)譜法、酶抑制法和電化學(xué)分析檢測(cè)法。這些儀器的分析測(cè)試方法有各自的優(yōu)點(diǎn)，但是檢測(cè)繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)，操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，一直困擾目前重金屬離子的檢測(cè)。現(xiàn)在急需一種能夠方便快捷高靈敏度地檢測(cè)重金屬離子含量的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于法布里-珀羅干涉的光纖重離子傳感器，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，能夠高效地測(cè)定環(huán)境中的重金屬離子含量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種基于法布里-珀羅干涉的光纖重離子傳感器，包括單模光纖、石英玻璃毛細(xì)管、高硼硅玻璃、活性層。

所述單模光纖插入所述石英玻璃毛細(xì)管內(nèi),所述單模光纖的一端伸出所述石英玻璃毛細(xì)管的一端；所述石英玻璃毛細(xì)管的另一端與所述高硼硅玻璃的一端固定連接；

所述高硼硅玻璃的另一端與所述活性層的一端固定連接。

優(yōu)選地，所述石英玻璃毛細(xì)管的內(nèi)徑為126-128微米，外徑為1-2.5毫米；所述高硼硅玻璃的厚度為100-500微米。

優(yōu)選地，所述石英玻璃毛細(xì)管與所述高硼硅玻璃相接觸的端面、所述單模光纖與所述高硼硅玻璃相接觸的端面都應(yīng)具有12級(jí)或以上光潔度。

優(yōu)選地，所述單模光纖和所述石英玻璃毛細(xì)管通過(guò)環(huán)氧膠固定連接。

同時(shí)本發(fā)明還公開(kāi)一種基于法布里-珀羅干涉的光纖重離子傳感器的制備方法，包括以下步驟：

(1)準(zhǔn)備單模光纖，在單模光纖周面涂抹環(huán)氧樹(shù)脂光學(xué)膠后將其插入石英玻璃毛細(xì)管通孔內(nèi)形成側(cè)端面平齊的整體，在80-150℃溫度下放置1-15分鐘；將單模光纖和石英玻璃毛細(xì)管平齊的側(cè)端面都拋光至12級(jí)或更高的光潔度；

(2)將直徑為1-2.5毫米的高硼硅玻璃加工成100-500微米的厚度，然后將其一個(gè)端面拋光至12級(jí)的光潔度，另一個(gè)端面拋光至8-9級(jí)的光潔度；

(3)將步驟(1)中制備的固定有單模光纖的石英玻璃毛細(xì)管和步驟(2)中拋光完畢的高硼硅玻璃置于酒精溶液中用超聲波清洗3-10分鐘；

(4)將通孔內(nèi)插有單模光纖的石英玻璃毛細(xì)管的拋光面與拋光好的高硼硅玻璃的側(cè)端面通過(guò)光膠法固定；