[發(fā)明專利]一種基于微納光纖長周期光柵的有機污染物在線監(jiān)測裝置及方法

在審

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• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111272772A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 周國瑞;蔣一嵐;劉青安;張傳超;苗心向;王海軍;呂海兵;牛龍飛;劉昊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N21/94
• 分類號: G01N21/94
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賈曉燕

1.一種基于微納光纖長周期光柵的有機污染物在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括：

用于發(fā)出光源的超連續(xù)譜光源，其出射光的光路上依次連接有傳感單元和光纖光譜儀，所述超連續(xù)譜光源上連接有控制電腦；

其中，所述傳感單元包括微納光纖長周期光柵和包裹在微納光纖長周期光柵表面的用于吸附有機污染物的溶膠-凝膠膜層，所述微納光纖長周期光柵的輸入端連接超連續(xù)譜光源，其輸出端連接光纖光譜儀。

2.如權(quán)利要求1所述的基于微納光纖長周期光柵的有機污染物在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述微納光纖長周期光柵的直徑約為12um。

3.如權(quán)利要求2所述的基于微納光纖長周期光柵的有機污染物在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述微納光纖長周期光柵的制備方法為：采用CO2激光器對微納光纖進行刻蝕，在微納光纖上形成長周期光柵；其中，所述CO2激光器的頻率為1kHz、刻蝕的周期為600um、刻蝕寬度為50um、刻蝕深度為2um和刻蝕總長度為32個刻蝕周期。

4.如權(quán)利要求1所述的基于微納光纖長周期光柵的有機污染物在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述溶膠-凝膠膜層采用提拉鍍膜法附著在微納光纖長周期光柵的表面。

5.如權(quán)利要求4所述的基于微納光纖長周期光柵的有機污染物在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述溶膠-凝膠膜層為空心球二氧化硅膜層，所述溶膠-凝膠膜層的厚度為70-200nm。

6.一種基于微納光纖長周期光柵的有機污染物在線監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、利用激光器在微納光纖上刻蝕出微納光纖長周期光柵，并在微納光纖長周期光柵的表面上附著溶膠-凝膠膜層，得到傳感單元；

步驟二、將控制電腦與超連續(xù)譜光源相連接，并在超連續(xù)譜光源的出射光路上依次連接傳感單元和光纖光譜儀，使得超連續(xù)譜光源發(fā)出的光能夠經(jīng)過傳感單元，并由光纖光譜儀接收，再將傳感單元放入待測的在線監(jiān)測分子態(tài)有機污染物的環(huán)境中；

步驟三、開啟超連續(xù)譜光源電源，超連續(xù)譜光源發(fā)出的光，經(jīng)過傳感單元，并進入到光纖光譜儀響應，通過光纖光譜儀收集數(shù)據(jù)，并進行分析處理，最后得出分子態(tài)有機污染物的濃度；其中，超連續(xù)譜光源發(fā)出的光在傳感單元中傳輸時，光在傳感單元中形成調(diào)制，形成波谷，附著在微納光纖長周期光柵表面的溶膠-凝膠敏感膜層吸附有機污染物后，其表面折射率發(fā)生改變，同時影響表面倏逝波的傳輸特性，導致諧振波長發(fā)生變化，利用光纖光譜儀對這種偏移進行監(jiān)測，可反推空間中有機污染物濃度的變化，最終實現(xiàn)對有機污染物濃度的在線監(jiān)測。