[發(fā)明專利]一種基于空心PMMA管復(fù)合波導(dǎo)氣體傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010830404.9
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112067576B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳劍;馮吉軍;張大偉;莊松林
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01N21/3504;G02B6/00;G02B5/18
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 申丹寧

本發(fā)明涉及一種基于空心PMMA管復(fù)合波導(dǎo)氣體傳感器，包括密封在兩個PMMA板之間的三根從內(nèi)到外同軸設(shè)置的PMMA管，在靠近傳感器兩端處的管壁上分別設(shè)置出氣口和進(jìn)氣口；每根PMMA管都具有不同的光柵結(jié)構(gòu)，從內(nèi)到外依次刻蝕復(fù)合型光柵結(jié)構(gòu)、雙啁啾型光柵結(jié)構(gòu)和單啁啾復(fù)合型光柵結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在太赫茲波入射下，能夠?qū)崿F(xiàn)氣體的壓強(qiáng)檢測，此外，不同直徑的組合在一起能夠提高太赫茲波檢測氣體壓強(qiáng)的靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲波檢測領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于空心PMMA管復(fù)合波導(dǎo)氣體傳感器。

背景技術(shù)

太赫茲波是指頻率介于0.1到10THz之間，即波長在30μm～3mm的一段性質(zhì)非常獨(dú)特的電磁波。由于其在電磁波譜中處于微波、毫米波與紅外之間，故在光電子技術(shù)領(lǐng)域被廣泛研究。物質(zhì)的太赫茲光譜(包括透射譜和反射譜)包含著非常豐富的物理和化學(xué)信息，所以研究物質(zhì)在該波段的光譜對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索具有重要意義；其次太赫茲脈沖光源與傳統(tǒng)光源相比具有諸如瞬態(tài)性、寬帶性、相干性、低能性等很多獨(dú)特的性質(zhì)，利用太赫茲脈沖可以分析材料的性質(zhì)，而太赫茲時域光譜(THz-TDS)是一種非常有效的測試手段。太赫茲時域系統(tǒng)(THz-TDS)信噪比高，而且穩(wěn)定性較好，能對物質(zhì)進(jìn)行定性鑒別，同時也是一種無損探測方法，所以在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域、工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、生物領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域及國家安全中有重要的應(yīng)用前景。

氣體作為一種高效、環(huán)保、低廉的能源，廣泛應(yīng)用于工業(yè)與生活中，同時氣體的泄露也會造成嚴(yán)重的災(zāi)害。而檢測氣體又不能影響正常使用，就要求檢測的靈敏度以及檢測方式為無損探測。現(xiàn)有的氣體傳感器工藝復(fù)雜，靈敏度不高，成本也相應(yīng)較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于空心PMMA管復(fù)合波導(dǎo)氣體傳感器。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種基于空心PMMA管復(fù)合波導(dǎo)氣體傳感器，包括密封在兩個PMMA板之間的三根從內(nèi)到外同軸設(shè)置的PMMA管，在靠近傳感器兩端處的管壁上分別設(shè)置出氣口和進(jìn)氣口；每根PMMA管都具有不同的光柵結(jié)構(gòu)，從內(nèi)到外依次刻蝕復(fù)合型光柵結(jié)構(gòu)、雙啁啾型光柵結(jié)構(gòu)和單啁啾復(fù)合型光柵結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述復(fù)合型光柵結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的起始段、第一光柵段、第二光柵段、第三光柵段和終止段，具體的：起始段包括10個周期間距為300μm的光柵，第一光柵段包括34個周期間距為400um的光柵，第二光柵段包括39個周期間距為350um的光柵，第三光柵段包括45個周期間距為300um的光柵，終止段包括5個周期間距為300μm的光柵。

優(yōu)選的，所述復(fù)合型光柵結(jié)構(gòu)中：起始段的光柵的刻蝕寬度為90μm，刻蝕深度為50μm；第一光柵段的光柵的刻蝕寬度為210μm，刻蝕深度為180μm；第二光柵段的光柵的刻蝕寬度為180μm，刻蝕深度為150μm；第三光柵段的光柵的刻蝕寬度為100μm，刻蝕深度為50μm；終止段的光柵的刻蝕寬度為90μm，刻蝕深度為50μm；相鄰兩段之間的距離均為1mm。

優(yōu)選的，所述雙啁啾型光柵結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的起始段、單啁啾復(fù)合光柵段和終止段，具體的：起始段包括10個周期間距為300μm的光柵，單啁啾復(fù)合光柵段包括41個周期間距為400μm、350μm或300μm的光柵，終止段包括5個周期間距為300μm的光柵。

優(yōu)選的，所述雙啁啾型光柵結(jié)構(gòu)中：起始段的光柵的刻蝕寬度為90μm，刻蝕深度為50μm；單啁啾復(fù)合光柵段中間距為400μm、350μm和300μm的光柵的刻蝕寬度分別為210μm、180μm和120μm，刻蝕深度分別為180μm、150μm和100μm；終止段的光柵的刻蝕寬度為90μm，刻蝕深度為50μm；相鄰兩段之間的距離為1mm。

優(yōu)選的，所述單啁啾復(fù)合型光柵結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的起始段、雙啁啾光柵段和終止段，具體的：起始段包括10個周期間距為300μm的光柵，雙啁啾光柵段包括33個周期間距為400μm或350μm的光柵，終止段包括5個周期間距為300μm的光柵。