[發明專利]一種有機分子光纖檢測系統及其應用

在審

• 申請號: 202211213021.2
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115541535A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 陸云清;張翔;徐悅心;程迪;許吉;王瑾
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開一種有機分子光纖檢測系統，包括光波萬用表(1)、傳輸光纖(2)、檢測室(3)和光纖傳感器(4)，光波萬用表(1)包括波長可調光源和功率探測檢測器，傳輸光纖(2)為單模光纖，光纖傳感器(4)由拉錐光纖(5)和生長在拉錐光纖(5)錐腰區表面的MOF納米薄膜(6)構成，拉錐光纖(5)的兩端分別通過傳輸光纖(2)與光波萬用表(1)連接，光纖傳感器(4)放置于檢測室(3)中。本發明還公開一種有機分子光纖檢測系統的應用，用于檢測乙醇濃度。本發明提供的一種有機分子光纖檢測系統及其應用，能夠解決當前有機分子檢測技術的靈敏度不高的問題，提高有機分子檢測范圍和靈敏度。

技術領域

本發明涉及一種有機分子光纖檢測系統及其應用，屬于光纖檢測技術領域。

背景技術

人們對消毒液的需求不斷增加。在消毒液大范圍的使用中，很容易產生有機分子污染。目前，對于有機分子的檢測方法主要為PID檢測(光離子探測器)、FID檢測(火焰離子探測器) 和色譜儀這三種。PID檢測方法不能使用在比較復雜的環境中，只能檢測特定環境中的有機分子。火焰離子探測器(FID)是將待測物質進行化學電離，而這個過程是不可逆的，所以是破壞性檢測器。色譜儀檢測技術，由于檢測儀器成本昂貴、操作復雜、對操作人員要求高，此方法的應用受到一定的制約。另外，檢測有機分子的方法還有紅外分光光度法、熒光檢測法等，但這些方法在穩定性、靈敏度等方面都存在不同的缺陷。

金屬有機骨架(MOF)材料，是一類新型的多孔材料，其擁有超高的比表面積，可調節的孔結構，高結晶度和可設計的有機配體。其中，沸石咪唑酸酯骨架(ZIF)是具有沸石或類似沸石拓撲結構的金屬有機骨架的子類，在各種ZIF材料中，ZIF-8是由鋅離子和咪唑基配體形成的四面體骨架，具有方鈉石拓撲結構。ZIF-8具有疏水性、高孔隙率和高吸附能力等優勢，也因此被用于待測物分子的檢測。

光纖傳感是一種以光纖為媒介，用來檢測光在光纖中傳播時，因光纖所在環境變化帶來的光傳輸特性改變的器件。光纖以其體積小、重量輕、抗電磁干擾能力強的優點，被廣泛用于傳感檢測。MOF與光纖的結合，在既滿足光纖傳感性能的同時，又能夠實現對復雜環境中某一物質的特定檢測。但是先前一些MOF與光纖結合的研究在制備和使用上具有相當大的難度，需要在光纖上做磁控濺射、刻蝕光柵等，成本較高、難度較大，還要滿足一定的條件，例如激發等離子體共振等情況下才可以進行下一步的檢測工作，并且這些光纖對外界環境的變化不夠敏感等。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的缺陷，提供一種有機分子光纖檢測系統，能夠解決當前有機分子檢測技術的靈敏度不高的問題，提高有機分子檢測范圍和靈敏度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種有機分子光纖檢測系統，包括光波萬用表、傳輸光纖、檢測室和光纖傳感器，所述光波萬用表包括波長可調光源和功率探測器，所述傳輸光纖為單模光纖，所述光纖傳感器由拉錐光纖和生長在拉錐光纖錐腰區表面的MOF納米薄膜構成，所述拉錐光纖的兩端分別通過傳輸光纖與光波萬用表連接，所述光纖傳感器放置于所述檢測室中。

所述檢測室為密閉容器或者氣室。

所述波長可調光源范圍為1507～1600nm，調諧步長為1pm，所述功率探測器的動態范圍為-100～0dB，分辨率為0.001dB。

所述傳輸光纖為單模光纖，所述單模光纖的纖芯折射率為 1.4457，所述單模光纖的包層折射率為1.4378。

所述檢測室的長寬高均為20cm。

所述拉錐光纖的錐區總長度為12000～13500μm。

拉錐光纖的錐腰區的直徑為15～23μm。

所述MOF納米薄膜為ZIF-8納米薄膜，所述ZIF-8納米薄膜的大孔徑為11.6埃、小孔徑為3.4埃，所述ZIF-8納米薄膜厚度為 200nm。