CH715321A2 - Oberflächenplasmonresonanz-basierter Wasserstoffsensor mit einem geneigten Faser-Gitter-Oberflächenaufbau. - Google Patents
Oberflächenplasmonresonanz-basierter Wasserstoffsensor mit einem geneigten Faser-Gitter-Oberflächenaufbau. Download PDFInfo
- Publication number
- CH715321A2 CH715321A2 CH00984/19A CH9842019A CH715321A2 CH 715321 A2 CH715321 A2 CH 715321A2 CH 00984/19 A CH00984/19 A CH 00984/19A CH 9842019 A CH9842019 A CH 9842019A CH 715321 A2 CH715321 A2 CH 715321A2
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- fiber
- hydrogen sensor
- thin film
- nano
- fiber optic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
- G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
- G01N21/774—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides the reagent being on a grating or periodic structure
- G01N21/7743—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides the reagent being on a grating or periodic structure the reagent-coated grating coupling light in or out of the waveguide
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
- G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/005—H2
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N2021/258—Surface plasmon spectroscopy, e.g. micro- or nanoparticles in suspension
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
- G01N2021/7776—Index
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung offenbart einen verbesserten Oberflächenplasmonresonanz-basierten Wasserstoffsensor mit einem geneigten Faser-Gitter-Oberflächenaufbau, aufweisend eine ASE-Breitband-Lichtquelle (1), einen Polarisationsregler (2), eine Monomode-Faser (3), einen Luftkammer-Grundkörper (4), einen Lufteinlass (5), einen Luftauslass (6), einen faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensor (7), einen Spektrumanalysator (8) und eine Luftkammerschranke (9), wobei eine Oberfläche des faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensors (7) mit einer Au-Nanodünnschicht und einer Pd-Nanodünnschicht beschichtet ist und ein Faserkern des faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensors (7) mit einem geneigten Faser-Bragg-Gitter graviert ist.
Description
Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung schlägt einen verbesserten Oberflächenplasmonresonanz-basierten Wasserstoffsensor mit einem geneigten Faser-Gitter-Oberflächenaufbau vor und gehört zum Gebiet der Fasersensorik.
Hintergrund
[0002] Pd ist ein Edelmetall mit stabilen chemischen Eigenschaften. Reines Pd weist einen silbrig metallischen Glanz auf. Pd kann gasförmigen Wasserstoff absorbieren mit einem Volumen, das 900 Mal jenes von Pd ist, wobei offensichtlich die meisten anderen Gase nicht absorbiert werden. Daher kann Pd, basierend auf diesen Eigenschaften von Pd, genutzt werden als empfindliches Material in einem Wasserstoffsensor. Wenn SPR auf einer Oberfläche einer Pd-Schicht oder einer Pd-Verbundschicht angeregt wird, kann eine Wasserstoffkonzentration durch das Überwachen einer Veränderung eines Resonanzspektrums der empfindlichen Schicht gemessen werden.
[0003] Verglichen mit einem gewöhnlichen FBG ist eine Ebene eines TFBG-Gitters nicht mehr rechtwinklig zu einer axialen Richtung einer optischen Faser sondern hat einen Neigungswinkel θ, so, dass Licht von einem Faserkern in eine hohe Anzahl Moden höherer Ordnung, die im Fasermantel geführt sind, gekoppelt werden kann, was zu einer Verbesserung der Strahlungskoppelung führt.
[0004] Eine SPR-Detektionstechnik hat Vorteile wie Echtzeit-Performance, hohe Geschwindigkeit, hohe Empfindlichkeit und kennzeichenfreie Eigenschaften. Oberflächenplasmonresonanz kann auf dem Metall Au einfach angeregt werden. Üblicherweise wird zum Detektieren eine SPR-Charakteristik eines mit einer Au-Dünnschicht modifizierten TFBG genutzt.
Zusammenfassung
[0005] Im Hinblick auf die Nachteile im Stande der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Oberflächenplasmonreso-nanz-basierten Wasserstoffsensor mit einem geneigten Faser-Gitter Oberflächenaufbau bereitzustellen. Au- und Pd-Nanopartikel sind durch die Verwendung einer chemischen Flüssigphasenredukti-on hergestellt. Das steuerbare Wachstum einer Au-Nanodünnschicht und einer Pd-Nanodünnschicht auf einem Quarzsubstrat ist durch die Verwendung einer Technik der molekularen Selbstassemblierung (SAMs) und einer chemischen Beschichtungsmethode realisiert. Eine Au-Nanodünnschicht, deren Dicke ungefähr 20 nm ist, ist auf einem vorbehandelten geneigten Bragg-Gitter durch Ablagerung aufgebaut, und dann wird eine Pd-Nanodünnschicht durch die Nutzung einer H2PdCl4-Lösung mit einer Konzentration von 1,25 mmol/1 abgelagert. Nach der Absorption von gasförmigem Wasserstoff durch die Pd-Dünnschicht bildet sich Palladiumhydrid und ein vorhandener Brechungsindex der Pd/Au-Dünnschicht ändert sich und beeinflusst die Transmissionscharakteristik einer Mantellichtmode, was eine Veränderung im Transmissionsspektrum bewirkt und einen spektralen Amplitudenverlauf erzeugt. Ein geneigtes Bragg-Gitter innerhalb der Schicht kann Licht erzeugen, welches von einem Faserkern zu einer hohen Anzahl Moden höherer Ordnung, die im Fasermantel geführt sind, gekoppelt ist, was zu einer Verbesserung der Strahlungskoppelung führt. Im Bereich einer Wasserstoff konzentration von 1,5% bis 4% weist der faseroptische Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensor eine gute lineare Ansprechcharakteristik auf; pro 1% Änderung in der Wasserstoffkonzentration beträgt die Änderungsgrösse der spektralen Amplitude 0,005 db, somit hat der verbesserte Oberflächenplasmonresonanz-basierte Wasserstoffsensor eine hohe Empfindlichkeit und Auflösung.
[0006] Die vorliegende Erfindung ist mit der folgenden technischen Lösung umgesetzt: Bereitgestellt ist ein verbesserter Oberflächenplasmonresonanz-basierter Wasserstoffsensor mit einem geneigten Faser-Gitter Oberflächenaufbau der eine ÄSE Breitbandlichtquelle (1), einen Polarisationsregler (2), eine Monomode-Faser (3), einen Luftkammer-Grundkörper (4), einen Lufteinlass (5), einen Luftauslass (6), einen faseroptischen Pd/Au Dünnschicht Wasserstoff sensor (7), einen Spektrumanalysator (8) und eine Luftkammerschranke (9) umfasst, wobei eine Oberfläche des faseroptischen Pd/Au Dünnschicht Wasserstoffsensors mit einer Au Nano-dünnschicht und einer Pd Nanodünnschicht beschichtet ist; ein Faserkern des faseroptischen Pd/Au Dünnschicht Wasserstoffsensors (7) ist mit einem geneigten Faser-Bragg-Gitter (12) graviert; ein linkes Ende des Polarisationsreglers (2) ist mit der ASE-Breitbandlichtquelle (1) verbunden, ein rechtes Ende des Polarisationsreglers (2) ist mit einem linken Ende der Monomo-de-Faser (3) verbunden, ein rechtes Ende des faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht Wasserstoffsensors (7) ist mit dem Spektrumanalysator (8) verbunden, der Polarisationsregler (2) ist ausgebildet zum Regeln einer Polarisationszustandes von einfallendem Licht wobei in einer Luftkammer ein Lufteintrittsstrom einem Lufteintrittsstrom entspricht und stabil bei einer Durchflussrate von 1000 sccm gehalten ist und die Versuchstemperatur bei 23° gehalten ist.
[0007] Das geneigte Bragg-Gitter (12) des faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensors (7) ist unter Verwendung eines Phasenanpassungsverfahrens aus einer Monomode-Faser hergestellt und weist eine Gitterlänge von 10 nm, eine Gitterperiode von 556,6 nm und einen Neigungswinkel von 4° auf.
[0008] Ein Wellenlängenbereich der ASE-Breitbandlichtquelle (1) ist 1420 nm bis 1620 nm.
[0009] Der mit einer Au-Nanodünnschicht modifizierte TFBG hat eine Dicke von 20 nm und eine Oberfläche, auf der zum Anregen einer starken Oberflächenplasmonresonanz ein Aufbau aus einem Array aus Goldelementen aus gleichseitigen Dreiecken durch Ätzen ausgeformt ist, wobei eine Dicke eines gleichseitigen, dreieckigen Goldelementes 10 nm beträgt und eine Seitenlänge des gleichseitigen, dreieckigen Goldelementes 10 nm beträgt und ein Abstand zwischen Zentren von gleichseitigen, dreieckigen Goldelementen 20 nm beträgt.
[0010] Die Pd-Nanodünnschicht ist ein empfindliches Material und weist eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 nm auf.
[0011] Die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung ist wie folgt: Der Polarisationsregler ist ausgebildet um die Polarisierungsrichtung des transmittierten Lichtes zu regeln, einfallendes Licht kann durch den faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensor (7) mit dem geneigten Faser-Bragg-Gitter (12) vom Faserkern in eine hohe Anzahl Moden höherer Ordnung die im Fasermantel geführt sind, gekoppelt werden, was zu einer Verbesserung der Strahlenkopplung führt. Das geneigte Gitter erfüllt folgende Phasenanpassungsbedingungen:
[0012] neff, n<i>eff,core, und n<i>eff,cladentsprechen jeweils einem vorhandenen Brechungsindex einer Kernmode entsprechend einer Wellenlänge λB, einem vorhandenen Brechungsindex einer Kernmode entsprechend λ<i>cladund eines vorhandenen Brechungsindexes einer Mantelmode i-ter Ordnung. und θ sind jeweils eine Periode des TFBG und ein Neigungswinkel eines inneren Gitters. Nur eine Wellenlänge der Mantelmode verschiebt sich mit einer Änderung eines externen Brechungsindexes, wobei diese Änderung mit einem Grad der Streuung der Mantelmode zusammenhängt, der durch den externen Brechungsindex verursacht ist. Wenn gasförmiger Wasserstoff in der Nähe der Pd-Dünnschicht auftritt wird die Pd-Schicht in Palladiumhydrid umgewandelt, wobei diese Reaktion reversibel ist. Entsprechend den optischen Eigenschaften von Pd und PdHxfällt eine Dielektrizitätskonstante der Pd-Dünnschicht bei einer Steigung der Wasserstoffkonzentration und verursacht eine Änderung des externen Brechungsindexes. Unter der Annahme, dass die Änderung des externen Brechungsindexes Δnsist, ist die Wellenlängenverschiebung ΔλBder Bragg Mode und die Wellenlängenverschiebung Δλ<i>cladder Mantelmode wie folgt abgeleitet:
[0013] Der Aufbau des TFBG wurde nicht verändert, / ns= 0 und für eine typische Monomode Faser (z.B. SMF-28), neff/ ns = 0 und n<i>eff/ ns= 0, und somit
[0014] In der vorliegenden Erfindung ist eine Pd-Nanodünnschicht (11) verwendet. Pd kann gasförmigen Wasserstoff absorbieren der ein Volumen aufweist, das 900 Mal grösser ist als das Volumen von Pd, wobei Pd offensichtlich die meisten anderen Gase nicht absorbiert. Somit kann Pd als empfindliches Material eines Wasserstoffsensors genutzt werden. Wenn gasförmiger Wasserstoff in der Nähe einer Pd-Schicht auftritt werden Wasserstoffmoleküle (H2) in Wasserstoffatome (H) aufgetrennt, wobei diese anschliessend leicht durch die Pd-Schicht diffundieren können und letztlich die Pd-Schicht in Palladiumhydrid umgewandelt wird. Diese Reaktion ist reversibel. Entsprechend den optischen Eigenschaften von Pd und PdHx fällt eine Dielektrizitätskonstante der Pd-Dünnschicht bei einer Steigung der Wasserstoffkonzentration und verursacht eine Änderung des externen Brechungsindexes.
[0015] In der vorliegenden Erfindung ist das geneigte Bragg-Gitter (12) verwendet, wobei eine Gitterfläche des geneigten Bragg-Gitters (12) nicht mehr rechtwinklig zu einer axialen Richtung einer optischen Faser ist sondern einen Neigungswinkel θ aufweist, sodass Licht von einem Faserkern in eine hohe Anzahl Moden höherer Ordnung, geführt im Mantel der Faser, gekoppelt werden kann, was zu einer Verbesserung der Strahlungskoppelung führt. Für eine Auswirkung auf den externen Brechungsindex verschiebt sich nur eine Wellenlänge der Mantelmode mit einer Änderung eines externen Brechungsindexes, wobei diese Änderung mit einem Grad der Streuung der Mantelmode zusammenhängt, der durch den externen Brechungsindex verursacht ist. Für eine Temperaturantwort haben alle Resonanzwellenlängen des TFBG die gleiche Temperaturabhängigkeit (mit einem Offset von je etwas 10 pm/°C), wobei die Kreuzbeeinflussung aller anderen Abtastmoden eliminiert werden kann unter Berücksichtigung einer relativen Wellenlängenverschiebung. Für eine Spannungsantwort ist eine Wellenlängenverschiebung der Braggmode grösser als eine Wellenlängenverschiebung einer Mantelmode höherer Ordnung.
[0016] Vorteilhafte Effekte der vorliegenden Erfindung sind wie folgt:
Die Pd-Nanodünnschicht (11) die eine ziemlich starke Absorption von gasförmigem Wasserstoff aufweist ist vorgeschlagen als empfindliches Material eines Wasserstoffsensors, und die Empfindlichkeit des Sensors auf eine Veränderung in der Konzentration von Wasserstoff ist offensichtlich verbessert. Zusätzlich ist durch den Gebrauch eines geneigten Bragg-Gitters TFBG (12) die Strahlungskoppelung verbessert. Durch beobachten wurde herausgefunden dass die Empfindlichkeit des Wasserstoffsensors wahrnehmbar verbessert wurde. Es wird daher ein neues Verfahren bereitgestellt, welches einfach auszuführen ist, und eine hohe Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit zur Detektion von Wasserstoff aufweist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
[0017] Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung eines verbesserten Oberflächenplasmonresonanz-basierten Wasserstoffsensors mit einem geneigten Faser-Gitter Oberflächenaufbau gemäss der vorliegenden Erfindung; und Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Arrays aus Goldelementen aus gleichseitigen Dreiecken auf einer Au-Nanodünnschicht, aufgebracht auf einer Oberfläche eines verbesserten Oberflächenplasmonresonanz-basierten Wasserstoffsensor mit einem geneigten Faser-Gitter Aufbau gemäss der vorliegenden Erfindung.
Detailbeschreibung
[0018] Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen anhand einer spezifischen Ausführungsform beschrieben.
[0019] Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein verbesserter Oberflächen-plasmonresonanz-basierter Wasserstoffsensor mit einem geneigten Faser-Gitter Oberflächenaufbau bereitgestellt, umfassend eine ASE-Breitbandlichtquelle (1), eine Polarisationsregler (2), eine Monomode Faser (3), einen Luftkammer-Grundkörper (4), einen Lufteinlass (5), einen Luftauslass (6), einen faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensor (7), einen Spektrumanalysator (8) und einen Luftkammervschranke (9), wobei eine Au-Nanodünnschicht (10) und eine Pd-Nanodünnschicht (11) auf einer Oberfläche des faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensors (7) aufgebracht sind; eine Dicke der Au-Nanodünnschicht (10) ist 20 nm; eine Oberfläche der Au-Nanodünnschicht ist geätzt, so dass sie ein Array aus gleichseitige, dreieckigen Goldelementen bildet um ein starke Oberflächenplasmonresonanz anzuregen, wobei eine Dicke eines gleichseitigen, dreieckigen Goldelementes lOnm beträgt und eine Seitenlänge des gleichseitigen, dreieckigen Goldelementes 10 nm beträgt und ein Abstand zwischen Zentren von gleichseitigen, dreieckigen Goldelementen 20 nm beträgt; wobei die Dicke der Pd-Nanodünnschicht im Bereich von 5 nm bis 100 nm ist; wobei ein Faserkern des faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensors (7) mit einem geneigten Bragg-Gitter (12) graviert ist und das geneigte Bragg-Gitter (12) eine Länge von lOnm, eine Gitterperiode von 556,6 nm und einen Neigungswinkel von 4° aufweist, wobei ein linkes Ende des Polarisationsreglers (2) mit der ASE-Breitbandlichtquelle (1) verbunden ist, ein rechtes Ende des Polarisierungsreglers (2) mit einem linken Ende der Monomode Faser (3) verbunden ist und ein rechtes Ende des faseroptischen Wasserstoffsensors (7) mit dem Spektrumanalysator (8) verbunden ist.
[0020] Die Au-Nanodünnschicht und die Pd-Nanodünnschicht sind auf der Oberfläche des faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensors angeordnet. Zuerst wird eine Schicht einer Au-Nanodünnschicht auf einer Oberfläche einer optischen Faser erzeugt, dann wird eine Pd-Dünnschicht auf einer Oberfläche der Au-Dünnschicht durch Ablagerung erzeugt. Die spezifischen Schritte sind nacheinander wie folgt: TFBG Oberflächenreinigung, Oberflächenhydroxylierung, Selbstassemblierung eines Kupplungsreagens APTMS als monomolekulare Schicht, Absorption von Au-Nanopartikeln, Erzeugen einer Au-Dünnschicht und Aufbauen dieser Au-Dünnschicht, deren Dicke ungefähr 20 nm ist, auf einer Oberfläche eines vorbehandelten TFBG durch Ablagerung. Die Ablagerungszeit ist 15 Minuten und die Beschichtungslösung weist eine Temperatur von 23 °C auf. Anschliessend wird die Pd-Nanodünnschicht mittels einer H2PdCl4-Lösung mit einer Konzentration von 1,25 mmol/l aufgebracht und letztlich ein beschichteter Sensor zum Schutz eingepackt.
Claims (1)
1. Ein verbesserter Oberflächenplasmonresonanz-basierter Wasserstoff sensor mit einem geneigten Faser-Gitter Oberflächenaufbau, umfassend eine ASE-Breitbandlichtquelle (1), einen Polarisationsregler (2), eine Monomode Faser (3), einen Luftkammergrundkörper (4), einen Lufteinlass (5), einen Luftauslass (6), einen faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht Wasserstoffsensor (7), einen Spektrumanalysator (8) und eine Luftkammerschranke (9), wobei eine Oberfläche des faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensors (7) mit einer Au-Nanodünnsschicht (10) und eine Pd-Nanodünnschicht (11) beschichtet ist; wobei eine Dicke der Au-Nanodünnschicht (10) 20 nm ist; eine Oberfläche der Au-Nanodünnsschicht (10) ist geätzt in der Form eines Arrays aus Goldelementen aus gleichseitigen Dreiecken zum Erzeugen einer starken Oberflächenplasmonresonanz, wobei eine Dicke eines dreieckigen, gleichseitigen Goldelementes lOnm ist, eine Seitenlänge des dreieckigen, gleichseitigen Goldelementes 10 nm ist und ein Abstand zwischen Zentren von gleichseitigen, dreieckigen Goldelementen 20 nm ist; eine Dicke der Pd-Nanodünnschicht ist im Bereich von 5 nm bis 100 nm; ein Faserkern des faseroptischen Pd/Au-Dünnschicht-Wasserstoffsensors (7) ist graviert mit einem geneigten Bragg-Gitter (12), das geneigte Bragg-Gitter (12) hat eine Länge von 10 nm, eine Gitterperiode von 556,6 nm und einen Neigungswinkel von 4°; ein linkes Ende des Polarisationsreglers (2) ist mit der ASE-Breitbandlichtquelle verbunden, ein rechtes Ende des Polarisationsfilters ist mit einem linken Ende der Monomode Faser (3) verbunden; ein rechtes Ende des fiberoptischen Pd/Au Dünnschicht Wasserstoffsensors (7) ist mit dem Spektrumanalysator verbunden.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811059808.1A CN109060728B (zh) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | 倾斜光纤光栅表面超结构增强表面等离子共振氢敏传感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH715321A2 true CH715321A2 (de) | 2020-03-13 |
| CH715321B1 CH715321B1 (de) | 2022-03-15 |
Family
ID=64761452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH00984/19A CH715321B1 (de) | 2018-09-12 | 2019-08-05 | Oberflächenplasmonresonanz-basierter Wasserstoffsensor mit einem geneigten Faser-Gitter Oberflächenaufbau. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109060728B (de) |
| CH (1) | CH715321B1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111879691A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-03 | 燕山大学 | 一种基于光纤表面等离子体共振的大气腐蚀性监测装置及方法 |
| CN113552124A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-10-26 | 南京鋆扬信息科技有限公司 | 一种光纤光栅氢气传感器的耐久度优化方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109946239B (zh) * | 2019-04-18 | 2023-06-09 | 中国计量大学 | 一种基于细芯光纤测量有机挥发气体的光纤传感器 |
| CN110286090B (zh) * | 2019-04-19 | 2021-12-07 | 武汉理工大学 | 基于Au@Pd纳米颗粒的光纤氢气传感器及其制备方法和应用 |
| CN109916861A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-06-21 | 中国计量大学 | 一种基于表面等离子共振的双d型光纤氢传感器 |
| CN110261351A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-09-20 | 暨南大学 | 等离子体共振倾斜光纤光栅氢气传感器、检测系统及方法 |
| CN110186913B (zh) * | 2019-06-20 | 2024-08-09 | 中国计量大学 | 一种基于pdms的倾斜布拉格光纤光栅氢气传感器 |
| TWI798623B (zh) * | 2020-01-20 | 2023-04-11 | 台灣百應生物科技股份有限公司 | 光學檢測器 |
| CN113203703A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-03 | 闽江学院 | 一种检测三价砷离子的光纤传感器 |
| CN115219419B (zh) * | 2022-05-24 | 2025-06-27 | 大连理工大学 | 一种基于钯纳米环阵列的lspr氢气检测装置 |
| CN120741414A (zh) * | 2025-07-03 | 2025-10-03 | 江苏优众微纳半导体科技有限公司 | 一种用于高灵敏氢气传感的光纤表面等离激元探针 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7521252B2 (en) * | 2004-02-04 | 2009-04-21 | The Research Foundation Of State University Of New York | Methods for forming palladium alloy thin films and optical hydrogen sensors employing palladium alloy thin films |
| GB0613959D0 (en) * | 2006-07-13 | 2006-08-23 | Univ Aston | Surface plasmons |
| US8554024B2 (en) * | 2006-10-25 | 2013-10-08 | Lxdata Inc. | Tilted grating sensor |
| CN103822901B (zh) * | 2014-03-10 | 2016-06-22 | 天津理工大学 | 基于倾斜光纤光栅对氢气浓度和环境温度的双参数测量装置 |
| CN105841840B (zh) * | 2016-03-30 | 2018-10-26 | 东北大学 | 一种能同时测量氢气浓度和温度的光纤传感器 |
| CN106896083B (zh) * | 2016-07-14 | 2019-09-17 | 暨南大学 | 等离子体共振倾斜光纤光栅传感器、检测系统及方法 |
| CN206095937U (zh) * | 2016-10-19 | 2017-04-12 | 中国计量大学 | 一种基于pcf空气腔和倾斜光纤光栅的相对湿度传感器 |
| CN106290253A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-01-04 | 中国计量大学 | 一种测量空气中相对湿度的光纤型传感器 |
-
2018
- 2018-09-12 CN CN201811059808.1A patent/CN109060728B/zh active Active
-
2019
- 2019-08-05 CH CH00984/19A patent/CH715321B1/de not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111879691A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-03 | 燕山大学 | 一种基于光纤表面等离子体共振的大气腐蚀性监测装置及方法 |
| CN113552124A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-10-26 | 南京鋆扬信息科技有限公司 | 一种光纤光栅氢气传感器的耐久度优化方法 |
| CN113552124B (zh) * | 2021-05-14 | 2024-12-31 | 南京鋆扬信息科技有限公司 | 一种光纤光栅氢气传感器的耐久度优化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH715321B1 (de) | 2022-03-15 |
| CN109060728B (zh) | 2024-11-01 |
| CN109060728A (zh) | 2018-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CH715321A2 (de) | Oberflächenplasmonresonanz-basierter Wasserstoffsensor mit einem geneigten Faser-Gitter-Oberflächenaufbau. | |
| DE10063151B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Analyse der qualitativen und/oder quantitativen Zusammensetzung von Fluiden | |
| EP3201606B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur bestimmung einer brechzahl | |
| WO2009105904A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur auswertung einer interferometrischen messgrösse | |
| DE2819590A1 (de) | Vorrichtung zur messung der in einem festen koerper vorliegenden spannung | |
| DE102017129454A1 (de) | Gasanalysemessgerät | |
| DE69220923T2 (de) | Optischer sensor | |
| EP4121781B1 (de) | Faseroptischer beschleunigungssensor | |
| EP3353516B1 (de) | Faseroptischer drucksensor und verfahren | |
| Chauhan et al. | Hydrothermally grown ZnO nanorods based optical fiber sensor for salinity detection | |
| WO2011151307A2 (de) | Einkoppelvorrichtung zum einkoppeln von licht in einen planaren wellenleiter | |
| Wang et al. | Lu 2 O 3/h-BN modified U-shaped fiber optic SPR sensor with improved sensitivity | |
| Makhfuz et al. | Ti2C MXene-based arc-shaped fiber SPR sensor for refractive index sensing | |
| DE2331497A1 (de) | Anordnung zum einkoppeln von laserstrahlen in optische fasern | |
| Cerea et al. | Modified three-dimensional nanoantennas for infrared hydrogen detection | |
| DE102014014414B4 (de) | Verfahren und Anordnung zur Wasserstoff- Sensorik | |
| WO1997035180A1 (de) | Optischer lichtwellenleitersensor auf der basis der resonanten optischen anregung von oberflächenplasmawellen | |
| DE102012002408A1 (de) | Messanordnung und Verfahren zur Erfassung der Kraftbeanspruchung bei einem biegeweichen Objekt | |
| EP1257808A1 (de) | Hochdruckfester kompakter präzisionsmesskopf für optische brechungsindexmessungen in flüssigkeiten | |
| WO2007121935A1 (de) | Wasserstoffsensor | |
| WO2019180161A1 (de) | Temperatursensor | |
| CH715639B1 (de) | Vorrichtung zur Echtzeitüberwachung des Wachstums einer Au-Dünnschicht durch TFBG. | |
| Zhao et al. | Simultaneous sensing of refractive index and temperature using a symmetry-breaking silicon metasurface with multiple Fano peaks | |
| Heidemann et al. | Functionalization of a long period grating coated with gold nanoparticles for glyphosate detection | |
| WO2006042746A1 (de) | Verfahren zur untersuchung physikalischer, chemischer und biochemischer wechselwirkungen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |