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原文传递基于Ag掺杂ZnO纳米花的光纤氨气传感器及制作方法

专利名称：	基于Ag掺杂ZnO纳米花的光纤氨气传感器及制作方法
摘要：	本发明公开了一种基于Ag掺杂的ZnO纳米花的光纤氨气传感器，包括依次连接的光源、引入单模光纤、第一细芯光纤、空芯光纤、Ag掺杂的ZnO纳米花层、第二细芯光纤、引出单模光纤和光谱仪，其中宽带光源中心波长为1550nm；经引入单模光纤将光传给第一细芯光纤；其与引入单模光纤对准熔接产生干涉，其信号模式耦合至空芯光纤；空芯光纤直径125μm，纤芯14.2μm，其内部为Ag掺杂ZnO纳米花层，两端于第一细芯光纤和第二细芯光纤对准熔接，将干涉信号通过引出单模光纤输出，并在表面打2个孔，分别为气体进气口和出气口，用于氨气传输；光谱仪对干涉模式检测透射谱获得传感数据。本发明还公开了相应的制作方法。借助ZnO纳米花增加与氨气间接触面积，可显著提高系统灵敏度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨理工大学
发明人：	沈涛;夏振涛;冯月;李晓晓
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910051613.0
公开号：	CN109709074A
分类号：	G01N21/45(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号哈尔滨理工大学
主权项：	1.基于Ag掺杂ZnO纳米花的光纤氨气传感器，其特征在于，该传感器包括依次连接的光源（1）、引入单模光纤（2）、第一细芯光纤（3）、气体进气口（4）、空芯光纤（5）、Ag掺杂ZnO纳米花层（6）、气体出气口（7）、第二细芯光纤（8）、引出单模光纤（9）和光谱仪（10），其中：所述光源（1）为宽带光源，中心波长为1550nm，用于产生光信号；所述引入单模光纤（2）用于接收和传输光源（1）的光，并将其传输给第一细芯光纤（3）；所述第一细芯光纤（3）与引入单模光纤（2）相对准熔接，用于产生干涉，并将干涉信号的模式耦合至空芯光纤（5）；所述空芯光纤（5）光纤直径为125µm，纤芯为18.2µm，在其内部设置有Ag掺杂ZnO纳米花层（6），其两端分别于第一细芯光纤（3）和第二细芯光纤（8）相对准熔接，并将干涉信号通过引出单模光纤（9）输出，在其表面打2个孔，分别为气体进气口（4）、气体出气口（7），用于氨气的传输；所述光谱仪（10）对引出单模光纤（9）所输出的干涉模式执行透射光谱检测，并根据检测结构相应的获得传感数据。 2.根据权利要求1所述的光纤氨气传感器，其特征在于，所述第一细芯光纤（3）和第二细芯光纤（8）长度被设定为2cm。 3.根据权利要求1所述的光纤氨气传感器，其特征在于，所述空芯光纤（5）内生长Ag掺杂ZnO纳米花层（6），其长度设定为3cm。 4.根据权利要求3所述的光纤氨气传感器，其特征在于，所述在空芯光纤（5）的内部生长Ag掺杂ZnO纳米花层（6）的方法是：将清洁后的空芯光纤（5）浸入水热法制备的4%的Ag掺杂ZnO纳米溶液中90℃-100℃生长9-12小时后，通过真空60℃干燥处理6小时使得Ag掺杂ZnO纳米花层（6）生长在空芯光纤（5）的内部，形成200-300nm的Ag掺杂ZnO纳米花层（6）。 5.一种用于制作基于Ag掺杂ZnO纳米花的光纤氨气传感器的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将空芯光纤利用飞秒激光在空芯光纤进行打孔处理，分别为气体进气口（4）、气体出气口（7），并对打孔后的空芯光纤进行清洁处理；将清洁后的空芯光纤（5）浸入水热法制备的4%的Ag掺杂ZnO纳米溶液中90℃-100℃生长9-12小时后，通过真空60℃干燥处理6小时使得Ag掺杂ZnO纳米花层（6）生长在空芯光纤（5）的内部，形成200-300nm的Ag掺杂ZnO纳米花层（6）的空芯光纤（5）；采用光纤熔接机的自定义模式，调节放电强度为3500 bit，放电时间为2000ms，将引入单模光纤（2）的一端以纤芯对准的方式熔接第一细芯光纤（3），然后在第一细芯光纤（3）的另一端继续以纤芯对准的方式熔接空芯光纤（5），其次在空芯光纤（5）的另一端纤芯对准的方式熔接第二细芯光纤（8），最后在第二细芯光纤（8）的另一端纤芯对准的方式熔接引出单模光纤（9）；将完成上述熔接后的光纤元件与光源（1）、光谱仪（10）相连，由此完成整个光纤氨气传感器的制备过程。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述空芯光纤（5）的长度被设定为3cm。 7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述第一细芯光纤（3）和第二细芯光纤（8）长度被设定为2cm。
所属类别：	发明专利