磷酸铁纳米薄膜复合光波导氨气传感元件的制备

将硝酸铁和甲醇、磷酸溶液按一定比例混合后,通过旋涂法制备了磷酸铁（FePO₄）纳米薄膜,测定了匀胶机转速对膜厚及烘干温度对膜厚和折射率的影响,并发现薄膜的烘干温度超过150 ℃时,薄膜的厚度（130 nm）和折射率(1.7)变化不大。将该薄膜固定在钾离子交换玻璃光波导表面,研制出FePO₄膜/K⁺交换玻璃复合光波导。酸碱指示剂溴百里酚兰（BTB）作为敏感试剂,固定在复合光波导表面,研制了BTB膜-FePO₄膜/K⁺交换玻璃复合光波导氨气传感元件。采用自装的光波导气体传感检测系统对不同浓度的氨气进行了检测。结果表明,该传感元件能够检测0.35 mg/m³浓度的氨气,并具有响应（10 s）及恢复（90 s）速度快、可逆性好、连续使用等特点。     

氧化锌薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件及其对氯苯的气敏性研究

建立了玻璃光波导气敏元件检测氯苯气体的方法.采用浸渍-提拉法将ZnO敏感膜固定在锡掺杂玻璃光波导表面,研制出了检测氯苯气体的ZnO薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件,并用该玻璃光波导气敏元件对挥发性有机气体进行了检测.实验结果表明,在室温下,气敏元件对氯苯气体有明显的响应,而对相同浓度的其它挥发性有机气体的响应相对较小,对...     

氧化镍-铁酸锌复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件的制备及其对硫化氢气体的气敏性

用溶胶-凝胶法制成了NiO掺杂的ZnFe2O4溶胶,并用浸渍提拉法将其固定在锡掺杂玻璃光波导表面,研制了NiO-ZnFe2O4复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件,并对无机有毒气体进行了检测。实验结果表明,在室温下,该传感元件对H2S气体具有一定的选择性响应,而对相同浓度的其它无机气体的响应相对较小,能够检测到1.0×10-9(体积比)的H2S气体,其响应和恢复时间分别是6和8 s。该元件具有灵敏度高、响应-恢复快、可逆性和重复性好、容易制备,在室温下便于操作等特点。     

溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜/锡掺杂玻璃光波导及其气敏性研究

采用溶胶-凝胶法制备出氧化锌薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件,并在光波导传感检测系统中对二甲苯气体进行检测.结果表明,室温下该气敏元件对二甲苯气体有较好的响应,而对相同浓度的其它挥发性有机气体的响应相对较小,能检测出的二甲苯气体的响应范围为1×10-3～4×10-6,而对其它挥发性有机物气体的响应相对较小.同时该气敏元件...     

Y2O3薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件及其气敏性

采用溶胶-凝胶法将氧化钇(Y2O3)敏感膜固定在锡掺杂玻璃光波导表面,研制出了Y2O3薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件,并对挥发性有机气体进行了检测.通过XRD测试对敏感薄膜的结构及晶粒尺寸进行了表征.实验结果表明,在室温下Y2O3薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件对二甲苯、氯苯气体有较好的选择性响应,其响应浓度范围为l×10-3 ～1×10-5(V/V).Y2O3薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件具有灵敏度高、成本低、响应速度快、制作工艺简单和可逆性好等优点.     

ZnFe2O4薄膜/锡掺杂玻璃复合光波导敏感元件的研究

采用浸渍-提拉法,将铁酸锌溶胶固定在锡掺杂玻璃光波导元件表面,通过不同的热处理温度(400℃,500℃,600℃)得到ZnFe2O4薄膜/锡掺杂玻璃复合光波导敏感元件,且对低浓度的苯乙烯蒸汽进行检测。在500℃热处理的传感元件对苯乙烯(相同浓度的挥发性气体中)的响应较大,并在体积比2.0×10-10~2.0×10-6范围内有较好的响应。响应时间和恢复时间分别为17s和60s。     

光波导二氧化氮气敏传感元件的研究

本文用离子交换法制备K+交换玻璃光波导元件,并在其表面固定纳米级敏感层酞菁铜(CuPc)薄膜,利用光波导气体检测系统对NO2气体进行测试.结果表明,该传感元件常温下对NO2等气体有快速、可逆的响应,并具有重现性好,灵敏度高等特点.     

PVA薄膜光波导气敏元件及其应用研究

将纯聚乙烯醇(PVA)和掺有维生素C的PVA作为敏感试剂,通过旋转甩涂法分别研制出了PVA薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件和VC-PVA薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件并检测其气敏特性.实验结果表明,PVA薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件对二甲苯气体有良好的选择性响应,其响应浓度范围为10-4～10-7(体积比);加入VC后,使此敏感元...     

偶氮苯-PVP复合薄膜光波导传感器检测苯乙烯

将掺杂偶氮苯（Azo）的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为敏感试剂,利用旋转甩涂法将其固定在钾离子（K⁺）交换玻璃光波导表面,研制了Azo-PVP复合薄膜/K⁺交换玻璃光波导气敏元件,并对其气敏特性进行研究。实验结果表明,该敏感元件对苯乙烯蒸汽有较好的选择性响应,其最低检测浓度为1.0×10^-8体积比（V/V₀）,响应-恢复时间分别为9 s和24 s。在浓度1.0×10^-81.0×10^-3（V/V₀）范围内,气体浓度与输出光强度之间有较好的线性关系。     

LiFe0.98 Pt0.02 PO4薄膜的光学及气敏性研究

为提高LiFePO_4敏感薄膜元件的灵敏度,以铂(Pt)作为掺杂元素,用水热法一步合成出LiFe_(0.98)Pt_(0.02)PO_4粉末;利用旋涂法将其固定在锡掺杂玻璃光波导表面,制备了LiFe_(0.98)Pt_(0.02)PO_4薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件。将敏感薄膜在不同温度下热处理,通过比较各个敏感薄膜元件对苯类挥发性有机气体的响应讨论薄膜处理温度对LiFe_(0.98)Pt_(0.02)PO_4薄膜元件光学特性及气敏性的影响。结果显示,在450℃下处理的薄膜因具有光学透明性好、折射率高、光传播损失小等特点对苯类气体显出较大的响应,能够检测出浓度为1×10~(-7)~1×10~(-3)V/V_0的二甲苯气体。当气体浓度小于1×10~(-6)V/V_0时,其他苯类气体不会对二甲苯的检测产生影响。     

Optical waveguide sensor of volatile organic compounds based on PTA thin film

In this study, a sensitive optical waveguide (OWG) sensor for the detection and identification of volatile organic compounds (VOCs) was reported. The sensing membrane is constructed by immobilization of peroxopolytungsten acid (PTA) thin film over a single-mode potassium ion (K⁺) exchanged glass OWG by spin-coating method. A laser beam was coupled into and out of the glass optical waveguide using prism couplers, and dry air functioned as a carrier gas. The sensor was tested for various volatile organic compounds (VOCs), and it showed higher response to the chlorobenzene gas compared to other VOCs. Therefore, we used the OWG sensor to detect chlorobenzene gas as a typical example of VOCs. The sensor exhibits a linear response to chlorobenzene gas in the range of 0.4-1000 ppm with rapid response and good reversibility. The constructed sensor is easy to fabricate and it has some unique qualities which can be characterized as inexpensive, sensitive, and reusable.     

Thin film composite optical waveguides for sensor applications: a review

We review the design and fabrication of thin-film composite optical waveguides (OWG) with high refractive index for sensor applications. A highly sensitive optical sensor device has been developed on the basis of thin-film, composite OWG. The thin-film OWG was deposited onto the surface of a potassium-ion-exchanged (K⁺) glass OWG by sputtering or spin coating (5–9 mm wide, and with tapers at both ends). By allowing an adiabatic transition of the guided light from the secondary OWG to the thin-film OWG, the electric field of the evanescent wave at the thin film was enhanced. The attenuation of the guided light in the thin film layer was small, and the guided light intensity changed sensitively with the refractive index of the cladding layer. Our experimental results demonstrate that thin-film, composite OWG gas sensors or immunosensors are much more sensitive than sensors based on other technologies.     

MB-硬脂酸复合薄膜光波导传感器检测氯化氢气体

利用旋转甩涂法将亚甲基蓝(MB)掺杂的硬脂酸溶液涂成薄膜固定在钾离子(K+)交换玻璃光波导表面上, 研制了MB-硬脂酸复合薄膜/K+交换玻璃光波导传感器, 并对酸性气体进行了检测. 该复合薄膜与氯化氢(HCl)气体作用时, 薄膜颜色从深蓝色变为浅蓝色, 导致薄膜对倏逝波的吸收降低, 使传感器的输出光强度增强. 结果表明, 在室温下该传感器对低浓度的氯化氢气体仍具有较好的重复性和选择性响应, 可检测到体积分数为1×10-6%的HCl气体, 响应和恢复时间分别为7和20 s, 相对标准偏差为±6.06%. 该传感器具有灵敏度高、 响应-恢复速度快、 可逆性好、 成本低和容易制备等特点.     

光波导乙醇气体传感器的研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)作为敏感试剂固定在钾(K+)离子交换玻璃光波导表面,研制了光波导乙醇气体传感器.该传感器具有可逆性好、灵敏度高、响应速度快、选择性和重现性好、能在室温操作等特点.     

刚果红交联聚乙烯醇薄膜／K^＋交换玻璃光波导检测氯化氢气体

用环氧氯丙烷为交联剂合成了刚果红(CR)交联聚乙烯醇(PVA)CR-PVA敏感试剂.用匀胶机将其做成薄膜固定在钾离子交换玻璃光波导表面,研制出一种光波导氯化氢气体传感器.CR-PVA薄膜碱式结构的最大吸收波长在600 nm以下,对波长为632.8 nm的激光吸收很弱;薄膜与酸性气体发生反应后强烈吸收波长在632.8 nm附近的导波或消失波;检测输出光强度的变化,即能够测出酸性气体浓度.测试结果表明,本传感器对低浓度HCl气体有快速响应,且对1.6～192 mg/m3范围内有良好的线性响应;SO2、NO2气体的浓度大于18000 mg/m3时才有响应,而对于高、低浓度H2S气体均无响应.     

四苯基卟啉锌薄膜/K+交换玻璃光波导传感器检测挥发性有机化合物气体

利用Alder法合成了四苯基卟啉锌配合物并对它进行表征;用匀胶机将一定浓度的四苯基卟啉锌溶液做成薄膜固定在钾离子(K⁺)交换玻璃光波导表面研制了高灵敏的四苯基卟啉锌薄膜/K⁺交换玻璃光波导传感器,并对挥发性有机气体进行检测。 实验结果表明,在室温下该传感器对低浓度的苯乙烯、二甲苯、甲苯等蒸气具有一定的响应,其中对苯乙烯的响应最大;能够检测到1×10^-9(V(苯乙烯)/V(空气))的苯乙烯蒸气,其响应和恢复时间分别为2和7 s。 该传感器具有灵敏度高,回复-响应时间快,可逆性等特点。     

光波导传感元件在检测酸性气体中的应用

采用旋转甩涂法将甲基紫传感薄膜固定在特制的锡(Sn2+,Sn4+)掺杂玻璃光波导(Sn doped glass slide)表面,研究了该传感薄膜与HCl、H2S、以及SO2作用前后的可见吸收光谱的变化,并在此基础上研制了玻璃光波导酸性气体(HCl、H2S、SO2)传感元件。传感薄膜与酸性气体作用时,薄膜的颜色发生变化,从而降低薄膜对倏逝波的吸收,使传感器的输出光强度(信号)增强。本文采用流动注射法对酸性气体进行了检测。实验结果表明,在室温下,该传感元件对硫化氢气体具有明显的响应,而对相同浓度的其他酸性气体的响应相对较小,对浓度在6×10-4～2.5×10-5(V/V)的硫化氢气体具有良好的线性响应(R=0.9979,n=4),相对标准偏差(RSD)为±3.5%,具有响应快、可逆性和重复性好、容易制备、可以在室温下工作等特点。     

Highly sensitive detection of transient absorption in dye-doped ultrathin polymer films by the TiO(2)/K(+) composite optical waveguide method upon pulsed laser excitation

A composite optical waveguide (OWG) composed of a 10–18 nm thick titanium dioxide (TiO₂) film sputtered on a conventional K⁺-doped optical waveguide was first applied to detect transient absorption of organic dyes in ultrathin polymer films upon excitation with ns laser. The thickness of the TiO₂ film considerably affected the relative sensitivity of the composite OWG. The composite OWG with 10 nm thick TiO₂ gave much stronger transient absorption for 30–415 nm thick polymer films containing organic dyes than that with 18 nm TiO₂. Transient absorption of phthalocyanine and spiropyran in 20–135 nm thick polymer films was detected 3–20 times more sensitively by the composite OWG with 10 nm TiO₂ than the conventional K⁺-doped OWG which showed a 150-fold sensitivity as compared with the usual normal incidence method. The relative sensitivity of the composite waveguide was also affected by the thickness and refractive index of polymers.