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由于体积小,可抗电磁干扰,高灵敏性与稳定性等优势,光纤传感器得到广泛关注,应用于临床诊断、环境保护和食品安全等各个领域。本文设计并研制了一种基于薄芯光纤模式干涉的氨传感器。将一段薄芯光纤嵌入标准单模光纤中,并在薄芯光纤表面利用层层(Lb L)自组装技术进行敏感薄膜的涂覆。传感过程基于敏感薄膜对氨的选择性吸附,从而导致敏感薄膜折射率和输出干涉光谱发生改变,通过对中心波长移动量的分析来对氨实现传感检测。本文主要研究工作如下:(1)利用Beam PROP软件,对薄芯光纤传感器进行模型的构建。通过仿真获得了不同长度的传感器透射谱。考虑成本以及便于操作等问题,后期的模拟以及实验全部采取2cm薄芯光纤进行传感器的构建。模拟该传感器的折射率灵敏性,再与实验进行对比验证。结果皆显示随着外界折射率的逐渐增大,透射谱的中心波长逐渐发生红移,呈线性递增。对薄芯光纤模式干涉仪型传感器进行温度灵敏性的测试,温度灵敏性只有17.47pm/℃。结果说明该传感器抗温度干扰能力强,是理想的折射率传感器。(2)采用层层静电自组装技术在基底上制备了(PAH/PAA)和[(PVPMC+PAH)/PAA]无孔薄膜。扫描电镜结果显示PAH/PAA双分子层厚度为40nm,(PVPMC+PAH)/PAA双分子层厚度为46nm。在氯化钠溶液中对[(PVPMC+PAH)/PAA]薄膜进行处理,将PVPMC从三组分体系中去除,可形成大小为20-40nm的纳米孔洞。(PAH:聚丙烯胺盐酸;PAA:聚丙烯酸;PVPMC:羧酸类聚甜菜碱)(3)将(PAH/PAA)薄膜组装至薄芯光纤的外表面,在不同浓度的氨溶液中进行传感实验。随着浓度的逐渐增加,透射谱中心波长向短波长方向线性移动,移动量为6.87nm,传感器的灵敏性为0.027nm/ppm。传感器在选择性实验中表现出对氨良好的选择性,并且恢复性良好,动力学响应时间约为160s,恢复时间约为200s。利用折射率仪对不同氨浓度下(PAH/PAA)薄膜的折射率变化进行监测,结果显示随氨浓度增加,折射率总共减小0.006625,理论折射率灵敏性为850nm/R.I.U.。将(PAH/PAA)多孔薄膜组装至薄芯光纤的外表面,响应时间由160s缩短至70s,恢复时间也由200s缩短至80s。(4)敏感薄膜(PAH/PAA)+[PAH/(PAA+SWCNTs-COOH)]组装至薄芯光纤表面制作氨气传感器,在不同浓度的氨气中进行传感实验。随着氨气浓度逐渐增加,透射谱的中心波长向短波长方向移动,在氨浓度1-20ppm之间,呈线性移动。氨气浓度范围1-20ppm时,传感器的灵敏性为0.031nm/ppm。传感器在选择性实验中表现出对氨良好的选择性,并且恢复性良好,动力学响应时间约为30s,恢复时间约为75s。(SWCNTs-COOH:羧酸修饰的单臂碳纳米管)