荧光基光纤化学传感器

提出一种在荧光基化学传感器应用中同时确定温度和分析浓度的方法。该方法适用于以钌合成物荧光性的猝灭为基础的光学氧传感器。采用激励辐射和吸收长通滤波器进行温度测量。获得的初步结果表明，氧测量的耐久性与光功率电平的温度无关。此外还研究了用半导体毫微粒子进行自基准测量的可能性。为了优化传感器设计，试验和比较了进行氧传感的几种不同光纤探头的几何结构，包括将辐射耦合到光纤系统中的不同方法。对水溶液中作为光纤pH传感器固定载体的聚乙烯醇（PVA）和聚丙烯酰胺薄膜进行了试验。获得的一些结果证明，光纤pH指示剂可以用于远程监测。     

探头采用荧光体和光纤的温度计

324D型器件乃是采用荧光体和光纤构成探头的温度计。在一根光纤的前端装上可以由红外线激发的荧光体,並将其放置于将要被测定的环境中。使由发光二放管来的脉冲红外光(940nm)通过光纤而触发荧光体。红外光照射停止后,由荧光体产生残余光(550nm),其特性(时间-辉度)积分值随环境温度而变化。将该值与已知数据对比,即可求出温度。     

基于Monte-Carlo模拟的光纤探头的设计以及探头在皮肤NADH荧光光谱测量中的应用

研发了一套血流介导皮肤荧光光谱(FMSF)检测系统,该系统可以非侵入性地检测人体皮肤内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)荧光光谱的动态变化;对该系统中的荧光探头进行了仿真设计,以提高NADH荧光的收集效率.首先构建人体7层皮肤结构模型,采用蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法模拟组织中光子的传输规律;然后探究了收集光纤的纤芯直径、激发光纤与收集光纤的近边缘距离、光纤探头与皮肤之间的距离等对荧光光谱检测的影响;最后根据模拟结果研制了一套光纤探头,并将其应用于皮肤NADH荧光光谱检测系统中.结果 表明:采用该系统结合闭塞后反应性充血可以在体检测NADH荧光光谱,光谱强度呈现一种明显的动态变化.与现有技术相比,基于FMSF技术的皮肤NADH检测方法具有测量速度快、无创等优势,为研究线粒体能量代谢及糖尿病等相关疾病提供了先进的技术手段.     

Ag纳米粒子修饰多模光纤的拉曼增强特性实验

为了分析研究光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针 的拉曼增强特性,采用简单廉价的化学方法制备Ag纳米颗粒修饰 光纤SERS探针,采用罗丹明6G(R6G,Rhodamine 6G)作为探针分子进行了不同浓度R6G溶 液(10－7~10－9M)的拉曼测试实 验和浓度为10－6M的R6G溶液的Time-course SERS Mapping实验,研究了该光纤 SER S探针的拉曼增强特性,制备的光纤SERS 探针样品检测R6G的极限浓度低至10－9M;在Time-course SE RS Mapping实验中,分 析验证了探针分子溶液蒸发过程对光纤 SERS探针的拉曼增强特性的影响。研究表明,由于制备的光纤SERS探针对荧光噪声没有抑 制作用,导致所测得探针分子 的拉曼光谱受探针分子溶液状态、测试方式的极大影响。当溶液充足时(浸泡状态),所测 光谱信号荧光噪声与有效拉曼光 谱信号都比较大;在溶液干燥过程中,所测光谱信号荧光噪声与有效拉曼光谱信号都减少, 但荧光噪声减小幅度远大于拉曼光谱信号。     

基于磁性聚合物薄膜的光纤磁场传感探针

为了获得一个高灵敏度法布里-珀罗干涉仪光纤磁场传感探头,采用紫外光固化方法在单模光纤端面集成一个弧形磁性聚合物薄膜。利用条形磁铁作为场源,对干涉仪的腔长和折射率进行调制,对干涉峰峰值波长位置进行监测,实现对磁场强度的传感探测。将磁铁分别垂直和平行于传感探头放置,实验测得传感结构的灵敏度分别为46.77 pm·mT~(-1)和56.37 pm·mT~(-1)。该传感器具有成本低、制作方便、灵敏度高、稳定性好等特点,在生物医疗、信息技术等领域有着广泛的应用前景。     

高分辨率光纤激光传感系统

提出并实现了一种基于光纤光栅(FBG)激光器的高分辨率光纤传感系统。通过在一段高增益有源光纤写入光纤光栅形成光纤激光传感器,待测信号作用在激光器上引起激光频率变化,采用偏振无关的非平衡迈克耳孙光纤干涉仪将激光频率变化转化为干涉仪相位变化。干涉仪输出的信号经过光电转换后,用采集卡转换为数字信号输入计算机,最后利用改进的归一化相位载波(PGC)解调技术,实现信号的高分辨率解调。实验表明该传感系统的动态应变分辨率达到了5.6×10-4nε/Hz,并且解调结果与待测信号具有良好的线性关系。     

温度传感器

加拿大Luxtron公司在它的光纤温度传感器系列中又增加了几个品种。△一种新的探头可以测量高达45℃的温度,传温尖端能经受高达500℃的温度而不会损坏,MIH型探头在直径为1.6mm的铝管端郡粘贴了一种荧光物质。把剥掉护套的石英光纤悬浮在铝管之中,并加聚四氟乙烯护套,该光纤把荧光物质投入到热材料后的激发光传给测量仪器。△Luxtron还推销了一种供750型光纤温度传感系统一起选择使用的温度探头。它耐许多化学制品,     

光纤倏逝波生物传感器探针新的几何设计

为提高光纤倏逝波生物传感器的探测效率和灵敏度,根据光纤的模式匹配理论计算了给定条件下光纤探头的模式匹配半径,以此匹配半径为基础分析激发光在线性锥型光纤探头中的光线传输轨迹.结合倏逝波透射深度与光线入射角之间的关系,提出一种新的抛物线锥形光纤探头.计算结果表明,为使入射光在均匀感应部分激发的能量最大,入射角在锥形感应部分必须满足在锥形终端最小且刚好是临界角的条件.通过修正抛物线锥形参数,使入射角在满足全反射条件下更加接近于临界角,从而获得比线性锥形更深的透射深度.灵敏度测试实验结果表明抛物线锥形的灵敏度比其它探针测试效果好,说明凹形抛物线锥形探针能够与待测的生物样品之间构成一种理想的荧光收集与激发机制,实验与理论结果比较吻合.     

一种新型的高灵敏度光纤传感器的研究

为了提高传感器的灵敏度和线性度,该文提出了改变光纤的表面粗糙度和探针类型。首先通过自主搭建轮式光纤侧面抛磨系统,将光纤的一端镀一层Ag膜作为反射镜面,制备得到表面较粗糙的D型光纤探针。通过检测探针的传感特性发现,被测溶液折射率的变化会引起不同能量的吸收,由此使光功率计接收的光功率发生改变。经测试,制备的D型光纤传感器稳定性及线性度均很好,尤其是抛磨损耗为18 dB的传感器的灵敏度和线性相关系数分别高达66.02 dB/RIU和99.58%。通过对折射率的精度进行测量和计算,得到其精度高达0.000 04。结果表明,该传感结构具有广泛应用于生化传感(如新冠疫情等)及对环境污染程度进行实时监测的潜力。     

温度补偿型光纤光栅加速度传感探头结构设计

采用可调光纤F-P滤波器技术设计了一种光纤光栅加速度传感系统。提出了一种温度补偿型光纤光栅加速度传感探头,探头弹性系统主要有惯性质量块、双弹簧片、钢管等组成。探头采用不受力光纤光栅法进行了温度补偿。该探头具有结构简单,不受电磁干扰,不受光路功率波动和相位噪声影响等优点,且能自动进行温度补偿。     

基于塑料光纤传感的溶解氧浓度检测的实验研究

利用荧光猝灭原理,以塑料光纤为传感和传光元件,采用邻啡咯啉钌作为荧光标记物,应用检测荧光指示剂荧光寿命的方法进行溶解氧(DO)浓度的测定,荧光指示剂的荧光寿命利用相移法进行测量。实验制作了U形、双锥形和螺旋形3种不同形状的传感头,实验发现,与U形、双锥形传感头相比,螺旋形传感头具有更高的灵敏度;实验测试了荧光标记物浓度对系统灵敏度的影响,结果发现,浓度过高或过低都会降低系统的灵敏度,因此,要提高DO传感器灵敏度需要选择合适浓度的荧光标记物。     

基于荧光猝灭原理的硝基芳烃类爆炸物检测实验研究

基于荧光猝灭原理,以共轭荧光聚合物MEH-PPV为荧光指示剂,采用塑料光纤作为传感和传光元件进行硝基芳烃类爆炸物检测。实验采用探测荧光指示剂荧光寿命的方法进行爆炸物检测,荧光指示剂的荧光寿命利用相移法进行测量。测量了不同荧光指示剂浓度时系统对爆炸物检测的灵敏度,发现当MEH-PPV质量浓度为10 mg/L时,系统的灵敏度最高;研究了U形、双锥形、螺旋形塑料光纤传感头对系统灵敏度的影响,发现双锥形传感头的灵敏度最高;测试了荧光指示剂MEH-PPV的稳定性,实验表明光照会加快MEH-PPV的漂白速度。     

MPOF的制备

微结构聚合物光纤(MPOF)是一种新型的光纤,有着良好的应用前景,为此介绍了MPOF的各种制备方法:毛细管堆叠法、铸塑法、钻孔法等;并用毛细管堆叠法和铸塑法分别制作了一种微结构双折射光纤和一种分段式包层结构光纤.还提出了一些具有创新意义的工艺手段,而这些工艺手段通过实验证明是令人满意的.     

基于光谱吸收和荧光检测技术的新型光纤气体传感系统(英文)

设计了一个完整的光纤气体测量系统,提高了检测SO2浓度精确度和读取时间。光路检测系统和分配系统相结合,用于实现在气体传感系统中光谱吸收检测技术和荧光检测技术的有效集成,从而可以扩大本仪器的应用领域和测量范围。光源调制锁定检测技术和双光路差检测技术也被结合在该系统中。在测量吸收光信号和荧光信号中,使用高精度空心光子带隙光纤传感探头,实现了较高的精度和灵敏度。实验数据和测量的结果表明,该系统具有较高的分辨率,大约为2 ppm,并且误差小于0.109。     

MPOF用拉丝塔分区加热系统的设计

拉丝是制作微结构聚合物光纤（MPOF）的关键环节之一，而加热系统则是拉丝塔的关键组成部分。制作MPOF要求加热系统的温度场呈特殊分布，因此设计了一种基于微控制器（Microcontrol Unit，MCU）的分区加热系统。该系统温度曲线比较理想，满足了制作MPOF的需要。     

激光诱导荧光探测气溶胶装置的研制及实验研究

基于激光诱导荧光原理研制出一套激光诱导荧光探测气溶胶的装置。该装置采用Nd:YAG脉冲激光器产生355 nm波长脉冲激光,经过引导后进入样品池,激发出的荧光被系统收集后进入高分辨率光栅光谱仪,得到样品的荧光光谱图。选用还原型辅酶I（NADH）和核黄素两种典型的生物荧光物质对系统的性能进行测试,在355 nm激光激发下,获取了还原型辅酶I（NADH）、核黄素荧光光谱图;研究了样品浓度对于荧光光谱强度的影响,结果表明在低浓度范围荧光强度与浓度呈线性关系;考查了激光能量对荧光强度的影响,在一定能量范围荧光强度与激光能量呈线性关系,但当激光能量达到一定值后荧光强度会发生饱和。该装置所建立的生物性物质荧光数据库有利于了解和掌握生物荧光特性,对于进一步实现生物气溶胶远距离探测具有重要意义。     

An efficient fiber fluorescence probe for the detection of trace elements

A high-efficiency capillary-fiber optic probe is developed for measuring the concentration of trace elements. The optimal probe consists of an excitation fiber (incident fiber) and a ring of collection fibers which is made up of 6 fibers. Both simulation and experiment results show that the structure gives the higher coupling efficiency with a reasonable capillary diameter. The coupling efficiency of the probe is determined by the number and arrangement of the fibers, internal diameter and length of the fiber optic sensing probe, and the end reflectivity of the capillary. The concentra-tion of the carbonic anhydrase solution and dezincification reagents also affect the efficiency. A fluorescence efficiency of 2.4% is obtained in zinc detection experiment.     

MPOF切割机温度控制系统的设计

微结构聚合物光纤(MPOF)是一种新型的聚合物光纤,其主要特征是在包层中有形状、大小、排列不同的空气孔.因为材料的特性,聚合物光纤的切割以及端面处理要比石英光纤复杂得多,尤其对于具有微结构的聚合物光纤更是如此.影响光纤切割质量的因素很多,其中切割时切割机的温度是决定光纤切割质量的关键.因此,设计了一种以单片机作为核心部件的切割机温度精确控制系统.该系统工作稳定,性能可靠,能够满足实验需要.     

基于U形塑料光纤的氧气传感器

报道了一种基于荧光猝灭原理的光纤氧气传感器.采用塑料光纤作为传感和传光元件进行氧气传感,传感头制成U形.以邻菲咯啉钌作为荧光标记物,用溶胶-凝胶法制备敏感材料.采用相移法来实现对荧光寿命的测定.测量了不同弯曲半径传感头对氧气传感的灵敏度,发现当U形光纤的弯曲半径较小时系统的灵敏度较高.对荧光寿命和氧气浓度的关系进行了测量,发现二者呈哑线性关系,提出双荧光体模型解释这一实验现象.     

A Substitution‐Dependent Light‐Up Fluorescence Probe for Selectively Detecting Fe3+ Ions and Its Cell Imaging Application

Deliberate design of specific and sensitive molecular probes with distinctive physical/chemical properties for analyte sensing is of great significance. Herein, by taking advantage of the position‐dependent substituent effects, an aggregation‐induced emission featured iron (III) probe from ortho‐substituted pyridinyl‐functionalized tetraphenylethylene (TPE‐o‐Py) is synthesized. It displays high sensitivity and selectivity toward iron (III) detection. The recognition arises from the position isomer of ortho‐substitution, and the fact that TPE‐o‐Py has a low acid dissociation constant (pK _a) that is close to that of hydrolyzed Fe³⁺. Importantly, TPE‐o‐Py as a light‐up fluorescence probe could be employed for Fe³⁺ sensing in living cells with a pronounced red‐shift in fluorescence emission.