硬脂酸复合薄膜光波导元件的气敏性研究

利用旋转-甩涂法将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)-硬脂酸复合薄膜固定在钾离子(K+)交换玻璃光波导表面,研制了PVP-硬脂酸复合薄膜/K+交换玻璃光波导元件,用于对挥发性有机物蒸汽进行检测。实验结果表明,在室温下该元件对低浓度的二甲苯蒸汽仍有较好的重复性和选择性响应,能够检测到1×10-6(体积分数)的二甲苯,其响应和恢复时间分别为9 s和35 s,相对标准偏差为±4.17%。该元件具有灵敏度高、响应-恢复速度快、可逆性好、成本低、容易制作等特点。     

四苯基卟啉薄膜/K+-交换玻璃光波导传感器的研制及其气敏性研究

利用Alder法合成了四苯基卟啉并进行了表征;用匀胶机将一定浓度的四苯基卟啉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,其中对二甲苯的响应最大,能检测到1×10-6（V/V0）的二甲苯蒸气。     

ZnO-Fe3O4复合薄膜/K+交换玻璃光波导敏感元件对二甲苯的气敏性研究

采用溶胶凝胶法制备掺杂量不同的ZnO-Fe3O4溶胶,并用浸渍-提拉法将敏感材料涂覆在K+交换玻璃光波导表面,研制出ZnO-Fe3O4复合薄膜/K+交换玻璃光波导敏感元件。将敏感元件固定在光波导监测系统对挥发性有机气体进行检测。实验结果表明,在室温下该敏感元件对二甲苯蒸气有较好的选择性响应,能检测的二甲苯最低浓度为1×10-6(体积比V/V0),响应及回复时间为12s和60s。该敏感元件具有响应快,灵敏度高,成本低,容易制备等特点。     

高灵敏复合光波导传感器及其研究进展

高灵敏复合光波导是在K 交换玻璃光波导上面涂(溅射法或旋转涂膜法)两端带斜坡的高折射率薄膜而研制出的一种元件.该元件表面灵敏度比K 交换玻璃光波导或分光光度法的灵敏度高出了2～3个数量级.利用复合光波导研制的氨气传感器和免疫传感器的灵敏度达到了世界领先水平.光波导传感器具有体积小,响应快,灵敏度高等特点.该文较全面介绍了利用高折射率薄膜设计和研制高灵敏复合光波导及其在化学生物传感器中的应用,并对未来光波导传感器的研究作了展望.     

间甲酚紫-PVP复合薄膜/K+交换玻璃光波导元件的制备及其气敏研究

利用旋转甩涂法(Spin-Coating)将间甲酚紫-聚乙烯吡咯烷酮复合薄膜固定在K+交换玻璃光波导表面研制了光波导敏感元件.研究了不同复合比例的间甲酚紫-聚乙烯吡咯烷酮复合薄膜与酸性和挥发性有机气体作用前后的紫外可见吸收光谱变化,并在此基础上研究了该敏感元件在光波导测试系统中对酸性和挥发性有机气体的响应.敏感薄膜与酸性气体作用后,薄膜由黄色变为紫红色.该敏感元件能检测到体积比浓度低于1×10-10(1.41×10-4 mg/m3)的H2S,响应和恢复时间分别为1.1 s和8.5 s,信噪比S/N为15.43;能检测到体积比浓度低于1×10-10(2.66×10-4 mg/m3)SO2气体,响应和恢复时间分别为0.4 s和2.7 s,信噪比S/N为5.88.间甲酚紫-聚乙烯吡咯烷酮复合薄膜厚度为199 nm±5 nm.     

Fe2O3-In2O3复合薄膜光波导传感元件检测二甲苯气体的研究

摘 要：本文采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出氧化铁-氧化铟复合材料,利用提拉法将复合材料固定在锡掺杂玻璃光波导表面研究出能够检测二甲苯气体的Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件。将气敏元件固定在气体检测系统中对挥发性有机气体进行检测。实验结果表明,Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件对二甲苯气体具有较好的响应,其响应浓度范围为1×10-3～1×10-5(V/V)。在常温下该敏感元件对于浓度为1×10-5(V/V)的二甲苯蒸汽有比较明显响应,其响应和恢复时间分别为5s和20s。Fe2O3-In2O3复合薄膜/锡掺杂玻璃光波导气敏元件具有灵敏度高、响应速度快、制作工艺简单和可逆性好等特点。     

高灵敏光波导传感器检测H2S气体

将甲基绿-聚乙烯醇薄膜固定在钾离子(K )交换玻璃光波导表面,研制出一种光学硫化氢气体传感器.实验结果表明,本传感器对浓度在20×10-9 ～1.3×10-6范围内的硫化氢气体有良好的线性响应(R= 0.989 7)和快速响应(t0.9小于3 s).本传感器具有灵敏度高、可逆性好、重现性高、成本低,结构简单和易制作等特点.     

碱性品红薄膜光波导传感元件检测二氧化硫气体的研究

该文利用碱性品红薄膜作为光波导传感元件的敏感层,研制出了一种玻璃光波导酸性气体传感元件,将该元件固定在光波导气体检测系统,检测了SO2气体.该气体传感元件能够检测浓度为5×10-7(体积分数)的SO2气体,其响应和恢复时间分别为3s和8s,相同浓度的其它酸性气体对检测SO2气体干扰较小.该传感元件具有响应快、可逆性好、容易制备等特点.     

基于K~+交换平面光波导气体传感器检测丙酮蒸气

利用旋转甩涂法K+交换玻璃光波导元件表面上固定甲基绿/聚乙烯醇敏感膜,成功地研制出一种丙酮光学传感器。实验结果表明:传感器对浓度在25~650mg/m3范围内的丙酮蒸气具有良好的线性响应,相关系数为0.991 15(n=5),检出限达到11mg/m3(S/N=3),响应时间小于3 s。该传感器具有较好的可逆性、重复性和成本低等特点。     

SnO2-La2O3复合膜/玻璃光波导气敏元件与性能研究

研制了掺有不同质量分数La2 O3的SnO2复合薄膜,并测定了该薄膜和各种挥发性有机物饱和蒸气接触前后的的吸光度变化,其中含有3.0%La2O3的SnO2薄膜在氯苯蒸气气氛中的吸光度变化较大.选用3.0%La2O3的SnO2复合薄膜作为敏感试剂固定在Sn掺杂玻璃光波导表面,研制出一种光波导气敏元件,并对氯苯蒸气进行了检测.室温下该敏感元件对于体积分数为4×10-6的氯苯蒸气有很明显响应.     

掺杂三乙醇胺铜配合物的PVA复合薄膜/K+交换玻璃光波导器件检测SO2气体

三乙醇胺酮配合物气敏性研究发现,该配合物与二氧化硫气体作用时透光率发生变化。以此结果为依据在K 交换玻璃光波导表面固定三乙醇胺铜配合物掺杂的聚乙烯醇复合薄膜,研制出了二氧化硫气体传感元件,并在光波导传感检测系统中测定其传感特性。实验结果表明,本传感元件对低浓度(500×10-9～15×10-6)二氧化硫气体有良好的线性快速可逆响应,低浓度氯化氢、硫化氢、二氧化氮、氨气以及挥发性有机物蒸汽对二氧化硫气体的检测没有干扰,具有灵敏度和选择性高、可逆性好,结构简单和易制作等特点。     

Detection of ammonia in the ppt range based on a composite optical waveguide pH sensor

An optical waveguide (OWG) pH sensor with two thin guiding layers (composite OWG) was fabricated, and its application to sensing extremely low concentrations of ammonia was demonstrated. The highly sensitive element based on a titanium dioxide (TiO₂) film was deposited onto the surface of a potassium ion (K⁺) exchanged glass OWG by RF sputtering. The surface of the TiO₂ film was coated with a thin film of a pH indicator dye (bromothymol blue, BTB) by spin coating. With optimum thickness of BTB film at about 46 nm and of TiO₂ films at 18–20 nm, this system proved to be an extremely sensitive ammonia sensor. The experimental results of the optimum conditions on BTB and TiO₂ film thicknesses were close to theoretically calculated values. The sensor easily detected 1 parts per trillion (ppt) ammonia reversibly, and had a short response time. The present sensor is also characterized by low cost, simple structure and facile fabrication.     

光波导化学传感器的数据采集和分析软件的开发

在光波导化学传感器研究中,辐照计检测的光强度由记录器(打印机)显示。对观察、记录、分析和保存检测的数据极不方便。因此提高和改进光波导检测系统的性能,用VB6.0编程语言开发数据采集和分析软件。通过数据采集卡将辐照计连接计算机并用该软件记录、处理、分析和保存检测数据,一整套实时图形化显示过程。本论文详细介绍检测系统的硬件、软件结构和性能,它不需要任何应用软件支持,可以在Windows中直接运行,界面友好、操作方便、运行稳定性好。计算机采集和处理检测数据使新系统在灵敏度、可靠性、响应速度和检测数据的精密度等方面超过了原来系统的性能,并为检测、研究该类传感器在智能化方面提供指导作用。     

纳米WO_3粉体的制备及其气敏性能研究

采用溶胶—凝胶法分别用草酸和苯甲酸为凝胶剂制得纳米WO3粉体。通过XRD,TEM等手段对粉体的粒度、晶体结构、形貌等进行了表征,探讨了煅烧温度、工作温度、气体体积分数及不同酸作凝胶剂对气敏性能的影响。结果表明:2种情况所得元件均对NO2有1000以上的灵敏度和较高的选择性,且苯甲酸做凝胶剂有较低的工作温度(125℃)和很快的响应时间(1 s),用草酸做凝胶剂时的恢复时间只有7 s。纳米WO3厚膜NO2传感器是一种实用前景良好的传感器。     

甲醛气敏元件的研制

用溶胶凝胶(sol-gel)法制备了纳米SnO2材料。材料的平均粒径为15 nm。制作了旁热式甲醛气敏元件,对不同气体体积分数、不同温度下元件的灵敏度以及元件的响应恢复时间进行了测试。试验证明:元件工作的最佳加热电压为2.5 V,元件的响应时间约为25 s,恢复时间约为40 s。     

PPB级锆基安培型NO气体传感器性能的研究

采用丝网印刷技术制备了以In2O3为敏感电极的锆基安培型三电极NO传感器用以探测10-9级NO气体。用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对该传感器进行了理化分析;通过测量其在不同温度和不同NO浓度的气氛中的伏安特性曲线和时间响应曲线,研究了传感器的电流输出信号和NO浓度的关系以及时间响应特性。实验表明：在350℃~500℃测试温度范围内,极化电压为-60 mV,NO浓度变化为0~900×10-9时传感器响应电流的变化值Δcurrent和NO浓度之间存在较好的线性关系并且传感器在400℃时响应值最大。在被测气体总流量为100 cm3/min时,传感器信号90%的响应和恢复时间分别为18 s和12 s。传感器信号不受CO2浓度变化的影响,传感器的响应信号在测试时间里具有较好短期稳定性,但长期稳定性有待进一步提高。本文还采用阻抗谱分析方法对传感器的响应机理进行了初步的探索。     

A nitric oxide gas sensor based on Rayleigh surface acoustic wave resonator for room temperature operation

A Rayleigh surface acoustic wave (RSAW) resonator with polyaniline/tungsten oxide nanocomposite thin film is investigated as a gas sensor for detecting the presence of nitric oxide (NO) in air. The sensor developed in this work was sensitive to NO gas at room temperature. It is shown that the sensor had a frequency shift of 1.2 ppm when it was exposed to 138 ppb NO. The negative frequency response increased with NO concentration increasing. The response and recovery times of the NO sensor in this work were about 20-80 s. In addition, this RSAW sensor also exhibited reversibility and repeatability to the presence of NO gas. Especially, the presented sensor showed high selectivity with NO gas to separate from NO₂ and CO₂ gases.