本发明专利技术公开了一种条波导Ｓａｇｎａｃ环氨气传感器的制备方法，包括下列步骤：ａ．以苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯为反应前驱物，然后加入对氨气敏感的含氮染料ＣＲ４６５，在０．００４ｍｏｌ／Ｌ盐酸水溶液催化剂条件下进行水解反应，制得传感器用的溶胶－凝胶材料；ｂ．用光刻方法在硅－二氧化硅基片上刻出条波导图案，然后用旋涂法将步骤ａ制备的溶胶－凝胶材料涂在所述硅－二氧化硅基片上得到条波导；ｃ．将条波导接入到光纤Ｓａｇｎａｃ环中制得条波导Ｓａｇｎａｃ环氨气传感器。本发明专利技术提供了一种高灵敏度、不易受外界环境干扰、结构简单的条波导Ｓａｇｎａｃ环氨气传感器的制备方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氨气传感器，特别是涉及一种利用Sagnac环输出光功 率的变化来检测氨气的浓度的氨气传感器的制备方法。
技术介绍
氨气是一种无色具强烈刺激性臭味的气体，对动物和人类具有高度毒 性。氨气浓度达到25xl0-6体积分数时，对眼睛和呼吸道有刺激；达到IOO x10—6体积分数时，会引起结膜炎、呕吐；达到500 xl(T体积分数时，稍长 暴露会引起死亡。因此对氨气的检测在很多领域如食品工艺、化学工程、 医药诊断以及环境保护等方面有着重要应用。检测氨气的传统方法为电化 学传感法，但是由于电化学气体传感器使用液体电解液，而电解液的蒸发 或污染会导致传感器信号衰降，并且氨气在电极表面氧化机理比较复杂， 中间产物较多，传感器电解质的选择与工艺的变化会对传感器实际应用性 能产生根本性的影响，这限制了电化学气体传感器的发展和应用。所谓条波导Sagnac环氨气传感器是利用含有对氨气敏感材料的条波 导，在吸收了氨气后双折射会发生变化进而引起Sagnac环输出光功率的变 化来检测氨气的浓度。波导Sagnac环结构如图l所示，光源发出的光进入3dB 耦合器后被分为两束，分别沿顺时针和逆时针方向在环中传播，当两東光 再次在耦合器中相遇时发生光的干涉，用光功率计测量其输出特性。条波 导Sagnac环输出光功率为/。w-sin2^in2(5/2)4 (1)其中^为条波导快慢轴光波的相位差；e为条波导的光轴与光纤环坐标轴存在夹角。从公式(l)可知，当Sagnac环中条波导中敏感物质与氨气作用后，条波导的双折射特性^会发生变化，这将引起输出端口的光功率发生 变化，因此通过条波导Sagnac环可以灵敏而可靠地检测氨气浓度的变化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高灵敏度、不易受外界环境干 扰、结构简单的条波导Sagnac环氨气传感器的制备方法。本专利技术技术方案 一种条波导Sagnac环氨气传感器的制备方法，包括 下列步骤a. 制备对氨气敏感的溶胶-凝胶材料以摩尔比为2: 6: 2的苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯作为反应前驱物，在反应前驱物中加入对氨气敏感的偶氮染料 CR465，在0. 004mol/L盐酸水溶液催化剂条件下进行水解反应，制得传感器用的溶胶-凝胶材料；b. 制备条波导用光刻方法在硅-二氧化硅基片上刻出条波导图案，光刻时间为20s， 然后用旋涂法将步骤a制备的溶胶-凝胶材料涂在所述硅-二氧化硅基片 上，旋速控制在1200rpm,即得到条波导；c. 制备传感器将步骤b制备的条波导接入到光纤Sagnac环中，即制得所述条波导 Sagnac环氨气传感器。 专利技术的有益效果(1) 本专利技术釆用光学方法进行传感，具有不受外界电磁场的干扰、稳 定性好、灵敏度高、并具有小型化和多功能集成等优点。(2) 本专利技术采用溶胶-凝胶法制备条波导材料，溶胶-凝胶具有许多 优点(a)反应温度低，反应过程易于控制；(b)易于改性，掺杂的范围 宽；近几年来，有机/无机混合溶胶-凝胶材料显示出许多令人瞩目的特性， 更扩大了这种材料的应用范围等。(3 )本专利技术在溶胶-凝胶中掺杂对氨气敏感的CR465,使条波导Sagnac环具有选择性传感的功能。(4)本专利技术利用条波导Sagnac环进行氨气传感，具有结构简单，易于实现等优点。总的来说，本专利技术具有制作成本低、传感时不受外界电磁场的干扰、 稳定性好、灵敏度高等优点。附图说明图1是条波导Sagnac环结构示意图。其中l是光源、2是光功率计、3是3dB耦合器、4是条波导。 具体实施例方式下面通过实施例和附图对本专利技术进一步详细描述， 一种条波导Sagnac 环氨气传感器的制备方法，包括下列步骤a. 制备对氨气敏感的溶胶-凝胶材料以摩尔比为2: 6: 2的苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯作为反应前驱物，在反应前驱物中加入对氨气敏感的偶氮染料 CR465,在0. 004mol/L盐酸水溶液催化剂条件下进行水解反应，制得传感器用的溶胶-凝胶材料；b. 制备条波导用光刻方法在硅-二氧化硅基片上刻出条波导图案，光刻时间为20s, 然后用旋涂法将步骤a制备的溶胶-凝胶材料涂在所述硅-二氧化硅基片 上，旋速控制在1200rpm,即得到条波导；c. 制备传感器将步骤b制备的条波导接入到光纤Sagnac环中，即制得所述条波导 Sagnac环氨气传感器。制备实施例首先制备溶胶-凝胶材料，以摩尔比为2: 6: 2的苯基三乙氧基硅烷、 甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯作为反应先驱物，在反应前驱物中加入 偶氣染料CR"5,其中所属偶氮染料CR465是西格玛奥德里奇(上海)贸 易有限公司生产、销售的巿售商品，厂家地址上海巿淮海中路398号世纪 巴士大厦22楼A-B座。在0. 004mol/L盐酸水溶液催化剂的条件下进行水 解反应制备包层材料，水解温度为50°C;然后用光刻的方法在硅-二氧化硅 基片上刻出条波导图案，光刻时间为20s;用旋涂法将步骤a制备的溶胶-凝胶材料涂在基片上，旋速控制在1200rpm，即得到条波导；最后将制备 的条波导接入到光纤Sagnac环中，如图l所示，即制得所述条波导Sagnac 环氨气传感器。应用实施例首先往气室中通入一定浓度的氨气。打开光源，然后用光功率计监测 输出端光强的变化，记录下该功率。重复上述步骤，即可得到氨气浓度-光 功率标准曲线。现场测试时用光功率计测量输出端光强，查标准曲线即可 氨气浓度。由于该氨气传感器采用条波导Sagnac环做传感头，通过检测输 出端光强的变化来测量氨气浓度的，所以具有不受外界电磁场干扰、稳定 性好、灵敏度高、结构简单等优点。所述内容仅为本专利技术构思下的基本说明，而依据本专利技术的技术方案所 作的任何等效变换，均应属于本专利技术的保护范围。权利要求1. 一种条波导Sagnac环氨气传感器的制备方法，包括下列步骤a. 制备对氨气敏感的溶胶-凝胶材料以摩尔比为2∶6∶2的苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯作为反应前驱物，在反应前驱物中加入对氨气敏感的偶氮染料CR465，在0.004mol/L盐酸水溶液催化剂条件下进行水解反应，制得传感器用的溶胶-凝胶材料；b. 制备条波导用光刻方法在硅-二氧化硅基片上刻出条波导图案，光刻时间为20s，然后用旋涂法将步骤a制备的溶胶-凝胶材料涂在所述硅-二氧化硅基片上，旋速控制在1200rpm，即得到条波导；c. 制备传感器将步骤b制备的条波导接入到光纤Sagnac环中，即制得所述条波导Sagnac环氨气传感器。全文摘要本专利技术公开了一种条波导Sagnac环氨气传感器的制备方法，包括下列步骤a.以苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯为反应前驱物，然后加入对氨气敏感的含氮染料CR465，在0.004mol/L盐酸水溶液催化剂条件下进行水解反应，制得传感器用的溶胶-凝胶材料；b.用光刻方法在硅-二氧化硅基片上刻出条波导图案，然后用旋涂法将步骤a制备的溶胶-凝胶材料涂在所述硅-二氧化硅基片上得到条波导；c.将条波导接入到光纤Sagnac环中制得条波导Sagnac环氨气传感器。本专利技术提供了一种高灵敏度、不易受外界环境干扰、结构简单的条波导Sagnac环氨气传感器的制备方法。文档编号G01N2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种条波导Ｓａｇｎａｃ环氨气传感器的制备方法，包括下列步骤： ａ．制备对氨气敏感的溶胶－凝胶材料 以摩尔比为２∶６∶２的苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯作为反应前驱物，在反应前驱物中加入对氨气敏感的偶氮染料ＣＲ４ ６５，在０．００４ｍｏｌ／Ｌ盐酸水溶液催化剂条件下进行水解反应，制得传感器用的溶胶－凝胶材料； ｂ．制备条波导 用光刻方法在硅－二氧化硅基片上刻出条波导图案，光刻时间为２０ｓ，然后用旋涂法将步骤ａ制备的溶胶－凝胶材料涂在所述硅－ 二氧化硅基片上，旋速控制在１２００ｒｐｍ，即得到条波导； ｃ．制备传感器 将步骤ｂ制备的条波导接入到光纤Ｓａｇｎａｃ环中，即制得所述条波导Ｓａｇｎａｃ环氨气传感器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：初凤红，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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