一种基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器制造技术

本发明专利技术公开基于法布里‑珀罗干涉的光纤重离子传感器，包括单模光纤、石英玻璃毛细管、高硼硅玻璃、活性层；单模光纤插入石英玻璃毛细管的通孔内，石英玻璃毛细管的一侧端与高硼硅玻璃的一侧端固定连接；高硼硅玻璃另一侧端与活性层一侧端固定连接。本发明专利技术还公开基于法布里‑珀罗干涉的光纤重离子传感器的制备方法。利用光纤干涉的优点及改性高分子化合物吸附重金属离子后导致折射率和厚度的细微变化，从而引起干涉条纹的变化，依据高分辨率解调算法，快速方便高灵敏度测量环境中的重金属离子浓度，对环境或食品中的重金属污染情况进行有效评估。同时可以通过高硼硅厚度变化引起的干涉条纹变化信息剔除活性层因环境温度变化引起的干涉条纹变化量。

A fiber optic heavy ion sensor based on Fabry Perot interference

【技术实现步骤摘要】
一种基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器
本专利技术涉及重金属离子检测领域，特别是涉及一种基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器及其制备方法。
技术介绍
随着国民经济和社会的快速发展，各种工业废水排放、污水灌溉、化肥不合理实用、空气污染等现象不断发生，环境、水资源、土壤受到重金属污染的现象日益严重。重金属离子很难降解，容易通过饮用水或食物链被人体不断吸收，重金属离子沉积和富集于人体内，超过一定浓度后就会对人体有毒，对身体产生直接危害，危及人类的健康。重金属元素被人体吸收后将导致蛋白质变性、酶失去活性、组织细胞出现结构和功能上的损害，因此，重金属含量的检测对人们的健康生活非常重要，研究对重金属离子有选择性的高灵敏检测方法有重要意义。重金属含量的传统检测方法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法、质谱法、酶抑制法和电化学分析检测法。这些仪器的分析测试方法有各自的优点，但是检测繁琐，耗时长，操作复杂等缺点，一直困扰目前重金属离子的检测。现在急需一种能够方便快捷高灵敏度地检测重金属离子含量的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器，以解决上述现有技术存在的问题，能够高效地测定环境中的重金属离子含量。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器，包括单模光纤、石英玻璃毛细管、高硼硅玻璃、活性层。所述单模光纤插入所述石英玻璃毛细管内,所述单模光纤的一端伸出所述石英玻璃毛细管的一端；所述石英玻璃毛细管的另一端与所述高硼硅玻璃的一端固定连接；所述高硼硅玻璃的另一端与所述活性层的一端固定连接。优选地，所述石英玻璃毛细管的内径为126-128微米，外径为1-2.5毫米；所述高硼硅玻璃的厚度为100-500微米。优选地，所述石英玻璃毛细管与所述高硼硅玻璃相接触的端面、所述单模光纤与所述高硼硅玻璃相接触的端面都应具有12级或以上光洁度。优选地，所述单模光纤和所述石英玻璃毛细管通过环氧胶固定连接。同时本专利技术还公开一种基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器的制备方法，包括以下步骤：(1)准备单模光纤，在单模光纤周面涂抹环氧树脂光学胶后将其插入石英玻璃毛细管通孔内形成侧端面平齐的整体，在80-150℃温度下放置1-15分钟；将单模光纤和石英玻璃毛细管平齐的侧端面都抛光至12级或更高的光洁度；(2)将直径为1-2.5毫米的高硼硅玻璃加工成100-500微米的厚度，然后将其一个端面抛光至12级的光洁度，另一个端面抛光至8-9级的光洁度；(3)将步骤(1)中制备的固定有单模光纤的石英玻璃毛细管和步骤(2)中抛光完毕的高硼硅玻璃置于酒精溶液中用超声波清洗3-10分钟；(4)将通孔内插有单模光纤的石英玻璃毛细管的抛光面与抛光好的高硼硅玻璃的侧端面通过光胶法固定；(5)准备活性层，通过自组装方法将其制备在高硼硅玻璃的另一侧端面上，活性层裸露的一侧端面光洁度应能保证反射一定的光功率。优选地，步骤(5)中活性层由改性季铵盐壳聚糖制成。本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术利用光纤干涉的优点以及改性高分子化合物吸附重金属离子后导致其折射率和厚度的细微变化，从而引起干涉条纹的变化，依据高分辨率解调算法，可以快速方便高灵敏度地地测量环境中的重金属离子浓度，从而能够对环境或食品中的重金属污染情况进行有效评估。同时，由于环境温度变化的时候会引起高硼硅玻璃的厚度变化，同时也会引起活性层厚度的变化，因此，可以通过高硼硅厚度变化引起的干涉条纹变化信息剔除活性层因环境温度变化引起的干涉条纹变化量，从而提高重金属离子的测量精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器的结构图；图2为本专利技术基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器的光信号传输原理图；图3为利用本专利技术基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器进行重金属离子检测的系统示意图；其中，1是单模光纤，2是石英玻璃毛细管，3是高硼硅玻璃，4是活性层，5是第一反射面，6是第二反射面，7是活性层裸露的侧端面，8是石英玻璃毛细管端面和高硼硅玻璃的分界面反射的光信号，9是高硼硅玻璃和活性层的分界面反射的光信号，10是活性层表面反射的光信号，11是光源，12是光纤耦合器，13是存放重金属离子溶液的容器，14是重金属离子传感器，15是信号解调和输出显示装置。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术提供一种基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器，包括单模光纤1、石英玻璃毛细管2、高硼硅玻璃3、活性层4。在结构上，所述单模光纤1的周面涂抹有环氧胶OE188后插入所述石英玻璃毛细管2的通孔内并且二者的一侧端面平齐，所述石英玻璃毛细管2的一侧端面与所述高硼硅玻璃3的一侧端面固定连接；所述高硼硅玻璃3的另一侧端面与所述活性层4的一侧端面固定连接。进一步优化方案，石英玻璃毛细管2的内径为126-128微米，外径为1-2.5毫米；高硼硅玻璃3的厚度为100-500微米，同时，石英玻璃毛细管2与高硼硅玻璃3相接触的端面、单模光纤1与高硼硅玻璃3相接触的端面都应具有12级或以上光洁度。同时，本专利技术还提供一种基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器的制备方法，具体内容如下：准备单模光纤1，按照光纤端面的处理方法将单模光纤1清洗干净，然后用光纤切割刀把单模光纤1的端面切平，在单模光纤1的周面涂抹环氧树脂光学胶OE188，然后将其插入内径126-128微米且外径1-2.5毫米的石英玻璃毛细管2通孔内，来回多次抽动单模光纤1，使得环氧树脂光学胶OE188均匀地分布在单模光纤1与石英玻璃毛细管2的内壁之间，从而使得石英玻璃毛细管2通孔内的单模光纤1的各个位置受到的积压力基本相同。同时还应保证单模光纤1和石英玻璃毛细管2二者形成侧端面平齐的整体，最后将其在80-150℃温度下放置1-15分钟，然后将单模光纤1和石英玻璃毛细管2平齐的侧端面都抛光至12级或更高的光洁度。将直径为1-2.5毫米的高硼硅玻璃加工成100-500微米的厚度，然后将其一个端面抛光至12级的光洁度，另一个端面抛光至8-9级的光洁度。然后将抛光好的高硼硅玻璃3置于酒精溶液中用超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器，其特征在于包括单模光纤、石英玻璃毛细管、高硼硅玻璃、活性层；/n所述单模光纤插入所述石英玻璃毛细管内,所述单模光纤的一端伸出所述石英玻璃毛细管的一端；所述石英玻璃毛细管的另一端与所述高硼硅玻璃的一端固定连接；/n所述高硼硅玻璃的另一端与所述活性层的一端固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器，其特征在于包括单模光纤、石英玻璃毛细管、高硼硅玻璃、活性层；
所述单模光纤插入所述石英玻璃毛细管内,所述单模光纤的一端伸出所述石英玻璃毛细管的一端；所述石英玻璃毛细管的另一端与所述高硼硅玻璃的一端固定连接；
所述高硼硅玻璃的另一端与所述活性层的一端固定连接。


2.根据权利要求1所述的基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器，其特征在于，所述石英玻璃毛细管的内径为126-128微米，外径为1-2.5毫米；所述高硼硅玻璃的厚度为100-500微米。


3.根据权利要求1所述的基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器，其特征在于，所述石英玻璃毛细管与所述高硼硅玻璃相接触的端面、所述单模光纤与所述高硼硅玻璃相接触的端面都应具有12级或以上光洁度。


4.根据权利要求1所述的基于法布里-珀罗干涉的光纤重离子传感器，其特征在于：所述单模光纤和所述石英玻璃毛细管通过环氧胶固定连接。


5.根据权利要求1-4之一所述基于法布里...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文华，吴伟娜，吴胜旭，李思东，赖学辉，田秀云，罗元政，陈芷珊，周裕华，
申请(专利权)人：广东海洋大学，广州市加和检测技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44