一种基于空芯光纤的Ni制造技术

本发明专利技术公开了一种基于空芯光纤的Ni

【技术实现步骤摘要】
一种基于空芯光纤的Ni
2+
浓度检测装置、制备方法及系统


[0001]本专利技术涉及光纤传感器
，具体涉及一种基于空芯光纤的Ni
2+
浓度检测装置、制备方法及系统。

技术介绍

[0002]光纤传感技术利用光纤来检测由透射光和分析物之间的相互作用引起的光信号，与电子传感器相比，光纤传感器具有体积小、抗电磁干扰、耐化学腐蚀、成本低、具备生物兼容性等优点。因此，被应用于各种环境参数检测，如：温度、应变、弯曲、pH值和环境折射率等。
[0003]工矿企业排放的大量重金属污染物，主要以水为载体扩散到环境中，通过直接饮用或者经过食物链累积后间接进入人体对生命健康构成威胁，此外重金属还通过土壤和地下水对环境造成持久性污染，危害深远。镍是生命的基本元素，然而，人体每天对镍的需求量为0.3毫克，过量接触镍会导致多种影响，如呼吸系统疾病、心血管疾病、肾功能受损和生育能力受损，并可能导致白血病。因此，开发一种廉价、稳定、环保的传感器来检测水溶液中镍浓度超标，对生态、医疗监测等诸多领域具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置、制备方法及系统，解决现有技术中的装置灵敏度低、响应速度慢、抗腐蚀性和抗电磁干扰性弱等问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置的制备方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一：熔接：在两段单模光纤之间熔接一段空芯光纤，形成单模
‑
空芯
‑
单模光纤；
[0007]步骤二：化学处理：为了去除单模
‑
空芯
‑
单模光纤上的灰尘并使其表面羟基化，将步骤一中制得的单模
‑
空芯
‑
单模光纤在NaOH溶液中浸泡1h，将浸泡完成后的单模
‑
空芯
‑
单模光纤用去离子水冲洗，得到中间产物Ⅰ；
[0008]然后将中间产物Ⅰ浸入CS溶液中保持6分钟，用去离子水洗涤未结合的分子，然后在空气中干燥单模
‑
空芯
‑
单模光纤2分钟，得到中间产物Ⅱ；
[0009]然后将干燥后的单模
‑
空芯
‑
单模光纤浸入PAA溶液中，用去离子水洗涤未结合的分子，然后在空气中干燥，完成单模
‑
空芯
‑
单模光纤上单层CS/PAA膜的沉积；
[0010]得到沉积有单层CS/PAA膜的中间产物Ⅲ；
[0011]步骤三：多层覆膜：重复步骤二的过程，完成单模
‑
空芯
‑
单模光纤上多层CS/PAA膜的沉积；
[0012]得到基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置。
[0013]本专利技术还具有如下技术特征：
[0014]所述的步骤一具体包括：
[0015]将空芯光纤的涂覆层刮掉，然后对单模光纤和空芯光纤的端面进行切割；
[0016]将切割后的单模光纤通过熔接的方式与切割后的空芯光纤对准，并通过调整熔接机的放电强度和放电时间，熔接后形成单模空芯光纤；
[0017]再将另一根切割后的单模光纤通过熔接的方式与空芯光纤的一端对准，并通过调整熔接机的放电强度和放电时间，熔接后形成单模
‑
空芯
‑
单模光纤。
[0018]所述空芯光纤内径在2μm
‑
100μm之间。
[0019]所述空芯光纤长度在2mm
‑
12mm之间。
[0020]所述的多层CS/PAA膜层数为5
‑
12层。
[0021]一种基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置，所述的基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置采用上述的方法制备得到。
[0022]一种基于空芯光纤的Ni
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浓度检测系统，包括上述的基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置；
[0023]所述的基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置两端分别连接有光源和光谱仪。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0025](Ⅰ)本专利技术在空芯光纤的表面沉积CS/PAA，光源入射光经过单模
‑
空芯
‑
单模光纤时，在单模光纤中传输的基本模式将在第一融合点激发空芯光纤中的一系列高阶包层模式，并且当光在空芯光纤中传输一定距离回到第二融合点时，通过第二熔接点被重新耦合到单模光纤的纤芯，并与纤芯基本模式发生干涉。当外部环境的折射率发生改变时，纤芯模式和包层模式的有效折射率差发生改变，进而造成透射峰的漂移，由此实现对Ni
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浓度的测量。并且灵敏度高、响应速度快、抗腐蚀性和抗电磁干扰性强。
[0026](Ⅱ)本专利技术的总体结构具有结构简单、成本低、承载力高、可靠性高、易于维护等特点。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的结构示意图；
[0028]图2是本专利技术的一种基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置示意图；
[0029]图3是本专利技术[CS/PAA]n多层的自组装沉积过程示意图；
[0030]图4是本专利技术传感器在未沉积材料测试不同折射率的光谱图；
[0031]图5是本专利技术传感器对在未沉积材料测试不同折射率的响应特性的线性拟合图。
[0032]附图中各个标号含义：
[0033]1‑
第一单模光纤；2
‑
空芯光纤；3
‑
第二单模光纤；4
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CS/PAA膜；5
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光源；6
‑
光谱仪；
[0034]以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0035]以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。
[0036]本专利技术所用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的
方位、以特定的方位构造和操作，内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，不能将上述术语理解为对本专利技术的限制。
[0037]在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：熔接：在两段单模光纤之间熔接一段空芯光纤，形成单模
‑
空芯
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单模光纤；步骤二：化学处理：将步骤一中制得的单模
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空芯
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单模光纤在NaOH溶液中浸泡，将浸泡完成后的单模
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空芯
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单模光纤用去离子水冲洗，得到中间产物Ⅰ；然后将中间产物Ⅰ浸入CS溶液中，用去离子水洗涤未结合的分子，然后在空气中干燥单模
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空芯
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单模光纤，得到中间产物Ⅱ；然后将干燥后的单模
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空芯
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单模光纤浸入PAA溶液中，用去离子水洗涤未结合的分子，然后在空气中干燥，完成单模
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空芯
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单模光纤上单层CS/PAA膜的沉积；得到沉积有单层CS/PAA膜的中间产物Ⅲ；步骤三：多层覆膜：重复步骤二的过程，完成单模
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空芯
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单模光纤上多层CS/PAA膜的沉积；得到基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置。2.如权利要求1所述的基于空芯光纤的Ni
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浓度检测装置，其特征在于，所述的步骤一具体包括：将空芯光纤的涂覆层刮掉，然后对单模光纤和空芯光纤的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚蓉，闫明露，刘贝贝，江曼，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：