《光纖表面電漿共振瓦斯氣體感測器的研究》是依託大連理工大學,由彭偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光纖表面電漿共振瓦斯氣體感測器的研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：彭偉
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
瓦斯氣體的實時線上檢測在煤炭、交通、石油、化工等工業，尤其在煤礦礦井、和交通隧道的安全監測中極為重要，由於其濃度過高引發的瓦斯爆炸給人民的生命財產和國家及地方經濟造成了極大的危害。本課題擬開展高靈敏度和高準確度光纖氣體瓦斯感測器的創新研究，將表面電漿共振、光纖感測器、聚合物薄膜、納米粒子等理論和技術相結合，開展原創性的套用基礎研究工作,我們將設計和研製新型的光纖表面電漿共振瓦斯氣體感測器，重點解決瓦斯氣體選擇性探測、光譜信號解調、氣體探測高靈敏度和準確率、及感測器長期穩定性等關鍵問題。光纖表面電漿共振瓦斯氣體感測器的研究將為煤炭業減少和消除由於瓦斯爆炸而帶來的危險性和災害提供安全可靠的監測和報警手段，並對交通、石油、化工、冶煉等工業現場及醫療、學校等環境中危險和有毒氣體檢測具有巨大的實用價值，因該項研究對於我國的經濟發展、社會安全和人民生命健康具有重要的意義。
結題摘要
本課題針對基於表面等離子共振機理的光纖化學氣體感測技術進行研究。將表面等離子激元及其共振、光纖感測器、微納光學、聚合物薄膜、納米材料等理論和技術進行有機結合，圍繞著可實現化學氣體感測檢測的光纖表面等離子共振感測器開展了套用基礎研究工作。通過本研究得到的主要結果可以概括為：基於亞波長金屬介質結構表面等離子激元可以實現突破傳統光學極限的超光學現象，所設計的微納器件具有普通器件不具備的特性；將表面等離子激元及其共振機理與光纖材料相結合，建立了新型的光纖化學氣體感測機制，具有和傳統稜鏡型表面等離子檢測系統相比擬的技術特性；設計和製作了基於微光學處理技術的多種光纖表面等離子共振感測器，並將其用於氣體及其他生化分子的檢測；為消除溫度、壓力等環境因素的影響，在終端平面反射感測頭上設計和實現了具有自補償功能的感測結構；所設計的終端錐形反射式感測器可以實現多組分的氣體測量；重點研究了聚合物薄膜用於氣體選擇性探測,採用理論模擬、仿真設計和實驗相結合的方法，利用表面誘髮型功能聚合物薄膜的設計，實現了對於化學氣體等待測目標的選擇性探測；將納米粒子注入技術用於感測器靈敏度的提高，可以有效改善聚合物功能膜的均勻度和緻密性，進而提高感測檢測的靈敏度；完善和最佳化了多種稜鏡式表面等離子工作感測系統，用於對於光纖表面等離子共振感測器的標定和校準；實現了具有自動探測、分析、存儲和顯示等功能的表面等離子共振光譜檢測和信號解調技術，並進行了系統的測試和分析檢測。上述研究結果表明，採用理論分析、建模仿真和實驗研究相結合的方法，所建立的光纖表面電漿共振化學氣體感測器的新機制，可以簡化傳統的稜鏡式表面等離子系統結構，突破其他光纖感測器的單一目標檢測局限，實現對於不同化學氣體的選擇性檢測，並可進一步實現多種氣體的同時檢測。另外，圍繞表面等離子共振機理和感測技術，開展了其他相關光纖及納米感測器的研究，拓寬了課題的研究內容和範圍。本課題關於光纖表面等離子共振感測器及其套用技術的研究具有科學意義和套用價值。
