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采用溶胶-凝胶硅基敏感材料的分布式光纤pH传感器( Distributed fiber optic pH sensors using sol-gel silica based sensitive materials )
LAB Fei RWA C LAC Ping PCCA C PRO A
本文介绍了以二氧化硅(SiO2)或金纳米颗粒掺杂二氧化硅(Au-SiO2)为敏感层的光纤pH传感器。采用溶胶-凝胶浸渍法在无芯光纤上固定SiO2基敏感层。在模拟井筒水泥条件的高pH值812范围内，使用SiO2基涂层对室温透射光谱具有显着的敏感性。通过增加镀层厚度或金纳米粒子的加入，可以提高灵敏度。对1.6微米厚的SiO2涂层和600 nm厚的Au-SiO2涂层的灵敏度分别为19.9 T%/pH和13.4 T%/pH。这两种传感器具有良好的可逆性，响应时间均在10秒左右。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析，发现SiO2薄膜在碱性介质中暴露30分钟后，其化学结构没有发生明显变化。然而，在pH为14的强碱性溶液中测试3d，传感层由于腐蚀而变薄，特别是对于纯SiO2涂层。发现金纳米粒子的加入可以稳定pH敏感信号，延长pH敏感层的寿命。重要的是，通过SiO2基敏感材料的涂层，实现了空间分布的pH传感。后向散射光的强度随光纤传感器上涂膜段pH值的增加而增加。
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