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各種アルコール検出のための高感度プラスチック光ファイバセンサの開発

开发检测各种酒精的高灵敏度塑料光纤传感器

基本信息

批准号：
21K04076
负责人：
森澤正之
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、様々な環境下で簡便にアルコール類の光学的センシングを実現するために、アルコールに対して膨潤を示すノボラック樹脂をクラッドに用いたリーキー・導波変換型プラスチック光ファイバ(POF)センサの実現を目的とする。具体的には、エレクトロスプレー法を用いた多層化クラッドの形成や凹型くびれ構造化などいろいろな手法を導入して高感度化を図り、最終的に呼気中アルコール濃度0.15mg/L、および、作業環境許容濃度勧告値200ppmのイソプロピルアルコールを検出できるセンサの実現を目指すものである。昨年度までに、ノボラック樹脂の合成方法の改善を行い、それをクラッドに用いたPOF型センサの作製およびその基本特性の測定を通して、PMMAコアにエタノールの吸着による繰り返し測定の劣化を防ぐためにポリスチレン(PS)保護層をクラッドコアに形成することが有効であること可能性を示した。2022年度は、PS保護層の効果を明らかにするために、異なる厚さのPS保護層を持つPOFセンサを作成して、それに対するエタノール蒸気に対する繰り返し応答を測定した。その結果、PS層の厚さの増加に伴って繰り返し特性が改善され、PS保護層の有効性が示された。また、PS層が厚すぎるとセンサ感度に影響があることもわかり、適正な厚さがあることもわかった。さらに、異なるエタノール濃度におけるセンサの応答特性、温度依存性、湿度依存性なども調べ、今後の高感度化に関する基礎的情報の収集を行った。その結果、温度や湿度はセンサ出力にほとんど影響を及ぼさないことがわかり、エタノールに選択性の高いセンサとして有望であることが確認できた。

This study aims to facilitate the realization of optical fiber (POF) systems in a variety of environments, such as optical fiber systems, and optical fiber systems. Specific multi-layer structure method is used to introduce high-sensitivity technology, and the final product concentration is 0.15mg/L. The operating environment allowable concentration is 200ppm. In the past year, the improvement of the synthesis method of the resin was carried out, and the possibility of the formation of the protective layer of PMMA (PS) was shown. In 2022, the effect of PS protective layer was clearly determined. The thickness of PS protective layer was different. POF protective layer was prepared. As a result, the thickness of the PS layer is increased, and the characteristics of the PS protective layer are improved. The thickness of the PS layer affects the sensitivity of the PS layer. The collection of basic information on temperature dependence, humidity dependence, and future sensitivity of the system is carried out. The results, temperature and humidity of the system are different from those of the system.