Development of a plattform technology for distributed fiber-optic chemical sensor devices

分布式光纤化学传感器装置平台技术的开发

• 批准号: 22H01497
• 负责人: 岡崎 慎司
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01497/
• 关键词: 光ファイバ; 化学センサ; 分布型センサ; 光時間領域反射率測定; 漏れ光

白金担持酸化タングステン膜を水素感応クラッドとして機能させるためには500℃程度の焼成処理が必要であることから、プラスチック材料である市販のライトストリング上に白金担持酸化タングステン膜を直接固定化することは難しい。そこで、本年度は原理検証実験として白金担持酸化タングステン膜を固定化した石英管にライトストリングを封入した構造を用いた。その結果、白金担持酸化タングステン膜が水素と反応し、タングステンブロンズを形成することに伴う光吸収係数の急激な増加により、水素に曝露された部分においてライトストリングからの漏れ光が減衰することが確認でき、線状光源と水素感応物質の組み合わせによる分布型センサデバイスの実現可能性を示すことができた。次に、作製した線状のセンサデバイスに光パルスを入射し、水素感応部を介して伝送用光ファイバに結合した戻り光をセンサデバイスからの疑似後方散乱光としてOTDRを用いての時間領域反射光測定においては、十分な感度を得ることができなかった。線状光源・水素感応膜・伝送用ファイバの光結合条件についてより詳細な検討が必要であるものと考えられる。そこで石英系の光ファイバに白金担持酸化タングステン膜を直接製膜することで、線状光源とセンシング機能を一体化したデバイスの検討を行った。まず、コア・クラッド径が200/230の石英系マルチモードファイバを用い、センシング部はクラッドを除去してコアを露出させた構造とした。次に周囲環境の屈折率の影響を調べるために、測定部の周囲に吸収係数が小さくかつ屈折率の異なる溶媒に曝露し、伝搬光量の評価を行った。その結果、伝搬光の光源波長が560nmの場合は、コアの屈折率であるn = 1.45付近を境に導波モードから放射モードに移行し、伝搬光量が急激に減少するとともに、光ファイバライン自体から光が放出され均一な線状光源となることが確認できた。

The platinum supported acid film is a water-sensitive material, and its function is to be directly immobilized at 500℃. This year, the principle of platinum support is proved to be stable. As a result, the platinum supported acid film was formed with a rapid increase in light absorption coefficient, and the water exposed part was confirmed with a linear light source and a combination of water sensitive substances. The second is to make a linear measurement of the incident light and the water sensor. Linear light source, water sensitive film, transmission of light, light combination conditions, detailed discussion, necessary examination, etc. The quartz light source is supported by a platinum film, and the linear light source is integrated with the silicon film. The quartz system with a diameter of 200/230 is used to remove the crystal and expose the crystal. In addition, the influence of refractive index of the surrounding environment on the absorption coefficient of the measuring part is small, and the difference of refractive index, solvent exposure and light emission are evaluated. As a result, when the wavelength of the light source is 560nm, the refractive index of the light source is n = 1.45. When the wavelength of the light source is 560nm, the refractive index of the light source is n = 1.45. When the wavelength of the light source is 560nm, the refractive index of the light source is n = 1.45. When the wavelength of the light source is 560 nm, the refractive index of the light source is n = 1.45.

项目成果

白金を担持した酸化タングステンと二酸化ケイ素の複合膜の水素応答特性

负载铂氧化钨和二氧化硅复合膜的氢响应特性

• 发表时间: 2021
• 作者: Beni Takaaki;Yamasaku Naoki;Kurotsu Takuma;To Naoki;Okazaki Shinji;Arakawa Taro;Bal?ytis Armandas;Seniutinas Gediminas;Juodkazis Saulius;Nishijima Yoshiaki;岡崎慎司，川田博之;岡崎慎司;石飛亘，臼杵大地，岡崎慎司，西島喜明，荒川太郎，水谷忠均，丸祐介;田島千尋，岡崎慎司
• 通讯作者: 田島千尋，岡崎慎司