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

基本信息

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

项目摘要

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。

由于在约500°C下的钙化处理是铂支持的氧化钨膜需要的，以充当氢敏感的外壳，因此很难将铂支持的氧化钨膜直接固定在商业上可用的光线上，这是一种塑料材料。因此，今年作为原理验证实验，我们使用了一种结构，其中将光线封闭在石英管中，其固定在其上的铂型氧化钨膜。结果，已经证实，光吸收系数的突然增加伴随着用氢形成氧化钨膜，并形成钨古铜色导致使用局部材料组合的分布式传感器材料的可行性，从而使光线从光线中渗出，从而减弱了暴露于氢的部分。接下来，在制造的线性传感器设备上入射了一个光脉冲，并且返回光通过氢敏感部分耦合到传输光纤，因为使用OTDR从传感器设备中模拟的反向散射光，无法获得时间域反射的光。人们认为，对于线性光源，氢敏感膜和透射纤维的光学耦合条件是必需的。因此，我们研究了一种通过直接在基于石英的光纤上形成铂支持的氧化二氧化碳膜来整合线性光源和传感功能的设备。首先，使用了基于石英的多模纤维，其核心直径为200/230，感应部分具有一个结构，将其移除以暴露核心。接下来，为了研究周围环境的折射率的影响，测量部分暴露于具有较小的吸收系数和不同折射率的溶剂中，并评估了传播量。结果，当传播光的源波长为560 nm时，波导模式转移到核心边界处的辐射模式，在n = 1.45左右，繁殖光的量迅速降低，光纤线本身发出的光发射，导致均匀的线性线性光源。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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