一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由寬帶光源、長周期光纖光柵和光譜儀構成，利用從寬帶光源出來的光通過納米金球修飾長周期光纖光柵表面進入光譜儀，當長周期光柵上滴加不同濃度的多環(huán)芳烴溶液時，納米金球與多環(huán)芳烴發(fā)生結合，引起長周期光纖光柵表面折射率的變化，在光譜儀探測到衰減峰強度的改變，通過衰減峰強度的變化量就可以測定多環(huán)芳烴的濃度。該傳感器具有結構簡單、測量方便、靈敏度高、直接實時等優(yōu)點。
【專利說明】
一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及多環(huán)芳烴檢測技術，長周期光纖光柵(LPG)傳感技術，利用長周期光纖光柵對外界折射率敏感特性，及其周圍倏逝場激發(fā)納米金球局域等離子共振效應，從而提高了光纖傳感器對外界濃度的靈敏度，實現(xiàn)對多環(huán)芳烴的檢測。該系統(tǒng)具有靈敏度高，體積小，抗電磁干擾能力強，響應速度快等特點。
【背景技術】
[0002]多環(huán)芳烴(PAHs)是煤、石油、煤焦油等不完全燃燒形成的產物，是一類有機污染物。我國作為能源消耗大國，多環(huán)芳烴的污染尤其嚴重。它在大氣，水和土壤中廣泛存在，其中大氣中濃度最高。因具有強致癌性和高致變性，它受到了人們的高度重視。
[0003]傳統(tǒng)的多環(huán)芳烴的檢測方法，主要有氣相色譜法、液相色譜法、氣相色譜-質譜法等，其中氣相色譜法分辨率較低;液相色譜法雖然分辨率較高但預處理過程繁瑣；氣相色譜-質譜法同樣存在預處理過程繁瑣的問題，且質譜解譜有一定難度，無法快速得到結果。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的就是為了克服上述問題，滿足人們的目前需求，提出一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有靈敏度高，體積小，抗電磁干擾能力強，響應速度快等優(yōu)點，應用前景廣闊。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)，由寬帶光源、長周期光纖光柵和光譜儀構成。本實用新型先使用硅烷偶聯(lián)劑在長周期光纖光柵包層上修飾納米金球，當含有多環(huán)芳烴的溶液與長周期光纖光柵表面接觸時，光纖上的納米金球會與多環(huán)芳烴結合，引起長周期光纖光柵表面折射率的變化。從寬帶光源發(fā)射出的入射光，經過與不同濃度的多環(huán)芳烴溶液接觸的長周期光纖光柵表面，進入光譜儀檢測得到衰減峰強度不同的透射譜，溶液中多環(huán)芳烴的濃度與衰減峰的強度變化存在線性關系，通過衰減峰強度的變化實現(xiàn)對溶液中多環(huán)芳烴濃度的測量。
[0006]本實用新型所述的一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)，其特征是利用硅烷偶聯(lián)劑在長周期光纖光柵表面修飾上直徑為40nm的納米金球。
[0007]本實用新型所述的長周期光纖光柵周期為480μπι，周期數(shù)為40，光柵長度為19.20_，由纖芯直徑為8μπι、包層直徑為125μπι的普通單模光纖制作。
[0008]本實用新型所述寬帶光源的波長段為650nm至1650nm，能夠包含在長周期光纖光柵發(fā)生干涉所產生的特征峰強度值，強度分辨率為0.0ldB。
[0009]本實用新型所述光譜儀的光譜范圍為600nm到1700nm，強度分辨率為0.0ldB，能精確測得不同濃度多環(huán)芳烴衰減峰強度。
[0010]本實用新型所具有的特點優(yōu)勢為:1.系統(tǒng)中儀器及材料普遍，結構簡單;2.對多環(huán)芳烴濃度的測量操作步驟簡單，且測量結果顯示直接實時;3.利用納米金球修飾長周期光纖光柵后，系統(tǒng)靈敏度大幅提高，誤差減小。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的結構示意圖，1-寬帶光源，2-納米金球修飾的長周期光纖光柵，3-光譜儀；
[0012]圖2為本實用新型不同濃度多環(huán)芳烴的透射光譜圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，它是一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)，由寬帶光源(I)發(fā)射出的光經過納米金球修飾的長周期光纖光柵(2)表面入射到光譜儀(3)中。將待測的多環(huán)芳烴溶液滴加至納米金球修飾的長周期光纖光柵(2)表面，光譜儀(3)得到不同濃度樣品的透射譜。每次測量記錄數(shù)據(jù)后，使用異丙醇多次清洗經過納米金球修飾的長周期光纖光柵(2)上殘留的樣品，直到確保光譜儀(3)上讀到的透射譜恢復到空氣中的波形，再依次測量不同濃度的多環(huán)芳烴溶液，得到相應的透射譜。納米金球通過硅烷偶聯(lián)劑被修飾在長周期光纖光柵表面，當溶液中含有多環(huán)芳烴時，多環(huán)芳烴會與納米金球接觸，激發(fā)表面等離子體共振效應，光纖表面折射率發(fā)生變化，引起衰減峰強度的變化，通過衰減峰強度變化對比來實現(xiàn)溶液中多環(huán)芳烴弄濃度的檢測。
[0014]如圖2所示，為不同濃度的多環(huán)芳烴透射光譜圖。此處分別以濃度0M、0.01M、
0.05M、0.10M、0.20M為例，隨著多環(huán)芳烴濃度的增加，透射譜中的衰減峰強度發(fā)生了相應的變化，因此通過檢測衰減峰強度的變化量可以測定多環(huán)芳烴溶液的濃度。
[0015]本領域技術人員清楚地知道，根據(jù)本實用新型的方法，可以對其它生物材料溶液的濃度進行檢測，寬帶光源、長周期光纖光柵、光譜儀等可以進行新的統(tǒng)一搭配，裝置結構可以進行優(yōu)化設計，本實用新型的保護范圍并不局限于以上實施例。
【主權項】
1.一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)，其特征是:由寬帶光源(I)、經過納米金球修飾的長周期光纖光柵(2)和光譜儀(3)構成;從寬帶光源(I)發(fā)出的光在經過納米金球修飾的長周期光纖光柵(2)表面通過，經過光譜儀(3)探測到透射譜;納米金球與溶液中的多環(huán)芳烴接觸，會引起長周期光纖光柵周圍折射率的變化，從而引起衰減峰強度的變化，通過衰減峰強度變化量可實現(xiàn)對多環(huán)芳烴濃度的測定。2.根據(jù)權利要求1所述的一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)，其特征是:利用硅烷偶聯(lián)劑在長周期光纖光柵(2)表面修飾上直徑為40nm的納米金球。3.根據(jù)權利要求1所述的一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)，其特征是:所述的長周期光纖光柵周期為480μηι，周期數(shù)為40，光柵長度為19.20mm，由纖芯直徑為8μηι、包層直徑為125μπι的普通單模光纖制作。4.根據(jù)權利要求1所述的一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)，其特征是:所述寬帶光源(I)的光譜范圍為650nm到1650nm，能夠包含在長周期光纖光柵發(fā)生干涉所產生的特征峰強度值，強度分辨率為0.0ldB05.根據(jù)權利要求1所述的一種長周期光纖光柵檢測多環(huán)芳烴濃度的系統(tǒng)，其特征是:所述光譜儀(3)的光譜范圍為600nm到1700nm，強度分辨率為0.0ldB，能精確測得不同濃度多環(huán)芳烴衰減峰強度。
【文檔編號】G01N21/31GK205506677SQ201620290707
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】曹啟葳, 郎婷婷, 卞繼成, 林文敏, 金家俊
【申請人】中國計量學院