氢敏薄膜及其微型光纤传感器基础研究

项目基于掺杂三氧化钨氢敏材料氢敏特性和溶胶-凝胶法成膜工艺的研究基础，结合光纤表面等离子共振(SPR)理论,开展一种微型宽量程氢敏光纤传感器的基础研究。研究内容包括掺杂三氧化钨的化学和物理氢敏机理，探究平衡方式和平衡时间的影响因素；掺杂三氧化钨薄膜在氢气和多组分(O2,H2O,N2)交叉气氛条件下的光学特性和响应时间；光纤表面高稳定和长寿命的氢敏薄膜成膜工艺；以及利用光纤表面等离子共振理论和仿真计算研究共振波长与薄膜折射率，薄膜折射率与氢气浓度的函数关系并设计正交实验验证。重点研究解决氢敏薄膜在多组分气氛下的稳定性、微小型传感器高性能成膜工艺及微型光纤SPR传感器共振波长与材料、氢气浓度的关系等科学问题。本项目的研究成果用于指导一种在线监测的宽量程微型氢气传感器的设计，以满足微间隙、复杂环境条件下的氢气浓度的监测需求，具有明显的学科意义和社会经济效益。

本项目基于掺杂三氧化钨氢敏材料氢敏特性和磁控溅射成膜工艺的研究基础，研究光纤表面等离子共振(SPR)理论,开展一种微型宽量程氢敏光纤传感器的基础研究。研究内容包括掺杂三氧化钨氢敏薄膜材料及氢敏机理，探究平衡方式和平衡时间的影响因素；建立了光纤SPR传感器的数学模型，研究了双通道光纤SPR氢气传感器的设计，证实了两个可区分的共振波长近似独立；验证了掺杂三氧化钨薄膜在氢气和多组分交叉气氛条件下的光学特性和响应时间。.研发了光纤SPR氢气传感器原理样品及渐逝场型光纤氢气传感器原理样品，在0.22mm的光纤表面制备Au，SiO2，WO3和Pt四层膜系，通过0%，1%，2%，3%，4%等浓度H2的实验验证样品的精度误差约1.45%。.本项目的研究成果用于指导一种在线监测的宽量程微型氢气传感器的设计，以满足微间隙、复杂环境条件下的氢气浓度的监测需求，具有明显的学科意义和社会经济效益。