JNTgydF4y2Ba 纳米技术杂志》gydF4y2Ba 1687 - 9511gydF4y2Ba 1687 - 9503gydF4y2Ba HindawigydF4y2Ba 10.1155 / 2017/2791282gydF4y2Ba 2791282gydF4y2Ba 研究文章gydF4y2Ba 制造光纤光栅与TiO涂层gydF4y2Ba2gydF4y2Ba纳米金属氧化物的折射率传感器gydF4y2Ba http://orcid.org/0000 - 0002 - 2770 - 6404gydF4y2Ba TahhangydF4y2Ba Shaymaa利雅得gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba 荣张gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 黄gydF4y2Ba 盛gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba HajimgydF4y2Ba 哈利勒。gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba 凯文·P。gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 丁gydF4y2Ba BaofugydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 激光与光电工程系gydF4y2Ba 工程学院gydF4y2Ba Nahrain大学gydF4y2Ba Al-JadriyagydF4y2Ba 巴格达gydF4y2Ba 伊拉克gydF4y2Ba cet.ac.ingydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 电子与计算机工程系gydF4y2Ba 匹兹堡大学gydF4y2Ba 匹兹堡gydF4y2Ba 巴勒斯坦权力机构gydF4y2Ba 美国gydF4y2Ba pitt.edugydF4y2Ba 3gydF4y2Ba Dijlah大学gydF4y2Ba 巴格达gydF4y2Ba 伊拉克gydF4y2Ba duc.edu.iqgydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 01gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 04gydF4y2Ba 01gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 版权©2017 Shaymaa利雅得Tahhan et al。gydF4y2Ba 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。gydF4y2Ba

提高生物传感器的灵敏度的新方法使用一个光纤布拉格光栅(FBG)涂上合适的纳米金属氧化物(动)提出这是昂贵的比其他生物传感器有效。在d样式光纤布喇格光栅是通过相位掩模方法使用248 nm KrF准分子激光5分钟的曝光时间产生一个光栅与528 nm的时期。二氧化钛(TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)纳米金属氧化物涂层纤维的目的是增加其感应区域。蚀刻d样式的光纤光栅被涂上了312 nm厚TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba纳米层,确保传播核心内的辐射模式。最终的结构被用来去离子水和盐水。蚀刻d样式的光纤光栅初始敏感性涂层air-deionized水和air-saline之前为0.314 nm / riu和0.142 nm / riu,分别。涂层后的敏感性成为1.257 nm / riu air-deionized水和0.857 nm / riu air-saline。gydF4y2Ba

 1。介绍gydF4y2Ba

Swanton等人在1996年使用相位掩模法编写统一的光折变光纤光栅(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba]。提高光纤光栅写的,高压氢气(HgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba)加载前的光纤增加紫外光敏性编写光栅(gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba]。一个新颖的方法设计一个化学传感器,基于包层蚀刻布拉格光栅,周等人报道了2004年,在光纤光栅对周围介质的折射率增加高频蚀刻。测量灵敏度为0.02 nm / %获得不同糖溶液浓度(gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba]。光纤光栅是涂有不同厚度的SiOgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba纳米介孔薄膜,用作折射率传感器。这个传感器显示出高灵敏度的1927海里/ riu RI的变化响应时间小于2秒(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba]。水中的具体和高度敏感的化学传感器监测是由镀膜长周期光纤光栅具有纳米级间同立构聚苯乙烯(sPS)纳米多孔晶体形式通过浸渍涂敷技术(gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba]。其他涂层的方法被用来制造一个光学化学传感器中光纤光栅的蚀刻区域涂了一层薄薄的金纳米粒子探测和确定在水中锰浓度(gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba]。光纤光栅被涂上不同薄膜厚度的金溅射沉积技术和使用它作为化学传感器对乙醇水溶液。发现50纳米金膜提高了隐失波在光纤表面,增加其灵敏度检测与不同浓度乙醇(gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

Mantzila和2005年ProdromidisgydF4y2Ba 8gydF4y2Ba]anodically电影形成的氧化钛在1 -65 V 0.5 M HgydF4y2Ba2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba4gydF4y2Ba1 h下轻微的搅拌。电影被电化学阻抗谱特征,扫描电镜、拉曼光谱、椭圆对称和漫反射傅立叶变换红外光谱。gydF4y2Ba

戴维斯等人(2008年gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba)是第一个调查的溶胶-凝胶涂层光纤光栅折射率传感器。溶胶-凝胶法是由钛和氧化硅涂料。结果显示一个折射率灵敏度对涂层的厚度和索引的依赖。涂覆光纤光栅的敏感性高于裸地区。gydF4y2Ba

2010年,Mun et al。gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba)表示,TiO的光学干涉法gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba薄膜的纳米管允许标签自由传感兔免疫球蛋白G(免疫球蛋白)利用蛋白质作为捕获探针,固定化静电吸附在碳纳米管内部孔隙的墙上。gydF4y2Ba

梁等人(2011年gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba]证明了光纤光栅敏感是基于波导模式的有效折射率。这个敏感性取决于周围介质的折射率变化和布喇格波长位移。gydF4y2Ba

同年,Smietana et al。gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba]介绍了氮化硅的温度传感特性(SiNx) nanocoated长周期光栅。SiNx nanocoating应用于优化外部折射率液化石油气的敏感性,用紫外线和电弧技术。这项工作提出了第一次nanocoating能够同时调优国际扶轮的敏感性和使温度测量在high-RI液体应用于液化石油气。gydF4y2Ba

2012年,陈gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba]研究光纤光栅传感器用于极端环境。他们也使用了KrF准分子激光写入光纤光栅的相位掩模方法。gydF4y2Ba

2013年,张等。gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba)涂层的光纤光栅bimaterial微尺度使用激光辅助无掩模的microdeposition和化学镀镍。Bimaterial涂层增强光纤光栅的敏感性;温度敏感性与裸光纤光栅相比翻了一番。gydF4y2Ba

同年,何鸿燊et al。gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba)设计了一个光纤光栅传感器来检测水的存在进入混凝土结构开裂后的环境影响。这个工作代表第一个实验测试传感器的重复性循环输入各种量的水,它测试传感器对洪水的反应条件。传感器有很好的可重复性与快速响应时间< 10分钟。gydF4y2Ba

目前的工作是关心的研究光纤光栅的性能涂上动材料,生物材料。使用TiO本研究的主要目的gydF4y2Ba2gydF4y2Ba基于光纤光栅是提高其灵敏度的传感特性达到很多疾病不能检测到常规。gydF4y2Ba

准备的光纤光栅与TiO涂层gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动(20纳米孔直径)可用于抗体传感如果我们使用蛋白质类型(5 nm直径)来填补TiO的毛孔gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动,然后结合抗体类型IgG1布拉格和IgG2导致极有可能相关的相应转移到预期的有效折射率的变化。gydF4y2Ba

主要兴趣是准备成本有效,体积小,减少繁琐的生物传感器。大传感光纤光栅区域涂上动是我们提出的生物传感器。gydF4y2Ba

 2。理论背景gydF4y2Ba 2.1。纳米结构金属氧化物gydF4y2Ba

动材料有很大的潜力作为生物传感器发展固定矩阵(gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba]。它们的使用可能导致新型生物传感器设备的制造需要增强诊断。Bruggmann有效介质来计算的有效折射率动和生物液体或组织(固液和nanobiointerfaces)制造一个高效的生物传感器。图gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba展示了许多类型的NMOs及其生物传感(gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

纳米金属氧化物生物传感器及其应用(等电位点,等电点;ChOx,胆固醇氧化酶;气态氧,葡萄糖氧化酶;合,辣根过氧化物酶;免疫球蛋白、免疫球蛋白G;用户需求说明书,脲酶)gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

 2.2。Bruggmann有效介质理论gydF4y2Ba

金属氧化物纳米结构材料是复合材料有效指数由Bruggmann有效介质理论(gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba]。Bruggmann近似从Clausius-Mossotti近似,并涉及到知道介电常数的可极化的实体是一个球体gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 和半径gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 。如果是这样,那么基本的静电极化率是由(gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba]gydF4y2Ba (1)gydF4y2Ba αgydF4y2Ba =gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba αgydF4y2Ba 极化率。gydF4y2Ba

用上述方程在以下方程:gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba εgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba εgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba πgydF4y2Ba ngydF4y2Ba αgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 它的收益率gydF4y2Ba (3)gydF4y2Ba εgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba εgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba =gydF4y2Ba ηgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 有效介电常数;gydF4y2Ba ηgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 的分数和介电常数材料占用的空间吗gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

嵌入式领域的材料介电常数gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 然后替换如下:gydF4y2Ba (4)gydF4y2Ba εgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba εgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba =gydF4y2Ba ηgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 方程(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba)是最初来自以下方程:gydF4y2Ba (5)gydF4y2Ba εgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba πgydF4y2Ba ngydF4y2Ba αgydF4y2Ba EgydF4y2Ba egydF4y2Ba fgydF4y2Ba fgydF4y2Ba EgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba πgydF4y2Ba ngydF4y2Ba αgydF4y2Ba EgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba πgydF4y2Ba PgydF4y2Ba /gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba EgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba πgydF4y2Ba ngydF4y2Ba αgydF4y2Ba εgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba EgydF4y2Ba egydF4y2Ba fgydF4y2Ba fgydF4y2Ba 有效的字段如下(gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba (6)gydF4y2Ba EgydF4y2Ba egydF4y2Ba fgydF4y2Ba fgydF4y2Ba =gydF4y2Ba EgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba πgydF4y2Ba PgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba EgydF4y2Ba 是空间平均场,gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 极化等于(gydF4y2Ba ngydF4y2Ba pgydF4y2Ba ),gydF4y2Ba ngydF4y2Ba 是可极化的实体的数量单位体积,然后呢gydF4y2Ba pgydF4y2Ba 的诱导偶极矩。gydF4y2Ba

Bruggmann发现总极化求和这两种类型的夹杂物必须消失;因此,gydF4y2Ba (7)gydF4y2Ba δgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba +gydF4y2Ba δgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 是第一个材料电导率,gydF4y2Ba σgydF4y2Ba米gydF4y2Ba是有效的导电性,gydF4y2Ba σgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 是第二个材料电导率,gydF4y2Ba δgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 是第一个材料体积分数,然后呢gydF4y2Ba δgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 是第二个材料体积分数,gydF4y2Ba δgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba δgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba =gydF4y2Ba One hundred.gydF4y2Ba %gydF4y2Ba 或1。这种近似是主要是可接受的在这个领域(gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

 3所示。工具和方法gydF4y2Ba

由纳米纤维涂层TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba之后然后测试通过注射液体。解释在图的过程gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

程序结构。gydF4y2Ba

三维纳米结构TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba用纸糊了溶胶-凝胶方法,使用以下物质:乙醇(CHgydF4y2Ba3gydF4y2BaCHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba哦),7.5克gydF4y2Ba

四氯化钛(TiClgydF4y2Ba4gydF4y2Ba),0.48克gydF4y2Ba

盐酸(HCl), 1.18克gydF4y2Ba

Pluronic-F127, 0.5克gydF4y2Ba

乙醇混合,用一个搅拌器,一滴一滴地TiClgydF4y2Ba4gydF4y2Ba。重量测量期间不断被混合。解决了在室温下一会儿,直到达到环境温度。0.5通用普朗尼克f - 127添加到解决方案而激动人心的。盐酸(HCL)然后慢慢添加,每30分钟2滴,搅拌直到解决清楚。溶液的PH值调整到0.5在搅拌和盐酸。最后,解决方案是激起了三个小时,最后离开设置24小时。gydF4y2Ba

3.1。折射率的测量gydF4y2Ba

1厘米1厘米(300海里SiO热氧化物晶片gydF4y2Ba2gydF4y2Ba层在Si (gydF4y2Ba ngydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1.455gydF4y2Ba )被涂布机spin-coated TiO(进展研究Inc .)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba溶胶-凝胶法。准备的晶片被放置在一个炉干2小时60°C。温度是由以3°C /分钟的速度增加,直到达到120°C和呆在那里一个小时。特殊的温度控制器是用于这一目的结束时达到600°C和举行了2小时。最后,温度下降了3°C /分钟的速度,直到达到室温在25°C。图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba显示示意图炉程序运行的方式。gydF4y2Ba

示意图表示的炉温控制。gydF4y2Ba

测量折射率TiO的准备gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动的晶片,一个光谱椭圆光度法(HORIBA JOBIN YVOIN)工作。gydF4y2Ba

样本拟合如图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba,晶片电影Si SiO 300海里的gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。这晶片与多孔TiO涂层gydF4y2Ba2gydF4y2Ba第三层是TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba与空洞。空洞代表空气孔隙度。入射角是70°和频谱范围从400年到1600年10 nm增量。获得的数据显示在图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

涂上NMO-TiO拟合过程的晶片电影gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

光谱椭圆对称TiO的数据拟合过程gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动。gydF4y2Ba

 3.2。厚度控制gydF4y2Ba

四种不同TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba溶胶-凝胶法与不同浓度(表准备gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)作为初步研究找到合适厚度的纤维。gydF4y2Ba

不同浓度的溶胶-凝胶制备厚度测量。gydF4y2Ba

乙醇(g)gydF4y2Ba TiClgydF4y2Ba4gydF4y2Ba(g)gydF4y2Ba f - 127 (g)gydF4y2Ba 盐酸(g)gydF4y2Ba
4所示。5gydF4y2Ba 0.48gydF4y2Ba 0.5gydF4y2Ba 0.7gydF4y2Ba
7.5gydF4y2Ba 0.48gydF4y2Ba 0.5gydF4y2Ba 1.18gydF4y2Ba
9.5gydF4y2Ba 0.48gydF4y2Ba 0.5gydF4y2Ba 1.4gydF4y2Ba
10.5gydF4y2Ba 0.48gydF4y2Ba 0.5gydF4y2Ba 1.42gydF4y2Ba

准备详细介绍部分gydF4y2Ba 3.1gydF4y2Ba(TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba动制备方法)。4 - 6厘米d样式纤维外套被一个光纤的脱衣舞女,然后打扫了组织与一些乙醇。d样式纤维浸入TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba溶胶-凝胶法为20 - 30秒,然后干燥炉,折射率测量的解释。gydF4y2Ba

JEOL美国地产- 6510 lv扫描电子显微镜是利用测量的厚度动材料纤维。想象需要涂层纤维样品进行钯离子使用CRESSINGTON 108 autosputter涂布机。gydF4y2Ba

3.2.1之上。涂装工艺gydF4y2Ba

TiO的蚀刻d样式纤维被曝光gydF4y2Ba2gydF4y2Ba溶胶-凝胶法通过光纤速度5毫米/秒。空气中的纤维被干了一天,然后放置在炉后同一程序中提到的折射率测量。gydF4y2Ba

测试的光纤光栅gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba OgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。传感装置包括五个主要元素。的FBG-TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba动从一端连接到光学循环器是连接到一个宽带光源类型产ebs - 7210的中心波长1565 nm和光谱宽度100海里−20 dBm和安捷伦86140系列光学频谱分析仪波长600 nm - 1700 nm范围和精度±0.01 nm 1480到1570纳米。的FBG-TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba动是放置在一个玻璃管;然后去离子水和生理盐水注入这对传感管。组装图所示gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

与TiO d样式反射光谱测量的光纤光栅gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

布喇格波长被记录在空气中,去离子水和盐水。确保FBG-TiO做好准备gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动比不动涂层,蚀刻d样式使用光纤光栅的布喇格波长在同一装配记录空气,去离子水和盐水。gydF4y2Ba

 4所示。结果gydF4y2Ba 4.1。光谱椭圆对称折射率结果gydF4y2Ba

涂布TiO的折射率gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动在薄膜测量入射波长的函数,发现1.487在1550 nm,人物gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

(一)折射率(实部(gydF4y2Ba ngydF4y2Ba 和虚部gydF4y2Ba kgydF4y2Ba TiO的))gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动作为入射波长的函数结果从光谱椭圆对称样品准备的部分gydF4y2Ba 3.1gydF4y2Ba(TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba动制备方法)。(b)放大TiO的折射率的实部gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动。gydF4y2Ba

 4.2。扫描电子显微镜厚度的结果gydF4y2Ba

涂布TiO的理论值gydF4y2Ba2gydF4y2Ba推导了动厚度在d样式纤维从普尔等人发表的研究结果的Comsol多重物理量模拟应用(gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba]。他们的工作是为二氧化锡(SnO完成的gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)如图gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba。图给出了一个结合折射率和损失比例为给定的厚度。在我们的实验中,所需的有效折射率1.6厚度要求可能介于200 nm和300 nm之间考虑TiO的光学性质的差异gydF4y2Ba2gydF4y2Ba和SnOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba。然而这种折射率不满足指导条件通过光纤的光;所以控制涂层的厚度动是必要的。这个厚度要保持内部的辐射光束传播模式光纤时蘸提出解决方案。gydF4y2Ba

NMO-SnO的有效折射率之间的关系gydF4y2Ba2gydF4y2Ba在光纤(和它的厚度gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

许多TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba溶胶-凝胶涂层纤维的样品准备和检查SEM TiO的找到合适的浓度gydF4y2Ba2gydF4y2Ba感应盐水。gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba 9(一个)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba 9 (b)gydF4y2Ba显示4准备涂d样式光纤扫描电镜图像。gydF4y2Ba

d样式纤维的扫描电镜图片涂上纳米金属氧化物材料(TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。(a) (b)的放大图像。合成厚度测量的平均值如图所示gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

之间的关系的不同浓度的乙醇溶胶-凝胶TiO的厚度gydF4y2Ba2gydF4y2Ba在光纤上。gydF4y2Ba

(9:0.96:1:1.4)g比乙醇:TiClgydF4y2Ba4gydF4y2BaTiO的f - 127:盐酸gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动在光纤涂层厚度约339海里。乙醇浓度增加了65%的第一个值,第二个乙醇:TiClgydF4y2Ba4gydF4y2Ba:f - 127:盐酸(15:0.96:1:2.36)g TiO的比例gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动在光纤涂层厚度约312海里。乙醇浓度是第二价值增长了25%,第三个乙醇:TiClgydF4y2Ba4gydF4y2Ba:f - 127:盐酸(19:0.96:1:2.8)g TiO的比例gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动在光纤涂层厚度约244海里。gydF4y2Ba

乙醇浓度终于增加了10%的第三个值,和第四乙醇:TiClgydF4y2Ba4gydF4y2Ba:f - 127:盐酸(21:0.96:1:2.84)g TiO的比例gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动在光纤导致涂层厚度约207海里。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba显示了乙醇浓度之间的关系和合成TiO的厚度gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动在d样式光纤涂料。从这些结果和图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba,最好的TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba溶胶-凝胶浓度是第二个。gydF4y2Ba

的反射率光谱etched-FBG在空中(黑线)和相同的光纤光栅的反射率光谱去离子水(绿线)。gydF4y2Ba

 4.3。裸光纤光栅的组装结果gydF4y2Ba

蚀刻d样式的光纤光栅传感能力测试,如图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba。反射光谱被记录并显示在图gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba。黑线是指空气中的光纤光栅和绿线是指相同的样本,但浸泡在去离子水。从这个图很明显,有一个布喇格波长的微小变化由于空气折射率之间的差异(gydF4y2Ba ngydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba λgydF4y2Ba BgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1549.8gydF4y2Ba nm)和去离子水(gydF4y2Ba ngydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1.318gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba λgydF4y2Ba BgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1549.9gydF4y2Ba 海里)波长位移gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba λgydF4y2Ba BgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ggydF4y2Ba 是0.1海里。灵敏度(布拉格波长位移之间的比例和周围的差异指数,gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba ngydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ugydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba ogydF4y2Ba ugydF4y2Ba ngydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.318gydF4y2Ba 推导了),发现0.3144 nm / riu。gydF4y2Ba

去离子水是被盐水取代。相同的测量记录和合成反射率光谱被记录,如图gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba,记录的反射光谱(黑线)指的是光纤光栅在空气中gydF4y2Ba λgydF4y2Ba BgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1549.8gydF4y2Ba 纳米和绿线是指相同的样本,但蘸盐水gydF4y2Ba λgydF4y2Ba BgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1549.75gydF4y2Ba nm。从这个图很明显,有一个非常轻微的布喇格波长0.05 nm的转变。灵敏度为0.142 nm / riu。gydF4y2Ba

的反射率光谱etched-FBG在空中(黑线)和相同的光纤光栅的反射率光谱盐水(绿线)。gydF4y2Ba

 4.4。组装结果与FBG-TiO 2 <子> < /订阅>动gydF4y2Ba

蚀刻d样式的光纤光栅是涂有乙醇:TiClgydF4y2Ba4gydF4y2Ba盐酸:f - 127: 15岁:0.96:1:2.36 g TiO的比例gydF4y2Ba2gydF4y2Ba溶胶-凝胶法和干在环境温度为24小时。使用的示例是在组装图所示gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba测试它的感应能力。反射光谱被记录在空气中,如图gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba(黑线,gydF4y2Ba λgydF4y2Ba BgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1549.8gydF4y2Ba 海里)。测量重复了在去离子水和浸渍后合成反射光谱图所示gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba(绿线,gydF4y2Ba λgydF4y2Ba BgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1549.4gydF4y2Ba 海里)。获得的灵敏度为1.257 nm / riu。gydF4y2Ba

与TiO etched-FBG涂层的反射率光谱gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动在空中(黑线)和相同的光纤光栅的反射率光谱去离子水(绿线)。gydF4y2Ba

去离子水,取代它的是咸水。相同的测量记录和合成反射率光谱被记录,如图gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

与TiO etched-FBG涂层的反射率光谱gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动在空中(黑线)和相同的光纤光栅的反射率光谱盐水(绿线)。gydF4y2Ba

TiO的反射率光谱gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动涂层光纤光栅在空气黑线gydF4y2Ba λgydF4y2Ba BgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1549.8gydF4y2Ba 海里的反射率光谱相同样品但在盐水是绿线gydF4y2Ba λgydF4y2Ba BgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1549.5gydF4y2Ba nm。0.857 nm / riu敏感性。gydF4y2Ba

 5。结论gydF4y2Ba

更高的转变和窄峰值后的布喇格波长得到涂层纤维几百纳米的厚TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba动20 nm-50纳米孔直径。光纤光栅与TiO的敏感性gydF4y2Ba2gydF4y2Ba动高于无涂层由于纳米结构大的表面积。检测灵敏度为1.257 nm / riu air-deionized水和0.857 nm / riu air-saline。它是合理有效的低成本的生物传感器。gydF4y2Ba

 相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

 SwantongydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 回来”gydF4y2Ba d . J。gydF4y2Ba 小史密斯gydF4y2Ba k·J。gydF4y2Ba 迪克斯gydF4y2Ba C。gydF4y2Ba 卡什gydF4y2Ba R。gydF4y2Ba 使用电子束书面、反应离子刻蚀阶段面具的一代新型光折变光纤光栅gydF4y2Ba 微电子工程gydF4y2Ba 1996年gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 1 - 4gydF4y2Ba 509年gydF4y2Ba 512年gydF4y2Ba 10.1016 / 0167 - 9317 (95)00297 - 9gydF4y2Ba 勒梅尔gydF4y2Ba p . J。gydF4y2Ba 阿特金斯gydF4y2Ba r·M。gydF4y2Ba MizrahigydF4y2Ba V。gydF4y2Ba 里德gydF4y2Ba w·A。gydF4y2Ba 高压HgydF4y2Ba2gydF4y2Ba加载技术实现超高紫外光敏性和热灵敏度在地理gydF4y2Ba2gydF4y2Ba掺杂光纤gydF4y2Ba 电子信件gydF4y2Ba 1993年gydF4y2Ba 29日gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba 1191年gydF4y2Ba 1193年gydF4y2Ba 10.1049 / el: 19930796gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0027614851gydF4y2Ba 周gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba X。gydF4y2Ba 张gydF4y2Ba lgydF4y2Ba BenniongydF4y2Ba 我。gydF4y2Ba 高灵敏度光chemsensor基于蚀刻D-fibre布拉格光栅gydF4y2Ba 电子信件gydF4y2Ba 2004年gydF4y2Ba 40gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 232年gydF4y2Ba 234年gydF4y2Ba 10.1049 / el: 20040177gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 1542686189gydF4y2Ba KorposhgydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 李gydF4y2Ba S.-W。gydF4y2Ba 詹姆斯gydF4y2Ba s W。gydF4y2Ba TatamgydF4y2Ba r P。gydF4y2Ba 光纤长周期光栅的折射率灵敏度涂以二氧化硅纳米介孔薄膜gydF4y2Ba 测量科学与技术gydF4y2Ba 2011年gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 075208年gydF4y2Ba 10.1088 / 0957 - 0233/22/7/075208gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 79960262118gydF4y2Ba CusanogydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba PillagydF4y2Ba P。gydF4y2Ba 伯爵夫人gydF4y2Ba lgydF4y2Ba IadiciccogydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba CampopianogydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba CutologydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 佐丹奴gydF4y2Ba M。gydF4y2Ba GuerragydF4y2Ba G。gydF4y2Ba 高灵敏度光纤化学传感器基于镀膜长周期光栅sub-ppm化学检测在水里gydF4y2Ba 应用物理快报gydF4y2Ba 2005年gydF4y2Ba 87年gydF4y2Ba 23gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 234105年gydF4y2Ba 10.1063/1.2136437gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 28444491762gydF4y2Ba AkkigydF4y2Ba j·F。gydF4y2Ba LalasangigydF4y2Ba 答:S。gydF4y2Ba 马诺gydF4y2Ba k·G。gydF4y2Ba RaikargydF4y2Ba P。gydF4y2Ba 斯gydF4y2Ba T。gydF4y2Ba RaikargydF4y2Ba 美国。gydF4y2Ba 检测和测定锰浓度在水中使用光纤光栅耦合和纳米技术gydF4y2Ba 应用光学gydF4y2Ba 2011年gydF4y2Ba 50gydF4y2Ba 32gydF4y2Ba 6033年gydF4y2Ba 6038年gydF4y2Ba 10.1364 / AO.50.006033gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 81055137336gydF4y2Ba ArasugydF4y2Ba p . T。gydF4y2Ba 努尔gydF4y2Ba a . s . M。gydF4y2Ba ShabanehgydF4y2Ba 答:一个。gydF4y2Ba GireigydF4y2Ba s . H。gydF4y2Ba 救世主gydF4y2Ba m·A。gydF4y2Ba LimgydF4y2Ba h . N。gydF4y2Ba 阿卜杜勒gydF4y2Ba h·A。gydF4y2Ba YaacobgydF4y2Ba m . H。gydF4y2Ba 吸光度特性的黄金涂覆光纤布拉格光栅传感器对含水乙醇gydF4y2Ba 欧洲光学学会杂志》上gydF4y2Ba 2014年gydF4y2Ba 9,货号。14018年gydF4y2Ba 10.2971 / jeos.2014.14018gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84901333362gydF4y2Ba MantzilagydF4y2Ba a·G。gydF4y2Ba ProdromidisgydF4y2Ba m . I。gydF4y2Ba 阳极Ti / TiO的开发和研究gydF4y2Ba2gydF4y2Ba电极和他们的潜在用途impedimetric免疫传感器gydF4y2Ba Electrochimica学报gydF4y2Ba 2006年gydF4y2Ba 51gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba 3537年gydF4y2Ba 3542年gydF4y2Ba 10.1016 / j.electacta.2005.10.009gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 33645998142gydF4y2Ba SolankigydF4y2Ba p R。gydF4y2Ba KaushikgydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba AgrawalgydF4y2Ba 诉V。gydF4y2Ba MalhotragydF4y2Ba b D。gydF4y2Ba 纳米金属氧化物的生物传感器gydF4y2Ba NPG亚洲材料gydF4y2Ba 2011年gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba 24gydF4y2Ba 10.1038 / asiamat.2010.137gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 80053317608gydF4y2Ba 普尔gydF4y2Ba z L。gydF4y2Ba OhodnickigydF4y2Ba P。gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba R。gydF4y2Ba 林gydF4y2Ba Y。gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba k P。gydF4y2Ba 工程金属氧化物纳米结构的光纤传感器平台gydF4y2Ba 光学表达gydF4y2Ba 2014年gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 2665年gydF4y2Ba 2674年gydF4y2Ba 10.1364 / OE.22.002665gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84893964526gydF4y2Ba 戴维斯gydF4y2Ba E。gydF4y2Ba ViitalagydF4y2Ba R。gydF4y2Ba SalomakigydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 阿海珐gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 张gydF4y2Ba lgydF4y2Ba BenniongydF4y2Ba 我。gydF4y2Ba 溶胶-凝胶法导出为增强涂层应用于长周期光栅折射率传感特性gydF4y2Ba 光学学报:纯粹和应用光学gydF4y2Ba 2009年gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 10.1088 / 1464 - 4258/11/1/015501gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 63649147665gydF4y2Ba 妈妈gydF4y2Ba K.-S。gydF4y2Ba 阿尔瓦雷斯gydF4y2Ba s D。gydF4y2Ba 崔gydF4y2Ba W.-Y。gydF4y2Ba 水手gydF4y2Ba m·J。gydF4y2Ba 一个稳定、基于TiO label-free光学干涉生物传感器gydF4y2Ba2gydF4y2Ba纳米管阵列gydF4y2Ba ACS NanogydF4y2Ba 2010年gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 2070年gydF4y2Ba 2076年gydF4y2Ba 10.1021 / nn901312fgydF4y2Ba 2 - s2.0 - 77951715245gydF4y2Ba 梁gydF4y2Ba R。gydF4y2Ba 太阳gydF4y2Ba Q。gydF4y2Ba 我们gydF4y2Ba J。gydF4y2Ba 刘gydF4y2Ba D。gydF4y2Ba 理论研究基于布喇格光栅的折射率传感器在微/纳米纤维gydF4y2Ba 《光学和光电(索波' 11)研讨会上gydF4y2Ba 2011年5月gydF4y2Ba 武汉,中国gydF4y2Ba 10.1109 / sopo.2011.5780648gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 79959351140gydF4y2Ba SmietanagydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 一杯啤酒gydF4y2Ba w·J。gydF4y2Ba MikulicgydF4y2Ba P。gydF4y2Ba 温度敏感性的氮化硅nanocoated长周期光栅在周围各种媒体工作gydF4y2Ba 测量科学与技术gydF4y2Ba 2011年gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba 115203年gydF4y2Ba 10.1088 / 0957 - 0233/22/11/115203gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 80054771965gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba T。gydF4y2Ba 光纤传感器对极端环境(博士学位。论文)gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba Swanson匹兹堡大学工程学院gydF4y2Ba 张gydF4y2Ba X。gydF4y2Ba AlemohammadgydF4y2Ba H。gydF4y2Ba ToyserkanigydF4y2Ba E。gydF4y2Ba 敏感性改变添加剂的光纤布拉格光栅传感器微尺度bi-material涂料gydF4y2Ba 测量科学与技术gydF4y2Ba 2013年gydF4y2Ba 24gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 10.1088 / 0957 - 0233/24/2/025106gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84872745372gydF4y2Ba 何gydF4y2Ba s . c . M。gydF4y2Ba 任gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 李gydF4y2Ba H.-N。gydF4y2Ba 首歌gydF4y2Ba G。gydF4y2Ba 光纤布喇格光栅传感器检测混凝土结构的液态水gydF4y2Ba 智能材料和结构gydF4y2Ba 2013年gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 055012年gydF4y2Ba 10.1088 / 0964 - 1726/22/5/055012gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84876914819gydF4y2Ba 蓝道gydF4y2Ba R。gydF4y2Ba 在媒体不均匀电导率gydF4y2Ba 航会议论文集gydF4y2Ba 1978年gydF4y2Ba 40gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 45gydF4y2Ba 10.1063/1.31150gydF4y2Ba 普尔gydF4y2Ba z L。gydF4y2Ba OhodnickigydF4y2Ba P。gydF4y2Ba BuricgydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 严gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 利雅得gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 林gydF4y2Ba Y。gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba k P。gydF4y2Ba 嵌段共聚物协助折射率的金属氧化物工程应用光学传感gydF4y2Ba 9161年gydF4y2Ba 纳米光子材料ξgydF4y2Ba 2014年8月gydF4y2Ba 圣地亚哥,加州,美国gydF4y2Ba 10.1117/12.2062092gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84922791258gydF4y2Ba