光纤氢气传感器研究：钯与Pd/WO3复合膜的应用

"基于钯及其复合膜的光纤氢气传感器特性研究" 本文主要探讨了一种新型的光纤氢气传感器的设计与制造技术。该传感器利用光纤的特殊结构，通过对光纤包层进行精确的“D”形抛磨，创造出一个倏逝场，增强了对氢气的敏感性。研究人员通过磁控溅射技术在光纤表面沉积了钯(Pd)和Pd/WO3复合膜，这种复合膜对于氢气具有良好的响应特性。 光纤氢气传感器的工作原理基于光纤的倏逝场效应。当光纤的一部分被抛磨成“D”形时，光能量会在光纤的包层与外界环境之间形成一个传播区域，即倏逝场。氢气分子接触到这个场时，会与钯或其复合膜发生化学反应，导致薄膜的折射率变化，从而影响通过光纤的光信号，使得传感器能够检测到氢气的存在和浓度。 在实验中，研究者对比了使用Pd/WO3复合膜和单一Pd膜的传感器性能。结果显示，Pd/WO3复合膜传感器具有更优的线性响应和可重复性，这表明复合膜的结构能更稳定地捕捉和释放氢气。同时，采用单模光纤的传感器相对于多模光纤展现出更好的稳定性，这是因为单模光纤的光传播模式更为集中，减少了外部干扰的影响。 磁控溅射是实现这一技术的关键工艺，它能精确控制金属和化合物薄膜的沉积，确保膜层的质量和均匀性，从而优化传感器的性能。此外，这种制备方法具有成本效益高、工艺可控性强的优点，有利于大规模生产。 这项研究为光纤氢气传感器的设计提供了新的思路，特别是在安全监测、工业生产以及能源领域的氢气泄漏检测方面具有重要的应用潜力。通过优化材料和结构，未来有可能开发出更加灵敏、稳定的光纤氢气传感器，进一步提升氢气监测的准确性和效率。