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专利号: 2016111917282
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种石墨烯光子晶体光纤气体传感器的制作方法,其特征在于:先获取一根光子晶体光纤和两根单模光纤,然后利用光纤熔融拉锥机将两根单模光纤分别熔接在光子晶体光纤的两端并同时对熔接处进行拉锥处理,最后再将熔接好的光子晶体光纤部段外表面涂覆一层石墨烯纳米涂层。

2.根据权利要求1所述的石墨烯光子晶体光纤气体传感器的制作方法,其特征在于:所述光子晶体光纤部段外表面涂覆石墨烯纳米涂层包括以下步骤:

1)将石墨烯纳米片按照(0.5~1.5):(300~600)的质量比加入到0.785g/ml的异丙醇溶液中混合制成石墨烯分散液,接着将熔接好的光子晶体光纤部段放入到石墨烯分散液中浸涂;

2)接着将浸涂后的光子晶体光纤部段呈悬空状态固定后放入真空干燥箱中进行干燥处理,干燥温度50℃~100℃,直至干燥至恒重;

3)干燥完成后再将其置于200℃~400℃的氮气中进行煅烧,煅烧时间为2~5小时,随炉冷却至室温,使光子晶体光纤部段外表面形成石墨烯纳米涂层。

3.根据权利要求2所述的石墨烯光子晶体光纤气体传感器的制作方法,其特征在于:步骤3)中的所述石墨烯纳米涂层的厚度为20nm~100nm。

4.一种气体传感器,其特征在于:使用权利要求1至3任意一项中的所述石墨烯光子晶体光纤气体传感器制作方法制作而成。

5.一种气体传感器,其特征在于:包括光子晶体光纤和位于其两端的单模光纤,光子晶体光纤的两端分别与单模光纤熔接连接,光子晶体光纤和单模光纤的熔接端分别呈锥形结构,光子晶体光纤的外表面覆盖有一层厚度为20nm~100nm的石墨烯纳米涂层。

6.一种硫化氢气体浓度的检测方法,其特征在于:包括以下步骤:

1)获取权利要求4或5任意一项中的气体传感器,将其一端接入光源,另一端接入光谱分析仪,获得在没有硫化氢气体下的光谱图;

2)配置浓度分别为5ppm、10ppm、15ppm、20ppm、25ppm、30ppm、35ppm、40ppm和45ppm的硫化氢气体,并放入不同的气室中;

3)将步骤1)中的气体传感器放入到不同的气室中,得到气体传感器在不同浓度硫化氢气体下的光谱图;

4)选取步骤1)中光谱图其中一段波谷的中心波长,并在步骤3)中不同浓度硫化氢气体的光谱图中选取相同波谷的中心波长,并通过线性拟合得到y=a-bx,即x=(a-y)/b,其中y为硫化氢气室检测光谱中该波谷的中心波长,a为不含硫化氢气体检测光谱中该波谷的中心波长,b为每1ppm硫化氢气体在光谱中的偏移量,x为硫化氢气体的浓度;

5)将步骤1)中的气体传感器放入待检测气室中并获取该气室检测的光谱图,选取其中一段波谷的中心波长,代入公式x=(a-y)/b得到硫化氢气体的浓度。