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利用旋转-甩涂法将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)-硬脂酸复合薄膜固定在钾离子(K+)交换玻璃光波导表面,研制了PVP-硬脂酸复合薄膜/K+交换玻璃光波导元件,用于对挥发性有机物蒸汽进行检测。实验结果表明,在室温下该元件对低浓度的二甲苯蒸汽仍有较好的重复性和选择性响应,能够检测到1×10-6(体积分数)的二甲苯,其响应和恢复时间分别为9s和35s,相对标准偏差为±4.17%。该元件具有灵敏度高、响应-恢复速度快、可逆性好、成本低、容易制作等特点。
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第
25
卷第
2
期
2012
年
2
月
传感技术学报
Vo
l. 25
No.2
Feb.2012
C
I-I
INESE
JOURNAL
OF
SENSORS
AND
ACTUATORS
Gas
Sensitivity
Study
of
Stearic
Acid
Composite
Film
Optical
Waveguide
Sensor
Element
*
EBEYLA
R
α
hm
α
n
,
PATIME
Y;
α
sin
,
PATIMA
Niz
α
midin
,ABLIZ Yimit *
( College
01
Chemistry
α
nd
Chemical Engineering ,Xinjiang
UnvIJersúy
, Urumqi
830046
,
CI
川
α)
Abstract:
The polyvinyl pyrrolidone (
PVP)
doped stearic acid composite film was deposited onto the surface of a
single mode potassium ion(
K+)
exchanged glass optical waveguide OWG by spin coated method , the OWG sensor
was fixed on the gas sensor system
to
detect VOCs gases. Experimental results showed that , the sensor has high re-
peatability
and
selectivity towards lower concentration xylene gas at room temperature , its response time and recovery
time was 9 s and 35 s for 1 x
10-
6
volume fraction xylene gas , the relative standard
deviatio
叫
R.
S.
D)
of output light
intensity was
+4.
17%
at this concentration. The sensor is easily fabricated and had many advantages such as high
sensitivity
, fast response and
recoveηspeed
, good reversibility ,low cost.
Key
words:
optical waveguide gas-sensitive element; Xylene; spin coated method; composite film
EEACC,7230L
doi:
10.
3969/j.
issn.l004-1699.
2012.
02.
003
硬脂酸复合薄膜光波导元件的气敏性研究*
艾拜拉·热合曼,帕提曼·亚森,帕提曼·尼扎木丁阿布力孜·伊米提*
(新疆大学化学化工学院,乌鲁木齐
830046)
摘
要:利用旋转甩涂法将聚乙烯毗I!各炕酣
(PVP)
硬脂酸复合薄膜固定在何离子
(K+
)交换玻璃光波导表面,研制了
PVP
一硬脂酸复合薄膜
/K+
交换玻璃光波导元件,用于对挥发性有机物蒸汽进行检测。实验结果表明,在室温下该元件对低浓度的
二甲苯蒸汽仍有较好的重复性和选择性响应,能够检测到
1xJQ-6(
体积分数)的二甲苯,其响应和恢复时间分别为
9
s
和
35
S ,
相对标准偏差为
+4.17%
。该元件具有灵敏度高、响应一恢复速度快、可逆性好、成本低、容易制作等特点。
关键词:光波导气敏元件;二甲苯;旋转甩涂法;复合薄膜
中图分类号:
TP212.
2
文献标识码
:A
文章编号
:1004-1699
(2012
)02-0162-04
挥发性有机物
VOCs
(Volatile Organic Compounds)
是γ
类常见的有机污染物[
1
J
主要来源为石油化工生
产、污
7
Jv垃坡处理厂、汽油发动机废气、加油站泄漏、
烧煤、家庭装修、半导体工业、冶金工业、动植物等。
挥发性有机物广泛应用于工业和日常生活中。
VOCs
具有较宽的极性和浓度范围在一定的浓度下对动植
物有直接毒性,对人体有致癌、致畸、致突变以及引发
白血病的危险,并对生态环境系统具有严重的危
害
[2-3]O
挥发性有机污染物(
VOCs)
在光化学烟雾的
形成中起着决定性作用
[4]
,造成严重的二次污染。
目前,检测挥发性有机物的方法有气相色谱-质
谱联用法
(GC-MS)
和高效液相色谱法
(HPLC)
0
这
些方法具有较高的准确度和灵敏度,但设备昂贵、不
易携带、费力费时且不能在线监视
l
等缺点
[5]O
为了有
效地检测痕量的挥发性有机物,小型化、灵敏度高、携
带方便、相对便宜的气体传感器需求迫切
[6-7J
。光波
项目来源·国家自然科学基金项目
(20965008)
收稿日期
:2011-08-28
修改日期
:2011
一
11-03
导
OWG(
Optical
Wa\
吨
uide)
传感器具有灵敏度高、响
应快、体积小、抗电磁干扰、便于集成、在常温下操作
等优点
[8-ll]O
因此在传感器领域中占有越来越重要
的地位,并在环境监测、冶金、化工、医疗和军事等诸
多领域有着广泛应用前景[
12
J
。
光波导通常由包层
nc(
上层)、导波层
n
f
和基板
ns(
衬底)组成;导波层的折射率高于包层和基板。
当光进入导波层时,光在导波层的上下界面之间发
生全内反射而传播。在传播过程中渗透到包层和基
板的交界面的光波称为倏逝波(消失波)。筛选对
某一被测物(气或液)具有选择性响应(吸光度、折
射率或膜厚发生变化)的敏感试剂,并将其固定在
光波导表面,则被测物质与敏感层的相互作用都会
引起倏逝波和导波光强度(相位或波长)的变化。
通过检测这些变化可得到被测物及其浓度有关的信
息。本研究利用倏逝波原理,将聚乙烯毗咯皖酣
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weixin_38736562
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