论文摘要
渐逝场型氢敏传感技术是一个多学科高度交叉的领域,它涉及到氢敏感膜的研究、光学表面等离子共振技术、渐逝场传感技术及传输模式分析、氢敏感纯Pd膜或Pd99-Ag1合金薄膜的生长工艺、氢敏传感器的检测技术及数据分析与处理等,如何实现各种相关技术的整体集成、降低渐逝场型光纤氢传感器的制造成本、提高氢敏传感器的可靠性、重复性和灵敏度等是目前渐逝场型光纤氢敏传感技术走向产业化所面临的主要问题。本论文主要涉及光学表面等离子共振氢传感技术的理论及渐逝场型光纤氢敏传感器的设计、制作和实验等工作;研究如何在腐蚀光纤上生长单一Pd膜或Pd99-Ag1合金薄膜及氢敏传感器的测试技术,开发出具有自主知识产权的渐逝场型光纤氢敏传感器。通过在腐蚀光纤上沉积氢敏感的单一Pd膜或者Pd99-Ag1合金薄膜,制作了用于实验的渐逝场型光纤氢气传感器。数值计算表明当Pd膜的厚度在10nm～30nm的时候,传感器在氢气浓度在0～4%的范围内都具有比较高的灵敏度。单一Pd膜以及合金薄膜是由磁控溅射镀膜机通过专门设计的光纤镀膜夹具生长而成的。所得到的氢敏传感器分辨率达0.5%（体积氢气浓度）,响应时间为60s。本文设计了一套光纤腐蚀用夹具、光纤封装加热夹具和一套光纤溅射镀膜实验夹具;设计并制作了一套具有防潮、抗震和抗腐蚀功效的光纤传感头封装装置;设计了一套由激光器、反应混合气室、光功率计、质子流量计和流量控制器等组成的氢气定标实验装置并对实验数据进行了分析与处理。对于实验中出现的各种不同实验现象,本文建立与其对应的数学模型进行解释,从而为进一步工艺指明方向。