项目名称: 基于柚子型光子晶体光纤长周期光栅的痕量TNT爆炸物探测原理与方法研究

项目编号: No.51304260

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 矿业工程

项目作者: 陶传义

作者单位: 重庆理工大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 随着恐怖主义日益增加,爆炸物探测引起世界关注,因此急需先进的传感技术以解决爆炸物快速识别所面临的安全挑战。但是爆炸物如梯恩梯(TNT)等因其极低的蒸气压在气相很难被检测。提出一种基于柚子型光子晶体光纤长周期光栅(GPCF-LPGs)的气体传感新原理与方法,用于痕量TNT爆炸物蒸气的快速探测。拟在具有长周期光栅结构的柚子型光子晶体光纤包层空气孔中形成一层对TNT蒸气选择性敏感的薄膜,TNT分子能引起敏感膜折射率变化并导致光纤包层模有效折射率变化,通过实时监测光纤光栅谐振波长变化实现痕量TNT爆炸物检测。项目在对"GPCF-LPGs-敏感膜"气体传感原理进行详细研究的基础上,获取敏感物质在包层空气孔上成膜的方法,采用光流控技术设计光纤传感元件,建立基于GPCF-LPGs包层空气孔内敏感膜折射率变化的TNT爆炸物气体传感新方法,以期实现对爆炸物气体快速、高灵敏和高选择性探测。

中文关键词: 爆炸物探测;光子晶体光纤;长周期光栅;2;4;6-三硝基甲苯;传感器

英文摘要: Explosives detection is increasingly attracting more interest due to the global increase in terrorism. Highly selective and sensitive sensing techniques are required in order to face the serious challenge from the rapid identification of explosive. Due to its very low vapor pressure TNT explosive is very difficult to detect in the gas phase. To address this problem, a novel rapid chemical vapor sensor based on long period gratings (LPGs) formed in grapefruit photonic crystal fiber (GPCF) with large air-holes coated with a sensitive thin-film is proposed as a promising platform for detection of trace vapor TNT. When TNT vapor molecules flow through the large air-holes in the cladding of GPCF, they are absorbed by the sensitive thin-film to cause the change in film refractive index. The effect will result in a change in the effective index of cladding mode of the fiber, and hence, a shift in the resonant wavelength. In this subject, the sensing principle of GPCF-LPGs sensor with embedded sensitive film is analyzed. A great effort is made in study related to the fabrication of coatings deposited on the inner holes of GPCF. An optofluidic assembly is designed to enable both gas flow and light transmission measurements through PCF-LPGs structure optically coupled with single mode fiber. The all-fiber gas sensing syst

英文关键词: explosive detection;photonic crystal fiber;long period gratings;2;4;6- trinitrotoluene;sensors

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