【摘 要】
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随着工业化的不断发展,现在的水质污染问题日趋严重,其中水质问题中重金属污染占很大一部分比例,这些重金属离子不仅会造成生态系统的破坏,而且它们通过水摄入人体内,对于人体健康造成重大危害,对于重金属离子检测的传感器研发显得极为重要,因此,本文制作了三种马赫-曾德传感光纤传感器,实现对镉离子、铜离子检测。本研究论文主要采用的基本理论是模态干涉原理,由单模光纤、无芯光纤、光子晶体光纤、三芯光纤这四种光纤熔
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随着工业化的不断发展,现在的水质污染问题日趋严重,其中水质问题中重金属污染占很大一部分比例,这些重金属离子不仅会造成生态系统的破坏,而且它们通过水摄入人体内,对于人体健康造成重大危害,对于重金属离子检测的传感器研发显得极为重要,因此,本文制作了三种马赫-曾德传感光纤传感器,实现对镉离子、铜离子检测。本研究论文主要采用的基本理论是模态干涉原理,由单模光纤、无芯光纤、光子晶体光纤、三芯光纤这四种光纤熔接成三种不同的光纤传感结构,然后在分别在无芯光纤和三芯光纤上涂覆复合敏感膜,来实现对于重金属离子的检测,本文主要研究工作如下:（1）将两段无芯光纤（No-core fiber,NCF）分别熔接在光子晶体光纤（Photonic-crystal fiber,PCF）的两端,构成一个光纤马赫-曾德干涉仪传感器,在两段无芯光纤上分别涂覆SnO2-MoS2、SnO2/MoS2、MoS2、SnO2敏感薄膜,对四种膜进行扫描电镜SEM观察、X射线光电子能谱XRD分析,然后分别测量传感器对于镉离子的响应。其实验结果表明,涂覆SnO2-MoS2二层膜的传感器灵敏度最高,对于镉离子0～100μM浓度范围的检测灵敏度是30.258pm/μM,其选择性良好,响应时间短,p H值、温度对于传感器影响不大。（2）提出了将两段三芯光纤中间熔接一段单模光纤（Single-mode fiber,SMF）,构成了三芯（Three-core fiber,TCF）-单模-三芯的传感结构,然后在两段三芯光纤上分别涂覆壳聚糖（Chitosan,CS）、聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol,PVA）组成的优化铜离子印迹复合膜、铜离子印迹复合膜（未经NaOH溶液处理）和CS/PVA复合膜,分别测量传感器对于铜离子的响应。其实验结果说明,涂覆优化铜离子印迹复合膜的传感器对于铜离子响应最优,灵敏度为62.258pm/μM,检测限约为0.602μM,具有优秀的选择性,且p H稳定性好。（3）将3cm的三芯光纤一端单模光纤进行熔接,三芯光纤另一端与单模光纤进行拉粗锥,构成一个光纤马赫-曾德干涉仪传感器。其中三芯光纤上涂覆聚乙烯醇/正硅酸乙酯/3-氨丙基三乙氧基硅烷（PVA/TEOS/APTES）复合膜。传感器性能测试实验结果表明:在镉离子浓度为0～0.4μM的浓度范围内,该传感器的灵敏度为7nm/μM,通过SEM分析,其敏感膜的厚度为780nm,响应时间40s,选择性良好。
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