紧凑型的折射率光纤传感器可在狭窄的空间进行传感测量

研究人员已经开发出一种新的高灵敏度的柔性传感器，用于在非常小的空间内进行各种化学和生物分析。传感器的体积小，意味着它可能被用于血管内的参数测量。随着进一步的发展，传感器可能被用来检测特定的化学物质、DNA分子或病毒等物质。 +13h*  
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“我们设计的这种新的光纤传感器具有结构简单、制造便宜而足够小，可在狭窄的区域内实现高灵敏度的测量，” Chao Chen说，他是来自中国科学院长春光机所的一个研究团队的成员。“在未来，它可以用于化学和生物传感的各种应用。” !<r+h,C  
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新的传感器包括一个1毫米长的光学纤维结构，其结构上的一端弯成一个称为锥度的部分。通过检测被称为折射率的光学特性的变化，该装置可以检测浓度、pH值和其他化学参数。 HDQhXw!!hc  
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在《光学材料快报（Optical Materials Express）》杂志上，研究人员发现他们的传感器设计比其他锥形光纤折射率传感器的灵敏度高九倍。他们还表明，设备的测量不受温度变化的影响，这有助于确保准确的分析。 K$OxeJP?F  
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Chen说：“这种微型传感器可能被用于炼油厂，以探测可能导致火灾或爆炸的泄漏。该装置的灵敏度非常高，只需要很少的样品就可以进行分析其特性，这种特点可以使其用于检测食品中的污染物。” 4w,=6|#  
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为了方便利用传感器，研究人员通过光纤发出一种特殊的超连续光源。当光线进入光纤的锥形区域时，其中的一部分逸出并与周围的样品相互作用，从而改变光的光谱。这种改变的光在光纤的末端撞击银镜，通过光纤反射到光谱分析仪，监测和记录光谱的变化。光谱位移可以用来测定样品的化学性质。 3jF#f'*  
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这种新型的传感器改进了先前研制的一种用于折射率传感的S锥。为了使它对狭窄或有限的空间更有用，他们设计了新的传感器来使用反射光而不是通过样品后的透射传输的光。这种改变使设备的测量对插入样品时可能遇到的小弯曲不那么敏感。这种S形锥度也使得光纤的传感部分比锥形光纤上的其他折射折射率传感器小，因为这种传感器的长度太长，无法形成紧凑的探头。 79 zFF  
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为了测试新的传感器设计，研究人员在室温下浸泡在不同浓度的甘油水溶液中。通过监测反射光谱的变化，研究人员证明了传感器对周围溶液折射率变化非常敏感。当传感器将传感器从室温加热到100摄氏度，且温度以10度递增时，传感器的反射光谱变化不大。这表明温度变化不影响传感器的精度。 H`u8}{7  
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接下来，研究人员计划测试光纤锥度是否更窄，这可能进一步提高传感器的灵敏度。他们还想制造一种在纤维表面上带有功能化材料的传感器，它可以与特定的分子结合，使传感器能够检测DNA或病毒的存在。 dxqVZksg(9  
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原文来源：https://phys.org/news/2018-03-compact-fiber-optic-sensor-sensitive.html（实验帮译）