Światłowodowe czujniki z interferencyjnymi strukturami sensorowymi do pomiarów koncentracji gazów toksycznych i przemysłowych

W pracy podjęto problem optycznej detekcji gazów H2 i NH3 czujnikiem światłowodowym. Czujnik wykorzystuje warstwową strukturę sensorową, wykonaną na włóknie światłowodowym, pozwalającą wykrywać i mierzyć stężenie gazowego wodoru i amoniaku. Do detekcji H2 wykorzystano struktury Pd/TMO (TMO ang. Transition Metal Oxide) obejmujące warstwę wykonaną z tlenku metalu przejściowego (TMO) pokrytą katalityczną warstwą palladu. Warstwa TMO jest warstwą chemochromiczną, której działanie polega na zmianie jej parametrów optycznych pod wpływem absorpcji atomowego wodoru. Kataliza wodoru cząsteczkowego na atomowy następuje w warstwie palladu. Do detekcji NH3 wykorzystano struktury interferencyjne wykonane z Nafionu. Nafion wskutek oddziaływania z NH3 zmienia swoje parametry optyczne zmieniając tym samym warunki interferencji światła. Struktury sensorowe wykorzystane w czujnikach światłowodowych są warstwowymi strukturami interferencyjnymi Fabry-Perot.

---

The paper presents an optical-fiber hydrogen sensor and ammonia sensor. The H2 and NH3 sensor utilises a layered Fabry-Perot interferometer and includes chemical active the resonance cavity. In the present paper the authors suggest the idea of a gasochromic hydrogen sensor based on the structure of a layered Fabry-Perot interferometer located at the end of the standard multi-mode fiber. The resonance cavity is a layer of metal oxides (e.g. NiO, WO3) coated on a thin film of palladium (Pd). The sensor permits to detect and to measure the concentration of hydrogen in a gaseous medium. The idea of presented optical ammonia sensor is based on variations of reflected light spectra result from interactions of ammonia with sensing layer. The sensor head consists of Nafion layer as a resonance cavity, deposited on the face of the fibre. The optical ammonia gas sensor display a very fast response time and a fast regeneration time at room temperature.