[发明专利]痕量氟离子传感器及浓度检测装置和方法

权利要求书

1.痕量氟离子传感器，其特征在于：包括单模光纤(5)、粗锥(6)、薄芯光纤(7)、敏感膜(8)和银膜(9)；所述单模光纤(5)、薄芯光纤(7)通过粗锥(6)依次连接；从所述单模光纤(5)传输的光通过粗锥(6)后，在薄芯光纤(7)激发形成芯层模和包层模；所述敏感膜(8)包覆于薄芯光纤(7)外壁；所述银膜(9)设置于薄芯光纤(7)端面。

2.如权利要求1所述的痕量氟离子传感器，其特征在于：还包括紫外胶(10)，所述紫外胶(10)设置于银膜(9)外侧。

3.如权利要求1所述的痕量氟离子传感器，其特征在于：所述敏感膜为铝掺杂氧化锌涂层。

4.如权利要求1所述的痕量氟离子传感器，其特征在于：所述薄芯光纤(7)包括纤芯、包层；所述纤芯的一端与粗锥中心连接，所述纤芯的另一端延伸至银膜。

5.如权利要求1所述的痕量氟离子传感器，其特征在于：所述粗锥按照以下方式制作：

切取一段薄芯光纤，使用熔融拉锥的微处理方式在薄芯光纤和单模跳线之间形成一个粗锥。

6.如权利要求1所述的痕量氟离子传感器，其特征在于：所述敏感膜按照以下方式制作：

采用溶胶-凝胶法制备铝掺杂氧化锌溶胶；

将六水合硝酸锌加入乙醇中作为溶液A，将九水合硝酸铝加入去离子水中作为溶液B；

然后将溶液B逐渐滴加到溶液A中，搅拌得到均匀透明的溶液；

通过滴加氢氧化钠溶液使透明溶液变为白色，调节pH后，再次搅拌白色溶液，即得铝掺杂氧化锌溶胶；

用浸渍提拉镀膜机将制备的传感器浸入溶胶中，保持预设时间后取出，在空气中干燥；

再将传感器浸入的乙醇和去离子水混合物中，保持预设时间后取出并干燥。

7.利用如权利要求1-6任一项所述的痕量氟离子传感器组成的痕量氟离子浓度检测装置，其特征在于：包括光源(1)、光谱分析仪(2)、环形器(3)以及置于样本溶液(4)中的痕量氟离子传感器；

所述光源(1)用于发出连续光谱；

所述光谱分析仪(2)用于显示传感波形；

所述环形器(3)用于连接光源、痕量氟离子传感器和光谱分析仪；

所述单模光纤(5)通过环形器(3)分别与光源(1)和光谱分析仪(2)连接。

8.如权利要求7所述的浓度检测装置，其特征在于：所述光源(1)为C+L波段光源。

9.利用如权利要求1-6任一项所述的痕量氟离子传感器对痕量氟离子浓度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

对痕量氟离子传感器进行定标确定光谱移动值与浓度关系；

根据定标得到的光谱移动值与浓度关系建立数据库；所述数据库中设置有光谱移动值与对应的浓度值；

将痕量氟离子传感器设置于待测溶液中，获取光源发出的光经过痕量氟离子传感器形成的检测干涉图谱；

计算检测干涉图谱与标准干涉图谱之间的光谱移动值；

根据光谱移动值在数据库中检索与光谱移动值相对于的浓度值；

输出检索到的浓度值并作为待测溶液中氟离子浓度。

10.如权利要求9所述的浓度检测方法，其特征在于：所述对痕量氟离子传感器进行定标，是按照以下方式进行的：

配置已知浓度的氟离子，通过传感器来检测已知浓度的氟离子，从而确定光谱移动与浓度的线性关系。