[发明专利]一种基于钯-回音壁模式光学谐振腔的氢气传感器及其制备和应用

权利要求书

1.一种基于钯-回音壁模式光学谐振腔的氢气传感器，其特征在于，由WGM型管状光学谐振微腔，以及分布在WGM型管状光学谐振微腔表面的金属钯颗粒组成；

所述的WGM型管状光学谐振微腔的外径为10-20μm；

所述的金属钯颗粒的粒径为10-100nm；

该氢气传感器通过以下方法制备而成：

(1)制备WGM型管状光学谐振微腔；

(2)将金属钯颗粒耦合在WGM型管状光学谐振微腔表面，即得到氢气传感器；

步骤(1)中，WGM型管状光学谐振微腔通过纳米薄膜卷曲法制备而成，具体为：先在衬底上对所涂覆的光刻胶牺牲层进行图形化，再在图形化的光刻胶牺牲层上生长具有内应力的纳米薄膜，接着选择性腐蚀图形化的光刻胶牺牲层，使得纳米薄膜的内应力释放，并形成三维管状光学谐振腔，即完成。

2.根据权利要求1所述的一种基于钯-回音壁模式光学谐振腔的氢气传感器，其特征在于，所述的WGM型管状光学谐振微腔由从内到外依次复合的Y₂O₃薄膜与ZrO₂薄膜组成。

3.根据权利要求2所述的一种基于钯-回音壁模式光学谐振腔的氢气传感器，其特征在于，所述的Y₂O₃薄膜与ZrO₂薄膜的厚度分别独立的为10-100nm。

4.如权利要求1-3任一所述的一种基于钯-回音壁模式光学谐振腔的氢气传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备WGM型管状光学谐振微腔；

(2)将金属钯颗粒耦合在WGM型管状光学谐振微腔表面，即得到氢气传感器；

步骤(1)中，WGM型管状光学谐振微腔通过纳米薄膜卷曲法制备而成，具体为：先在衬底上对所涂覆的光刻胶牺牲层进行图形化，再在图形化的光刻胶牺牲层上生长具有内应力的纳米薄膜，接着选择性腐蚀图形化的光刻胶牺牲层，使得纳米薄膜的内应力释放，并形成三维管状光学谐振腔，即完成。

5.如权利要求1-3任一所述的一种基于钯-回音壁模式光学谐振腔的氢气传感器的应用，其特征在于，该氢气传感器用于检测气体中的氢气浓度。

6.根据权利要求5所述的一种基于钯-回音壁模式光学谐振腔的氢气传感器的应用，其特征在于，使用时，将氢气传感器置于氢气探测装置中，采用光致发光设备得到通入待测气体后氢气传感器的光致发光光谱，再由光致发光光谱中的谐振模式峰位即得到对应待测气体中的氢气浓度。

7.根据权利要求5所述的一种基于钯-回音壁模式光学谐振腔的氢气传感器的应用，其特征在于，光致发光设备所发出的激光波长为532nm。