[发明专利]一种有机分子光纤检测系统及其应用

说明书

本发明公开一种有机分子光纤检测系统，包括光波万用表(1)、传输光纤(2)、检测室(3)和光纤传感器(4)，光波万用表(1)包括波长可调光源和功率探测检测器，传输光纤(2)为单模光纤，光纤传感器(4)由拉锥光纤(5)和生长在拉锥光纤(5)锥腰区表面的MOF纳米薄膜(6)构成，拉锥光纤(5)的两端分别通过传输光纤(2)与光波万用表(1)连接，光纤传感器(4)放置于检测室(3)中。本发明还公开一种有机分子光纤检测系统的应用，用于检测乙醇浓度。本发明提供的一种有机分子光纤检测系统及其应用，能够解决当前有机分子检测技术的灵敏度不高的问题，提高有机分子检测范围和灵敏度。

技术领域

本发明涉及一种有机分子光纤检测系统及其应用，属于光纤检测技术领域。

背景技术

人们对消毒液的需求不断增加。在消毒液大范围的使用中，很容易产生有机分子污染。目前，对于有机分子的检测方法主要为PID检测(光离子探测器)、FID检测(火焰离子探测器) 和色谱仪这三种。PID检测方法不能使用在比较复杂的环境中，只能检测特定环境中的有机分子。火焰离子探测器(FID)是将待测物质进行化学电离，而这个过程是不可逆的，所以是破坏性检测器。色谱仪检测技术，由于检测仪器成本昂贵、操作复杂、对操作人员要求高，此方法的应用受到一定的制约。另外，检测有机分子的方法还有红外分光光度法、荧光检测法等，但这些方法在稳定性、灵敏度等方面都存在不同的缺陷。

金属有机骨架(MOF)材料，是一类新型的多孔材料，其拥有超高的比表面积，可调节的孔结构，高结晶度和可设计的有机配体。其中，沸石咪唑酸酯骨架(ZIF)是具有沸石或类似沸石拓扑结构的金属有机骨架的子类，在各种ZIF材料中，ZIF-8是由锌离子和咪唑基配体形成的四面体骨架，具有方钠石拓扑结构。ZIF-8具有疏水性、高孔隙率和高吸附能力等优势，也因此被用于待测物分子的检测。

光纤传感是一种以光纤为媒介，用来检测光在光纤中传播时，因光纤所在环境变化带来的光传输特性改变的器件。光纤以其体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强的优点，被广泛用于传感检测。MOF与光纤的结合，在既满足光纤传感性能的同时，又能够实现对复杂环境中某一物质的特定检测。但是先前一些MOF与光纤结合的研究在制备和使用上具有相当大的难度，需要在光纤上做磁控溅射、刻蚀光栅等，成本较高、难度较大，还要满足一定的条件，例如激发等离子体共振等情况下才可以进行下一步的检测工作，并且这些光纤对外界环境的变化不够敏感等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种有机分子光纤检测系统，能够解决当前有机分子检测技术的灵敏度不高的问题，提高有机分子检测范围和灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种有机分子光纤检测系统，包括光波万用表、传输光纤、检测室和光纤传感器，所述光波万用表包括波长可调光源和功率探测器，所述传输光纤为单模光纤，所述光纤传感器由拉锥光纤和生长在拉锥光纤锥腰区表面的MOF纳米薄膜构成，所述拉锥光纤的两端分别通过传输光纤与光波万用表连接，所述光纤传感器放置于所述检测室中。

所述检测室为密闭容器或者气室。

所述波长可调光源范围为1507～1600nm，调谐步长为1pm，所述功率探测器的动态范围为-100～0dB，分辨率为0.001dB。

所述传输光纤为单模光纤，所述单模光纤的纤芯折射率为 1.4457，所述单模光纤的包层折射率为1.4378。

所述检测室的长宽高均为20cm。

所述拉锥光纤的锥区总长度为12000～13500μm。

拉锥光纤的锥腰区的直径为15～23μm。

所述MOF纳米薄膜为ZIF-8纳米薄膜，所述ZIF-8纳米薄膜的大孔径为11.6埃、小孔径为3.4埃，所述ZIF-8纳米薄膜厚度为 200nm。