view in publisher's site

[INVITED] Porphyrin-nanoassembled fiber-optic gas sensor fabrication: Optimization of parameters for sensitive ammonia gas detection

Highlights•Highly sensitive evanescent wave fiber-optic ammonia gas sensors were fabricated.•The sensitivity to ammonia was linear in the concentration range of 0.5–50 ppm.•Sensor’s response towards ammonia was also checked under different relative humidity.•A limit of detection of 0.5 ppm with 10-cycle PDDA/TSPP film was achieved.AbstractHighly sensitive fiber-optic ammonia gas sensors were fabricated via layer-by-layer deposition of poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) and tetrakis(4-sulfophenyl)porphine (TSPP) onto the surface of the core of a hard-clad multimode fiber that was stripped of its polymer cladding. The effects of film thickness, length of sensing area, and depth of evanescent wave penetration were investigated to clearly understand the sensor performance. The sensitivity of the fiber-optic sensor to ammonia was linear in the concentration range of 0.5–50 ppm and the response and recovery times were less than 3 min, with a limit of detection of 0.5 ppm, when a ten-cycle PDDA/TSPP film was assembled on the surface of the core along a 1 cm-long stripped section of the fiber. The sensor’s response towards ammonia was also checked under different relative humidity conditions and a simple statistical data treatment approach, principal component analysis, demonstrated the feasibility of ammonia sensing in environmental relative humidity ranging from dry 7% to highly saturated 80%. Penetration depths of the evanescent wave for the optimal sensor configuration were estimated to be 30 and 33 nm at wavelengths of 420 and 706 nm, which are in a good agreement with the thickness of the 10-cycle deposited film (ca. 30 nm).

ساخت سنسور گاز نوری - فیبر نوری نانو مونتاژ شده: بهینه‌سازی پارامترها برای تشخیص حساس گاز آمونیاک

نقاط برجسته * سنسورهای فیبر موج ساکن بسیار حساس - گاز آمونیاک نوری ساخته شدند. * حساسیت به آمونیاک در محدوده غلظت ۰.۵ - ۵۰ ppm خطی بود. * پاسخ سنسور به آمونیاک نیز تحت رطوبت نسبی مختلف بررسی شد. حد تشخیص ۰.۵ ppm با فیلم ۱۰ چرخه PDDA / TSPP حاصل شد. سنسورهای گازی آمونیاک نوری - فیبر بسیار حساس از طریق رسوب لایه به لایه پلی (دی آلیل دی متیل آمونیوم کلرید)(PDDA)و تتراکیس (۴ - سولفوفنیل)پوفین (TSPP)بر روی سطح هسته یک حالت چند لایه فیبر سخت که چند لایه از آن برداشته شده‌بود، ساخته شدند. اثرات ضخامت فیلم، طول ناحیه حس کردن و عمق نفوذ موج ساکن برای درک واضح عملکرد سنسور مورد بررسی قرار گرفت. حساسیت سنسور فیبر نوری به آمونیاک در محدوده غلظت ۰.۵ - ۵۰ ppm خطی بود و زمان پاسخ و بازیابی کم‌تر از ۳ دقیقه بود، با حدی از تشخیص ۰.۵ ppm، هنگامی که یک فیلم ۱۰ چرخه PDDA / TSPP بر روی سطح هسته در طول یک بخش ۱ سانتی‌متری خالی از فیبر مونتاژ شد. پاسخ سنسور به آمونیاک نیز تحت شرایط مختلف رطوبت نسبی بررسی شد و یک رویکرد ساده آماری داده‌ها، تجزیه و تحلیل مولفه اصلی، امکان سنجش آمونیاک در رطوبت نسبی محیط از خشک ۷ % تا بسیار اشباع ۸۰ % را نشان داد. عمق نفوذ موج ساکن برای پیکربندی سنسور بهینه در طول‌موج‌های ۴۲۰ و ۷۰۶ نانومتر، ۳۰ و ۳۳ نانومتر تخمین زده شد که با ضخامت فیلم رسوب یافته ۱۰ چرخه (ca. ۳۰ nm).
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Electrical and Electronic Engineering
  • ترجمه مقاله Electrical and Electronic Engineering
  • مقاله مهندسی برق و الکترونیک
  • ترجمه مقاله مهندسی برق و الکترونیک
  • مقاله Electronic, Optical and Magnetic Materials
  • ترجمه مقاله Electronic, Optical and Magnetic Materials
  • مقاله مواد الکترونیک، نوری و مغناطیسی
  • ترجمه مقاله مواد الکترونیک، نوری و مغناطیسی
  • مقاله Atomic and Molecular Physics, and Optics
  • ترجمه مقاله Atomic and Molecular Physics, and Optics
  • مقاله فیزیک اتمی، مولکولی و اپتیک
  • ترجمه مقاله فیزیک اتمی، مولکولی و اپتیک
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.