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化学传感器上的应用通过对以光纤作为载体沸石分子筛膜合成工艺的研究，成功制备出连续致密且具有良好轴定向性的沸石分子筛膜，并且成功在微球长周期光纤光栅等微谐振器表面制备出具有较高质量的沸石，这就为光纤化学传感器的应用提供了良好的基础。
本章研究了长周期光栅和马赫泽德干涉仪两种新型的传感器，通过传感器表面的沸石分子筛膜选择吸附液体气体分子引起表面折射率发生变化，通过光功率计检测波长的偏移量来实现传感器功能。
目前，研究者已经利用这特性检测各种物理量，如浓度压力位移加速度等。
与具有很高的折射率敏感性，因此特别适用于电磁干扰易燃易爆等特殊的环境。
.光纤的结构与模式对于光纤的基本结构在前面已经介绍，并且各部分的化学成分也进行详细的论述。
光导纤维简称光纤，是工作在光波波段的种介质光波导。
有三层结构组成。
只能传输种模式的光纤称为单模光纤，能同时传输多种模式的光纤称作多模光纤，二者的主要区别在于纤芯尺寸不同以及纤芯与包层折射率的差异。
光纤传输的模式主要分为纤芯模和包层膜两种形式。
纤芯膜是指入射光通过光纤端面进入时，在纤芯和包层之间的分界面处发生光的全反射，光基本沿轴线方向进行传播，光的大部分能量都集中在纤芯区域的传输模式。
包层膜是指当外界环境介质的折射率小于包层折射率时，光在传输过程中也可以在包层和外界环境的分界面处发生全反射，沿光纤轴线方向传播所形成的传输模式。
包层与外界环境介质接触面具有不均匀性，因此，光在传输过程中有很大的损耗，因此包层模不能传输很远的距离。
光纤模的主要差别在于它的传播常数。
假设束光的波长为，频率为，光速为，光在光纤中进行传播时，传播常数与有效折射率有对应的方程关系，其中为入射光在真空状态下的波数，则光的传播速度为。
北京理工大学硕士学位论文.镀有沸石的长周期光纤光栅化学传感器长周期光纤光栅将光功率从光纤中前向传输导模耦合到前向传输高阶模，使得特定波长的光在传输段距离后大幅度衰减，从而在传输谱中出现个或多个损耗峰。
损耗峰受温度弯曲应力环境折射率等多种因素的影响而发生改变。
很高的折射率敏感性，特别适合化学传感。
因此，在传感领域的应用引起人们的广泛关注。
由于受光纤自身性质的限制，单纯的长周期光纤光栅传感器只能用于特定折射率介质的检测，对于其它折射率范围的包括气体分子，长周期光纤光栅没有响应。
在长周期光纤光栅表面镀沸石以后，将沸石分子筛的选择吸附性质与长周期光纤光栅对折射率的敏感性有机结合，形成组合体就可以实现对气体分子等的检测。
纳米材料可以在分子或原子层面上与化学物质发生相互作用，从而使传感器更加灵敏，选择性可控。
本文利用沸石膜的均孔道吸附周围环境中的气体分子，设计了种可用于检测气体浓度的光纤化学传感器，通过监测长周期光栅谐振波长的变化，可实现对沸石膜周围环境中气体浓度的检测的目的。
长周期光纤光栅的传感特性温度传感特性温度对于长周期光纤光栅的传感特性有重要的影响，在实际的检测环境中，温度并不是恒定不变的，因此温度对于的影响，在传感器设计过程中应作为个重要的因素来考虑。
通过种处理方式来降低温度的变化对传感特性的影响。
弯曲特性图.紫外激光法制作弯曲特性图.激光器制作弯曲特性在弯曲力的作用下，长周期光纤光栅谐振波长的变化没有明显的规律，有的发生蓝移向短波方向偏移，有的发生红移向长波方向偏移，还有的长周期光纤光栅的谐振波长既发生蓝移又发生红移。
弯曲特性方面与光纤的写入形式有关，另方面还与耦合包层模的模序有重要关系。
如图.所示为采用紫外激光加工制作的北京理工大学硕士学位论文的弯曲特性，可以发现，伴随弯曲程度的逐渐增加，的谐振波长发生红移，损耗峰逐渐减小。
图.所示为采用激光器制作的的弯曲特性曲线，可以发现谐振峰随着弯曲曲率的增加，发生蓝移，向短波方向偏移。
折射率传感特性长周期光纤光栅是由于纤芯膜被耦合到包层膜，从而在特定波长处引起损耗。
对低阶包层模的，当环境的折射率增加时，其谐振波长会向短波方向偏移，对于高阶包层模，则向长波方向偏移。
当环境的折射率远小于包层折射率时，随着环境折射率的增加，谐振波长会发生偏移，但灵敏度较小当环境折射率接近包层折射率时，谐振波长的偏移对折射率变化有较大的灵敏度。
丙酮气体分子定量检测试验图.气体测试系统示意图在前期的试验中已经验证镀有沸石的能够定性的检测丙酮气体分子，在体积分数为的丙酮气体氛围中，的共振波长蓝移了，而没有镀沸石的传感器对丙酮气体没有反应，这就从实际上说明了镀有沸石的光纤传感器可用于气体分子的检测。
本文在此基础上进行合成工艺的优化，实现气体分子的定量检测。
在前两章中，通过对沸石合成工艺的优化，以及设计新的反应釜结构，有效避免了长周期光纤光栅容易断裂的问题，并成功在表面获得轴定向性良好的沸石膜，在将镀有沸石的进行后续处理后，无需将其从反应釜中取出，直接放入图.所示的测试系统中就可以实现气体分子的定光栅的弯曲特性分析.光子学报.北京理工大学硕士学位论文攻读学位期间发表论文与研究成果清单学术论文郑国龙，周兰英，程浩.分子筛膜在微谐振器上合成及表征.膜科学与技术，.核心期刊已录用郑国龙，周兰英，程浩.沸石在光纤微谐振器上的合成及应用.材料工程，.期刊已录用编写书籍周兰英，郑国龙.表面技术.哈尔滨工业大学出版社.北京理工大学硕士学位论文致谢本论文的工作是在导师周兰英教授的悉心指导下完成的。
周老师渊博的学识严谨的态度和敢于拼搏的精神深深地影响着我，使我在学习科研生活等各个方面的能力都得到了很大的提升，在此，我谨向周老师致以最衷心的感谢和最崇高的敬意！姜澜教授和王素梅老师在传感器试验过程中给予了我很大的帮助，在此对二位老师表示感谢。
感谢沸石课题组的朱杰程浩侯金涛，感谢他们对我的研究工作的大力支持。
感谢传感器组李本业王猛猛林奈袁雷对我的试验的帮助。
也要感谢试验室的同班同学们的陪伴和鼓励。
我的父母直以来对我学习和生活给予全力的支持和鼓励，在此表示深深的敬意。
同时感谢我的亲朋好友对我的关心和帮助。
两个微腔。
这样，当入射光通过纤芯照射时，在第个微腔的位置，光被分为两路，其中路与外界环境相接触，外界介质的变化会引起折射率的改变，从而改变光的光学特性，在第二个微腔的位置，两路光发生光的叠加，由于相位角的不同出射光就会发生共振波长的偏移，同样，通过检测共振波长的偏移量就可以实现对折射率变化的测量。
此种干涉仪传感器最高检测温度可达，可以有效的解决折射率交叉敏感的问题。
但是这种传感器需要操作飞秒激光进行微腔的加工，对加工的精度要求北京理工大学硕士学位论文较高，工艺复杂，制作周期较长。
图.飞秒激光加工微腔型干涉仪熔融连接法制作双锥光纤传感器图.双锥光纤微传感器节点图双锥光纤微传感器整体结构图见图.所示，其传感器传感头与光纤之间是通过两个熔融节点来实现的。
制作过程中，首先采用光纤剥离刀剥去定长度的光纤涂敷层，使包层外露，用丙酮清洗去除油污，采用专用光纤刀在中间将光纤截断，同时必须保证两端光纤的断面整齐平整，将两端光纤固定在图.所示的熔接机的两个固定架上，操作熔接机，放电生成带有节点的光纤，见图.所示。
采用同样的方式生成第二个节点，这样就形成了双节点双锥光纤微传感器。
采用熔融连接的方法制作的干涉仪测量温度可达，对折射率的敏感性较高，在两个节点之间的光纤表面镀上沸石以后，对气体的检测精度可达。
与飞秒激光加工方法相比，激光熔接方法加工方便，并且可重复性强，制作的光纤传感器具有很好的稳定性，制作周期短，具有很好的应用前景。
沸石在表面的合成沸石在光纤干涉仪表面合成的工艺过程与长周期光纤光栅表面合成沸石的过程完全相同，可以采用图.所设计的新反应釜，相同的工艺过程进行沸石的合成。
如图.所示为在表面合成的沸石扫描电镜图片，通过图片可以发现合成的沸石致密连续，具有很好的轴定向性，说明此反应釜的结构和合成工艺过程适用于干涉仪传感器。
北京理工大学硕士学位论文图.沸石在表面合成扫描电镜图片沸石在微谐振器表面合成过程中，微谐振器的放置方式对于表面成膜的质量有重要的影响，微谐振器是固定在反应釜上的，为此，对竖直放置和横向放置两种放置方式进行了研究。
图.所示为载体的不同位置所合成沸石分子筛膜的谱图。
通过图谱可以看出，载体竖直放置，所合成的沸石分子筛膜在...附近出现较强的轴定向特征峰，并且特征峰的强度较高，没有杂质峰的出现，说明合成沸石的结晶度很高，尽管在晶面上出现轴定向的沸石，但是强度相对于轴定向特征峰的强度很低，不会影响其轴定向率。
而横向放置载体，所合成沸石尽管在.处出现轴定向特征峰，但峰的强度很低，说明所合成沸石的结晶度很低，并且在面出现轴定向特征峰，其强度相对于轴定向特征峰强度较大，影响合成沸石的轴定向率。
图.载体不同位置所合成沸石的图载体的不同放置方式之所以会造成合成沸石质量差别很大，是由于横向放置的载体，在水热合成过程中，合成溶液中的沸石晶体沉积在反应釜的底部，由于反应釜孔径较小，因此这沉积极有可能会覆盖在微谐振器表面，影响载体表面沸石膜的合成抑或是反应釜中合成溶液较少，横向放置会使部分载体表面不能沉浸在合成溶液中，从而影响沸石合成。
.本章小结本章系统的研究了微球光纤锥传感器光纤传感器以及干涉仪光纤微传感器的传感原理，对各自的传感原理进行了理论和数值分析。
北京理工大学硕士学位论文根据光纤传感器的传感原理，利用实验室目前的设备加工出微球和光纤锥传感器长周期光纤光栅传感器以及三种不同类型的干涉仪光纤传感器。
设计新的反应釜，成功在微球表面制备出沸石。
通过扫描电镜分析可知所制备的沸石具有规则的外形，沸石膜层连续致密，具有很好的轴定向性。
同时研究反应釜的结构对沸石合成的影响，分析了反应釜的不同放置方式对沸石合成的影响等。
北京理工大学硕士学位论文第章沸石在光纤幼儿园，按两层考虑，其占地计， 社区管理中心，垃圾站，均按层考虑，占地计。
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由此来判断该宗地投 资在财务上的可行性。
研究依据 香蜜湖宗地规划指标投资回收
