[发明专利]一种基于去芯D型单模光纤的三氯甲烷蒸发监测装置及监测方法

说明书

本发明公开了一种基于去芯D型单模光纤的三氯甲烷蒸发监测装置及监测方法，所述基于去芯D型单模光纤的三氯甲烷蒸发监测装置，包括玻璃基板、设于玻璃基板上的样品槽、置于样品槽中的去芯D型单模光纤、位于去芯D型单模光纤一端的第一光纤跳线、位于去芯D型单模光纤另一端的第二光纤跳线，第一光纤跳线与超连续光源连接，第二光纤跳线与光谱仪连接，样品槽中装有三氯甲烷液体。基于去芯D型单模光纤的三氯甲烷蒸发监测装置及监测方法能连续实时在线监测三氯甲烷挥发过程，具有超高灵敏度和快速响应能力，在分析化学和工业领域的实时监测中具有巨大应用潜力。

技术领域

本发明涉及三氯甲烷蒸发过程监测领域，具体涉及一种基于去芯D型单模光纤的三氯甲烷蒸发监测装置及监测方法。

背景技术

三氯甲烷，分子式为CHCl₃，一种挥发性液体，无色，具有甜味，是有机工业化学和生物学中的重要有机化合物。在气体生产过程中从各种人为来源释放到环境中，在光照条件下，三氯甲烷与空气中的氧气相互作用，逐渐分解为高毒性的光气。即使短时间接触50ppm(体积分数为10^-6)的三氯甲烷也可以对人体健康造成损害。检测三氯甲烷的分析方法包括分光光度计、金属氧化物和长周期光纤光栅。光度计可用作测量折射率的有用工具。但是，对于具有体积大和采样慢的缺点的在线现场监控，这些方法并不适合。

基于光纤的折射率传感器具有无电磁干扰、结构紧凑、灵敏度高等优点，在过去得到了广泛的研究。在光纤传感器中，多模干涉是一种提高检测灵敏度的有效方法，近年来人们对此方法进行了研究。光波导中的多模干涉是指各导模之间的光相互干扰，导致光纤截面上的光场分布沿纵向传输距离周期性变化。环境折射率影响光波导和透射光谱中的多模干涉效应。多模干涉在光纤传感器、耦合器、光滤波器、光纤激光器等领域发挥着重要作用。由于基于多模干涉的光纤折射率传感器的折射率的变化与多模干涉的频移有关，需要在多模波导中有效激发高阶模和强的光谱移动。去芯光纤、锥形光纤和微型芯光纤等多种光纤传感器被报道，其中，侧边抛光光纤是利用光学微加工技术对光纤包层的一段进行抛光加工而制成的一种光纤。对单模光纤的包层部分进行侧抛光，使剩下的包层形成D型多模波导，光纤的包层厚度被抛光到只有几微米的核心区域，来制作侧边抛磨光纤。在核心区域中传输的光将以一种消失的波场的形式泄漏出去，与外部介质产生强烈的相互作用。根据基于多模干涉的侧边抛磨光纤对环境折射率敏感这一原理，把被测材料放置在侧抛光区域，使倏逝波场能够与材料相互作用侧边抛磨光纤为折射率传感提供了一个有效的平台。侧抛光单模-多模-单模光纤、多D型光纤和侧抛光塑料光纤是根据多模干涉原理和D型结构报道的几种基于多模干涉的折射率传感器。然而，大多数D型光纤是基于多模光纤或具有大纤芯的塑料光纤，成本较高。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种基于去芯D型单模光纤的三氯甲烷蒸发监测装置，所述基于去芯D型单模光纤的三氯甲烷蒸发监测装置能连续实时在线监测三氯甲烷挥发过程，灵敏度高，反应速度快，在分析化学和工业领域的实时监测中具有巨大应用潜力。

本发明的另一目的在于基于去芯D型单模光纤的三氯甲烷蒸发监测方法，所述监测方法具有超高灵敏度和快速响应能力。

本发明采取的技术方案如下：

一种基于去芯D型单模光纤的三氯甲烷蒸发监测装置，包括玻璃基板、设于玻璃基板上的样品槽、置于样品槽中的去芯D型单模光纤、位于去芯D型单模光纤一端的第一光纤跳线、位于去芯D型单模光纤另一端的第二光纤跳线，第一光纤跳线与超连续光源连接，第二光纤跳线与光谱仪连接，样品槽中装有三氯甲烷液体。