[发明专利]PbSe量子点液芯光纤温度传感器的制作及温度检测方法

摘要

本发明公开了一种PbSe量子点液芯光纤温度传感器的制作及温度检测方法。制作方法分为选定多种尺寸的胶体PbSe量子点，制备胶体PbSe量子点溶液，将胶体PbSe量子点温度敏感荧光材料溶液和三氯乙烯溶液分别注入型号相同的空心光纤中并进行封装，完成胶体PbSe量子点液芯光纤敏感元件的制作，构建胶体PbSe量子点液芯光纤温度传感器等五个步骤。温度检测方法分为制作胶体PbSe液芯光纤温度传感器，标定胶体PbSe量子点液芯光纤温度传感器，应用胶体PbSe量子点液芯光纤温度传感器进行多点温度检测等三个步骤。本发明所设计的装置可实现多点的温度检测，所采用的荧光材料成本低、使用寿命长、高量子产率，所设计的温度传感器制作成本低、结构简单、稳定性好。

主权项

PbSe量子点液芯光纤温度传感器的制作方法，其特征在于，使用胶体PbSe量子点作为温度敏感荧光材料，制作一种多个温度敏感元件串联组合的胶体PbSe量子点液芯光纤温度敏感元件，并基于此种敏感元件设计一种适用于多点温度检测的光纤温度传感器，PbSe量子点液芯光纤温度传感器的制作方法如下：第一步、选定多种尺寸的胶体PbSe量子点：选取光电探测器，要求胶体PbSe量子点液芯光纤敏感元件输出的光信号，即胶体PbSe量子点的发射光谱中心波长，落在光电探测器响应光谱的中心区域；选定胶体PbSe量子点的吸收光谱第一激子吸收峰中心波长后，根据公式1，$D\left(\mathrm{nm}\right)=\frac{\mathrm{\λ}\left(\mathrm{nm}\right)-143.75}{281.25}$计算出相应的胶体PbSe量子点尺寸，公式1中λ为胶体PbSe量子点的吸收光谱第一激子吸收峰中心波长，D为胶体PbSe量子点的尺寸；通过尺寸调谐，胶体PbSe量子点发射光谱中心波长范围到900～2200nm；第二步、制备胶体PbSe量子点溶液：根据第一步所得到的胶体PbSe量子点的尺寸，制备相应尺寸的胶体PbSe量子点溶液，并将其分别于三氯乙烯溶液进行混合，生成胶体PbSe量子点与三氯乙烯混合溶液，即胶体PbSe量子点温度敏感荧光材料溶液，其浓度根据实际要求确定；第三步、将胶体PbSe量子点温度敏感荧光材料溶液和三氯乙烯溶液分别注入型号相同的空心光纤中，并进行封装：选取多段光纤型号相同但长度不同的空心光纤，光纤长度根据实际需要确定；将制备的胶体PbSe量子点与三氯乙烯混合溶液以及三氯乙烯溶液通过液压注入法分别注入到每一段光纤中，光纤中注入的试剂类型根据实际要求决定；将每段光纤的端口通过无影胶，即Ultraviolet Rays glue进行封装，无影胶的厚度为50μm～100μm；第四步、完成胶体PbSe量子点液芯光纤敏感元件的制作：将每两段光纤之间使用耦合连接器进行连接，以注入胶体PbSe量子点温度敏感荧光材料的光纤、注入三氯乙烯溶液的光纤的方式进行连接，让注入尺寸小的胶体PbSe量子点温度敏感荧光材料的光纤段比注入尺寸较大的胶体PbSe量子点温度敏感荧光材料的光纤段更靠近光学选品系统(4)，至此完成了多点温度检测液芯光纤敏感元件的制作；第五步、构建胶体PbSe量子点液芯光纤温度传感器：构建由激光器(1)、准直耦合透镜(2)、多点检测的胶体PbSe量子点液芯光纤敏感元件(3)、光学选品系统(4)、信号转换处理系统(5)、单片机控制采集系统(6)、显示器(7)组成的胶体PbSe量子点液芯光纤温度传感器；其中光学选品系统(4)包括与胶体PbSe量子点发射光谱的中心波长相同的近红外光滤光片，其由多组不同滤光片组成，可通过电机带动滤光片的位置，以实现对胶体PbSe量子点不同发射光谱的峰值波长选品的目的；信号转换处理系统(5)包括接收胶体PbSe量子点发射光谱波长的探测器、放大器和A/D转换器；单片机控制系统(6)包括电机，它通过单片机对电机发出指令，从而控制滤光片的转换。