[发明专利]基于回音壁模式的单晶钯纳米短棒表面等离子体氢气传感器及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及氢气传感器技术领域，其目的是提供一种基于回音壁模式的单晶钯纳米短棒表面等离子体氢气传感器及其制备方法和应用。一种基于回音壁模式的单晶钯纳米短棒表面等离子体氢气传感器，包括吸附有单晶钯纳米短棒的拉锥微纳光纤，利用超连续光源照射所述单晶钯纳米短棒，激发所述单晶钯纳米短棒中的表面等离子体信号并使表面等离子体信号在微纳光纤的回音壁腔内谐振增强后输出，形成传输光信号变化的光学气体传感器。本发明基于回音壁模式的单晶钯纳米短棒表面等离子体氢气传感器具有低功耗，小型化，结构简单紧凑，价格低廉的特点，品质因素高且稳定；其制备方法经济可靠，使用方便；目前可以检测3.9%~17.6%的氢气。

主权项

一种氢气传感器的制备方法，其特征在于，所述氢气传感器包括吸附有单晶钯纳米短棒的拉锥微纳光纤，利用超连续光源照射所述单晶钯纳米短棒，激发所述单晶钯纳米短棒中的表面等离子体信号并使表面等离子体信号在微纳光纤的回音壁腔内谐振增强后输出，形成传输光信号变化的光学气体传感器；该方法是：用拉锥微纳光纤吸附单晶钯纳米短棒，再将所述拉锥微纳光纤固定在玻璃片上，然后用超连续光源照射所述拉锥微纳米光纤的单晶钯纳米短棒使单晶钯纳米短棒的局域等离子体在光纤形成的回音壁模式中加强，形成传输光信号变化的光学气体传感器；包括：(1)利用气相‑液相‑固相法制备单根单晶钯纳米短棒；(2)在显微镜下对步骤(1)中所制得的单晶钯纳米短棒进行转移微操作，把所述单晶钯纳米短棒放置在衬底上；(3)用高温拉伸法拉制出尖端直径在1.5～2.5微米的拉锥微纳光纤；(4)在光学显微镜下操纵步骤(3)中所制得的拉锥微纳光纤，将所述拉锥微纳光纤压在步骤(2)中的钯纳米短棒上，使所述钯纳米短棒通过静电吸力吸附在所述拉锥微纳光纤上；(5)将所述拉锥微纳光纤翻转，使所述钯纳米短棒位于拉锥微纳光纤上侧，再移动所述拉锥微纳光纤并固定于两片玻璃片上使拉锥微纳光纤的吸附有钯纳米短棒部分悬空，然后将此结构放入一个密封容器里面；(6)用普通光纤输出的超连续光源的白光沿着拉锥微纳光纤方向照射吸附在拉锥微纳光纤表面的单晶钯纳米短棒，激发单晶钯纳米棒中的表面等离子体信号并使表面等离子体信号在微纳光纤的回音壁腔内谐振增强后输出，以形成传输光信号变化的光学气体传感器。