光纖氫氣感測器

近年來針對採用光纖技術檢測氫氣的濃度，歐美發達國家的一些專家和國家實驗室提出了多種方案並開發出多種氫氣傳感裝置。Butler（1994）最早在光纖端面鍍一層鈀（Pd）膜或多層 Pd 與氧化矽（SiO）薄膜構成微透鏡型氫氣感測器；Garcia（1996）和 Mandelis （1998）提出了一種性能更好的氫氣探測方法：將半導體雷射器發出的鐳射通過分束器產生兩束光波並照射在氣流室中的氫氣敏感面和參考極板上，通過比較兩束的最終光強達到探測目的。敏感面上鍍 Pd，參考極板上鍍鋁（Al），鍍 Al 膜後的參考板對氫氣不敏感，僅用作參考信號通道，以提高環境的適應性和測試精度；ITO（1984）提出了 Pd/ 三氧化鎢（WO3）作氫敏感膜結構；Griessen （1997）Benson（1998）根據表面等離子共振傳感技術及光在光纖中的傳輸機理設計了導波光學氫氣感測器。美國在上世紀九十年代開始重點研究各種形式的光纖傳感器，在能源部的 ESP 計畫中有多個相關的研究項目，用於監測武器中的多種氣體組分，LLNL（勞倫斯利弗莫爾國家實驗室）實驗室關於美國庫存武器監測建議中也提到幾種在研的氫敏光纖傳感器。目前典型的光纖氫氣感測器有微透鏡型光纖氫感測器（micro-mirror fiber-optic hydrogen sensor）、干涉型光纖氫氣感測器（interferometric fiber-optic hydrogen sensor）、倏逝波場型光纖氫感測器（Schematic diagram of sensor probe）、光纖光柵型氫感測器（FBG fiber-optic hydrogen sensor）、以及表面等離子共振氫敏感測器。

對於氫敏感測器而言，三氧化鎢薄膜是具有巨大潛力的氫敏薄膜之一。當三氧化鎢與氫氣接觸後最直觀的變化是薄膜由無色透明變為藍色，同時可以用各種光學儀器測得薄膜的各光學參數的變化，在摻雜一定的稀有金屬後能大大的改善三氧化鎢薄膜的氫敏特性，例如摻雜鈀，鉑等，所以三氧化鎢是較好的氫敏材料。