光纤氢气传感器

近年来针对采用光纤技术检测氢气的浓度，欧美发达国家的一些专家和国家实验室提出了多种方案并开发出多种氢气传感装置。Butler（1994）最早在光纤端面镀一层钯（Pd）膜或多层 Pd 与氧化硅（SiO）薄膜构成微透镜型氢气传感器；Garcia（1996）和 Mandelis （1998）提出了一种性能更好的氢气探测方法：将半导体激光器发出的激光通过分束器产生两束光波并照射在气流室中的氢气敏感面和参考极板上，通过比较两束的最终光强达到探测目的。敏感面上镀 Pd，参考极板上镀铝（Al），镀 Al 膜后的参考板对氢气不敏感，仅用作参考信号通道，以提高环境的适应性和测试精度；ITO（1984）提出了 Pd/ 三氧化钨（WO3）作氢敏感膜结构；Griessen （1997）Benson（1998）根据表面等离子共振传感技术及光在光纤中的传输机理设计了导波光学氢气传感器。美国在上世纪九十年代开始重点研究各种形式的光纤传感器，在能源部的 ESP 计划中有多个相关的研究项目，用于监测武器中的多种气体组分，LLNL（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）实验室关于美国库存武器监测建议中也提到几种在研的氢敏光纤传感器。目前典型的光纤氢气传感器有微透镜型光纤氢传感器（micro-mirror fiber-optic hydrogen sensor）、干涉型光纤氢气传感器（interferometric fiber-optic hydrogen sensor）、倏逝波场型光纤氢传感器（Schematic diagram of sensor probe）、光纤光栅型氢传感器（FBG fiber-optic hydrogen sensor）、以及表面等离子共振氢敏传感器。

对于氢敏传感器而言，三氧化钨薄膜是具有巨大潜力的氢敏薄膜之一。当三氧化钨与氢气接触后最直观的变化是薄膜由无色透明变为蓝色，同时可以用各种光学仪器测得薄膜的各光学参数的变化，在掺杂一定的稀有金属后能大大的改善三氧化钨薄膜的氢敏特性，例如掺杂钯，铂等，所以三氧化钨是较好的氢敏材料。