طراحي و ساخت حسگر اپتيكي رطوبت بر پايه رشد ميكرو/نانوميله‌هاي ZnO روي تار نوري سونش داده شده

Optical humidity sensor design and manufacturing based on the growth of micro/nano rods of ZnO on the etched fiber

در اين تحقيق حسگر نوري رطوبت به‌صورت ارزان و با حساسيت بالا توسط رشد ميكرو/نانوميله‌هاي ZnO به‌روش آبي-حرارتي روي تار نوري ساخته شد. حسگرهاي تارنوري كه بر مبناي پرتوهاي محو شونده طراحي شده‌اند، اگر توسط نانوساختارها پوشيده شوند حساسيت حسگر را بسيار بهبود مي‌بخشند. در اين تحقيق ميكرو/نانوميله‌هاي ZnO به‌طور يكنواخت و بسيار متراكم روي تار نوري رشد داده شد. با اعمال رطوبت ضريب شكست اطرف تار نوري تغيير كرده و منجر به تغيير شدت نور خروجي مي‌شود. تغييرات شدت نور كه متناسب با ميزان رطوبت مي‌باشد توسط آشكارساز نوري ثبت گرديد. زمان پاسخ و بازگشت پذيري حسگر اندازه‌گيري شده و مشاهده گرديد كه توانايي رطوبت سنجي در سطح قابل قبولي وجود دارد (%10-%100). همچنين اثرات استفاده از منبع نور ليزر و منبع نور گسترده سفيد در حساسيت حسگر مطالعه شده است. ساختار و ريخت نانوميله‌هاي ZnO توسط آناليزهاي پراش اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مطالعه گرديد.

In this research, a cheap and high sensitive humidity optical sensor was made by the growth of micro and nano rods of ZnO on the fiber optic using hydrothermal method. Fiber optic sensors which are designed on the basis of evanescent waves covered with nanostructures would improve sensitivity of sensors significantly. Condensed and uniform Micro/nano rods of ZnO were grown on the fiber optic. By exerting humidity, the refractive index around the fiber would change which leads to the variation in the output light intensity. Variation of light intensity which corresponds to the concentration of the humidity is recorded by optical detector. Response and recover time of sensor was measured and observed that the ability of sensing is at an acceptable level (100%-10%). Additionally, the effect of laser and white LED light sources on the sensor sensitivity was studied. Structure and morphology of ZnO nano rods were studied by X-ray diffraction and scanning electron microscope analysis.