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                    光纖高溫傳感器表面鍍膜

                    2020-09-11

                    耐高溫光纖的熔點在2000℃以上,具有高硬度、高強度、高韌性、極高的耐磨性及耐化學腐蝕性等優良的物理化學性能,可以滿足工業和軍事上對高溫傳感器的要求,并且在陶瓷、耐火材料、機械、電子、光學、航空航天、生物、化學等多個領域獲得了廣泛應用。

                    在制作光纖高溫傳感器的過程中,因為制備出的耐高溫光纖為裸光纖,需要進行鍍膜處理才能應用于溫度測量,所以選擇合適的鍍膜材料和方法是制作光纖高溫傳感器的關鍵步驟。

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                    黑體探頭是熱輻射測量中的輻射敏感元件,它的設計是藍寶石光纖高溫傳感器研制的關鍵。黑體腔的特性將直接決定傳感器的性能,探頭的材料及鍍膜工藝決定著傳感器的測溫上限、動態響應以及使用壽命,也決定著探頭本身的熱輻射特性,從而影響到傳感器的測溫精度、重復性與穩定性。黑體腔的基本結構如在藍寶石一端形成一層均勻的鍍層,這層材料包圍光纖形成一個圓柱腔,選擇合適的參數可以使這個腔的輻射特性接近理想黑體的輻射特性。


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                    氧化鋅具有熔點高(1975℃)、化學穩定性好、原料易得到、制備成本低、工藝簡單、外延生長溫度低、對環境無毒無害等優點,是適合藍寶石黑體腔傳感器的鍍膜材料。利用電子束蒸發技術在藍寶石光纖端面上生長出了具有良好的表面形貌和晶體結構的氧化鋅薄膜。蒸鍍在藍寶石光纖端面上的氧化鋅薄膜具有陡峭的光學吸收邊,在紫外波段有較強的光吸收。隨著波長的增加,氧化鋅薄膜的光學吸收迅速降低,在可見光波段具有80%左右的透射率。隨著測量溫度的升高,氧化鋅薄膜光學吸收邊發生了紅移現象,呈現了負溫度效應。蒸鍍在藍寶石光纖端面上的ZnO薄膜帶隙值隨溫度變化非常靈敏。

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