石英光纖光柵表面化學(xué)鍍鎳及其傳感特性研究.pdf

1、光纖光柵作為一種新型的優(yōu)良光纖無(wú)源器件，廣泛應(yīng)用于航天、土木工程、石油、電力以及化學(xué)醫(yī)藥等許多領(lǐng)域的無(wú)損檢測(cè)和長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)。目前應(yīng)用于光纖光柵的封裝技術(shù)都必須使用有機(jī)膠黏劑，但一般情況下膠黏劑的剛度小于被測(cè)物，使得測(cè)量的數(shù)據(jù)不能非常真實(shí)地反映待測(cè)物體的物理特性：在溫度高于250℃的條件下膠黏劑會(huì)被軟化，甚至被分解掉，而很多更加惡劣的監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度遠(yuǎn)超過(guò)了這個(gè)溫度范圍。因此這種封裝方法在苛刻的條件下使用時(shí)其氣密性、黏結(jié)強(qiáng)度、耐久性和耐熱性往

2、往不能滿(mǎn)足要求。為了提高光纖光柵的測(cè)量效果和使其能夠應(yīng)用于較高溫度的惡劣環(huán)境中，需要將石英光纖光柵表面金屬化，然后用焊接的方法將其封裝保護(hù)和固定在待測(cè)物體上。 用化學(xué)鍍鎳后金屬化封裝光纖光柵的方法，需要其表面鍍鎳層有非常優(yōu)良的結(jié)合力和可焊性，而且鍍鎳層要達(dá)到一定的厚度后才能應(yīng)用于焊接。本文圍繞如何在石英光纖光柵表面化學(xué)鍍鎳和提高鍍鎳層的性能，以及金屬化封裝后的傳感特性研究，主要做了如下工作： 1)選用了新的在石英光纖表面

3、化學(xué)鍍鎳的鍍前預(yù)處理工藝方法。 2)通過(guò)對(duì)化學(xué)鍍鎳鍍液主要成分的分析和研究，確定了鍍液組分。并通過(guò)不同配比的多組對(duì)比試驗(yàn)，綜合鍍液的鍍速以及鍍鎳層的光亮度和結(jié)合力，獲得了兩組(設(shè)為A和B)適合用于在石英光纖表面化學(xué)鍍鎳的高速酸性鍍液。 3)利用掃描電鏡及其附帶的EDAX電子能譜，觀察了用這兩組鍍液獲得的鍍鎳層的外觀形貌和測(cè)定了其鎳磷含量，以及檢測(cè)了它們?cè)谑覝刂?00℃下應(yīng)用情況。綜合發(fā)現(xiàn)這兩組鍍液獲得石英光纖表面的鍍鎳層

4、在常溫下都有較好的外觀和性能，其中由A組鍍液獲得鍍鎳層性能在室溫至300℃的溫度范圍內(nèi)優(yōu)于B組鍍液，但在300℃至700℃的溫度范圍內(nèi)由B組鍍液獲得鍍鎳層的性能而又優(yōu)于A組鍍液。 4)將上述在石英光纖表面化學(xué)鍍的工藝應(yīng)用于石英光纖光柵表面的金屬化處理，并利用示波器對(duì)化學(xué)鍍?nèi)^(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)化學(xué)鍍工藝對(duì)光纖光柵的傳感性能沒(méi)有影響。 5)對(duì)金屬化處理了的光纖光柵傳感器成功的進(jìn)行全金屬化封裝，并對(duì)比了其與膠黏劑封裝的同種光