Development of optical fibre sensors based on porous xerogels and luminescent lanthanides

Abstract

La medición de vapor, gases y humedad relativa mediante sensores de fibra óptica puede mejorarse controlando la morfología del material detector. Este trabajo se centra en la optimización de la matriz de soporte que se depositará sobre un sustrato de fibra óptica, que aloja nitrato de Terbio(III) como transductor. Se ha demostrado en la literatura que este lantánido luminiscente es adecuado para aplicaciones de detección como la detección o medición de vapores. Se utilizarán varios precursores de sílice para construir una variedad de sensores que se evaluarán en términos de estabilidad, sensibilidad y linearidad. El objetivo es lograr una mejora con respecto a un precursor de referencia en cuanto a la respuesta del sensor a las variaciones de humedad, determinando una combinación óptima de parámetros como el tiempo de solgel aplicado, el porcentaje de precursor y el número de inmersiones, que influyen en las propiedades morfológicas de la matriz de sílice resultante.

Zuntz optikoko sentsoreen bidezko lurrunaren, gasen eta hezetasun erlatiboaren neurketa detekzio materialaren morfologia kontrolatuz hobetu daiteke. Lan honen ardatza zuntz optikoko substratu batean ezarriko den euskarri-matrize baten optimizazioan datza, Terbio(III) nitratoa transduktore gisa hartzen dituena. Literaturan frogatu da lantanido luminiszente hau egokia dela detekzio-aplikazioetarako, hala nola lurrunak detektatzeko eta neurtzeko. Hainbat silize-aitzindari erabiliko dira egonkortasuna, sentikortasuna eta linearitatea arabera ebaluatuko diren hainbat sentsore sortzeko Helburuaerreferentziazko aitzindariarekiko hobekuntza lortzea da, sentsoreak hezetasun-aldaketei ematen dien erantzunari dagokionez. Ezarritutako sol-gel denbora, aitzindariaren ehunekoa eta murgiltze-kopurua bezalako parametroen konbinazio hobeezina zehaztuko da, eragina baitu lortutako silize- atrizearen propietate morfologikoetan.

The measurement of vapor, gases, and relative humidity by optical fiber sensors can be improved by controlling the morphology of the sensing material. This work focuses on optimizing the supporting matrix that will be deposited onto a fiber optic substrate, which hosts Terbium(III) nitrate as a transductor. It has been shown in the literature that this luminescent lanthanide is suitable for sensing applications such as vapor detection or measurement. Several silica precursors will be used to build a variety of sensors that will be tested in terms of stability, sensitivity, and linearity. The aim is to achieve an improvement with respect to a reference precursor in terms of the sensor response to humidity variations, determining an optimal combination of parameters such as the sol-gel time applied, the precursor percentage, and the number of dips, which influence the morphological properties of the resulting silica matrix.