(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210252707.6 (22)申请日 2022.03.15 (71)申请人 深圳大学 地址 518060 广东省深圳市南 山区粤海街 道南海大道3 688号 (72)发明人 刘申　陈培敬　王义平　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 刘爱珍 (51)Int.Cl. G01N 21/45(2006.01) G01N 21/55(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器及 其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于悬臂梁薄膜的光纤 氢气传感器， 包括： 光纤， 一端 面上具有向内延伸 的一腔室； 平面结构的悬臂梁薄膜， 设置于所述 光纤具有所述腔室的端面上， 且位于所述腔室前 方。 该光纤氢气传感器的悬臂梁薄膜厚度为纳米 量级， 从而对外界氢气浓度探测更加灵敏， 且法 布里珀罗干涉仪的腔室受外界的光照、 温度等影 响较小。 本发 明还提供上述氢气传感器的制备方 法。 权利要求书2页 说明书9页 附图6页 CN 114705657 A 2022.07.05 CN 114705657 A 1.一种基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器， 其特 征在于， 包括： 光纤， 一端面上 具有向内延伸的一腔室； 平面结构的悬臂梁薄膜， 设置于所述光纤具有所述腔室的端面上， 且位于所述腔室前 方。 2.根据权利要求1所述的基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器， 其特征在于， 所述光纤包 括纤芯和包层， 所述腔室至少位于所述纤芯的端面上。 3.根据权利要求2所述的基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器， 其特征在于， 所述悬臂梁 薄膜包括位于同一平 面上的薄膜外围和薄膜悬臂， 所述薄膜外围固定在所述光纤端面的包 层上， 具有与所述腔室相对应的镂空区； 所述薄膜悬臂位于所述薄膜外围的镂空 区内， 一端 与所述薄膜外围固定， 另一端悬浮于所述腔室前 方且与所述 光纤端面的纤芯相对应。 4.根据权利要求3所述的基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器， 其特征在于， 所述薄膜悬 臂在所述 光纤端面上的投影位于所述腔室内， 且覆盖所述 光纤端面的纤芯。 5.根据权利要求1所述的基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器， 其特征在于， 所述悬臂梁 薄膜包括设置于所述光纤端面上的悬浮薄膜层、 设置于所述悬浮薄膜层上的支撑薄膜层以 及设置于所述支撑薄膜层上的氢 敏感薄膜层。 6.根据权利要求5所述的基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器， 其特征在于， 所述悬浮薄 膜层为石墨烯薄膜， 所述支撑薄膜层为金薄膜， 所述氢 敏感薄膜层为钯薄膜。 7.一种基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器制备 方法， 其特 征在于， 步骤如下： S1： 在光纤的一端面上制作向内延伸的一腔室； S2： 在所述光纤具有所述腔室的端面上制作平面结构的悬臂梁薄膜， 所述悬臂梁薄膜 位于所述腔室前 方。 8.根据权利要求7所述的基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器制备方法， 其特征在于， 步 骤S1中， 在光纤的一端面上制作向内延伸的一腔室的步骤如下： S1.1： 将两根 光纤的各自一端面切平； S1.2： 将两根 光纤中已切平的端面加热为圆弧形状； S1.3： 在两根 光纤中圆弧形状的端面上涂抹折 射率匹配液； S1.4： 将两根光纤中已涂抹所述折射率匹配液的端面加热熔接， 同时使所述折射率匹 配液汽化而在两根 光纤的熔接处形成气泡腔； S1.5： 从所述气泡腔中间将已熔接的两根光纤切断， 得到一端面上具有所述腔室的两 根光纤。 9.根据权利要求7所述的基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器制备方法， 其特征在于， 步 骤S1中， 在光纤的一端面上制作向内延伸的一腔室的步骤如下： S1.1： 将一 根光纤的一端面切平； S1.2： 采用飞秒激光在所述 光纤中已切平的端面上刻蚀出一小孔； S1.3： 将所述光纤具有所述小孔的端面与另一根光纤中已切平的端面加热熔接， 同时 使所述小孔内的气体受热膨胀而是 所述小孔在两根 光纤的熔接处扩大 形成气泡腔； S1.4： 从所述气泡腔中间将已熔接的两根光纤切断， 得到一端面上具有所述腔室的两 根光纤。 10.根据权利要求7所述的基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器制备方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114705657 A 2所述悬臂梁薄膜包括悬浮薄膜层、 支撑 薄膜层以及氢敏感薄膜层， 步骤S2中， 在所述光纤具 有所述腔室的端面上制作平面结构的悬臂梁薄膜的步骤如下： S2.1： 在所述 光纤具有所述腔室的端面上制作一层悬浮薄膜层； S2.2： 在所述悬浮薄膜层上制作一层支撑薄膜层； S2.3： 根据所述悬臂梁薄膜的平面结构， 对所述悬浮薄膜层和支撑薄膜层进行刻蚀； S2.4： 在所述支撑薄膜层上制作一层氢 敏感薄膜层。 11.根据权利要求10所述的基于悬臂梁薄膜的光纤氢气传感器制备方法， 其特征在于， 所述悬浮薄膜层为石墨烯薄膜， 步骤S2.1中， 在所述光纤具有所述腔室的端面上制作一层 石墨烯薄膜的步骤如下： S2.1.1： 通过化学气相沉积法在铜箔上生长石墨烯， 得到铜基石墨烯； S2.2.2： 在所述铜基石墨烯中剪切一小块置于FeCl3溶液中， 等待所述FeCl3溶液将所 述铜基石墨烯完全腐蚀， 从而获得石墨烯薄膜； S2.2.3： 重复使用去离子水过滤所述FeCl3溶液中的废液， 使所述石 墨烯薄膜漂浮在 所 述去离子水上； S2.2.4： 将所述光纤具有所述腔室的一端面与所述去离子水上的石墨烯薄膜相接触 后， 以将所述去离子水上 的石墨烯薄膜转移至所述光纤的端面上， 待所述光纤端面上 的石 墨烯薄膜中的水分蒸发后， 形成悬浮的石墨烯薄膜。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114705657 A 3