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基于光纤-胶体晶体的液体折射率传感实验研究
一、前言
近年来，随着科学技术的不断发展和进步，光学传感技术应用越来越广泛。其中，液体折射率传感技术成为了光学传感技术的重要领域之一。液体折射率是液体的一个重要物理参数，可以描述液体对于光的折射和反射的性质，因此在光学成像、材料工程、化学分析领域都有着广泛的应用。光纤-胶体晶体是一种新型的光学传感技术，具有结构简单、易于制备、抗干扰性强等优点，因此被广泛应用于液体折射率传感领域。
二、实验原理
光纤传感器是一种基于光学原理的传感技术，利用光的传播和衍射特性实现对液体折射率的测量。而胶体晶体是一种能量隙材料，其结构性能具有高灵敏度、优良的选择性和特异性。利用光纤传感器与胶体晶体相互作用，可以实现对液体折射率的灵敏度测量。
实验中，将光源通过光纤引导到样品腔室中，样品腔室内部放置着一些由胶体晶体材料制成的球状颗粒。当探测光经过样品腔室，并通过胶体晶体时，由于胶体晶体中晶格间距随着折射率的变化而发生改变，因此反射光的波长会随着样品的折射率变化而发生位移。通过检测反射光位移，可以计算出样品的折射率。
三、实验过程
1、制备胶体晶体
实验中所用到的胶体晶体制备方法如下：
a)将磷酸二氢钾(0.5mol/L)加到二甲基亚硫酰胺(DMF)中拌匀制成钾磷酸盐溶液。
b)同样地，将二甲基亚硫酰胺溶解溶胶(20wt.%)加入钾磷酸盐溶液中，混匀。
c)然后，在50ml烧杯内振荡处理20分钟，使混合物均匀后冷却至室温。
d)最后，将获得的胶体晶体颗粒取出并洗涤几次，然后浸泡在不同的溶液中进行修饰。
2、组装光纤-胶体晶体传感器
将制备好的胶体晶体颗粒填充在样品腔室内，然后在样品腔室输入光源光纤，输出光纤与光谱仪相连。
3、实验测量
a)测量液体折射率前，先让系统平衡一段时间。
b)加入不同浓度的样品到样品腔室中，并记录光谱仪输出的谱线和反射光波长位移。
c)按照上述过程取多组数据，得到液体折射率和反射光波长位移的关系，建立反射波长位移-折射率的标定曲线。
四、实验结果与分析
实验结果如下图所示：
通过分析可知，光纤-胶体晶体传感器能够对液体折射率进行准确、高灵敏度的测量。随着液体折射率的增加，反射光波长位移增加。根据标定曲线，可以得出液体折射率的数值。
五、结论
光纤-胶体晶体传感器是一种可靠、灵敏度高的液体折射率传感技术。实验表明，该传感器对于不同浓度的样品折射率的测量具有高精度和高可靠性。因此，该传感器在化学分析、材料工程等领域有着广泛的应用前景。