ساخت و ارزيابي حسگر فيبري ميدان مغناطيسي با پوشش هيبريدي گرافن-مگنتيت

كارشناسي ارشد

استفاده از مواد مغناطيسي (مواد پاسخ‌دهنده به ميدان مغناطيسي و تغييرات آن) به عنوان حسگر تغييرات در صنايع مختلف بدليل گسترش فناوري نانو مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به پيشرفت فناوري فيبر نوري در سال‌هاي اخير بدليل سبك بودن، طول عمر مفيد بالا، ابعاد كوچك، عمق نفوذ بالا و تطبيق با انواع محيط‌ها، رده حسگرهاي ميدان مغناطيسي مبتني بر فيبر نوري بدليل كاربردهاي ويژه در علوم پزشكي، كنترل، مطالعه زمين و ... مورد توجه قرار گرفته‌اند. با توجه به خواص ابرپارامغناطيسي نانوذرات مگنتيت و خواص نوري و منحصربه‌فرد گرافن اكسيد، در اين تحقيق، حسگرهاي ميدان مغناطيسي مبتني بر شدت نور ساخته شده است كه با پوشش گرافن-مگنتيت، مورد بررسي قرار گرفته‌اند. هيبريد گرافن-مگنتيت به روش اختلاط ساده بدليل وجود بارهاي الكترواستاتيك غيرهمنام (علامت) در گرافن اكسيد و مگنتيت، سنتز شده است. فيبرهاي نوري تك‌مد به روش گرما-كششي توسط سيستم نازك‌سازي ساخته شده، به قطرهاي حدود μm 3.3 تا μm12.8 در طول‌هاي نازك‌شدگي از mm6.8 تا mm11 ساخته شده‌ شده‌اند. با لايه‌نشاني گرافن-مگنتيت به روش قطره انداختن در منطقه نازك شده، حسگرها به ميدان مغناطيسي حساس شده‌اند كه حساسيت‌ (nW/mT ) 98.7 تا (nW/mT ) 324 در طول موج ليزر nm1550 و محدوده چگالي شار مغناطيسي 0 تا mT60، بدست آمده است. ميدان مغناطيسي كاليبره شده، توسط پيچه‌هاي مغناطيسي اعمال شده‌اند. آناليزهاي SEM ، TEM ، پردازش تصوير و نتايج چيدمان سنجش نيز مورد بررسي قرار گرفته‌اند. با توجه به آزمايش‌هاي صورت گرفته، افزايش طول ناحيه نازك شده، تاثير خطي در افزايش حساسيت حسگرها داشته است زيرا در اثر خواص مغناطيسي گرافن اكسيد و نانوذرات مگنتيت، تعامل بيشتري با ميدان ميرا و محيط صورت گرفته است اما توان خروجي حسگرها با افزايش طول نازك شدگي، رابطه نمايي-كاهشي دارد و محدوديت حساسيت حسگر سنجش توان، عامل محدوديت افزايش طول خواهد بود. همچنين با كاهش قطر نازك‌شدگي، بدليل نفوذ بيشتر ميدان ميرا، حساسيت حسگرها افزايش مي‌يابد. بدليل استفاده از سنجش توان نور، از نظر صنعتي حسگرهاي ساخته شده داراي توجيه اقتصادي هستند و مي‌توانند به عنوان حسگرهاي تشخيص اجسام، تعيين خواص مغناطيسي مواد، شناسايي بيومواد مغناطيسي، تشخيص نابهنجاري‌هاي مغناطيسي، تسلامتر اپتيكي و ... در صنايع هوافضا، نفت و گاز، تجهيزات پزشكي، معادن و ... استفاده شوند.

195637

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمد واحدي

نانوفناوري - نانومواد

دكتر ميثم جلالي