专利名称：作为光学传感器聚酰亚胺波导管的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及作为光学传感器聚酰亚胺波导管，该波导管用于对极性和非极性的液体进行定量测定并对NH3、“NH4OH”、NO2和N2O5进行测定。
已知聚酰亚胺可作为波导管材料，作为光电工业的涂层材料和电子工业镶嵌材料的填充料。聚酰亚胺的特性是对在其表面附近的液体因相互作用而产生“湿度”的敏感性。测定湿度的方法主要有2种，即如一是毛发湿度计，利用特制的毛发，纺织纤维或其它材料的长度与湿度的相关性。另一种是利用聚合物薄膜的电容法，在这种情况下用电容变化来测定“湿度”(参考比较德利生+开尔恩工厂，汤格斯坦特。derFa.Drisen+Kern，Tangstedt.型号HMI32湿度和温度指示仪表的产品说明)。
此外，已知聚酰亚胺作为光学敏感元件是鉴于聚酰亚胺薄膜不会硬化，用来对水作定性测定(参考《应用物理通信》(Appl.phys.Letl)。52(10)，1988)，但不能对水和其它液体作定量测定。
为此提出任务，即寻找对“湿度”作定量测定的方法，即在蒸气相中不仅对水，而且对其它液体也能测定。
令人惊奇地确认，在蒸气相中的极性液体参与了聚酰亚胺表面各向异性的相互作用，该相互作用可用光学方法检测。
此种光学传感器可重复使用。
通过制造聚酰亚胺波导管能解决此问题，波导管可用作光学传感器且比已知的测定方法有较多的优点。
测定方法为a)光学的，b)能够计算出数字;
c)此方法是2种极化的相位差的比较测量，与绝对值的波动无关;
d)传感器也在真空中工作，e)能对极性的和非极性的液体起作用，f)能将水与其它液体区分开。
本发明涉及聚酰亚胺波导管，其特征为聚酰亚胺波导管至少含有一层聚酰胺-酰亚胺或者全氟化的聚酰亚胺。
本发明还涉及聚酰亚胺波导管作为测定蒸气态的液体的光学传感器的用途。
此外，本发明还涉及聚酰亚胺波导管作为可测定NH3、“NH4OH”、NO2和N2O5的光学传感器的用途。
同样，本发明涉及含至少一层聚酰胺-酰亚胺或全氟化的聚酰亚胺的波导管用作测定蒸气态的液体的光学传感器的用途，该传感器的结构为带状波导管、干涉仪结构或是定向偶合结构。
为了制造聚酰亚胺波导管，可使用聚酰胺-酰亚胺和全氟化聚酰亚胺，例如HFDA-ODA，HFDA-HFDAM-33，HFDA-HFDAM-44或是用HFDA-HFDAM-33和HFDA-HFDAM-44的混合物，所用的缩写字母的意义为
HFDA六氟-异-亚丙基-2，2′-二(苯二甲酸酐)ODA氧化二苯胺HFDAM-33六氟-异-亚丙基-2，2′-二(3-氨基苯)HFDAM-44六氟-异-亚丙基-2，2′-二(4-氨基苯)上述聚酰亚胺的化学结构式为
其中HFDA-ODA的n值为50，000至100，000的整数，HFDA-HFDAM-33的n值为50，000至80，000的整数和HFDA-HFDAM-44的n值为50，000至100，000的整数。
最优选的为HFDA-ODA和HFDA-HFDAM-33与HFDA-HFDAM-44的组合。
为测定“湿度”而制造的聚酰亚胺波导管是由3层或4层组成，其排列如下罩层/聚酰胺-酰亚胺或聚酰亚胺/聚酰胺-酰亚胺或聚酰亚胺/基底，此排列用于4层波导管，气体室(测量室)罩层和基底是用玻璃制成的。
3层波导管要取消一层聚酰胺-酰亚胺或聚酰亚胺层。
最好使用4层波导管。
优选的波导管是用HFDA-ODA层制造的3层波导管和用HFDA-HFDAM-33层及HFDA-HFDAM-44层制造的4层波导管。
与上述其它材料相比较，HFDA-HFDAM-33和HFDA-HFDAM-44在完全硬化的情况下也能用作良好的波导管。
使用HFDA-HFDAM-33和HFDA-HFDAM-44双层做的波导管可提高测定灵敏度许多倍。
4层波导管的层次排列如下罩层/HFDA-HFDAM-33(33)/HFDA-HFDAM-44(44)/基底。折射率必须符合
nTE(33) 约等于 nTE(44)nTM(33) 大于 nTM(44)其中，nTE(33)＝1.543，nTM(44)＝1.541和nTM(33)＝1.538，nTM(44)＝1.516，其中nTE为TE-极化的折射率，nTM为TM-极化的折射率。
这些层对一种极化-TM极化是有区别的，只有在HFDA-HFDAM-33层的上方才能以至多二种模传播。
TM极化是电磁波的电场矢量与膜表面垂直的振动，这样就提高了表面的光强度和灵敏度。
用本发明的光学传感器能够测定极性和非极性液体，例如水、C1-C3-醇、汽油、轻质燃料油和C1-C3-羧酸。此外，能够测定NH3、“NH4OH”、NO2和N2O5。最好是测定水和C1-C3-醇或是其混合物。
聚酰亚胺波导管能用作光学传感器，以测定液体，其结构为带状波导管、干涉仪结构或是定向偶合结构。一个“装载”潮湿的传感器能对诸如压力波动、电场和微波这些影响因素进行转换或测量，上述因素对聚酰亚胺表面和测量空间之间的平衡有作用。
图1所示为测定“湿度”的装置。从氦-氖-激光器(1)发出的光穿过一块使极化旋转的半波板(2)后耦合到聚酰亚胺波导管中，该聚酰亚胺波导管是由一个涂上聚合物薄膜(3)的基底(4)组成的。利用由重燧石玻璃制成的90°-棱镜(5)作为波导管的输入或输出耦合。经输出耦合后光的强度可在极化器和分析器(6)后面的检测器(7)上记录下来。
此装置装有罩层(8)，内有硅胶(9)，可降低装置内的空气湿度。
图1所示的湿度传感器中必须有一种特殊型式的波导管。它必须能够同时传送2种极化，一种是TE-模(例如TE6)，另一种是TM-模(例如TM5)。为此而需要的由物性参数折射率(TE)和折射率(TM)计算出的理论曲线如图2所示。图2为波导管的薄膜厚度〔μm〕与适用模的有效折射率Neff的关系。TE和TM二种极化的曲线族显示了谐振条件，此谐振条件由平面波导管横向谐振条件(TRB)导出。交叉点具有模匹配(Modeanpassung)所需要的特性，图3为用厚度6.1μm的各向异性的聚酰亚胺薄膜所测得的部分光谱图。图上显示输入耦合角度T与强度的关系。在图中所示为TE6-振动类型(1)和TM5-振动类型(2)。图中还表示TE和TM可以在相同的角度下传送。此两种类型光谱图在测定范围内有很大部分重叠。
在实验时用图2中交点所得出的薄膜厚度来制得的波导管，可获得TE6-振动类型和TM5-振动类型光谱的重叠。用聚酰亚胺溶液制造薄膜时，可以使用光刻离心机，并选择一定的转速来制得所需要的厚度。
实例对HFDA-ODA材料作标定曲线图4是HFDA-ODA材料的双折射变化△N·10-5对相对湿度rF〔%〕所作出的标定曲线，其中△N＝NTE6-NTM5。测定可以在全范围内(0至100%)进行。
实例2含湿空气容器的抽真空和排风在试样容器抽真空时，可观察到光强度波动的多重性。如计算出这些波动，就可以将其光的双折射变化△Neff对时间的函数关系显示出来。图5所示为在HFDA-ODA-波导管上面水的吸收的双折射变化△Neff第一周期(1)以及解析的双折射变化△Neff第一周期(2)。△Neff的意义为被传导的TE-模和TM-模二者的相位差的折射率差。这种平方根形式的曲线总是能和一个反应常数相关联。
实例3醇/水混合物的灵敏度测定用甲醇和水的混合物富集由HFDA-HFDAM-33/HFDA-HFDAM-44-双层制造的4层波导管的周围大气。传感器以一定的反应速率常数先与水，然后与醇反应。典型的曲线在图6中展示。图6绘出用HFDA-HFDAM-33三层波导管测定定的双折射中变化△N·10-5与时间〔秒〕的关系，其中对水的曲线(1)走的路线与对甲醇的曲线(2)不同。传感器对甲醇具有不同的微分灵敏度(△N/t)，由此可将水与甲醇区分开。
实例4图7绘出HFDA-HFDAM-33/HFDAM-44四层波导管在相对湿度为42%(1)情况下和在真空情况下(2)，双折射变化△N·10-5与mTE/mTM的关系，后者代表已匹配好的模(TE模的阶次(Order)与TM模的阶次mTM匹配)。因此，图7显示了采用不同的模匹配时传感器的灵敏度在三种不同的TE和TM模匹配下进行的测量。在所有这三种情况下，绘出的△N值均对应于42%的空气湿度，可明显的识别出，用4.∥1.模匹配时测量的灵敏度高于用更高的模匹配组合。这种匹配利用了只能在HFDA-HFDAM-33层的表面传播的TM模。后者可称之为“表面模”。
“表面模”意味着这样的模，它在表面显示有特别高的强度，因而也显示有高的损耗场，“体积模”与此相反，它在膜的内部显示有高强度，在表面仅仅只有弱的损耗场。
实例5汽油的灵敏度测定装有上述光学聚酰亚胺传感器的接受器按例3抽真空，接着同一只盛有汽油的贮槽联接，这样建立起室温下的饱和蒸汽压。图8所示为所测定的一段循环，由此可看到针对汽油的传感器的灵敏度。
实例6测定乙醇蒸汽将上述聚酰亚胺传感器放在一个密闭的容器内，其中的空气体积(在20℃，相对湿度65%)用乙醇蒸汽使之富集。此时能检测出小于3μl/m3的C2H5OH。
实例7用实例6的顺序，测定丙醇的灵敏度，此灵敏度的极限为1ml/m3C3H7OH。
权利要求
1.一种聚酰亚胺波导管，其特征是包括至少一层聚酰胺-聚酰亚胺或全氟化聚酰亚胺。
2.权利要求1的聚酰亚胺波导管，其特征是各层的次序是罩层/HFDA-HFDAM-33/HFDA-HFDAM-44/基底，其中HFDA-HFDAM-33是六氟-异-亚丙基-2，2′-二-(3-氨基苯)和HFDA-HFDAM-44是六氟-异-亚丙基-2，2′-二-(4-氨基苯)，测量室的罩层和基底是玻璃制的。
3.权利要求1的聚酰亚胺波导管用作光学传感器以测定蒸气态的液体的方法。
4.权利要求3的方法，用以测定蒸气态的水、C1-C3-醇、汽油、轻燃料油和C1-C3-羧酸。
5.权利要求1的聚酰亚胺波导管用作光学传感器，测定NH3、“NH4OH”、NO2和N2O5的方法。
6.权利要求1的聚酰亚胺波导管用作光学传感器以对蒸气态的液体进行测定的方法，其结构形式为带状波导管、干涉仪结构或定向偶合器结构。
7.权利要求3和5的一种“装载”的传感器，用来对诸如压力波动、电场、微波这些影响因素进行转换或测量的方法，这些因素对聚酰亚胺表面和测量空间之间的平衡有作用。
全文摘要
本发明涉及作为光学传感器的聚酰亚胺波导管，该波导管用于对蒸气态的液体进行定量测量并对NH聚酰亚胺波导管由罩层、一层或二层聚酰亚胺或全氟的聚酰亚胺以及基底构成。
文档编号G01N21/77GK1049720SQ9010694
公开日1991年3月6日 申请日期1990年8月10日 优先权日1989年8月11日
发明者黑尔马·弗朗科 申请人:赫彻斯特股份公司