تقدير تركيز الأيونات السامة الزرنيخ في الماء باستخدام الألياف البلورية الضوئية على أساس رنين البلازمون السطحي (SPR)
محتوى المقالة الرئيسي
الملخص
في هذا العمل ، تم تصميم وتنفيذ ألياف بلورية ضوئية محسنة (PCF) تعتمد على مستشعر رنين البلازمون السطحي (SPR) باستخدام بنية مصقولة من جانب للكشف عن أيونات الزرنيخ السامة في الماء. يمكن الحصول على منحنى SPR عن طريق تلميع جانب PCF بعد طلاء غشاءAu على جانب المنطقة المصقولة، ويمكن الحصول على منحنى SPR.. المستشعر المقترح له تأثير SPR واضح، وفقًا لنتائج التجارب. تقترب نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) والتحسسية (S) و القدرة التحليلية (R) و عامل الجدارة (FOM) ؛ SNR هو 0.0125 ، S هو 11.11 μm / RIU ، القدرة التحليلية 1.8x ، و FOM هو 13.88 للألياف أحادية الوضع- الألياف البلورية الضوئية- الألياف أحادية الوضع (SMF-PCF-SMF ). في حين أن معلمات الأداء الفعالة للألياف متعددة الأوضاع - الألياف البلورية الضوئية - الألياف متعددة الأوضاع (MMF-PCF-MMF) مثل التحسسية تقترب من 9.5 ميكرومتر μm / RIU ، ، فإن SNR هي 0.0173 ، FOM هي 10.86 و القدرة التحليلية 4x تم تحقبقه. تم حساب التراكيز عمليا ونظريا لكل من المتحسسين ووجد ان التراكيز العمليةالتي تم الحصول عليها قريبة او متساوية للتراكيز التي تم الحصول عليها نظريا عن طريق قانون التخفيف حيث تم الحصول على التراكيز 0.096 و0.15 و0.26و0.38و0.49 عمليا و0.1و0.2و0.3و0.4و0.5 نظريا للSMF-PCF-SMS وتم الحصول على التراكيز 0.089و0.16و0.23و 0.34و0.45 عمليا و0.1و0.2و0.3و0.4و0.5 نظريا للMMF-PCF-MMFيحتوي المستشعر المقترح على هيكل ميكانيكي قوي ، وتكلفة منخفضة ، وسهولة تصنيع ، مما يسمح له بتوفير نطاق قياس أكبر ومنطقة عمل للعينات المقاسة دون إطالة المتحسس.
Received 03/09/2022,
Revised 14/01/2023,
Accepted 16/01/2023,
Published Online First 20/07/2023
تفاصيل المقالة
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
كيفية الاقتباس
المراجع
Jianyang H, Dongying F, Chunli X, Sibang L, Chunlian L, Weimin S, et al. Fiber Mach–Zehnder-interferometer-based liquid crystal biosensor for detecting enzymatic reactions of penicillinase. Appl Opt. 2019 June; 58(17): 4806-4811. https://opg.optica.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-58-17-4806
Taher HJ. Low loss in Gas filled Hollow core photonic crystal fiber. Baghdad Sci J. 2010 Mar ; 7(1): 129-138. https://doi.org/10.21123/bsj.2010.7.1.129-138
Ahsani V, Ahmed F, Jun MBG, Bradley C. Tapered fiber-optic Mach-Zehnder interferometer for ultra-high sensitivity measurement of refractive index. Sensors. 2019 April; 19(7): 1652. https://www.mdpi.com/1424-8220/19/7/1652
Salman NA, Taher HJ, Mohammed SA. Tapered Splicing Points SMF-PCF-SMF Structure based on Mach-Zehnder interferometer for Enhanced Refractive Index Sensing. Iraqi J Laser. 2017 Feb; 16(A): 19-24. https://ijl.uobaghdad.edu.iq/index.php/IJL/article/view/41
Paul D, Biswas R, Bhattacharyya N. Splicing hetero-core fibers in perspective of different material compositions. Adv Opt Sci Eng. Springer. 2015Jan; 166: 209-214. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-81-322-2367-2_27
Flanagan JC, Richardson DJ, Foster MJ, Bakalski I. A microstructured wavefront filter for the Darwin nulling interferometer. Int Conf Space Opt..2006 Nov; 10567: 105672K-1-105672K-9. https://doi.org/110.1117/12.2308141
7. Fatima FA, Soudad SA. Photonic Crystal Fiber Pollution Sensor Based on the Surface Plasmon Resonance Technology. Baghdad Sci J. 2022 Sep: 452-457. https://doi.org/10.21123/bsj.2022.6730
Ting Sun, Mengyao Li, Feng Zhao, Lin Liu. Surface plasmon resonance biosensors with magnetic sandwich hybrids for signal amplification. Biosensors. 2022 July; 12(8): 554. https://www.mdpi.com/2079-6374/12/8/554
Khatar E, Bassam SS. Surface Plasmon Plastic Optical Fiber Resonance with Multi-Layer as Chemical Sensor. Iraq J Phys. 2021 Sep; 19(50):51-59. https://doi.org/10.30723/ijp.v19i50.588
Jabir JN , Areebi NA. High sensitively of double-core surface plasmon resonance biosensor based on photonic crystal fiber. Opt Quant Electron. 2022 Aug; 54(10): 1-18. https://link.springer.com/article/10.1007/s11082-022-03950-y
Ghufran MJ,Soudad SA, Murtadha FS. Fabrication of a Chemical Sensor Based on Surface Plasmon Resonance via Plastic Optical Fiber. Iraqi J Sci. 2020 April ; 61(4):765-771. https://doi.org/10.24996/ijs.2020.61.4.8
Murtadha FS, Ali AA,Shehab AK. Surface Plasmon Resonance Based Fiber Optic Sensor: Theoretical Simulation and Experimental Realization. ANJS. 2018 Mar; 21(1): 65-70. https://anjs.edu.iq/index.php/anjs/article/view/156/123
Jassam GM. Acetic acid concentration estimation using plastic optical fiber sensor based surface plasmon resonance. Iraq J Phys. 2019 Nov; 17(43): 11-17. https://ijp.uobaghdad.edu.iq/index.php/physics/article/view/482
Namaa SR, Sudad SA, Murtadha FS. Optical Fiber Biomedical Sensor Based on Surface Plasmon Resonance. . Iraqi J Sci. 2020 July; 61(7): 1650-1656.https://doi.org/10.24996/ijs.2020.61.7.13
Muhammed NF, Mahmood AI, Kadhim SA, Naseef IA. Simulation Design of Hollow Core Photonic Crystal fiber for Sensing Water Quality. J Phys Conf Ser. 2020 May; 1530(1): 12134. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1530/1/012134/meta
Maheswaran S, Kuppusamy PG, Ramesh SM, Sundararajan TVP, Yupapin P. Refractive index sensor using dual core photonic crystal fiber–glucose detection applications. Results Phys. 2018 Sep; 11: 577–578. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2018.09.055
Kawsar A , Bikash KP,Vasudevan B, Ahmed NZR, Maheswar R, Amiri IS , et al.Design of D-shaped elliptical core photonic crystal fiber for blood plasma cell sensing application. Results Phys. 2019 March; 12: 2021–2025. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2019.02.026
Huizhen Y, Wei J, Shuwen C, Qiang L, Siyu Q, Jianye G, et al. Mercaptopyridine-functionalized gold nanoparticles for fiber-optic surface plasmon resonance Hg2+ sensing. ACS Sens. 2019 Feb; 4(3): 704–710.
https://doi.org/10.1021/acssensors.8b01558
Rahman MT, Sham D, Nazmus MdS. Highly sensitive circular slotted gold-coated micro channel photonic crystal fiber based plasmonic biosensor. OSA Continuum . 2021 May; 4(6): 1808-1826. https://doi.org/10.1364/OSAC.425279
Rifat AA, Haider F, Ahmed R, Mahdiraji GA, Adikan FRM, Miroshnichenke E. Highly sensitive selectively coated photonic crystal fiber-based plasmonic sensor. Opt Lett.2018; 43(1): 891-894. https://doi.org/10.1364/OL.43.000891
Behrouz BD, Farid JS, Mohsen C.Optoelectronic properties of nanostructured Sb2Se3 films synthesized by electrodeposition method: Effect of Zn concentrations. Sens. Actuator A Phys. 2022 Sep; 344: 113750. https://doi.org/10.1016/j.sna.2022.113750
Raisan MT, Tahreer SM. Tunable optical band pass filter using compact Sagnac Fabry perot Hollow core Photonic Crystal Fiber Interferometer. Neuro Quantology. 2022 May; 20(5): 1893-1907. https://www.neuroquantology.com/data-cms/articles/20220606111902am201.pdf
Yujian L, Changyuan Y, Ping L. An Optical Fiber Sensor for Axial Strain, Curvature, and Temperature Measurement Based on Single-Core Six-Hole Optical Fiber. Sensors. 2022 Feb; 22(4): 1666. https://www.mdpi.com/1424-8220/22/4/1666
Khaleel WA, Al-Janabi A H. Erbium-doped fiber ring laser with wavelength selective filter based on non-linear photonic crystal fiber Mach–Zehnder interferometer. Laser Phys. 2017 Sep; 27(10): 105104. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1555-6611/aa8287/metAa
Dora JJH, Zhilin X, Perry PS.Review on photonic crystal fibers with hybrid guiding mechanisms. IEEE Access 2019 May;7: 67469-67482. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8719005
Marzena H,Daria M,Paweł W,Matthieu W,Mikhael B,Małgorzata JS.Low-coherence interferometric fiber-optic sensors with potential applications as biosensors. Sensors. 2017 Jan; 17(2): 261. https://www.mdpi.com/1424-8220/17/2/261
Dora JJH, Rebecca YNW, Perry PS.Photonic crystal fiber-based interferometric sensors. Selected Topics on Optical Fiber Technologies and Applications 2018; 21-41. https://doi.org/10.5772/intechopen.70713
Nunzio C, Davide M, Laura C, Luigi Z. Low cost sensors based on SPR in a plastic optical fiber for biosensor implementation. Sensors, 2011 Dec ;11(12): 11752-11760. https://www.mdpi.com/1424-8220/11/12/11752
Sachin KS, Banshi DG. Influence of ions on the surface plasmon resonance spectrum of a fiber optic refractive index sensor. Sens Actuator B Chem. 2011Aug; 156(2): 559-562. https://doi.org/10.1016/j.snb.2011.01.068