مناقشة رسالة الماجستير للطالبة دينا نعمت عبد الله/ تطبيقات الليزر

يهدف هذا البحث بشكل أساسي إلى تصميم وتصنيع حساس لمعامل الانكسار (RI) من خلال تطوير حساس ليفي بصري يكون المقطع العرضي على شكل حرف D. يتميز هذا الحساس بعملية تصنيع بسيطة واستخدام معدات منخفضة التكلفة. وهو مدمج ويستند إلى الصقل الجانبي لطول محدد من الألياف البلوريةعديمة النواة (CF) في تركيب يتكون من الياف احادية النمط –الياف عديمة النواة- الياف احادية النمط (SCS)، والذي يعتمد على مبدأ مقياس تداخل ماخ-زندر (MZI). تم تصميم الحساس للكشف عن تراكيز مختلفة من المحاليل التي تتراوح معاملات انكسارها من 1.33 إلى 1.38.

تناول هذه الدراسة خصائص مختلفة لحساس الألياف البلورية المُصقلة على شكلD ليكون تركيب DSCF بعد ان تم صقلها لتقليل قطر CF من جانب واحد باعماق صقل مختلفة (PD) وأطوال الصقل مختلفة(DSCF).

ولتعزيز الحساسية، خضع الحساس لعملية طلاء بطبقة رقيقة من الذهب النانوي (Au-NL) بسماكات متفاوتة، وتمت دراسة تأثيرات هذه الأغشية على خصائص الحساس بشكل شامل، مثل الخطية، الحساسية، حد الكشف (LOD)، والدقة.

من خلال توصيل هيكل SCS بين مصدر ضوء واسع النطاق يتراوح طوله الموجي بين 1400 و 1600 نانومتر ومحلل طيفي بصري (OSA) من شركة “يوكوجاوا” (Yokogawa) لدراسة تأثير طول الألياف عديمة النواة (CF) على أداء المستشعر. تم تحليل ثلاثة أطوال مختلفة (5 و 6 و 7 سم)ودراسة استجابتها لتركيزات مختلفة من محاليل كلوريد الصوديوم (NaCl)، تتراوح من 1.33 إلى 1.38 بزيادة قدرها 0.01 وحدة معامل انكسار (RIU) كان الاختلاف في الحساسية بين هذه الأطوال ضئيلًا، ولكن الطول 6 سم من الألياف عديمة اللب (CF) أظهر أعلى حساسية بلغت 70.8 نانومتر/وحدة معامل انكسار (RIU).

لاحقًا، تم اختبار أداء مستشعر الألياف عديمة النواة على شكل حرف D باستخدام نفس تركيزات محاليل كلوريد الصوديوم. تم فحص تأثير أعماق الصقل (PDs) التي تبلغ (20 و 31 و 42) ميكرومتر على حساسية المستشعر بشكل تجريبي، حيث حقق عمق الصقل الأمثل البالغ 31 ميكرومتر أعلى حساسية بلغت 98 نانومتر/وحدة معامل انكسار (RIU).

علاوة على ذلك، تم أيضًا التحقق تجريبيًا من تأثير أطوال مختلفة لمنطقة الصقل (DSCFL)، تتراوح من 1 سم إلى 2 سم بزيادات قدرها 0.5 سم. تم تعزيز حساسية مستشعر الألياف عديمة اللب (DSCF) إلى 156.57 نانومتر/وحدة معامل انكسار (RIU)، مما يمثل زيادة بمقدار 2.2 مرة مقارنة بالحساسية الأصلية قبل الصقل.

.تم تحقيق هذه الزيادة عن طريق زيادة طول الصقل إلى 1 سم عند عمق الصقل الأمثل البالغ 31 ميكرومتر، وقد تم ذلك باستخدام جهاز منصة الصقل. ولزيادة تحسين حساسية المستشعر، تم معالجة المستشعر الأمثل للألياف عديمة النواة على شكل حرف D ومختصرها(DSCF) بعملية طلاء تضمنت تطبيق طبقة رقيقة من جسيمات الذهب النانوية (GNPs) باستخدام طريقة الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD).

تم اختبار أداء المستشعر الأمثل للألياف عديمة اللب على شكل حرف D (DSCF) باستخدام سماكات مختلفة لطبقة الذهب النانوية (Au-NL)، تتراوح من 40 نانومتر إلى 60 نانومتر بزيادات قدرها 10 نانومتر. أظهر المستشعر الأمثل للألياف عديمة اللب (DSCF) الذي يحتوي على طبقة ذهب نانوية بسماكة 50 نانومتر حساسية ملحوظة بلغت 228.5 نانومتر/وحدة معامل انكسار (RIU)، ودقة معامل انكسار قدرها 8.753×10−5 وحدة معامل انكسار (RIU)، ومعامل انحدار خطي (R²) مثير للإعجاب بلغ 98.29%. بالإضافة إلى ذلك، أظهر استجابة سريعة للتغيرات في معامل الانكسار ضمن نطاق محلول كلوريد الصوديوم المستخدم في هذا العمل.

يبدو مستقبل مستشعرات (DSCF) مع طبقات الذهب النانوية (Au-NL) واعدًا بسبب حساسيتها الاستثنائية واستقرارها وخطيتها وقابليتها للتكرار. وبالتالي، هناك إمكانية لاستخدامها في  التطبيقات البيولوجية والكيميائية وفي مجال التلوث البيئي.