Hydrogen gas sensor based on a polymer optical microdisk resonator

Hidrojen gazının erk verimi kayayağından fazla olduğundan ve yanmasından sonra ortaya çıkan yan ürünlerinin zehirli olmamasından dolayı hidrojen gazı ilgi çekici bir erk kaynağı olmaya başlamıştır. Ancak hidrojen gazının asgari yanma sınırı hacimce %4?tür ve molekül hacmi küçük olduğundan saklanması zordur. Bu nedenle çok küçük hidrojen sızıntıları bile can ve mal güvenliği açısından çekince oluşturmaktadır. Bu yüzden düşük yoğunluklardaki hidrojen gazının seçici bir şekilde algılanması gerekmektedir. Bu çalışmada mor ötesi fotolitografisi ile üretilen polimerden yapılmış optik mikrodisk çınlaç tabanlı hidrojen gazı algılayıcısı tasarlanmıştır. Hidrojen gazının ortama verilmesiyle çınlaçların hacminin artması ve optik fısıldayan geçit kiplerinin (FGK) kayması, algılama yönteminin temelini oluşturmaktadır. Çınlaç hacminin artması, rezonatör üzerine paladyum kaplanarak sağlanmaktadır. 5 ?m ısıl oksit tabakası olan silicon alttaş üzerine SU?8 fotorezisti kullanılarak mikrodisk ve dalga kılavuzu yapıları üretilmiştir. Dalgaboyu ayarlanabilir lazerden gelen lazer ışığı fiber ile dalga kılavuzunun uçları karşı karşıya getirilmek suretiyle dalga kılavuzuna aktarılmıştır. Lazerin dalgaboyu değiştirilirken dalga kılavuzundan iletilen lazer ışığının gücü ölçülerek FGK?ların ortaya çıkması sağlanmıştır. 200 ?m çapındaki diskler için en yüksek nitelik katsayısı 1400 olarak ölçülmüştür. Mikro yapıların üzerine aşındırma yöntemi kullanarak paladyum kaplaması yapılmıştır. Şimdiki deneylerde bu yapıların hidrojen gazı duyarlılığı ölçülmektedir. Bu yapılar kullanılarak milyonda 1000?den daha az yoğunlukların algılanabileceği öngörülmektedir. Mor ötesi fotolitografi üretimi denemelerine koşut olarak iki foton ile polimerleştirme yöntemi kullanılarak da mikrodisk ve mikrohalka üretimi yapılmıştır. Bu yapılardan elde edilen en yüksek nitelik katsayısı 120 olarak ölçülmüştür. Bu düşük nitelik katsayısı yapıların yarıçaplarının çok küçük olmasına bağlanmaktadır.