ساخت و ارزیابی حسگر فیبری میدان مغناطیسی با پوشش هیبریدی گرافن-مگنتیت

استفاده از مواد مغناطیسی (مواد پاسخ‌دهنده به میدان مغناطیسی و تغییرات آن) به عنوان حسگر تغییرات در صنایع مختلف بدلیل گسترش فناوری نانو مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به پیشرفت فناوری فیبر نوری در سال‌های اخیر بدلیل سبک بودن، طول عمر مفید بالا، ابعاد کوچک، عمق نفوذ بالا و تطبیق با انواع محیط‌ها، رده حسگرهای میدان مغناطیسی مبتنی بر فیبر نوری بدلیل کاربردهای ویژه در علوم پزشکی، کنترل، مطالعه زمین و ... مورد توجه قرار گرفته‌اند. با توجه به خواص ابرپارامغناطیسی نانوذرات مگنتیت و خواص نوری و منحصربه‌فرد گرافن اکسید، در این تحقیق، حسگرهای میدان مغناطیسی مبتنی بر شدت نور ساخته شده است که با پوشش گرافن-مگنتیت، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. هیبرید گرافن-مگنتیت به روش اختلاط ساده بدلیل وجود بارهای الکترواستاتیک غیرهمنام (علامت) در گرافن اکسید و مگنتیت، سنتز شده است. فیبرهای نوری تک‌مد به روش گرما-کششی توسط سیستم نازک‌سازی ساخته شده، به قطرهای حدود μm 3.3 تا μm12.8 در طول‌های نازک‌شدگی از mm6.8 تا mm11 ساخته شده‌ شده‌اند. با لایه‌نشانی گرافن-مگنتیت به روش قطره انداختن در منطقه نازک شده، حسگرها به میدان مغناطیسی حساس شده‌اند که حساسیت‌ (nW/mT ) 98.7 تا (nW/mT ) 324 در طول موج لیزر nm1550 و محدوده چگالی شار مغناطیسی 0 تا mT60، بدست آمده است. میدان مغناطیسی کالیبره شده، توسط پیچه‌های مغناطیسی اعمال شده‌اند. آنالیزهای SEM ، TEM ، پردازش تصویر و نتایج چیدمان سنجش نیز مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با توجه به آزمایش‌های صورت گرفته، افزایش طول ناحیه نازک شده، تاثیر خطی در افزایش حساسیت حسگرها داشته است زیرا در اثر خواص مغناطیسی گرافن اکسید و نانوذرات مگنتیت، تعامل بیشتری با میدان میرا و محیط صورت گرفته است اما توان خروجی حسگرها با افزایش طول نازک شدگی، رابطه نمایی-کاهشی دارد و محدودیت حساسیت حسگر سنجش توان، عامل محدودیت افزایش طول خواهد بود. همچنین با کاهش قطر نازک‌شدگی، بدلیل نفوذ بیشتر میدان میرا، حساسیت حسگرها افزایش می‌یابد. بدلیل استفاده از سنجش توان نور، از نظر صنعتی حسگرهای ساخته شده دارای توجیه اقتصادی هستند و می‌توانند به عنوان حسگرهای تشخیص اجسام، تعیین خواص مغناطیسی مواد، شناسایی بیومواد مغناطیسی، تشخیص نابهنجاری‌های مغناطیسی، تسلامتر اپتیکی و ... در صنایع هوافضا، نفت و گاز، تجهیزات پزشکی، معادن و ... استفاده شوند.