ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОПОКРЫТИЙ
ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА С ПОМОЩЬЮ АТОМНО-СИЛОВОЙ
МИКРОСКОПИИ И СПЕКТРОСКОПИИ ГИГАНТСКОГО
КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ГЕРМЕТИЧНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА: ВОЛОКНА С
УГЛЕРОДНЫМ ПОКРЫТИЕМ 5
1.1 Водородные потери в оптических кабелях 5
1.2 Обзор герметичных материалов покрытия оптических волокон 7
1.3 Нанесение углеродных покрытий на волокна 10
1.4. Водородные потери в оптических волокнах с углеродным покрытием...12
1.5 Механические свойства волокон с углеродным покрытием 17
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 20
2.1Атомно-силовая микроскопия 20
2.2.1 Спектроскопия комбинационного рассеяния света 21
2.2.2 Спектроскопия комбинационного рассеяния аллотропных модификаций
углерода 22
2.3 Спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния света 28
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗЦОВ С РАЗЛИЧНОЙ ТОЛЩИНОЙ
УГЛЕРОДНОГО ПОКРЫТИЯ 30
3.1 Экспериментальная часть 30
3.2 Результаты и выводы 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 38
Одной из важных задач в области оптоволоконных технологий является создание оптических волокон, которые были бы устойчивы к внешним экстремальным условиям. Например, для оптических волокон,
используемых в качестве распределенных датчиков в нефтяных скважинах, такими условиями являются высокая температура (300°С) и давление (30 МПа)[1]. В таких средах молекулы водорода начинают активно взаимодействовать со светопроводящей частью волокна, образуя различные гидроксильные группы, химические связи (например, с кремнием), что приводит к гигантскому росту оптических потерь[2] и неэффективности использования датчика в целом. Поэтому ключевым параметром является герметичность оптического волокна. Для решения этой задачи сегодня в мире используются обычные кварцевые волокна, покрытые аморфным слоем углерода [3]. На рисунке 1[4] показано как меняются оптические потери при воздействии молекул водорода для обычного оптоволокна и волокна с герметичным покрытием.
Комбинирование атомно-силовой микроскопии и Раман-эффекта (ТЕРС микроскопия) позволило нам исследовать структуру аморфного слоя углерода с высоким пространственным разрешением за пределами дифракции света. Спектры гигантского комбинационного рассеяния света углеродного покрытия дают нам сделать предположение о том, что в защитном слое оптоволокна присутствуют различные аллотропные модификации углерода, которые могут служить дополнительными транспортными каналами для диффузии водорода в волокно.
Таким образом, мы предложили механизм проникновения водорода к оптоволокну с углеродным покрытием.
