Cấu trúc quang tử đơn lớp sau khi chế tạo được đo phổ phản xạ thông qua máy USB 4000 và đo kích thước bề mặt lỗ xốp thông qua ảnh SEM.
2.2. Kiểm tra độ nhạy của cảm biến silic xốp
Sau khi chế tạo thành công cấu trúc quang tử, cần sử dụng phương pháp phổ phản xạ để kiểm tra độ nhạy của cấu trúc quang tử vừa chế tạo. Để có thể kiểm tra độ nhạy của cảm biến quang tử cần được thực hiện qua ba bước:
Bước 1: Chuẩn bị hệ đo
- Mảnh silic có kích thước 1,6 x 1,6cm đã bốc bay Al và ăn mòn điện hóa được gắn lên đế của hệ đo.
- Chuẩn bị các dung môi hữu cơ với nồng độ cao như Metanol; Ethanol; Isopropanol,… để kiểm tra độ nhạy của cảm biến thông qua tỉ số giữa độ lệch bước sóng và chênh lệch chiết suất giữa các môi trường.
Bước 2: Kiểm tra độ nhạy của cảm biến silic xốp
Quá trình kiểm tra độ nhạy của cảm biến silic xốp được bắt đầu sau khi sấy khô bộ cảm biến và hút chân không để loại bỏ độ ẩm, tạp chất bám vào bề mặt của bộ cảm biến. Sơ đồ đo cảm biến cấu trúc quang tử đơn lớp bằng silic xốp được thể hiện trên hình 3.10. Một lượng dung dịch dung môi ethanol, methanol hoặc Isopropanol được nhỏ vào bình chứa mẫu sao cho mẫu nằm trong dung dịch. Để tránh sự tán xạ của ánh sáng phản xạ từ mẫu, trong buồng chứa mẫu có đặt một lam kính sẽ hứng ánh sáng tới. Ánh sáng đa sắc từ một đèn Halogen (HL-2000 Ocean Optics) được dẫn tới lối vào của bộ chia quang 50/50 làm bằng sợi quang đa mode. Ánh sáng sau khi phản xạ trên bề mặt của hộp mẫu được dẫn ra một nhánh khác của bộ chia đã được kết nối với máy đo phổ (USB- 4000, Ocean Optics) có vùng phổ làm việc từ 300 nm đến 1100 nm và độ phân giải quang học cỡ 0,2 nm. Độ dịch bước sóng của cảm biến dựa trên cấu trúc silic xốp khi được nhúng trong dung dịch chất phân tích được ghi nhận và thể hiện trên máy tính được kết nối với máy đo phổ USB-4000.
Mỗi kết quả thực nghiệm đều được đo độc lập, sau khi đo xong, bộ cảm biến sẽ được rửa sạch bằng nước cất để loại bỏ hoàn toàn phân tử chất lỏng dung
môi ra khỏi lỗ xốp rồi sấy khô. Khi quan sát thấy phổ phản xạ của cảm biến lại quay về nguyên vị trí ban đầu và lần đo sau được lặp lại giống quá trính trước.
Hình 2.10. Bộ thí nghiệm thực tế đo độ nhạy cảm biến cấu trúc quang tử
đơn lớp silic xốp
Sau thi thu thập được dữ liệu phản xạ của các dung môi khi cho vào cảm biến quang tử đơn lớp silic xốp. Tiến hành xử lý số liệu và áp dụng công thức tính độ nhạy của cảm biến S = Δλ/Δn.
2.3. Quá trình phát hiện ion kim loại trong dung dịch.
Quá trình phát hiện ion kim loại trong dung dịch nước được thực hiện theo cơ chế tương tự với phương pháp điện phân trong hóa học. Để có thể phân tích và phát hiện các ion kim loại trong dung dịch, tôi đã pha dung dịch chứa các ion kim loại với các nồng độ khác nhau để có thể phân tích và thu được một phổ chuẩn làm mẫu.