Scheda di dettaglio
Sensore ottico a stato solido, particolarmente per sostanze liquide e vapori
Il sensore ottico a stato solido proposto è costituito da una cavità Fabry-Pèrot posta tra due specchi
di Bragg. La struttura multistrato è ottenuta modulando la porosità del silicio durante il processo di
attacco elettrochimico su wafer di silicio standard di tipo p+. La caratteristica ottica di tale dispositivo
è la presenza di una zona ad alta riflettività con un picco di trasmissione al centro. La larghezza della
zona ad alta riflettività è controllata progettando opportunamente la composizione del multistrato.
Quando il sensore è esposto ai vapori oppure è immerso in nella fase liquida di una specie chimica si
osserva uno spostamento ripetibile e completamente reversibile dello spettro di riflessione. La
parziale sostituzione dell?aria da parte del liquido nei pori di ogni strato, determina un aumento
dell?indice di rifrazione medio della struttura che provoca uno spostamento verso il rosso del picco di
trasmissione. Questo spostamento è caratteristico di ogni sostanza e dipende dalle sue
caratteristiche chimiche e fisiche. Il processo di rivelazione è completamente reversibile. Il processo
di identificazione di una sostanza dura meno di dieci secondi mentre il segnale ritorna al suo valore
di inizio in un tempo ancora minore.
Inventori
Classificazioni
Moracci Marco (IBP)
misure e prove
De Stefano Luca (IMM)
elementi, sistemi e apparecchiature ottiche
Rossi Andrea Mario
Rendina I.
Moretti L.
Sett. tecnologico
Titolarità
Keyword
Consiglio Nazionale delle Ricerche
sensore ottico, liquidi, vapori, silicio poroso, specchi di
Bragg, microcavità interferenziale
Istituto Elettrotecnico "Galileo Ferraris"
Consiglio Nazionale delle Ricerche - P.le Aldo Moro, 7 - 00185 Roma - E-mail: [email protected]
Vantaggi
Il sensore può essere utilizzato indifferentemente per sostanze in fase vapore ed in fase liquida
senza alcun cambiamento. I tempi di risposta per il rilevamento e l?identificazione delle sostanze
sono molto veloci (< 10 s). Il tempo di ripristino del segnale è anche più rapido (< 2 s). Non è
richiesto alcun desorbimento termico. Il dispositivo può essere utilizzato in ambienti ostili come le
atmosfere esplosive. L?elemento sensibile e l?elettronica di lettura possono essere integrate sullo
stesso chip.
Applicazioni
Il sensore può essere usato in presenza di ambienti ostili per il monitoraggio in situ di composti
pericolosi: non richiede infatti contatti elettrici che possono causare esplosioni o incendi, né richiede
preparazioni del campione da esaminare. In aggiunta esiste il problema reale delle perdite di vapori
da parte delle reti di distribuzione del gas nelle aree metropolitane. Perciò il sensore può essere utile
per una accurata caratterizzazione ed il monitoraggio a lungo termine, richiesto per ridurre e
controllare il rischio per la salute pubblica.
Consiglio Nazionale delle Ricerche - P.le Aldo Moro, 7 - 00185 Roma - E-mail: [email protected]
