Estudo e Desenvolvimento de Sensor em Fibra Óptica Polimérica Baseada na Ressonância de Plásmons de Superfície

Abstract

O presente trabalho tem como intuito estudar e desenvolver um sensor em fibra óptica polimérica multimodo, baseado no fenômeno de Ressonância de Plásmons de Superfície (Surface Plasmon Resonance, SPR). Esse fenômeno vem ganhando cada vez mais destaque devido à elevada sensibilidade a pequenas variações de índice de refração do meio externo. O interesse na utilização de fibra óptica polimérica como substrato deve-se à possibilidade da redução de tamanho e peso, fácil manuseio no que diz respeito à remoção da casca, realizada por meio de um procedimento simples, em que a fibra é imersa em uma solução química, sem envolver processos mais complexos que poderiam aumentar o custo do sensor, além do acesso remoto. A configuração utilizada é o modelo de Krestchmann, baseado na Reflexão Total Atenuada, constituído por três camadas: um substrato óptico, uma camada metálica com elevada condutividade e um analito com índice de refração a ser identificado. A resposta do sensor óptico SPR neste trabalho usará os modos de interrogação espectral e angular, com os pontos de operação do sensor (comprimento de onda e ângulo de ressonância, respectivamente) determinados computacionalmente. Para a fabricação do sensor, uma caracterização numérica é realizada com o intuito de investigar a espessura do filme fino e o ponto de operação do sensor para a detecção do analito de interesse. O modelo utilizado é composto por três camadas: polímero (camada 1), Ouro (camada 2) e água destilada (camada 3). Na preparação da região sensora, será mostrado que a casca da fibra óptica deve ser removida quimicamente, e depositada em seu lugar uma camada fina de metal (Ouro), utilizando uma máquina de pulverização catódica. A caraterização experimental no modo de interrogação angular apresenta concordância com os resultados teóricos, assim como os resultados experimentais obtidos para o modo de interrogação espectral. Com base nas investigações realizadas ao longo do trabalho, é possível prever um futuro promissor na utilização das fibras ópticas como substrato de sensores ópticos SPR