Publication detail

High-Frequency TiO2 Nanotube-Adapted Microwave Coplanar Waveguide Resonator for High-Sensitivity Ultraviolet Detection

Year: 2022

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: ACS Applied Materials & Interfaces

Publisher name: American Chemical Society

Place: Washington

Page from-to: 6203-6211

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Vysokofrekvenční koplanární vlnovodový rezonátor s TiO2 nanotrubicemi pro vysoce citlivou ultrafialovou detekci	Ultrafialové (UV) senzory jsou klíčovou součástí v rostoucích aplikacích, jako je úprava kvality vody a monitorování životního prostředí, se značným zájmem o jejich miniaturizaci a lepší provoz. Tato práce představuje pasivní zlatý koplanární vlnovodný rezonátor s děleným prstencem integrovaný s anodickými samoorganizovanými nanotrubičkami TiO2 (TNT) membránami o tloušťce 20 um pro zajištění UV detekce v reálném čase. Rezonátor fungoval jako jednoportové zařízení pro zachycení signálu s koeficientem odrazu (S11) se střední frekvencí 16 GHz a amplitudou zářezu -88 dB. Byla experimentálně analyzována na schopnost UV snímání v rozsahu 36,5-463 mu W/cm(2). Vysokofrekvenční rezonátor byl vylepšen prostřednictvím konstrukčních voleb, včetně přidání zúženého vstupního přenosového vedení, propojení vodičů pro praktický design zařízení a interdigitované kapacitní prstencové mezery. Vysoká frekvence také pomohla zmírnit hluk způsobený vodní párou nebo znečištěním životního prostředí. Jak experimenty, tak modelováním bylo zjištěno, že variace amplitudy S11 sleduje lineární trend s intenzitou UV osvětlení. Rezonátor vykazoval více než 45 +/- 2 dB posun v rezonanční amplitudě za podmínek nejvyššího UV osvětlení, s citlivostí 0,084 dB/mu W cm(-2) a potenciálem snímat intenzitu UV záření již od 2,7 mu W/ cm(2). Prezentované zařízení umožnilo opakovatelnou a přesnou mikrovlnnou odezvu pod UV osvětlením s velmi vysokou citlivostí, zcela pomocí pasivních obvodových prvků.	koplanární vlnovodné rezonátory; dělený prstencový rezonátor; membrána z TiO2 nanotrubic; mikrovlnné snímání v reálném čase; detekce UV
eng	High-Frequency TiO2 Nanotube-Adapted Microwave Coplanar Waveguide Resonator for High-Sensitivity Ultraviolet Detection	Ultraviolet (UV) sensors are a key component in growing applications such as water quality treatment and environmental monitoring, with considerable interest in their miniaturization and enhanced operation. This work presents a passive gold coplanar waveguide split ring resonator integrated with anodic self-organized TiO2 nanotube (TNT) membranes with a thickness of 20 mu m to provide real-time UV detection. The resonator operated as a one-port device to capture the reflection coefficient (S11) signal, with a center frequency of 16 GHz and a notch amplitude of -88 dB. It was experimentally analyzed for its UV sensing capability in the range of 36.5-463 mu W/cm(2). The high-frequency resonator was improved through design choices including the addition of a tapered input transmission line, wire bonding for practical device design, and an interdigitated capacitive ring gap. The high frequency also helped mitigate noise due to water vapor or environmental contaminants. S11 amplitude variation was found through both experiments and modeling to follow a linear trend with UV illumination intensity. The resonator exhibited over 45 +/- 2 dB shift in the resonant amplitude under the highest UV illumination conditions, with a sensitivity of 0.084 dB/mu W cm(-2) and the potential to sense UV intensity as low as 2.7 mu W/cm(2). The presented device enabled a repeatable and accurate microwave response under UV illumination with very high sensitivity, entirely through the use of passive circuit elements.	coplanar waveguide resonator; split ring resonator; TiO2 nanotube membrane; real-time microwave sensing; UV detection

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links