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- Sensores em fibra óptica para monitorização ambientalPublication . Gouveia, Carlos Avelino de JesusFruto da crescente preocupação face à bioacumulação e bioconcentração de poluentes e conscientização dos efeitos do aquecimento global, nos últimos anos têm sido adoptadas inúmeras acções e medidas que visam o controlo de parâmetros indicadores da qualidade do meio, a detecção de substâncias potencialmente perigosas e a promoção/utilização de energias alternativas não poluentes. Neste âmbito, a monitorização em tempo real revela-se fundamental para a análise contínua do equilíbrio dos ecossistemas. Neste contexto, os sensores de fibra óptica, mais concretamente os sensores químicos em fibra óptica possuem um conjunto de características, como por exemplo a miniaturização, baixo custo, versatilidade, biocompatibilidade, capacidade de monitorização remota, que representam uma alternativa tecnológica e economicamente viável. Por outro lado, a utilização de redes de difracção em sensores de fibra óptica, é em adição uma mais-valia para este tipo de sistemas, as redes de período longo pela sua sensibilidade intrínseca ao índice de refracção, e as redes de Bragg pela sua facilidade de interrogação e facilidade de multiplexagem. A presente dissertação tem por objectivo o estudo, desenvolvimento e análise de sensores em fibra óptica para monitorização de espaços ambientais. O presente documento encontra-se organizado em cinco capítulos. O capítulo 1 faz um enquadramento dos sensores de fibra óptica para monitorização ambiental dando relevo aos sensores químicos em fibra óptica. No capítulo 2 expõe-se o conjunto de conceitos necessários para a compreensão do trabalho. A começar pelas redes de difracção em fibra óptica e a suas potencialidades como elementos sensores. Algumas configurações foram detalhadas assim como alguns princípios para interrogação das mesmas. A medição multi-parâmetro e o fabrico de membranas de sensibilidade selectiva são também abordados. O Capitulo 3 refere a primeira configuração desenvolvida, trata-se de um sensor interferométrico baseado numa cavidade Fabry-Pérot, constituído por uma rede de Bragg e a reflectividade da ponta da fibra. O objectivo do sensor é a monitorização do ácido acético e outras espécies carboxílicas em bioreactores. Para tornar a configuração sensível ao ácido foi aplicado um revestimento de Silane-PVP à extremidade da fibra. A configuração sensora demonstrada aufere de características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, não utilização de indicadores, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capítulo 4 apresenta a segunda configuração desenvolvida que tem por objectivo a medição simultânea de salinidade e temperatura. A medição de salinidade é baseada no índice de refracção. Trata-se de um sensor de intensidade auto-referenciado, baseado em três redes de difracção. Uma rede de período longo sensível ao índice de refracção e temperatura e duas redes de Bragg, para interrogação da da rede de período longo e compensação de temperatura. Para discriminação dos parâmetros de interesse foi utilizado o método matricial. A configuração exposta exibe características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, discriminação de índice de refracção e temperatura, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capitulo 5 contém as conclusões e comentários finais ao trabalho. No final da tese seguem-se os anexos, onde se encontram as publicações e comunicações resultantes do trabalho realizado.
- Refractometric platforms for label-free biochemical sensingPublication . Gouveia, Carlos Avelino de Jesus; Baptista, José Manuel Rocha Teixeira; Jorge, Pedro Alberto da SilvaOptical fiber technology, which is well-known for having revolutionized the telecommunications industry, is currently proving to have important roles in applications such as sensing, biomedicine and industry. The sensing technology based on optical fibers has attracted considerable interest due to its unique features. High sensitivity, immunity to electromagnetic interferences, chemically and biologically inert, small size, and capability forin-situ, real-time, remote, anddistributedsensingaresomeofthemost appealing characteristics that motivate a growing scientific community. The principle behind optical fiber sensing is the interaction between radiation traveling into the optical fiber and the parameter of interest. The measurand acts over the material, the waveguide or, depending on the sensing structure, directly in the optical signal and this action will infer variations in one or few parameters of the radiation such as: intensity, wavelength, frequency, phase or polarization. This work fits within this area, specifically on fiber optic refractometric sensors for label-free biochemical sensing. It is presented a review about the most relevant works in this field, results associated with the study, development and characterization of few types of optical fiber sensors based on fiber Bragg gratings, long period gratings, multimode interference and fibertapers. Also, adifferentialinterrogationsystem, basedonwhitelight interferometry is exposed for high resolution refractive index sensing. In all cases, it was also a main objective of the developed work to evaluate the potential application of the new sensing structures and systems researched, particularly in the context of food industry and environmental monitoring.