Modelagem do sensor de gás H₂S usando o efeito de ressonância de plasmons de superfície numa fibra óptica tipo D

Abstract

O desenvolvimento de sensores e biossensores ópticos para detecção de substâncias de interesse químico e biológico vem aumentado consideravelmente a cada ano e, sensores à fibra óptica são ideais para condições de extrema adversidade. O Sulfeto de Hidrogênio (H₂S) é um agente tóxico com características: corrosiva, inflamável, incolor, odor e gasoso em temperatura ambiente. Nesta dissertação propomos um dispositivo sensor de gás H₂S que usa o efeito de ressonância de plasmons de superfície (RPS) numa fibra óptica tipo-D com metal e óxido metálico. Realizamos a caracterização do dispositivo através de simulações computacionais. A modelagem computacional do elemento transdutor do sensor óptico de detecção do gás H2S é realizada no software COMSOL multiphysics, que possibilita a construção de um ambiente virtual, onde é possível simular o aparato experimental usando parâmetros físico-químicos do experimento real. Os resultados da simulação são comparados com um modelo analítico, que faz uso das equações de Fresnel. Os resultados obtidos mostraram que o dispositivo proposto é eficiente para detectar o gás, mesmo para baixas concentrações como 0,1 ppm, o sensor apresenta resultados eficientes em comparação a outras técnicas, com o tempo de resposta de 7 segundos.