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Conceptualização e fabricação de sensores em fibra ótica para aplicações biomédicas
| Summary: | Os sensores em fibra ótica são uma solução ótima e vantajosa quando em comparação com dispositivos sensores de deteção tradicionais, uma vez, que a fibra ótica confere maior precisão, alta flexibilidade e pequenas perdas de propagação. O desenvolvimento dos sensores em fibra ocorreu quando o laser foi inventado e, quando se deu o aprimoramento das características das fibras óticas, em particular a diminuição de perdas por atenuação. Assim, desde o final dos anos 60, os sensores são objeto de investigação e desenvolvimento e apresentam hoje múltiplas aplicações. Os sensores óticos baseados em estruturas interferométricas são uma solução na fabricação de sensores óticos com alta sensibilidade. O interferómetro Fabry-Pérot é um sensor que apresenta facilidade de fabricação e já apresenta alguns trabalhos descritos na área da deteção e monitorização de vários parâmetros físicos, químicos e biológicos. Os sensores baseados em redes de Bragg apresentam, também, alta sensibilidade e são amplamente sensíveis à influência de grandezas físicas. O trabalho descrito nesta dissertação de mestrado foca-se no desenvolvimento de novos sensores em fibra ótica para aplicações biomédicas. Numa fase inicial é apresentada caracterização espectral de redes de Bragg uniformes, assim como a sua sensibilidade à temperatura, deformação longitudinal e carga transversal. De seguida é apresentada a fabricação e caracterização espectral de sensores de Fabry-Pérot, assim como a sua sensibilidade à temperatura, deformação longitudinal, carga transversal e curvatura. Todos os sensores desenvolvidos são facilmente reprodutíveis uma vez que o processo de fabricação é de baixo custo. Após caracterização dos sensores de Fabry-Pérot foi desenvolvido um novo sensor de fibra ótica baseado num interferómetro de Fabry-Pérot. A estrutura sensora foi incorporada numa agulha médica e caracterizada através da curvatura, tendo-se demonstrado a potencialidade deste sensor para a monitorização da precisão da agulha. Por fim, utilizou-se uma rede Bragg com a configuração em oito para estudar resposta do sensor à carga transversal. Para tal o sensor foi introduzido numa estrutura semelhante a vertebras humanas e caracterizou-se a sua resposta. Demonstrou-se a potencialidade deste sensor de monitorizar e determinar tensões existentes na coluna. |
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| Main Authors: | Miguel, Maria Silva |
| Subject: | Sensores em fibra ótica Sensores de pressão Interferómetro Fabry-Pérot Redes de Bragg Aplicações biomédicas Optical fiber sensors Pressure sensors Fabry-Pérot Interferometer Fiber Bragg Biomedical aplications |
| Year: | 2020 |
| Country: | Portugal |
| Document type: | master thesis |
| Access type: | open access |
| Associated institution: | Universidade Católica Portuguesa |
| Language: | Portuguese |
| Origin: | Veritati - Repositório Institucional da Universidade Católica Portuguesa |
| Summary: | Os sensores em fibra ótica são uma solução ótima e vantajosa quando em comparação com dispositivos sensores de deteção tradicionais, uma vez, que a fibra ótica confere maior precisão, alta flexibilidade e pequenas perdas de propagação. O desenvolvimento dos sensores em fibra ocorreu quando o laser foi inventado e, quando se deu o aprimoramento das características das fibras óticas, em particular a diminuição de perdas por atenuação. Assim, desde o final dos anos 60, os sensores são objeto de investigação e desenvolvimento e apresentam hoje múltiplas aplicações. Os sensores óticos baseados em estruturas interferométricas são uma solução na fabricação de sensores óticos com alta sensibilidade. O interferómetro Fabry-Pérot é um sensor que apresenta facilidade de fabricação e já apresenta alguns trabalhos descritos na área da deteção e monitorização de vários parâmetros físicos, químicos e biológicos. Os sensores baseados em redes de Bragg apresentam, também, alta sensibilidade e são amplamente sensíveis à influência de grandezas físicas. O trabalho descrito nesta dissertação de mestrado foca-se no desenvolvimento de novos sensores em fibra ótica para aplicações biomédicas. Numa fase inicial é apresentada caracterização espectral de redes de Bragg uniformes, assim como a sua sensibilidade à temperatura, deformação longitudinal e carga transversal. De seguida é apresentada a fabricação e caracterização espectral de sensores de Fabry-Pérot, assim como a sua sensibilidade à temperatura, deformação longitudinal, carga transversal e curvatura. Todos os sensores desenvolvidos são facilmente reprodutíveis uma vez que o processo de fabricação é de baixo custo. Após caracterização dos sensores de Fabry-Pérot foi desenvolvido um novo sensor de fibra ótica baseado num interferómetro de Fabry-Pérot. A estrutura sensora foi incorporada numa agulha médica e caracterizada através da curvatura, tendo-se demonstrado a potencialidade deste sensor para a monitorização da precisão da agulha. Por fim, utilizou-se uma rede Bragg com a configuração em oito para estudar resposta do sensor à carga transversal. Para tal o sensor foi introduzido numa estrutura semelhante a vertebras humanas e caracterizou-se a sua resposta. Demonstrou-se a potencialidade deste sensor de monitorizar e determinar tensões existentes na coluna. |
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