THEORY AND ENGINEERING TECHNIQUES IN METAL HYDRIDE PLASMONICS FOR HYDROGEN SENSING.
Plasmônica; Sensores ópticos; Hidretos Metálicos; Grades de difração; Espectroscopia; Fibra óptica.
Esta tese propõe três técnicas em plasmônica de hidretos metálicos para aplicações em instrumentação e sensoriamento. Primeiramente, é introduzido o Método de Minimização de Harmônicos, juntamente com uma estratégia de otimização para sensores plasmônicos baseados em grades de difração. Essa abordagem conecta formalismos de baixa complexidade a perfis de grade mais adequados para fabricação por métodos amplamente adotados, com um tempo médio de computação de apenas 8 segundos. Em seguida, é apresentada a técnica de Espectroscopia por Grade de Difração Plasmônica com Laser de Diodo Sintonizável (TDLPGS), propondo uma arquitetura de sistema para instrumentação plasmônica portátil aplicável à detecção de hidrogênio. Esse método aproveita a periodicidade variável da rede sob carga de hidrogênio, e os efeitos das variações ópticas e mecânicas nas propriedades plasmônicas do hidreto metálico são analisados em detalhes. Rotinas de detecção harmônica são aplicadas ao sinal de reflectância para melhorar a precisão das medições. Por fim, é proposta uma estrutura Óxido/Metal/Hidreto para integração com fibras ópticas em perfil D, visando o desenvolvimento de dispositivos de detecção de hidrogênio. A influência da espessura de cada camada é investigada, e uma rotina de otimização é sugerida para maximizar a sensibilidade sob restrições específicas de fabricação. O desempenho do sensor é avaliado por uma série de experimentos computacionais.