上海千實工程師解讀光纖化學傳感器的分類
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光纖化學傳感器是指利用光纖波導性能構成的傳感器。用以測定某些化學量,如pH值和化學物質的濃度等。
光纖化學傳感器的分類有多種,即可按檢測對象、傳感器的結構和形狀、反應機理、敏感膜形狀、可逆性等來分類。
1.按傳感器的結構
按光纖上固定敏感膜的位置可分為端部固定和中間固定,按光纖是否分叉又可分為單支式和分叉式。
分叉式光纖化學傳感器,一叉為輸入光,另一叉為輸出光,試劑相在光纖端部。
端部置試劑相光纖化學傳感器,只是入射與接收光纖均為同根。對于端部試劑相型光纖,光通過光纖導入試劑相,試劑相與樣品發生反應(如光吸收或熒光、折光等)引起光的波長或強度等信號變化,被探測光纖接收,再轉化成電信號進行檢測。單根光纖是一種簡單有效的檢測方式,但是因為激發光與探測光從同一根光纖上通過,其頻率需要被分辨,一般使用二色分束器或其他光學器件來調整。提高分辨率亦可用時間分辨技術或多種新穎的傳感器結構來達到。
中間固定相光纖化學傳感器,一般是依據消逝波原理,當光在光纖中傳播時,電磁波大部分在光纖中傳播,但有部分會在光纖周罔旱指數衰減形式傳播,這稱為波的消失,通常區域限制在100nm以內。通常用這種方法檢測光纖周圍指示劑的存在或者裸露光纖表面折射指數的變化。如果選擇適當的光指示劑,該方法可達極高的靈敏度。
2.按敏感膜形狀
按敏感膜形狀可分為多種類型。如薄膜型、微球膜型、圓柱膜型。
薄膜型光纖化學傳感器是苯乙烯-丁二烯苯共聚物吸附溴百里酚藍指示劑做成薄膜,將其固定在光纖探頭上,整個光纖外徑2mm。當時pH變化時,其顏色由黃色酸型變成藍色的堿型。
微球膜型光纖敏感探頭,它是用1μm直徑的聚苯乙烯球和酚紅指示劑做成的光纖pH傳感器,檢測的pH范圍在7.0~7.4,靈敏度為0.01pH,這是由于微球加大了反射光的能量所致。
圓柱膜型光纖化學傳感器,它是基于半透膜的競爭反應,用以測量葡萄糖分子,傳感器的探頭為直徑3mm,長3mm的圓柱體,在圓柱體內有可固定葡萄糖和葡聚糖的伴刀豆球蛋白A。
3.按檢測對象
光纖化學傳感器按其檢測對象可分為氣體光纖傳感器、液體光纖傳感器和固體光纖傳感器。
4.按可逆性
按光纖化學感器的可逆性可分為可逆巧不可逆的光纖化學傳感器。
5.按反應機理
按檢測原理可分為吸收光譜、熒光光譜、磷光光i普、折光、化學發光、全反射衰減或消逝波、麥面等離子共振、拉曼光譜等方法的光纖化學傳感器。
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