Оптичні хімічні сенсори

Оптичні властивості oптода змінено речовиною з якою він реагує

Відбитий пучок є функцією концентрації речовини, що аналізується або продуктами реакції в оптоді.

Також є можливим відокремити випадковий і відбитий промені окремими оптичними частинами але, зазвичай,

це не важливо.

Альтернативний шлях вимірювання - використання оптоволокна без покриття так, щоб світло зникало крізь

стінки оптодроту.

Це називають швидкоплинною втратою і залежить вона

від того що є у контакті зі стінками оптодроту.

Вимірювання зі зникаючим полем

Оптичні хімічні сенсори

В цьому типі сенсорів зєднання до оптода є через стінки оптоволокна краще ніж через

його кінець.

Це також означає що краще ніж відбите

світло, передача через волокно може бути виміряна.

Передана хвиля є тоді залежна від кількості

поглинутого світла в оптоді і тому функція

аналітичної речовини формується в оптоді.

Оптичний pH сенсор

pH визначення може бути зроблено оптично з

використанням спеціальних оптодів які

змінюють колір зі зміною pH.

В таких системах, тільки одна одиниця pH на

будь-якій з двох сторін pH оптоду може бути

виміряна.

Цей інтервал є достатнім для деяких

застосувань в яких діапазон є досить вузьким.

Сенсор цього типу показано на Малюнку

8.25.

pH сенсор відбивання

Оптичний pH сенсор

Мембрана, проникна для водню в якій фенол

червоний іммобілізовується на полікриламідні

мікросфери.

Мембрана є діалізною трубкою (ацетат целюлози)

Оптод приєднано до кінця оптоволокна.

Коли занурений в аналізовану речовину, проникає в оптод.

Відомо, що фенол червоний поглинає світло на довжині хвилі 560 nm (жовто-зелене світло).

Величина поглинутого світла залежить від pH і таким чином відбите світло буде змінюватись з pH.

Різниця між інтенсивністю падаючого і відбитого є звязана з pH.

Оптичний pH сенсор

Подібний сенсор використовує флуорисцетні можливості HPTS (слабка кислота).

Ця субстанція флуорисцентує коли освічується

ультрафіолетовим світо при довжині 405 nm.

Інтенсивність флуорисцентності є привязана до pH.

Цей матеріал особливо особливо використовують, тому що нормальне значення pH є 7.3, тому

виміри навколо нейтральної точки можуть бути

зроблені винятково в фізіологічних вимірах.

Оптичний pH сенсор

Оптоди також можуть бути використані для знаходження іонів.

Іони металу є досить просто виміряти, тому що вони можуть формувати висококолірні комплески з різноманітними реагентами.

Такі реагенти є вбудовані в оптод і властивості відбиття є звязані з концентрацією іонів металу.

Флуоресценція є також поширеною в іонах маталу, а метод широко використовується в аналітичній хімії, перш за все з використання ультрафіолету, з флуорисценцією у видимому спектрі.

Ці методи використовуються для визначення різноманітних іонів, включаючи кисень у воді, пеніцилін і глюкозу в крові та інше.

Масові сенсори

Відстежують зміни в масі досліджуваного елементу

через поглинання(абсорбцію) речовини, що

аналізується.

Маси, які поглинаються є дуже незначні

Метод мусить бути заснований на чутливості до цих

незначних змін маси.

Масові сенсори ще називають мікрогравіметричними

сенсорами.

В практичному сенсорі неможливо виміряти цю зміну в масі і тому потрібно використовувати непрямі методи.

Масові сенсори

Вони виготовлені з використанні пєзоелетричного кристалу, такого як кварц.

Установна їхніх коливань на резонансну частому (див. розділ

7).

Ця резонасна частота залежить від того в який спосіб кристал

порізаний і від розмірів, які повинні бути фіксовані, будь-яка зміна в масі кристалу буде змінювати його резонансну частоту.

Чутливість в загальному дуже висока - порядку 10 g/Hz , а

ліміт чутливості порядку - 10 g.

Відколи резонансна частота кристалів може бути дуже висока,

зміни в частоті спричиняють швидкі зміни в масі і можуть бути

точно цифрово виміряні.