熒光氧氣傳感器的工作原理解析
發(fā)布時(shí)間:2020-12-11 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】冷發(fā)光是一種電子激發(fā)的物質(zhì)在激發(fā)時(shí)發(fā)出的紫外線(UV)、可見光(Vis)和紅外線(IR)光。而光的吸收和發(fā)射之間的過程通常用一個(gè)能量級(jí)圖來說明,即雅布朗斯基圖。
冷發(fā)光是一種電子激發(fā)的物質(zhì)在激發(fā)時(shí)發(fā)出的紫外線(UV)、可見光(Vis)和紅外線(IR)光。而光的吸收和發(fā)射之間的過程通常用一個(gè)能量級(jí)圖來說明,即雅布朗斯基圖。
發(fā)光原理
如圖所示:發(fā)光染料(發(fā)光體)吸收光(A)將電子轉(zhuǎn)移到激發(fā)態(tài)(S1或S2)。在激發(fā)態(tài)下,電子通過振動(dòng)弛豫(VR)迅速損失能量,通過內(nèi)轉(zhuǎn)換(IC)將能量降至S1的最低振動(dòng)能級(jí)。在基態(tài)(S0)的弛豫過程中,光以較長(zhǎng)的波長(zhǎng)發(fā)射稱為熒光(F),吸收和發(fā)射波長(zhǎng)之間的差異稱為斯托克斯位移。
在激發(fā)態(tài)(S1)中,電子可以經(jīng)歷自旋轉(zhuǎn)換,導(dǎo)致系統(tǒng)間從S1交叉(ISC)到T1(三重態(tài)),從而產(chǎn)生磷光(P),磷光是以更長(zhǎng)波長(zhǎng)發(fā)射的光,從而產(chǎn)生更大的斯托克斯位移。
電子返回基態(tài)所需的時(shí)間稱為發(fā)光衰減時(shí)間(t)。因此,由于額外的ISC過程,顯示磷光的發(fā)光染料比顯示熒光的發(fā)光染料具有更長(zhǎng)的衰減時(shí)間
金屬有機(jī)化合物通常表現(xiàn)出熒光(F)和磷光(P)的特性,因此使用了發(fā)光這一術(shù)語。通常通過金屬-配體電荷轉(zhuǎn)移(MLCT)發(fā)光
發(fā)光猝滅原理
發(fā)光猝滅是指在激發(fā)態(tài)下引起發(fā)光強(qiáng)度(I)和/或衰減時(shí)間(t)減小的過程,也有許多因素都能引起猝滅,但最相關(guān)的是氧(O2)和溫度:如果猝滅劑[Q]存在,在這種情況下,O2,當(dāng)它通過F或P返回基態(tài)(S0)時(shí),它將與發(fā)光體發(fā)生碰撞,從而導(dǎo)致非輻射過程的增加隨著[Q]濃度的增加,這個(gè)過程變得更大,導(dǎo)致Iin和/或t繼續(xù)減小這意味著O2的濃度可以通過測(cè)量I或t的下降來量化,這就是所謂的斯特恩-沃爾默關(guān)系。
發(fā)光猝滅和斯特恩-沃爾默圖(svps)
I0:無氧條件下的發(fā)光強(qiáng)度
I:氧存在下的發(fā)光強(qiáng)度
t0:無氧發(fā)光壽命
T:氧存在下的發(fā)光壽命
KSV:斯特恩沃爾默猝滅常數(shù)
ppO2:氧分壓
由上圖可知通過使用該方程,O2的變化與I0/I或t0/t成正比。
有上圖可知溫度升高會(huì)導(dǎo)致SV關(guān)系增加,從而導(dǎo)致錯(cuò)誤讀數(shù),因此,通過在幾個(gè)溫度下“映射”SVP,對(duì)溫度進(jìn)行校正(溫度補(bǔ)償)至關(guān)重要。
熒光氧氣傳感器
LuminOx是應(yīng)用熒光猝滅原理和出廠校準(zhǔn)的氧傳感器,用于測(cè)量環(huán)境氧分壓(ppO2)大小。熒光氧氣傳感器具有以下特性:低功率、非消耗傳感原理、溫度和壓力補(bǔ)償、符合RoHS、小型化裝置、低成本。工采網(wǎng)提供的SST系列熒光氧氣傳感器可應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)例如:高原氧氣檢測(cè)、電力開關(guān)柜氧氣監(jiān)控、孵化設(shè)備,育嬰箱,培養(yǎng)箱、火災(zāi)預(yù)防、呼吸機(jī)、惰化、醫(yī)療、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、3D打印等領(lǐng)域。
氧氣感應(yīng)層
O2對(duì)發(fā)光衰減時(shí)間(t)的影響
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