Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Белгілі бір затты химиялық түрлендіргіштің көмегімен өлшейтін оптикалық сенсор құрылғысы. Оптод немесе оптород – химиялық түрлендіргіштің көмегімен белгілі бір затты оптикалық түрде өлшейтін сенсор құрылғысы.
Optical sensor device to measure a specific substance usually with the aid of a chemical transducer
An optode or optrode is an optical sensor device that optically measures a specific substance usually with the aid of a chemical transducer.
Құрылыс
Оптодтың жұмыс істеуі үшін үш компонент қажет: анализге жауап беретін химиялық зат, химиялық түрлендіргішті бекітуге арналған полимер және құрал-жабдық (оптикалық талшық, жарық көзі, детектор және басқа да электроника). Оптодтардың көбінесе полимерлік матрицасы оптикалық талшықтың ұшына жабыстырылады, бірақ жоғалу толқыны оптодтарында полимер талшықтың қабықсыздалған бөлігіне жабыстырылады.
An optode requires three components to function: a chemical that responds to an analyte, a polymer to immobilise the chemical transducer and instrumentation (optical fibre, light source, detector and other electronics). Optodes usually have the polymer matrix coated onto the tip of an optical fibre, but in the case of evanescent wave optodes the polymer is coated on a section of fibre that has been unsheathed.
Операция
Оптодтар шағылысу, сіңіру, эвансцентті толқын, люминесценция (флуоресценция және фосфоресценция), химилюминесценция, беткі плазмондық резонанс сияқты әртүрлі оптикалық өлшеу схемаларын қолдана алады. Ең көп қолданылатын әдіс – люминесценция. Ерітіндідегі люминесценция сызықты Штерн-Волмер қатынасына бағынады. Молекуланың флуоресценциясы белгілі аналиттермен сөндіріледі, мысалы, рутений кешендері оттегімен сөндіріледі. Флюорофор полимерлік матрицада бекітілгенде, көптеген микроорталар пайда болады. Бұл микроорталар аналиттердің әртүрлі диффузиялық коэффиценттерін көрсетеді. Бұл флуоресценция мен сөндіргіш (аналит) арасындағы сызықтық емес қатынасқа алып келеді. Бұл қатынасты модельдеудің әртүрлі тәсілдері бар, ең танымал моделі – Джеймс Демас (Виргиния университеті) жасаған екі орынды модель. Сигналдың (флуоресценцияның) оттегіге қатынасы сызықтық емес, сондықтан оптод төмен оттегі концентрациясында ең сезімтал, яғни оттегі концентрациясы артқан сайын сезімталдығы төмендейді. Дегенмен, оптодтық сенсорлар судағы 0–100% оттегі қанығуының барлық диапазонында жұмыс істей алады және калибрлеу Кларк типті сенсор сияқты бірдей жүргізіледі. Оттегі тұтынылмайды, сондықтан сенсор араластыруға сезімтал емес, бірақ сенсор сынамаға енгізілгеннен кейін араластырылса, сигнал тез тұрақтанады.
Optodes can apply various optical measurement schemes such as reflection, absorption, evanescent wave, luminescence (fluorescence and phosphorescences), chemiluminescence, surface plasmon resonance. By far the most popular methodology is luminescence. Luminescence in solution obeys the linear Stern–Volmer relationship. Fluorescence of a molecule is quenched by specific analytes, e. g., ruthenium complexes are quenched by oxygen. When a fluorophore is immobilised within a polymer matrix myriad micro environments are created. The micro environments reflect varying diffusion co efficients for the analyte. This leads to a non linear relationship between the fluorescence and the quencher (analyte). This relationship is modelled in various ways, the most popular model is the two site model created by James Demas (University of Virginia). The signal (fluorescence) to oxygen ratio is not linear, and an optode is most sensitive at low oxygen concentration, i. e., the sensitivity decreases as oxygen concentration increases. The optode sensors can however work in the whole region 0–100% oxygen saturation in water, and the calibration is done the same way as with the Clark type sensor. No oxygen is consumed and hence the sensor is stirring insensitive, but the signal will stabilize more quickly if the sensor is stirred after being put into the sample.
Танымалдық
Оптикалық сенсорлар төмен құнға, аз қуат тұтынуға және ұзақ мерзімді тұрақтылыққа байланысты күннен-күнге танымал болып келеді. Олар электродтық сенсорларға немесе күрделі талдау құралдарына, әсіресе қоршаған ортаны мониторингтеу саласында қолдануға болатын тиімді балама ұсынады, бірақ оттегі оптороды болғанда, олар ең соңғы катодты микросенсорлардың ажыратымдылығына жете алмайды.
Optical sensors are growing in popularity due to the low cost, low power requirements and long term stability. They provide viable alternatives to electrode based sensors or more complicated analytical instrumentation, especially in the field of environmental monitoring although in the case of oxygen optrodes, they do not have the resolution as the most recent cathodic microsensors.