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荧光氧气传感器的工作原理解析

发布时间:2020-12-11 责任编辑:lina

【导读】冷发光是一种电子激发的物质在激发时发出的紫外线(UV)、可见光(Vis)和红外线(IR)光。而光的吸收和发射之间的过程通常用一个能量级图来说明,即雅布朗斯基图。
 
冷发光是一种电子激发的物质在激发时发出的紫外线(UV)、可见光(Vis)和红外线(IR)光。而光的吸收和发射之间的过程通常用一个能量级图来说明,即雅布朗斯基图。
 
荧光氧气传感器的工作原理解析
 
发光原理
 
荧光氧气传感器的工作原理解析
 
如图所示:发光染料(发光体)吸收光(A)将电子转移到激发态(S1或S2)。在激发态下,电子通过振动弛豫(VR)迅速损失能量,通过内转换(IC)将能量降至S1的最低振动能级。在基态(S0)的弛豫过程中,光以较长的波长发射称为荧光(F),吸收和发射波长之间的差异称为斯托克斯位移。
 
在激发态(S1)中,电子可以经历自旋转换,导致系统间从S1交叉(ISC)到T1(三重态),从而产生磷光(P),磷光是以更长波长发射的光,从而产生更大的斯托克斯位移。
 
电子返回基态所需的时间称为发光衰减时间(t)。因此,由于额外的ISC过程,显示磷光的发光染料比显示荧光的发光染料具有更长的衰减时间
 
荧光氧气传感器的工作原理解析
 
金属有机化合物通常表现出荧光(F)和磷光(P)的特性,因此使用了发光这一术语。通常通过金属-配体电荷转移(MLCT)发光
 
发光猝灭原理
 
荧光氧气传感器的工作原理解析
 
发光猝灭是指在激发态下引起发光强度(I)和/或衰减时间(t)减小的过程,也有许多因素都能引起猝灭,但最相关的是氧(O2)和温度:如果猝灭剂[Q]存在,在这种情况下,O2,当它通过F或P返回基态(S0)时,它将与发光体发生碰撞,从而导致非辐射过程的增加随着[Q]浓度的增加,这个过程变得更大,导致Iin和/或t继续减小这意味着O2的浓度可以通过测量I或t的下降来量化,这就是所谓的斯特恩-沃尔默关系。
 
发光猝灭和斯特恩-沃尔默图(svps)
 
荧光氧气传感器的工作原理解析
 
I0:无氧条件下的发光强度
I:氧存在下的发光强度
t0:无氧发光寿命
T:氧存在下的发光寿命
KSV:斯特恩沃尔默猝灭常数
ppO2:氧分压
 
由上图可知通过使用该方程,O2的变化与I0/I或t0/t成正比。
 
荧光氧气传感器的工作原理解析
 
有上图可知温度升高会导致SV关系增加,从而导致错误读数,因此,通过在几个温度下“映射”SVP,对温度进行校正(温度补偿)至关重要。
 
荧光氧气传感器
 
荧光氧气传感器的工作原理解析
 
LuminOx是应用荧光猝灭原理和出厂校准的氧传感器,用于测量环境氧分压(ppO2)大小。荧光氧气传感器具有以下特性:低功率、非消耗传感原理、温度和压力补偿、符合RoHS、小型化装置、低成本。工采网提供的SST系列荧光氧气传感器可应用于多个行业例如:高原氧气检测、电力开关柜氧气监控、孵化设备,育婴箱,培养箱、火灾预防、呼吸机、惰化、医疗、实验室设备、3D打印等领域。
 
氧气感应层
 
荧光氧气传感器的工作原理解析
 
O2对发光衰减时间(t)的影响
 
荧光氧气传感器的工作原理解析
 
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