12.4. Оптические химические сенсоры
Оптические химические сенсоры являются одной из важнейших категорий химических сенсоров. В зависимости от типа оптических сенсоров их действие основано на следующих принципах:
·поглощение света (абсорбция);
·отражение первичного (падающего) светового потока;
·люминесценция.
При этом используются зависимости оптических свойств сред (коэффициентов преломления, отражения и др.) от концентраций определяемых веществ. Чаще всего оптические химические сенсоры классифицируются в зависимости от типа принципов их действия (датчик поглощения, датчик отражения, датчик люминесценции, комбинированный датчик и др.). В оптических химических сенсорах, работающих на физических принципах, аналитический сигнал обусловлен не химическим взаимодействием определяемого компонента с чувствительным слоем, который выполняет функцию преобразователя, а измеряемым физическим параметром – интенсивностью поглощения, отражения или люминесценции света и т. д.
Оптоволоконный сенсор обычно выполнен из кварцевого стекла, пластика или стекла и окружен оптическим изолятором – оболочкой, имеющей более низкий показатель преломления, чем сердцевина. Пластиковые и стеклянные волокна гораздо дешевле, чем волокна из кварцевого стекла. На практике используют как одиночные оптические волокна, так и пучки из многих оптических волокон. Оптические волокна позволяют осуществить передачу оптических сигналов на очень большие расстояния и идеальны дня тех случаев, когда объект анализа удален от исследователя. Их можно использовать в самых разнообразных оптических светочувствительных устройствах (проточные ячейки для непрерывного мониторинга, определения pH в живом организме).
Интегрально-оптические сенсоры являются наиболее перспективными среди оптических химических сенсоров. Принцип работы интегрально-оптических химических датчиков абсорбционного типа основан на регистрации изменения интенсивности лазерного излучения, распространяющегося через исследуемую газообразную или жидкую среду. Датчики на основе интегрально-оптических волноводов могут найти применение в биомедицинских, физико-химических и экологических исследованиях.
Оптические химические сенсоры обладают важными преимуществами: высокой чувствительностью, высокой скоростью отклика, возможностью бесконтактного обнаружения, высокой помехозащищенностью, нечувствительностью к электромагнитным и радиационным полям, способностью передавать аналитический сигнал без искажения на большие расстояния, удобством мультиплексирования сигналов, высокой плотностью передачи данных, стойкостью к вредным воздействиям окружающей среды, удобством применения интегральной технологии.
Основными недостатками оптических химических сенсоров являются достаточно высокая, хотя и селективная чувствительность к световым помехам, а также определенная подверженность влиянию температуры.
- Введение
- Общие сведения о методах и средствах исследования пищевых продуктов
- Тема 1. Отбор и подготовка пробЫ к анализу
- Тема 2. Погрешности анализа, обработка результатов измерений, методы оценки точности методик
- 2.1. Аналитический сигнал. Методы измерения
- 2.2. Погрешности анализа. Представление результатов анализа
- 2.3. Статистическая обработка результатов прямых равноточных наблюдений (определений)
- 2.4. Оценка грубых погрешностей (промахов)
- Тема 3. Титриметрический анализ
- 3.1. Характеристика титриметрического метода. Кривые титрования
- 3.2. Классификация титриметрических методов анализа
- 3.3. Кислотно-основное титрование
- 3.4. Комплексонометрическое титрование
- 3.5. Окислительно-восстановительное титрование
- 3.6. Осадительное титрование
- Тема 4. Радиометрический анализ и радиационный контроль
- Тема 5. Электрохимические методы анализа
- 5.1. Потенциометрический метод анализа
- 5.2. Кондуктометрический метод анализа
- 5.3. Кулонометрический метод анализа
- 5.4. Вольтамперометрический метод анализа
- Тема 6. Оптические методы исследования
- 6.1. Рефрактометрический анализ
- 6.2. Поляризационный анализ
- 6.3. Нефелометрический и турбидиметрический анализы
- Тема 7. Спектроскопические методы исследования
- 7.1. Понятие спектроскопии. Типы спектров
- 7.2. Фотометрический метод анализа
- 7.3. Радиоспектроскопия, ядерный магнитный и электронный парамагнитный резонансы
- 7.4. Инфракрасная спектроскопия
- 7.5. Ультрафиолетовая спектроскопия
- 7.6. Лазерная спектроскопия
- 7.7. Масс-спектрометрия
- 7.8. Атомно-абсорбционная спектроскопия
- 7.9. Атомно-эмиссионная спектроскопия
- 7.10. Люминесцентный анализ
- Тема 8. Рентгеновские методы исследования
- 8.1. Рентгеновская спектроскопия
- 8.2. Рентгеновский структурный анализ
- 8.3. Рентгеновский фазовый анализ
- Тема 9. Хроматография и родственные методы
- 9.1. Понятие, особенности и классификация хроматографии
- 9.2. Газовая хроматография
- 9.3. Жидкостная хроматография
- 9.4. Ионная хроматография
- 9.5. Капиллярный электрофорез
- Тема 10. Микроскопические методы исследования
- 10.1. Понятие микроскопии
- 10.2. Световая микроскопия
- 10.3. Электронная микроскопия
- Тема 11. Физические методы исследования
- 11.1. Термический анализ
- Отклонение стрелок гальванометров
- 11.2. Методы измерения тепловых и термоэлектрических характеристик
- 11.3. Методы измерения электрофизических характеристик проводящих материалов
- 11.4. Методы измерения диэлектрических свойств
- 11.5. Электрические измерения неэлектрических величин
- 11.6. Измерение магнитных свойств материалов
- 11.7. Электрические и магнитные методы контроля состава и свойств материалов. Устройства и методы неразрушающего контроля
- Тема 12. Электронные датчики химического состава (Химические сенсоры)
- 12.1. Классификация датчиков
- 12.2. Химические датчики (сенсоры)
- 12.3. Биосенсоры
- 12.4. Оптические химические сенсоры
- 12.5. Интеллектуальные сенсорные системы («электронный нос» и «электронный язык»)
- Список литературы
- Содержание