專利名稱：光化學(xué)氧分子傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氧氣傳感裝置，特別是涉及一種光化學(xué)氧分子傳感裝置。
現(xiàn)有的氧氣傳感器包括光纖氧傳感器，半導(dǎo)體氧傳感器，電化學(xué)氧傳感器以及薄膜型氧傳感器等多種類型。光纖氧傳感器通常存在光的入射，出射，傳導(dǎo)過程中信號的減弱及非線形輸入/輸出等問題；半導(dǎo)體型氧傳感器受溫度、濕度的影響很大，氣敏元件的處理過程也比較煩瑣；電化學(xué)氧傳感器，當(dāng)氣體擴(kuò)散跟不上電極反應(yīng)速率時(shí)，傳感器的信號會(huì)失真，且電極的造價(jià)也較昂貴?；谝陨细鱾鞲衅魉嬖诘膯栴}以及進(jìn)一步應(yīng)用和生產(chǎn)的需要，薄膜型氧傳感器由于具有響應(yīng)速率快，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低，生產(chǎn)投資少等優(yōu)點(diǎn)而越來越受到人們的青睞。
本實(shí)用新型目的是提供一種光化學(xué)薄膜型氧分子傳感裝置，其光致發(fā)光特性隨氧氣濃度而變化，反應(yīng)迅速，檢測極限低，相對便宜，易于操作，適用于分子氧的檢測，特別對于醫(yī)療診斷，工業(yè)監(jiān)測，環(huán)境保護(hù)和生化研究等方面，尤為適宜。
本實(shí)用新型是按如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的它由激發(fā)光源，傳感活性層和檢測器三部分組成。
激發(fā)光源為平面有機(jī)電致發(fā)光光源；傳感活性層以多孔及透明的聚合物、硅橡膠或溶膠-凝膠薄膜為母體材料，母體材料的厚度為1-10μm。選擇Ru、Pt、Ir和Os的配合物為氧氣探針分子分散于其中，氧氣分子可以通過母體材料的孔徑與分散于其中的配合物發(fā)光分子相碰撞，配合物分子發(fā)光特性的改變可以通過檢測器諸如熒光光譜儀、色度坐標(biāo)儀，或用肉眼直接觀測，也可以通過光電信號轉(zhuǎn)換、放大、校正和顯示裝置直接顯示分子氧濃度。
本實(shí)用新型的原理是利用發(fā)光過渡金屬配合物的長壽命的三重激發(fā)態(tài)易于被氧氣猝滅的光物理特性，當(dāng)氧氣存在時(shí)，配合物分子和分子氧發(fā)生碰撞猝滅，使光致發(fā)光強(qiáng)度明顯減弱，其猝滅行為遵循Stern-volmer方程，且猝滅響應(yīng)值在90％以上，變化非常明顯。母體材料的作用是分散發(fā)光分子，防止發(fā)生聚集，提高信號強(qiáng)度，增強(qiáng)信號穩(wěn)定性和可重復(fù)性。發(fā)光分子在母體中的分散濃度通常低于其聚集濃度，如Ru(dpp)32+在溶膠-凝膠膜中的分散濃度為1g/l。置于氮?dú)饣驓鍤鈿夥障拢烩绲陌l(fā)光可以迅速復(fù)原；置于另一種所需檢測的氣氛下，發(fā)光強(qiáng)度也可以迅速隨之改變，通常響應(yīng)時(shí)間小于5秒。因此，本實(shí)用新型只需將氧氣傳感裝置置于所需檢測的氣氛下，即可顯示其對應(yīng)的氧氣濃度，操作簡單方便，反應(yīng)迅速準(zhǔn)確。
綜上所述，本實(shí)用新型采用發(fā)光的氧氣敏感分子為探針和利于氣體擴(kuò)散的多孔薄層材料為母體，特別是以平面薄層有機(jī)電致發(fā)光光源為激發(fā)光源，通過監(jiān)測發(fā)光特性的變化實(shí)現(xiàn)了對氧氣濃度的檢測。因此，本實(shí)用新型具有反應(yīng)迅速，相對便宜，易于操作等特點(diǎn)，非常適于醫(yī)療診斷，工業(yè)監(jiān)測，環(huán)境保護(hù)和生化研究等方面。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步闡述。


圖1為本實(shí)用新型的示意圖。
如圖1所示，本實(shí)用新型包括依次疊層排列的有機(jī)電致激發(fā)光源1，透明的玻璃襯底2和傳感活性層3，以及對應(yīng)的檢測器4。傳感活性層3由多孔透明的薄層材料31和發(fā)光過渡金屬配合物分子32構(gòu)成。檢測器由感光電阻41，差動(dòng)放大電路42，單片機(jī)43和顯示屏44構(gòu)成。當(dāng)接通電源后，有機(jī)電致激發(fā)光源1均勻的大面積的發(fā)射出所需波長的激發(fā)光，透過透明的玻璃襯底2和母體材料31，作用于配合物發(fā)光分子32，當(dāng)發(fā)光分子32受光激發(fā)后，由三重態(tài)金屬向配體電荷轉(zhuǎn)移的基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)而發(fā)光，氧氣分子通過母體材料的孔徑與分散于其中的發(fā)光分子32相碰撞，猝滅其三重態(tài)發(fā)光。發(fā)光特性的改變可以用肉眼直接觀察并與標(biāo)準(zhǔn)色度相比較來判斷分子氧的濃度，也可以經(jīng)感光電阻41轉(zhuǎn)化為電信號，電信號經(jīng)過差動(dòng)放大電路42放大、去背底，和單片機(jī)43矯正最后由顯示屏44直接顯示氧氣濃度。反應(yīng)迅速準(zhǔn)確，操作簡單方便。
檢測器的電路原理簡單，普通技術(shù)人員即可設(shè)計(jì)且不是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，故不加過多敘述。
權(quán)利要求1.一種光化學(xué)氧分子傳感裝置，它由至少一個(gè)激發(fā)光源(1)、傳感活性層(3)和檢測器(4)組成，其特征在于所述傳感活性層(3)以多孔的聚合物、硅橡膠和溶膠-凝膠的薄膜材料作為配合物發(fā)光分子的母體材料(31)，厚度為1-10μm，母體(31)中含有氧氣敏感的過渡金屬有機(jī)配合物發(fā)光分子(32)；激發(fā)光源(1)發(fā)射出的激發(fā)光，作用于母體材料(31)中的配合物發(fā)光分子(32)，由檢測器(4)顯示氧分子濃度。
2. 一種如權(quán)利要求1所述的光化學(xué)氧分子傳感裝置，其特征在于所述的金屬有機(jī)配合物發(fā)光分子(32)為Ru、Pt、Ir和Os的配合物。
3. 一種如權(quán)利要求1或2所述的光化學(xué)氧分子傳感裝置，其特征在于所述激發(fā)光源(1)為平面薄層有機(jī)電致發(fā)光光源。
4. 一種如權(quán)利要求1或2所述的光化學(xué)氧分子傳感裝置，其特征在于所述的檢測器(4)可為熒光光譜儀、色度坐標(biāo)儀，或用肉眼直接觀測。
5. 一種如權(quán)利要求3所述的光化學(xué)氧分子傳感裝置，其特征在于所述的檢測器(4)可為熒光光譜儀、色度坐標(biāo)儀，或用肉眼直接觀測。
6. 一種如權(quán)利要求1或2所述的光化學(xué)氧分子傳感裝置，其特征在于所述的檢測器(4)可以包括光電信號轉(zhuǎn)換(41)、放大(42)、校正(43)和顯示(44)裝置。
7. 一種如權(quán)利要求3所述的光化學(xué)氧分子傳感裝置，其特征在于所述的檢測器(4)可以包括光電信號轉(zhuǎn)換(41)、放大(42)、校正(43)和顯示(44)裝置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光化學(xué)氧分子傳感裝置,由有機(jī)電致激發(fā)光源1,傳感活性層3及對應(yīng)的檢測器4構(gòu)成,傳感活性層中含有對氧化敏感的配合物發(fā)光分子32,利用其三重態(tài)發(fā)光易于被分子氧猝滅的原理,將氧氣傳感裝置置于所需檢測的氣氛下,傳感活性層的發(fā)光特性隨之改變,實(shí)現(xiàn)對氧化濃度的監(jiān)測。本傳感裝置具有反應(yīng)迅速,操作簡單等特點(diǎn),適于醫(yī)療診斷,工業(yè)監(jiān)測,環(huán)境保護(hù)和生化研究等方面氧濃度的監(jiān)測。
文檔編號G01N21/64GK2483719SQ01248340
公開日2002年3月27日 申請日期2001年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月19日
發(fā)明者馬於光, 朱輝, 王宇天, 沈家驄 申請人:吉林大學(xué)