本發(fā)明涉及一種熒光染料濃度的測(cè)定方法，具體地說(shuō)是一種基于輻射能量傳遞過(guò)程的稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度比的技術(shù)，可用于進(jìn)行與稀土離子具有能量傳遞的熒光染料的探測(cè)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)由于稀土離子發(fā)光具有尖銳的發(fā)射、較大的stokes位移和較長(zhǎng)的熒光壽命，使得稀土摻雜發(fā)光材料在照明、可視化應(yīng)用、光通訊和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域引起了人們極大的興趣。稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料由于通過(guò)多光子吸收過(guò)程能夠?qū)⒌湍芰抗庾愚D(zhuǎn)變?yōu)楦吣芰抗庾?，使得其在生物醫(yī)學(xué)、光催化、太陽(yáng)能電池和光學(xué)傳感等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中，稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光還具有生物組織穿透深度大、光損傷小、響應(yīng)快速、空間分辨率高以及光漂白弱和背景噪聲小等特性，在生物探測(cè)領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注(文獻(xiàn)1：f.wang,x.g.liu,chemicalsocietyreviews,2009,38,976)。

基于稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光的熒光染料傳感器通過(guò)稀土離子到熒光染料分子的能量傳遞進(jìn)行熒光染料的探測(cè)，這種能量傳遞要求稀土離子的發(fā)射光譜和熒光染料分子的吸收光譜之間有重疊。稀土離子到熒光分子的能量傳遞主要有熒光共振能量傳遞(fluorescenceresonanceenergytransfer-fret)和輻射能量傳遞(radiativeenergytransfer-ret)兩種途徑。fret是一種從稀土離子到熒光染料分子的無(wú)輻射能量傳遞過(guò)程，由于fret效率與兩者間距離的六次方成反比，一般稀土離子與熒光染料分子的距離必須小于幾個(gè)納米(文獻(xiàn)2：h.edelhoch,l.brand,m.wilchek,biochemistry,1967,6,547)。為了實(shí)現(xiàn)這種納米級(jí)的距離要求，人們通常采用非常復(fù)雜的方法將稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料和熒光染料分子進(jìn)行連接，導(dǎo)致基于fret的生物傳感器制備工藝十分復(fù)雜，加工性差(文獻(xiàn)3：j.l.liu,y.liu,q.liu,c.y.li,l.n.sun,f.y.li,journaloftheamericanchemicalsociety,2011,133,15276)。由于進(jìn)行生物探測(cè)的環(huán)境常常為水溶液環(huán)境，而稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光對(duì)水環(huán)境非常敏感容易引起熒光猝滅，因此基于fret的生物傳感器發(fā)光效率很低，穩(wěn)定性較差(文獻(xiàn)4：s.xu,w.xu,y.f.wang,s.zhang,y.s.zhu,l.tao,etal.,nanoscale,2014,6,5859)。此外，由于基于fret的生物傳感器需要將稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料和熒光染料分子進(jìn)行連接，使得這種傳感器再生性差，不可重復(fù)使用。

而ret是一種稀土離子的發(fā)光被熒光染料分子再吸收的過(guò)程，稀土離子發(fā)光可以遠(yuǎn)距離傳播到熒光染料分子并被其再吸收，消除了fret要求的稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料和熒光染料分子之間距離必須為納米級(jí)的限制，因此不須進(jìn)行稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料與熒光染料分子的復(fù)雜連接，使得稀土摻雜生物傳感器的制備工藝大大簡(jiǎn)化。此外，由于ret可以使得稀土發(fā)光遠(yuǎn)距離傳播到熒光染料分子，因此稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可以不與熒光染料分子直接接觸，從而避免了水環(huán)境造成的稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光的猝滅效應(yīng)，能夠有效提高稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度。由于基于ret的稀土摻雜生物傳感器不需要進(jìn)行稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料與熒光染料分子的連接，使得稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可重復(fù)使用，大大降低了傳感器的損耗。

目前，基于稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光的生物傳感器大部分都是通過(guò)測(cè)量熒光染料分子的發(fā)光對(duì)其濃度進(jìn)行探測(cè)(文獻(xiàn)4：s.xu,w.xu,y.f.wang,s.zhang,y.s.zhu,l.tao,etal.,nanoscale,2014,6,5859)，由于熒光染料分子的發(fā)光來(lái)自稀土離子到熒光染料分子的能量傳遞，而不論是fret還是ret其效率都不高，因此熒光染料分子的發(fā)光普遍較弱，造成測(cè)量誤差較大和檢測(cè)靈敏度較低。由于熒光染料分子發(fā)光來(lái)自于稀土離子的能量傳遞，因此也可以通過(guò)稀土離子的發(fā)光建立起與熒光染料分子之間的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)熒光染料濃度的探測(cè)(文獻(xiàn)5：y.h.wang,l.bao,z.h.liu,d.w.pang,analyticalchemistry,2011,83,8130)。然而稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光常常受到基質(zhì)材料、發(fā)光能級(jí)、材料尺度、激發(fā)條件和外部環(huán)境和儀器條件變化等因素的影響，導(dǎo)致稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度受到上述因素的影響而不能進(jìn)行精確測(cè)量，使得基于稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度的生物傳感器誤差較大。而熒光強(qiáng)度比技術(shù)(fluorescenceintensityratio-fir)則能夠很好地消除上述因素的干擾，其是一種通過(guò)采集與待測(cè)量有關(guān)的兩個(gè)不同波長(zhǎng)的發(fā)光強(qiáng)度，以兩者的比值作為表征參數(shù)的方法，因此基于fir技術(shù)的光學(xué)傳感器具有較高的靈敏度和分辨率。目前，基于fir技術(shù)的稀土摻雜光學(xué)溫度傳感器已經(jīng)得到成功的應(yīng)用并有著較高的溫度靈敏度(文獻(xiàn)6：x.f.wang,q.liu,y.y.bu,c.s.liu,t.liu,x.h.yan,rscadvances,2015,5,86219)。

本發(fā)明通過(guò)選定發(fā)射光譜與待測(cè)熒光染料分子吸收光譜有重疊的稀土離子，設(shè)計(jì)一種基于ret過(guò)程的熒光染料傳感器，通過(guò)測(cè)量與熒光染料濃度相關(guān)的兩個(gè)不同波長(zhǎng)的稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光，以其強(qiáng)度比作為表征參數(shù)實(shí)現(xiàn)熒光染料濃度的探測(cè)，達(dá)到操作簡(jiǎn)單、探測(cè)靈敏度高、可重復(fù)使用的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種操作簡(jiǎn)單、探測(cè)靈敏度高、可重復(fù)使用的基于稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度比的熒光染料濃度探測(cè)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

針對(duì)所需要探測(cè)的熒光染料分子種類的不同，選擇合適的稀土離子，所選擇的稀土離子與熒光染料分子之間存在有效的能量傳遞，稀土離子與熒光染料分子之間的能量傳遞為輻射能量傳遞過(guò)程。選擇的依據(jù)是稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜與熒光染料的吸收光譜有較大重疊，在光譜的重疊部分稀土離子具有兩個(gè)以上不同波長(zhǎng)的發(fā)光峰(包括stark發(fā)光峰)，且熒光染料分子對(duì)所選取的不同波長(zhǎng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光具有不同的吸收特性，且吸收系數(shù)差異越大，熒光染料濃度的探測(cè)靈敏度越高。以選取的兩個(gè)不同波長(zhǎng)的稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光的強(qiáng)度比值作為表征參數(shù)，由于稀土離子能級(jí)豐富，上轉(zhuǎn)換發(fā)光峰較多，可選擇性也多。

由于本發(fā)明基于從稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光到熒光染料分子的ret過(guò)程，因此熒光染料分子對(duì)稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光的吸收符合beer–lambert定律：

式(1)中c為熒光染料濃度，iλ(0)和iλ(c)分別為熒光染料濃度為0和c時(shí)的波長(zhǎng)為λ的上轉(zhuǎn)換發(fā)光的強(qiáng)度，kλ為熒光染料對(duì)波長(zhǎng)λ的光的吸收系數(shù)，l為波長(zhǎng)λ的光在熒光染料中的穿透距離?？疾觳ㄩL(zhǎng)為λ1和λ2的兩個(gè)上轉(zhuǎn)換發(fā)光，兩者穿過(guò)濃度為c的熒光染料后的強(qiáng)度比值r為：

式(2)中為熒光染料對(duì)波長(zhǎng)分別為λ1和λ2的兩個(gè)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的吸收系數(shù)之差。由公式(2)可見(jiàn)，在測(cè)試條件一定時(shí)，δk和l為常數(shù)，因此lnr與濃度c呈線性關(guān)系。這種基于熒光強(qiáng)度比技術(shù)的熒光染料傳感器的相對(duì)靈敏度可以表示為：

由公式(3)可見(jiàn)，基于熒光強(qiáng)度比技術(shù)的熒光染料傳感器的相對(duì)靈敏度s取決于熒光染料對(duì)波長(zhǎng)分別為λ1和λ2的兩個(gè)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的吸收系數(shù)之差δk，吸收系數(shù)相差越大，濃度探測(cè)靈敏度越高。

本發(fā)明第二個(gè)目的請(qǐng)求保護(hù)基于ret過(guò)程的熒光強(qiáng)度比技術(shù)在熒光染料探測(cè)上的應(yīng)用。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明基于稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光，所采用的激發(fā)光為紅外波段，在生物體液中的穿透深度大、光損傷小。

2.本發(fā)明基于稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度的比值，與絕對(duì)發(fā)光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，因此探測(cè)精度高，實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。

3.本發(fā)明可針對(duì)所需探測(cè)的特定熒光染料，選擇合適的稀土離子進(jìn)行探測(cè)，有效降低測(cè)量誤差，提高檢測(cè)靈敏度。

4.本發(fā)明可在同一種稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光中，選吸收系數(shù)差異較大的兩個(gè)波長(zhǎng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光進(jìn)行表征，能有效提高探測(cè)靈敏度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中的稀土er³⁺離子摻雜材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜(實(shí)線)與羅丹明b(rhb)的相對(duì)吸收光譜(點(diǎn)線)和發(fā)射光譜(虛線)；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中的稀土tm³⁺離子摻雜材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜(實(shí)線)與熒光素fitc的相對(duì)吸收光譜(點(diǎn)線)和發(fā)射光譜(虛線)；

圖3為本發(fā)明測(cè)量熒光染料濃度的系統(tǒng)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中的能量傳遞機(jī)理圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中的不同rhb濃度條件下er³⁺的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中的er³⁺的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度和rhb發(fā)光強(qiáng)度隨rhb濃度的變化曲線；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中的er³⁺的兩個(gè)綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度比與rhb濃度之間的對(duì)數(shù)關(guān)系曲線(圖a)和er³⁺的兩個(gè)綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度比與rhb濃度之間的關(guān)系曲線(圖b)；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例1中的er³⁺綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜在中心波長(zhǎng)521、525、531、544和553nm處進(jìn)行的光譜分峰擬合；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例1中對(duì)不同rhb濃度下er³⁺綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜的光譜分峰擬合；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例1中er³⁺的不同的兩個(gè)stark發(fā)光峰強(qiáng)度比與rhb濃度之間的對(duì)數(shù)關(guān)系曲線。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)附圖和具體實(shí)施例詳述本發(fā)明，但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如無(wú)特殊說(shuō)明，本發(fā)明所采用的實(shí)驗(yàn)方法均為常規(guī)方法，所用實(shí)驗(yàn)器材、材料、試劑等均可從化學(xué)公司購(gòu)買(mǎi)。

實(shí)施例1：

(1)在玻璃襯底上制備稀土er³⁺離子摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料

采用旋涂法制備er³⁺摻雜ybmoo4復(fù)合薄膜：首先采用磁控濺射法和低溫水溶液法在玻璃襯底表面依次制備ag層和zno陣列層，然后在其表面旋涂摩爾比為1:10的硝酸鉺(er(no3)3·5h2o)和硝酸鐿(yb(no3)3·5h2o)的乙醇溶液，隨后再旋涂一層等量的與硝酸鉺摩爾比為6:1的七鉬酸銨((nh4)6mo7o24·4h2o)的水溶液，其中七鉬酸銨水溶液的ph值通過(guò)1m的naoh溶液調(diào)至7。旋涂后獲得的樣品放入馬弗爐中，在空氣氣氛下以3℃/min的速率升至500℃，并在該溫度保持1h，保溫結(jié)束并隨爐冷卻，即得到er³⁺摻雜ybmoo4復(fù)合薄膜。

(2)熒光染料濃度測(cè)定

將er³⁺摻雜ybmoo4復(fù)合薄膜附著在比色皿的一側(cè)，比色皿中裝有不同濃度的rhb水溶液(圖3)。采用980nm激光激發(fā)er³⁺摻雜上轉(zhuǎn)換復(fù)合薄膜，在比色皿另一側(cè)通過(guò)光譜儀測(cè)量經(jīng)過(guò)rhb溶液的er³⁺的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜(圖1)。通過(guò)測(cè)量對(duì)應(yīng)于er³⁺的²h11/2→⁴i15/2和⁴s3/2→⁴i15/2躍遷的兩個(gè)綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度iλ1(c)、iλ2(c)的比值r，建立與rhb濃度之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)熒光強(qiáng)度比的rhb探測(cè)。

實(shí)施例2：

首先在玻璃襯底上制備稀土tm³⁺離子摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，然后將薄膜附著在比色皿的一側(cè)，比色皿中裝有不同濃度的fitc水溶液。采用980nm激光激發(fā)tm³⁺摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜，在比色皿另一側(cè)通過(guò)光譜儀測(cè)量經(jīng)過(guò)fitc溶液的tm³⁺的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜(圖2)。通過(guò)測(cè)量對(duì)應(yīng)于tm³⁺的¹d2→³f4和¹g4→³h6躍遷的兩個(gè)藍(lán)色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度的比值，建立與fitc濃度之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)熒光強(qiáng)度比的fitc探測(cè)。

從圖1和圖2所示的實(shí)施例1和實(shí)施例2的稀土er³⁺/tm³⁺摻雜薄膜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜和熒光染料rhb/fitc的吸收光譜可以看出，稀土er³⁺離子的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光(波長(zhǎng)范圍500-580nm內(nèi)對(duì)應(yīng)于²h11/2→⁴i15/2和⁴s3/2→⁴i15/2躍遷)和稀土tm³⁺離子的藍(lán)色上轉(zhuǎn)換發(fā)光(波長(zhǎng)范圍430-510nm內(nèi)對(duì)應(yīng)于¹d2→³f4和¹g4→³h6躍遷)分別與rhb和fitc的吸收光譜有較大程度的重疊，表明稀土er³⁺/tm³⁺離子和rhb/fitc熒光分子之間能夠進(jìn)行有效的能量傳遞。此外，由于熒光染料分子對(duì)不同波長(zhǎng)入射光吸收不同(rhb和fitc的吸收光譜)，因此rhb和fitc分別對(duì)er³⁺的兩個(gè)綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光(²h11/2→⁴i15/2和⁴s3/2→⁴i15/2躍遷)和tm³⁺的兩個(gè)藍(lán)色上轉(zhuǎn)換發(fā)光(¹d2→³f4和¹g4→³h6躍遷)具有明顯不同的吸收系數(shù)(圖中星形所示，吸收系數(shù)相差大約50％)。

從圖3所示本發(fā)明實(shí)施例1的測(cè)量熒光染料濃度的系統(tǒng)示意圖可以看出，在980nm紅外激光激發(fā)下稀土摻雜薄膜發(fā)出的上轉(zhuǎn)換發(fā)光一部分會(huì)被熒光染料分子再吸收，發(fā)生從稀土離子到熒光分子的能量傳遞，導(dǎo)致熒光染料分子被激發(fā)從而引起熒光染料的發(fā)光。接下來(lái)熒光染料的發(fā)光以及一部分未被熒光染料吸收的稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光透射出比色皿后通過(guò)透鏡聚焦進(jìn)光譜儀進(jìn)行光譜的采集。由于稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜附著在比色皿的外壁而與比色皿中的熒光染料完全隔離，且隔離的距離至少大于比色皿的外壁厚度，因此稀土離子與熒光染料之間的能量傳遞不屬于fret過(guò)程(fret過(guò)程要求能量的提供方和接受方之間的距離小于幾個(gè)納米)，而是屬于ret過(guò)程。圖4給出了實(shí)施例1的能量傳遞機(jī)理圖，在980nm激光激發(fā)下，yb³⁺離子吸收光子能量從基態(tài)²f7/2能級(jí)躍遷至激發(fā)態(tài)²f5/2能級(jí)，然后再以能量轉(zhuǎn)移(et)的方式將能量傳遞給er³⁺。er³⁺離子通過(guò)連續(xù)et過(guò)程在能級(jí)⁴f7/2上進(jìn)行布居，隨后無(wú)輻射弛豫至能級(jí)²h11/2和⁴s3/2后向⁴i15/2輻射躍遷，發(fā)出中心波長(zhǎng)527和550nm的兩個(gè)綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光。er³⁺離子從能級(jí)⁴f9/2向能級(jí)⁴i15/2輻射躍遷發(fā)出中心波長(zhǎng)662nm的紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光。接下來(lái)一部分綠光通過(guò)ret過(guò)程被rhb分子吸收，激發(fā)rhb分子從homo能級(jí)躍遷到lumo能級(jí)，最后染料分子從lumo能級(jí)輻射躍遷到homo能級(jí)，發(fā)出中心波長(zhǎng)580nm的染料熒光。

從圖5所示的本發(fā)明實(shí)施例1所測(cè)量得到的不同rhb濃度條件下er³⁺的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜可以看出，隨著rhb染料濃度從0逐漸增加到1000ppm，er³⁺的兩個(gè)綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光峰強(qiáng)度逐漸降低，而紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度保持不變，同時(shí)在波長(zhǎng)范圍560-640nm內(nèi)出現(xiàn)了rhb的發(fā)光峰，且rhb發(fā)光強(qiáng)度隨著rhb濃度的增大逐漸增強(qiáng)。從圖6所示的er³⁺的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度和rhb發(fā)光強(qiáng)度隨rhb濃度的變化曲線可以看出，隨著rhb濃度逐漸增大，er³⁺的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度(ih和is)以及強(qiáng)度之和(ih+is)逐漸降低，并且還可以觀察到兩個(gè)綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度降低的趨勢(shì)不一致。rhb的發(fā)光強(qiáng)度(irhb)隨著rhb濃度的增大逐漸增強(qiáng)，但相比于er³⁺的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度，rhb的發(fā)光強(qiáng)度非常低，在rhb濃度小于100ppm時(shí)甚至探測(cè)不到rhb的發(fā)光。從圖7a所示的兩個(gè)綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度比(r(ih/is))和rhb濃度(crhb)之間的對(duì)數(shù)關(guān)系曲線圖可以看出，強(qiáng)度比r(ih/is)和rhb濃度crhb之間滿足線性關(guān)系lnr＝0.096+0.0014crhb，擬合的確定系數(shù)r²＝0.99904，表明線性關(guān)系良好。從圖7b所示的兩個(gè)綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度比(r(ih/is))和rhb濃度(crhb)之間的關(guān)系曲線圖可以看出，強(qiáng)度比r(ih/is)和rhb濃度crhb之間滿足r＝1.1007exp(0.0014crhb)，擬合的確定系數(shù)r²＝0.99937，表明er³⁺的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度比呈現(xiàn)出優(yōu)良的rhb濃度傳感特性。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證基于ret過(guò)程的熒光強(qiáng)度比技術(shù)在熒光染料探測(cè)上的應(yīng)用，還可以采用er³⁺離子其它兩個(gè)波段的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度比進(jìn)行rhb濃度探測(cè)。從圖1和圖5的er³⁺的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜可以看到，發(fā)光峰出現(xiàn)了stark劈裂。將er³⁺的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜按照stark劈裂進(jìn)行分峰擬合，得到如圖8所示的中心波長(zhǎng)為521、525、531、544和553nm的5個(gè)stark發(fā)光峰。與圖8給出的rhb吸收光譜進(jìn)行對(duì)比可以看出，rhb熒光染料對(duì)于5個(gè)stark發(fā)光具有不同的吸收系數(shù)(圖中星形所示)。圖9給出的是本發(fā)明實(shí)施例1中對(duì)不同rhb濃度下er³⁺綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜進(jìn)行stark發(fā)光峰擬合的結(jié)果，由圖可見(jiàn)在rhb濃度較低的情況下(≤50ppm)，由于rhb發(fā)光太弱未能擬合出rhb的發(fā)光峰。從圖10給出的本發(fā)明實(shí)施例1中er³⁺的兩個(gè)不同stark發(fā)光峰強(qiáng)度比與rhb濃度之間的對(duì)數(shù)關(guān)系曲線可以看出，當(dāng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)熒光強(qiáng)度比的兩個(gè)stark發(fā)光的吸收系數(shù)之差δk大于37％時(shí)(中心波長(zhǎng)531和544nm的兩個(gè)stark發(fā)光吸收系數(shù)之差)，兩個(gè)stark發(fā)光強(qiáng)度比和rhb濃度之間滿足良好的線性關(guān)系，且擬合的確定系數(shù)r²都很大，表明er³⁺的stark發(fā)光的強(qiáng)度比也呈現(xiàn)出良好的rhb濃度傳感特性(圖10e-j)。從圖10e-j和公式(3)還可以看出，δk越大，擬合精度也越高，探測(cè)靈敏度s(即線性擬合的斜率)也越高。當(dāng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)熒光強(qiáng)度比的兩個(gè)stark發(fā)光的吸收系數(shù)之差δk小于37％時(shí)，在rhb濃度較低時(shí)兩個(gè)stark發(fā)光強(qiáng)度比和rhb濃度之間偏離線性關(guān)系，不能夠?qū)崿F(xiàn)良好的rhb濃度傳感特性(圖10a-d)。