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熒光氧氣傳感器的工作原理解析

發布時間：2020-12-11 責任編輯：lina

【導讀】冷發光是一種電子激發的物質在激發時發出的紫外線（UV）、可見光（Vis）和紅外線（IR）光。而光的吸收和發射之間的過程通常用一個能量級圖來說明，即雅布朗斯基圖。

冷發光是一種電子激發的物質在激發時發出的紫外線（UV）、可見光（Vis）和紅外線（IR）光。而光的吸收和發射之間的過程通常用一個能量級圖來說明，即雅布朗斯基圖。

熒光氧氣傳感器的工作原理解析

發光原理

熒光氧氣傳感器的工作原理解析

如圖所示：發光染料（發光體）吸收光（A）將電子轉移到激發態（S1或S2）。在激發態下，電子通過振動弛豫（VR）迅速損失能量，通過內轉換（IC）將能量降至S1的最低振動能級。在基態（S0）的弛豫過程中，光以較長的波長發射稱為熒光（F），吸收和發射波長之間的差異稱為斯托克斯位移。

在激發態（S1）中，電子可以經曆自旋轉換，導致係統間從S1交叉（ISC）到T1（三重態），從而產生磷光（P），磷光是以更長波長發射的光，從而產生更大的斯托克斯位移。

電子返回基態所需的時間稱為發光衰減時間（t）。因此，由於額外的ISC過程，顯示磷光的發光染料比顯示熒光的發光染料具有更長的衰減時間

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金屬有機化合物通常表現出熒光（F）和磷光（P）的特性，因此使用了發光這一術語。通常通過金屬-配體電荷轉移（MLCT）發光

發光猝滅原理

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發光猝滅是指在激發態下引起發光強度（I）和/或衰減時間（t）減小的過程，也有許多因素都能引起猝滅，但最相關的是氧（O2）和溫度：如果猝滅劑［Q］存在，在這種情況下，O2，當它通過F或P返回基態（S0）時，它將與發光體發生碰撞，從而導致非輻射過程的增加隨著［Q］濃度的增加，這個過程變得更大，導致Iin和/或t繼續減小這意味著O2的濃度可以通過測量I或t的下降來量化，這就是所謂的斯特恩-沃爾默關係。

發光猝滅和斯特恩-沃爾默圖（svps）

熒光氧氣傳感器的工作原理解析

I0：無氧條件下的發光強度

I：氧存在下的發光強度

t0：無氧發光壽命

T：氧存在下的發光壽命

KSV：斯特恩沃爾默猝滅常數

ppO2：氧分壓

由上圖可知通過使用該方程，O2的變化與I0/I或t0/t成正比。

熒光氧氣傳感器的工作原理解析

有上圖可知溫度升高會導致SV關係增加，從而導致錯誤讀數，因此，通過在幾個溫度下“映射”SVP，對溫度進行校正（溫度補償）至關重要。

熒光氧氣傳感器

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LuminOx是應用熒光猝滅原理和出廠校準的氧傳感器，用於測量環境氧分壓（ppO2）大小。熒光氧氣傳感器具有以下特性：低功率、非消耗傳感原理、溫度和壓力補償、符合RoHS、小型化裝置、低成本。工采網提供的SST係列熒光氧氣傳感器可應用於多個行業例如：高原氧氣檢測、電力開關櫃氧氣監控、孵化設備，育嬰箱，培養箱、火災預防、呼吸機、惰化、醫療、實驗室設備、3D打印等領域。

氧氣感應層

熒光氧氣傳感器的工作原理解析

O2對發光衰減時間（t）的影響

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