CN107014797A - 一种溶氧浓度检测探头及其制造方法 - Google Patents

一种溶氧浓度检测探头及其制造方法 Download PDF

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赵华
秦峰
张治国
臧立新
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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Abstract

一种溶氧浓度检测探头及其制造方法，它涉及一种溶氧浓度检测探头及其制造方法。本发明的目的是为了解决目前利用金属卟啉磷光测氧流程复杂、无法实时检测的问题，本发明一种溶氧浓度检测探头包括：光纤、透析膜和金属卟啉；其中金属卟啉吸附在透析膜上，透析膜固定在光纤出射端面上。本发明通过透析膜将金属卟啉固定到光纤端面，可以利用光纤探头直接对待测目标进行检测，不需要常规检测方法必须采样步骤，提高了测量效率；而且，金属卟啉对溶氧具有高的响应，利用光纤探头能够实现溶氧浓度的实时监测，本发明应用于溶氧浓度检测领域。

Description

一种溶氧浓度检测探头及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种溶氧浓度检测探头及其制造方法。
背景技术
传统的溶氧检测设备是基于化学方法的Clark电极和Winkler滴定仪，但上述设备在测量时会消耗待测的氧，而且电极表面易被蛋白质、有机物等污染，并易受外界磁场影响。而基于金属卟啉磷光的溶氧检测方法因不消耗氧，且能避免表面干扰，因而近年来得到迅速发展。此外，基于金属卟啉磷光的溶氧检测方法具有很高的测量精度。通常，基于Clark电极法的溶氧装置可实现0到400μM的溶解氧浓度测量，测量精度约为4μM，对于较高溶氧浓度情况，其信噪比较低。实验室已经将基于金属卟啉磷光的溶氧检测方法的测氧精度提高到了2μM。从测量范围来看，对于小于250μM的溶氧环境，基于金属卟啉磷光的溶氧检测方法在这样的低氧浓度范围内具有更大的灵敏度和更高的精度。
然而，目前基于金属卟啉磷光的溶氧检测方法主要通过将金属卟啉溶于采样溶液，而后利用光学方法通过测量其磷光特性进行溶氧浓度检测。这种方法操作复杂、溶氧检测结果难以实时显示，且金属卟啉使用剂量大、提高了单次检测成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前利用金属卟啉磷光测氧流程复杂、无法实时检测的问题，提供了一种溶氧浓度检测探头及其制造方法。
本发明一种溶氧浓度检测探头包括：光纤、透析膜和金属卟啉；其中金属卟啉吸附在透析膜上，透析膜固定在光纤出射端面上。
本发明一种溶氧浓度检测探头的制造方法按以下步骤进行：一、用透析膜过金属卟啉，得到吸附有金属卟啉的透析膜；二、将吸附有金属卟啉的透析膜通过卡具固定在光纤出射端面上。
光纤接收端需要同时连接光源和探测元件，故本发明中光纤探头的另一端需要经过二向色镜与Y型分叉光纤的主光纤耦合，激发光由Y型光纤的一个分支端耦合进入光纤，经由二向色镜传输到光纤探头端面照射到嵌入金属卟啉的薄膜上，金属卟啉的磷光经由探头耦合进入光纤，经由二向色镜耦合进入Y型光纤的主光纤，由Y型光纤的另一个分支端进行分光探测(通常采用光谱仪，也可以使用滤光片+探测器的组合方式)。
本发明的有益效果：本发明通过透析膜将金属卟啉固定到光纤端面，可以利用光纤探头直接对待测目标进行检测，不需要常规检测方法必须采样步骤，提高了测量效率；而且，金属卟啉对溶氧具有高的响应，利用光纤探头能够实现溶氧浓度的实时监测，而本发明固定后的金属卟啉对溶氧的响应与采样检测的响应规律一致，证明了该方法的可行性。
附图说明
图1本发明金属卟啉结构图，其中M表示金属离子；
图2为实施例1溶氧浓度检测探头的结构图；其中其中1为光纤外皮、2为光纤芯、3为光纤金属护套、4为透析膜上吸附的金属卟啉、5为透析膜、6为卡具；
图3为不同氧环境下实施例1的溶氧检测探头的光谱特性图；其中a为氧浓度0％，b为氧浓度0.03％，c为氧浓度12.7％，d为氧浓度22.4％，e为氧浓度100％，x为金属卟啉荧光，y为金属卟啉磷光。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种溶氧浓度检测探头包括：光纤、透析膜和金属卟啉；其中金属卟啉吸附在透析膜上，透析膜固定在光纤出射端面上。
本实施例中金属卟啉结构图如图1所示。
光纤接收端需要同时连接光源和探测元件，故本发明中光纤探头的另一端需要经过二向色镜与Y型分叉光纤的主光纤耦合，激发光由Y型光纤的一个分支端耦合进入光纤，经由二向色镜传输到光纤探头端面照射到嵌入金属卟啉的薄膜上，金属卟啉的磷光经由探头耦合进入光纤，经由二向色镜耦合进入Y型光纤的主光纤，由Y型光纤的另一个分支端进行分光探测(通常采用光谱仪，也可以使用滤光片+探测器的组合方式)。
本实施方式的有益效果：本实施方式通过透析膜将金属卟啉固定到光纤端面，可以利用光纤探头直接对待测目标进行检测，不需要常规检测方法必须采样步骤，提高了测量效率；而且，金属卟啉对溶氧具有高的响应，利用光纤探头能够实现溶氧浓度的实时监测，而本实施方式固定后的金属卟啉对溶氧的响应与采样检测的响应规律一致，证明了该方法的可行性。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的金属卟啉为钆卟啉。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：所述的金属卟啉为铂卟啉。其它与具体实施方式一或二之一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：透析膜通过卡具固定在光纤出射端面上。其它与具体实施方式四至六之一相同。
具体实施方式五：本实施方式一种溶氧浓度检测探头的制造方法按以下步骤进行：一、用透析膜过金属卟啉，得到吸附有金属卟啉的透析膜；二、将吸附有金属卟啉的透析膜通过卡具固定在光纤出射端面上。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：所述的金属卟啉为钆卟啉。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是：所述的金属卟啉为铂卟啉。其它与具体实施方式五或六相同。
实施例1、本实施例一种溶氧浓度检测探头包括：光纤、透析膜和金属卟啉；其中金属卟啉吸附在透析膜上，透析膜固定在光纤出射端面上。其制造方法为：一、用透析膜过金属卟啉，得到吸附有钆卟啉的透析膜；二、将吸附有钆卟啉的透析膜通过卡具固定在光纤出射端面上。
本实施例的溶氧浓度检测探头结构示意图如图2所示。
将本实施例的溶氧浓度检测探头进行溶氧检测，不同氧环境下溶氧检测探头的光谱特性图如图3所示，由图3可知，本实施例固化后的金属卟啉对溶氧的响应与采样检测的响应规律一致，因此，本实施例利用金属卟啉磷光测氧流程简单、可以实时检测，检测结果准确。

Claims (7)

1.一种溶氧浓度检测探头，其特征在于该探头包括：光纤、透析膜和金属卟啉；其中金属卟啉吸附在透析膜上，透析膜固定在光纤出射端面上。
2.根据权利要求1所述的一种溶氧浓度检测探头，其特征在于所述的金属卟啉为钆卟啉。
3.根据权利要求1所述的一种溶氧浓度检测探头，其特征在于所述的金属卟啉为铂卟啉。
4.根据权利要求1所述的一种溶氧浓度检测探头，其特征在于透析膜通过卡具固定在光纤出射端面上。
5.如权利要求1所述的一种溶氧浓度检测探头的制造方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、用透析膜过金属卟啉，得到吸附有金属卟啉的透析膜；二、将吸附有金属卟啉的透析膜通过卡具固定在光纤出射端面上。
6.根据权利要求5所述的一种溶氧浓度检测探头的制造方法，其特征在于所述的金属卟啉为钆卟啉。
7.根据权利要求5所述的一种溶氧浓度检测探头的制造方法，其特征在于所述的金属卟啉为铂卟啉。
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