RU2349902C1 - Способ определения концентрации кислорода в газах - Google Patents
Способ определения концентрации кислорода в газах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349902C1 RU2349902C1 RU2007139493/28A RU2007139493A RU2349902C1 RU 2349902 C1 RU2349902 C1 RU 2349902C1 RU 2007139493/28 A RU2007139493/28 A RU 2007139493/28A RU 2007139493 A RU2007139493 A RU 2007139493A RU 2349902 C1 RU2349902 C1 RU 2349902C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- concentration
- determining
- photoactive
- gases
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области анализа газов. Способ включает возбуждение молекул красителя в присутствии кислорода над поверхностью образца, состоящего из фотоактивной кислородопроницаемой матрицы на стеклянной подложке, регистрацию люминесценции красителя и определение концентрации кислорода по форме сигнала люминесценции. Перед определением концентрации кислорода на поверхность фотоактивной кислородопроницаемой матрицы наносят экранирующее покрытие толщиной от 0.01 мм до 1 мм. Технический результат - повышение точности определения концентрации молекулярного кислорода и расширение диапазона измерений. 5 ил.
Description
Изобретение относится к физическим методам анализа веществ, а именно к способам количественного определения содержания молекулярного возбужденного и невозбужденного кислорода в газовой фазе, и предназначено служить для определения парциального давления или концентрации кислорода.
Известен «Способ определения кислорода в газах» (а.с. СССР №1712839, МКИ G01N 21/64, БИ №6, 15.02.92), основанный на повышении точности измерений и расширении области применения способа за счет увеличения интенсивности свечения и улучшения отношения сигнал-шум. В основе данного способа лежит регистрация интенсивности замедленной флуоресценции (ЗФ), инициированной возбуждением триплетных молекул люминофоров в полосе их электронного триплет-триплетного поглощения.
Известен «Способ определения кислорода в газах» (а.с. СССР №1363031, МКИ G01N 21/64, БИ №48, 30.12.87), основанный на повышении чувствительности определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17-440 мкг/л, в котором краситель вводят в сорбент и измеряют линейное увеличение интенсивности замедленной флуоресценции. Физический принцип датчика основан на переносе энергии электронного возбуждении молекулами кислорода между возбужденными молекулами люминофоров.
Известен «Способ определения кислорода в газах» (а.с. СССР №1539613, МКИ G01N 21/64, БИ №4, 30.01.90), основанный на повышении чувствительности определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17-220 мкг/л. Способ включает в себя сорбцию эозина на кремнеземе. Физический принцип работы основан на модулировании эффективного времени жизни возбужденных молекул эозина, с которых происходит перенос энергии на антрацен.
Основным недостатком описанных способов является ограниченный диапазон концентраций кислорода, в котором достигается высокая чувствительность измерений.
Известен способ определения содержания кислорода в газовой фазе (Кучеренко М.Г. Кинетика нелинейных фотопроцессов в конденсированных молекулярных системах. Оренбург: ОГУ. 1997. - 386 с.), в котором, с целью увеличения чувствительности измерений, предлагается использовать не величину, а форму сигнала замедленной аннигиляционной флуоресценции фотопроцесса, протекающего в два этапа с участием молекул люминофоров и молекулярного кислорода. Данный способ является наиболее близким аналогом и принят за прототип.
Недостатком указанного способа является возможность его использования только в узком диапазоне концентраций кислорода в окружающей газовой среде.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения концентрации молекулярного кислорода и расширение диапазона измерения.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения концентрации кислорода в газах, включающем возбуждение молекул красителя в присутствии кислорода над поверхностью образца, состоящего из фотоактивной кислородопроницаемой матрицы на стеклянной подложке, регистрацию люминесценции красителя и определение концентрации кислорода по форме сигнала люминесценции, перед определением концентрации кислорода на поверхность фотоактивной кислородопроницаемой матрицы наносят экранирующее покрытие толщиной от 0.01 до 1 мм.
На фиг.1 изображена принципиальная схема лазерной спектрально-кинетической установки определения концентрации кислорода в газах.
На фиг.2 изображен образец, представляющий собой фотоактивную матрицу на стеклянной подложке и покрытую полимерным слоем.
На фиг.3-4 изображены результаты измерений сигнала замедленной флуоресценции при различных концентрациях кислорода для образцов с различной толщиной полимерного покрытия.
На фиг.5 показаны результаты измерений светосуммы для замедленной флуоресценции.
Установка состоит из твердотельного лазера YAG:Nd3+ (λ=532) 1, светофильтра 2, линзы 3, образца 4, состоящего из стеклянной подложки, фотоактивной матрицы и полимерного покрытия и находящегося в вакуумируемой кювете 5, фокусирующей линзы 6, интерференционного фильтра 7, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) 8, цифрового осциллографа 9, персонального компьютера 10, генератора 11.
Способ осуществляют следующим образом.
С целью создания фотоактивной матрицы (ФМ) краситель внедряют в кислородопроницаемую матрицу. В роли матрицы может выступать силохром в сочетании с кислородопроницаемым поливинилбутиралем. Образец находится в вакуумируемой кювете. В качестве красителей можно использовать, например, эритрозин или эозин. Полученную ФМ покрывают экранирующим покрытием толщиной от 0.01 до 1 мм. Такая толщина обусловлена тем, что при толщине меньше 0.01 мм эффект экрана не будет создан, а при толщине более 1 мм проникающая способность покрытия снизится до нуля. В качестве экранирующего покрытия можно использовать, например, поливинилбутираль.
Импульсное возбуждение полученной ФМ осуществляется твердотельным лазером YAG:Nd3+ (λ=532) 1. Возбуждающий луч через светофильтр 2 фокусируется через линзу 3 на образец 4, находящийся в вакуумируемой кювете 5. Триплетные возбуждения молекул красителя принимают участие в двухстадийной реакции с невозбужденными и возбужденными молекулами кислорода. В результате возникают синглетные S1 возбуждения молекулы красителя с последующим излучательным переходом в основное S0 состояние и с испусканием кванта замедленной флуоресценции. Данное люминесцентное излучение, предварительно пропущенное через интерференционный фильтр 7, регистрируется фотоэлектронным умножителя (ФЭУ) 8. Последующая обработка сигнала производится при помощи цифрового осциллографа 9 и персонального компьютера 10, где из формы люминесцентной кривой извлекается информация о концентрации кислорода. Компьютер 10 также управляет работой генератора 11, подающего стартовый импульс на запуск лазера.
В качестве информационных характеристик регистрируемого сигнала являются его амплитуда, интегральная светимость, а также параметры, менее чувствительные к ошибкам и погрешностям измерения: время достижения максимума сигнала свечения и время достижения точки перегиба после максимума.
Размер и структура экранирующего покрытия оказывает влияние на соотношение потоков молекулярного кислорода, находящихся в возбужденном и основном состояниях.
Проиллюстрировать данный способ помогут следующие экспериментальные результаты. На лазерной спектрально-кинетической установке исследовались образцы силохрома С-80, окрашенного эритрозином в сочетании с полимерной матрицей поливинилбутираля. В первом случае силохром был нанесен на слой полимера, и полимер никак не влиял на доступ кислорода к активным центрам. Во втором случае активированный люминофорами силохром находился под экранирующим слоем поливинилбутираля. В этом случае кислородопроницаемое полимерное покрытие модулировало доступ кислорода к люминофорам.
Фотоинициация молекул эритрозина (фиг.3 и 4) привела к качественно разным зависимостям сигналов замедленной аннигиляционной флуоресценции и фосфоресценции от давления воздуха в системе, что отражено на фиг.5, где отложены светосуммы указанных сигналов с параметрической зависимостью от давления воздуха. Светосумма сигнала фосфоресценции постепенно уменьшается с ростом давления воздуха, однако для экранированного силохрома имеет место рост светосуммы во всем исследуемом диапазоне концентраций кислорода. Рост в диапазоне концентраций О2 0.05 атм наблюдается и для неэкранированного образца, однако в этом случае доминирующим фактором являлся отток возбужденного кислорода из зоны, где находились фотовозбужденные молекулы во внешнюю среду в кювете, и первоначальный рост сменялся резким спадом интенсивности сигнала.
Использование заявленного способа, по сравнению с прототипом, позволяет вести измерения концентрации кислорода в ранее недоступных зонах чувствительности, не охваченных прототипом.
Claims (1)
- Способ определения концентрации кислорода в газах, включающий возбуждение молекул красителя в присутствии кислорода над поверхностью образца, состоящего из фотоактивной кислородопроницаемой матрицы на стеклянной подложке, регистрацию люминесценции красителя и определение концентрации кислорода по форме сигнала люминесценции, отличающийся тем, что перед определением концентрации кислорода на поверхность фотоактивной кислородопроницаемой матрицы наносят экранирующее покрытие толщиной от 0,01 до 1 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007139493/28A RU2349902C1 (ru) | 2007-10-24 | 2007-10-24 | Способ определения концентрации кислорода в газах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007139493/28A RU2349902C1 (ru) | 2007-10-24 | 2007-10-24 | Способ определения концентрации кислорода в газах |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2349902C1 true RU2349902C1 (ru) | 2009-03-20 |
Family
ID=40545374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007139493/28A RU2349902C1 (ru) | 2007-10-24 | 2007-10-24 | Способ определения концентрации кислорода в газах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2349902C1 (ru) |
-
2007
- 2007-10-24 RU RU2007139493/28A patent/RU2349902C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hradil et al. | Temperature-corrected pressure-sensitive paint measurements using a single camera and a dual-lifetime approach | |
CA1319743C (en) | Area-modulated luminescence (aml) | |
JP4272347B2 (ja) | 蛍光強度のシグナルを基準化するための方法および装置 | |
Dinh et al. | Heavy-atom effect on room temperature phosphorimetry | |
US10520435B2 (en) | Optical sensor and sensing system for oxygen monitoring in fluids using molybdenum cluster phosphorescence | |
CN105277520B (zh) | 一种比率型荧光氧传感膜的制备及应用 | |
Turel et al. | Direct UV-LED lifetime pH sensor based on a semi-permeable sol–gel membrane immobilized luminescent Eu3+ chelate complex | |
Huang et al. | An optical-fiber sensor based on time-gated fluorescence for detecting water content in organic solvents | |
Abe et al. | The development of PIV–PSP hybrid system using pressure sensitive particles | |
JPH0795036B2 (ja) | 試料の化学的パラメータの定量測定法 | |
JPS62190445A (ja) | 物質中に含まれる成分の濃度を求めるための方法 | |
RU2349902C1 (ru) | Способ определения концентрации кислорода в газах | |
Stich et al. | Fluorescence sensing and imaging using pressure-sensitive paints and temperature-sensitive paints | |
US8759112B2 (en) | Multifunctional reference system for analyte determinations by fluorescence | |
CA2541075A1 (en) | Homogeneous time-resolved energy transfer assay | |
CN107389640B (zh) | 两点积分式荧光寿命快速检测系统 | |
US20220196561A1 (en) | Optical sensor element, optical ph sensor and method for monitoring the function of an optical ph sensor | |
Liang et al. | A rapid capillary electrophoresis with electrochemiluminescence method for the assay of human urinary proline and hydroxyproline | |
CN106662530A (zh) | 用于液体样品的光学测量的方法和装置 | |
RU2156969C1 (ru) | Устройство для измерения концентрации кислорода в жидкостях и газах | |
JP2006343335A (ja) | 光の集中を利用した検体検出 | |
Su et al. | A new capillary electrophoresis-direct chemiluminescence system for the determination of epinephrine and mechanism study | |
CN103217526B (zh) | 光栅式荧光酶标分析仪测试标准板及其加工工艺 | |
Muzyka et al. | Coreactant-change based strategy towards selective electrochemiluminescent detection of polycyclic aromatic hydrocarbons in aqueous media | |
EA034817B1 (ru) | Способ селективного определения ионов тяжелых металлов в водных средах с помощью люминесцентной мультизондовой системы |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091025 |