一種溶氧濃度檢測探頭及其制造方法與流程

本發(fā)明涉及一種溶氧濃度檢測探頭及其制造方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的溶氧檢測設(shè)備是基于化學(xué)方法的clark電極和winkler滴定儀，但上述設(shè)備在測量時會消耗待測的氧，而且電極表面易被蛋白質(zhì)、有機物等污染，并易受外界磁場影響。而基于金屬卟啉磷光的溶氧檢測方法因不消耗氧，且能避免表面干擾，因而近年來得到迅速發(fā)展。此外，基于金屬卟啉磷光的溶氧檢測方法具有很高的測量精度。通常，基于clark電極法的溶氧裝置可實現(xiàn)0到400μm的溶解氧濃度測量，測量精度約為4μm，對于較高溶氧濃度情況，其信噪比較低。實驗室已經(jīng)將基于金屬卟啉磷光的溶氧檢測方法的測氧精度提高到了2μm。從測量范圍來看，對于小于250μm的溶氧環(huán)境，基于金屬卟啉磷光的溶氧檢測方法在這樣的低氧濃度范圍內(nèi)具有更大的靈敏度和更高的精度。

然而，目前基于金屬卟啉磷光的溶氧檢測方法主要通過將金屬卟啉溶于采樣溶液，而后利用光學(xué)方法通過測量其磷光特性進行溶氧濃度檢測。這種方法操作復(fù)雜、溶氧檢測結(jié)果難以實時顯示，且金屬卟啉使用劑量大、提高了單次檢測成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決目前利用金屬卟啉磷光測氧流程復(fù)雜、無法實時檢測的問題，提供了一種溶氧濃度檢測探頭及其制造方法。

本發(fā)明一種溶氧濃度檢測探頭包括：光纖、透析膜和金屬卟啉；其中金屬卟啉吸附在透析膜上，透析膜固定在光纖出射端面上。

本發(fā)明一種溶氧濃度檢測探頭的制造方法按以下步驟進行：一、用透析膜過金屬卟啉，得到吸附有金屬卟啉的透析膜；二、將吸附有金屬卟啉的透析膜通過卡具固定在光纖出射端面上。

光纖接收端需要同時連接光源和探測元件，故本發(fā)明中光纖探頭的另一端需要經(jīng)過二向色鏡與y型分叉光纖的主光纖耦合，激發(fā)光由y型光纖的一個分支端耦合進入光纖，經(jīng)由二向色鏡傳輸?shù)焦饫w探頭端面照射到嵌入金屬卟啉的薄膜上，金屬卟啉的磷光經(jīng)由探頭耦合進入光纖，經(jīng)由二向色鏡耦合進入y型光纖的主光纖，由y型光纖的另一個分支端進行分光探測(通常采用光譜儀，也可以使用濾光片+探測器的組合方式)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過透析膜將金屬卟啉固定到光纖端面，可以利用光纖探頭直接對待測目標(biāo)進行檢測，不需要常規(guī)檢測方法必須采樣步驟，提高了測量效率；而且，金屬卟啉對溶氧具有高的響應(yīng)，利用光纖探頭能夠?qū)崿F(xiàn)溶氧濃度的實時監(jiān)測，而本發(fā)明固定后的金屬卟啉對溶氧的響應(yīng)與采樣檢測的響應(yīng)規(guī)律一致，證明了該方法的可行性。

附圖說明

圖1本發(fā)明金屬卟啉結(jié)構(gòu)圖，其中m表示金屬離子；

圖2為實施例1溶氧濃度檢測探頭的結(jié)構(gòu)圖；其中其中1為光纖外皮、2為光纖芯、3為光纖金屬護套、4為透析膜上吸附的金屬卟啉、5為透析膜、6為卡具；

圖3為不同氧環(huán)境下實施例1的溶氧檢測探頭的光譜特性圖；其中a為氧濃度0％，b為氧濃度0.03％，c為氧濃度12.7％，d為氧濃度22.4％，e為氧濃度100％，x為金屬卟啉熒光，y為金屬卟啉磷光。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式一種溶氧濃度檢測探頭包括：光纖、透析膜和金屬卟啉；其中金屬卟啉吸附在透析膜上，透析膜固定在光纖出射端面上。

本實施例中金屬卟啉結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

光纖接收端需要同時連接光源和探測元件，故本發(fā)明中光纖探頭的另一端需要經(jīng)過二向色鏡與y型分叉光纖的主光纖耦合，激發(fā)光由y型光纖的一個分支端耦合進入光纖，經(jīng)由二向色鏡傳輸?shù)焦饫w探頭端面照射到嵌入金屬卟啉的薄膜上，金屬卟啉的磷光經(jīng)由探頭耦合進入光纖，經(jīng)由二向色鏡耦合進入y型光纖的主光纖，由y型光纖的另一個分支端進行分光探測(通常采用光譜儀，也可以使用濾光片+探測器的組合方式)。

本實施方式的有益效果：本實施方式通過透析膜將金屬卟啉固定到光纖端面，可以利用光纖探頭直接對待測目標(biāo)進行檢測，不需要常規(guī)檢測方法必須采樣步驟，提高了測量效率；而且，金屬卟啉對溶氧具有高的響應(yīng)，利用光纖探頭能夠?qū)崿F(xiàn)溶氧濃度的實時監(jiān)測，而本實施方式固定后的金屬卟啉對溶氧的響應(yīng)與采樣檢測的響應(yīng)規(guī)律一致，證明了該方法的可行性。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：所述的金屬卟啉為釓卟啉。其它與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二之一不同的是：所述的金屬卟啉為鉑卟啉。其它與具體實施方式一或二之一相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：透析膜通過卡具固定在光纖出射端面上。其它與具體實施方式四至六之一相同。

具體實施方式五：本實施方式一種溶氧濃度檢測探頭的制造方法按以下步驟進行：一、用透析膜過金屬卟啉，得到吸附有金屬卟啉的透析膜；二、將吸附有金屬卟啉的透析膜通過卡具固定在光纖出射端面上。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式五不同的是：所述的金屬卟啉為釓卟啉。其它與具體實施方式五相同。

具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式五或六不同的是：所述的金屬卟啉為鉑卟啉。其它與具體實施方式五或六相同。

實施例1、本實施例一種溶氧濃度檢測探頭包括：光纖、透析膜和金屬卟啉；其中金屬卟啉吸附在透析膜上，透析膜固定在光纖出射端面上。其制造方法為：一、用透析膜過金屬卟啉，得到吸附有釓卟啉的透析膜；二、將吸附有釓卟啉的透析膜通過卡具固定在光纖出射端面上。

本實施例的溶氧濃度檢測探頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

將本實施例的溶氧濃度檢測探頭進行溶氧檢測，不同氧環(huán)境下溶氧檢測探頭的光譜特性圖如圖3所示，由圖3可知，本實施例固化后的金屬卟啉對溶氧的響應(yīng)與采樣檢測的響應(yīng)規(guī)律一致，因此，本實施例利用金屬卟啉磷光測氧流程簡單、可以實時檢測，檢測結(jié)果準(zhǔn)確。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種溶氧濃度檢測探頭及其制造方法，它涉及一種溶氧濃度檢測探頭及其制造方法。本發(fā)明的目的是為了解決目前利用金屬卟啉磷光測氧流程復(fù)雜、無法實時檢測的問題，本發(fā)明一種溶氧濃度檢測探頭包括：光纖、透析膜和金屬卟啉；其中金屬卟啉吸附在透析膜上，透析膜固定在光纖出射端面上。本發(fā)明通過透析膜將金屬卟啉固定到光纖端面，可以利用光纖探頭直接對待測目標(biāo)進行檢測，不需要常規(guī)檢測方法必須采樣步驟，提高了測量效率；而且，金屬卟啉對溶氧具有高的響應(yīng)，利用光纖探頭能夠?qū)崿F(xiàn)溶氧濃度的實時監(jiān)測，本發(fā)明應(yīng)用于溶氧濃度檢測領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：趙華;秦峰;張治國;臧立新;田野
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.15
技術(shù)公布日：2017.08.04