有機(jī)染料羅丹明B熒光的多功能傳感研究及傳感器研發(fā).pdf

1、羅丹明B（RhB）染料屬于典型的有機(jī)發(fā)光材料，具有摩爾吸光系數(shù)高、光穩(wěn)定性好、波長范圍寬以及量子產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，其熒光在可見光波段便于探測(cè)，同時(shí)具有著很高的發(fā)光效率和優(yōu)異的生物相容性，基于RhB熒光的傳感方法及器件可以滿足在不同的生理、自然環(huán)境特定的測(cè)試需求。本文對(duì)羅丹明B未作任何改性處理，對(duì)由RhB或RhB/H610膠粘劑復(fù)合材料制作的熒光探頭的熒光光譜受溫度、應(yīng)力以及pH值等物理或化學(xué)量的影響進(jìn)行了多功能傳感特性研究、傳感器的設(shè)計(jì)研發(fā)

2、。本文對(duì)傳統(tǒng)的熒光傳感方法進(jìn)行了歸納比較，對(duì)環(huán)境參數(shù)影響熒光的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析主要采用譜峰頻移及新型表征方法“譜帶重心頻移法”、“自參考雙波長強(qiáng)度比法”和“積分強(qiáng)度比法”等方法。
　　實(shí)驗(yàn)中采用中心波長405nm的藍(lán)紫色激光器作為激勵(lì)光源，通過設(shè)計(jì)不同的熒光傳感探頭和搭建相應(yīng)的熒光傳感系統(tǒng)，分別對(duì)羅丹明B受溫度、應(yīng)力以及pH值影響的熒光特征譜進(jìn)行了全面的研究，實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了羅丹明B熒光譜帶重心λB、自參考雙波長強(qiáng)度比R、積分強(qiáng)度比RI

3、等熒光特征信號(hào)傳感溫度T（單位℃）、壓應(yīng)力σ（單位MPa）以及pH值的多個(gè)不同的傳感方程，對(duì)熒光光纖傳感器重要的靜態(tài)指標(biāo)（重復(fù)性、遲滯特性等）進(jìn)行了分析，最后對(duì)工程化應(yīng)用作了初步嘗試。其中，主要實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：
　　（1）熒光傳感溫度：得到溫度傳感方程λB=589.2-0.049T，以及R=0.114+0.00204T（R=I(530nm)/I(580nm)）。重心法傳感系統(tǒng)的重復(fù)性為0.8％FS，自參考雙波長強(qiáng)度比法傳感系統(tǒng)的重復(fù)性

4、為1.6％FS，二者均不存在明顯的遲滯現(xiàn)象。
　　（2）熒光傳感應(yīng)力：得到應(yīng)力傳感方程λB=620.89-1.08σ+0.1σ2，以及R=0.82-0.01σ（R=I(625nm)/I(615nm)）。重心法傳感系統(tǒng)的重復(fù)性為2.8％FS，自參考雙波長強(qiáng)度比法傳感系統(tǒng)的重復(fù)性為2.1％FS。在RhB/H610膠粘劑復(fù)合材料譜帶重心波長的遲滯特性實(shí)驗(yàn)中觀察到最大遲滯，約為11.8％FS。
　?。?）熒光傳感 pH：得到 pH傳

5、感方程λB=836.36-75.71pH+5.85pH2以及R=1.86-0.15pH（R=I(595nm)/I(585nm)），RI=0.17+0.04pH。
　?。?）結(jié)合研發(fā)的羅丹明B熒光溫度傳感系統(tǒng)和熒光pH值傳感系統(tǒng)，分別設(shè)計(jì)了微波環(huán)境中的水溫監(jiān)測(cè)和甘氨酸濃度測(cè)定實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)的實(shí)用性。
　　兩種新型的傳感方法（譜帶重心法和自參考雙波長強(qiáng)度比法）能夠顯著提高熒光傳感的精度和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的熒光多功能傳感系統(tǒng)適用