المسبار الضوئي

المستشعر الضوئي هو جهاز استشعار بصري يقيس مادة معينة بصريًا ، عادةً بمساعدة محول كيميائي . ^{[ 1 ]}

يتطلب عمل المستشعر الضوئي ثلاثة مكونات: مادة كيميائية تستجيب للمادة المراد تحليلها ، وبوليمر لتثبيت المحول الكيميائي، وأجهزة القياس ( الألياف الضوئية ، ومصدر الضوء ، والكاشف، والإلكترونيات الأخرى). عادةً ما تُغطى أطراف الألياف الضوئية بمصفوفة البوليمر، ولكن في حالة المستشعرات الضوئية ذات الموجة المتلاشية ، يُغطى البوليمر على جزء من الألياف غير المغلفة.

يمكن استخدام المجسات الضوئية في العديد من طرق القياس البصري ، مثل الانعكاس والامتصاص والموجات المتلاشية والتألق ( التألق والفسفورية ) والتألق الكيميائي ورنين البلازمون السطحي . وتُعد طريقة التألق الأكثر شيوعًا حتى الآن.

تخضع خاصية التلألؤ في المحلول لعلاقة ستيرن-فولمر الخطية . يُخمد تألق الجزيء بواسطة مواد تحليلية محددة، على سبيل المثال، تُخمد مركبات الروثينيوم بواسطة الأكسجين. عند تثبيت جزيء فلوري داخل مصفوفة بوليمرية، تتشكل بيئات دقيقة متعددة. تعكس هذه البيئات الدقيقة معاملات انتشار متفاوتة للمادة التحليلية. يؤدي هذا إلى علاقة غير خطية بين التألق والمادة المُخمدة (المادة التحليلية). تُنمذج هذه العلاقة بطرق مختلفة، وأكثرها شيوعًا هو نموذج الموقعين الذي ابتكره جيمس ديماس (جامعة فرجينيا).

نسبة الإشارة (التألق) إلى الأكسجين ليست خطية، ويكون المستشعر الضوئي أكثر حساسية عند تركيز الأكسجين المنخفض، أي أن الحساسية تقل مع زيادة تركيز الأكسجين. ومع ذلك، يمكن لمستشعرات المستشعر الضوئي العمل في نطاق تشبع الأكسجين الكامل من 0 إلى 100% في الماء، ويتم معايرتها بنفس طريقة معايرة مستشعر كلارك . لا يُستهلك الأكسجين، وبالتالي فإن المستشعر غير حساس للتحريك، ولكن الإشارة تستقر بسرعة أكبر إذا تم تحريك المستشعر بعد وضعه في العينة.

تزداد شعبية المستشعرات البصرية نظرًا لانخفاض تكلفتها واستهلاكها للطاقة واستقرارها على المدى الطويل. فهي توفر بدائل عملية للمستشعرات القائمة على الأقطاب الكهربائية أو أجهزة التحليل الأكثر تعقيدًا، لا سيما في مجال الرصد البيئي ^{[ 2 ]،} مع العلم أنه في حالة أقطاب الأكسجين الضوئية، لا تتمتع بدقة المستشعرات الكاثودية الدقيقة الحديثة . ^{[ 3 ]}

• مستشعر الأكسجين