Оптод или оптрод — это оптическое сенсорное устройство, которое оптически измеряет определенное вещество , обычно с помощью химического преобразователя . [1]
Для работы оптода требуются три компонента: химическое вещество, которое реагирует на аналит , полимер для иммобилизации химического преобразователя и приборов ( оптическое волокно , источник света , детектор и другая электроника). Оптоды обычно имеют полимерную матрицу, нанесенную на кончик оптического волокна, но в случае оптодов с затухающей волной полимер наносится на участок волокна, который не имеет оболочки. [ нужна цитата ]
Оптоды могут применять различные схемы оптических измерений, такие как отражение , поглощение , затухающая волна, люминесценция ( флуоресценция и фосфоресценция ), хемилюминесценция , поверхностный плазмонный резонанс . На сегодняшний день наиболее популярным методом является люминесценция.
Люминесценция в растворе подчиняется линейной зависимости Штерна–Фольмера . Флуоресценция молекулы гасится специфическими аналитами, например, комплексы рутения гасятся кислородом. Когда флуорофор иммобилизуется внутри полимерной матрицы, создается множество микроокружений. Микроокружение отражает различные коэффициенты диффузии аналита. Это приводит к нелинейной зависимости между флуоресценцией и тушителем (аналитом). Эти отношения моделируются различными способами, наиболее популярной моделью является модель двух сайтов, созданная Джеймсом Демасом (Университет Вирджинии).
Отношение сигнала (флуоресценции) к кислороду нелинейно, и оптод наиболее чувствителен при низкой концентрации кислорода, т. е. чувствительность снижается с увеличением концентрации кислорода. Однако оптодные датчики могут работать во всем диапазоне насыщения кислородом воды 0–100%, и калибровка выполняется так же, как и для датчика типа Кларка . Кислород не потребляется, и, следовательно, датчик нечувствителен к перемешиванию, но сигнал стабилизируется быстрее, если датчик перемешивать после помещения в пробу.
Популярность оптических датчиков растет из-за их низкой стоимости, низкого энергопотребления и долгосрочной стабильности. Они представляют собой жизнеспособную альтернативу электродным датчикам или более сложным аналитическим приборам, особенно в области мониторинга окружающей среды [2] , хотя в случае кислородных оптродов они не имеют такого разрешения, как новейшие катодные микросенсоры . [3]