YSI 荧光法溶氧仪 检测原理:荧光寿命与溶解氧浓度定量换算逻辑

更新时间:2025-12-25      点击次数:36
YSI 荧光法溶氧仪核心是基于荧光猝灭原理,通过测量荧光寿命变化,用Stern‑Volmer 方程完成与溶解氧浓度的定量换算,再经温度 / 气压补偿输出精准结果,全程不耗氧、抗干扰强。

一、核心原理与信号链

  1. 荧光激发与猝灭:探头荧光帽(固定钌络合物染料)受蓝光 LED 激发,释放红光;溶解氧分子与激发态染料碰撞并夺取能量,加速非辐射跃迁,导致荧光寿命缩短 —— 氧浓度越高,寿命越短,这是定量的核心依据。

  2. 寿命测量机制:仪器不依赖光强,而是测激发光切断后荧光衰减至 1/e 的时间(寿命 τ),或通过红光与蓝光的相位差反推寿命,配合红光参考通道抵消光源波动与环境光干扰,提升稳定性。

  3. 浓度换算核心逻辑:寿命与氧浓度的关系由 Stern‑Volmer 方程量化,基础式为 τ₀/τ = 1 + Kₛᵥ[O₂],其中 τ₀是无氧时的寿命,τ 是有氧时的寿命,Kₛᵥ是染料专属猝灭常数,[O₂] 为溶解氧浓度;YSI 会用非线性修正(如多项式回归)优化高氧区偏差,保障全量程精度。


二、定量换算的完整流程(精准保障关键)

步骤核心操作精准保障细节
1 基线标定测定无氧环境(如饱和氮气)下的 τ₀并存储作为浓度换算的零点基准,消除探头个体差异
2 寿命采集实时测量样品中荧光寿命 τ,同步记录温度 / 气压温度影响氧溶解度与染料响应,气压影响氧分压
3 方程计算代入 Stern‑Volmer 方程,解算 [O₂] 理论值内置 Kₛᵥ与非线性修正,适配 0‑50mg/L 全量程
4 补偿修正用 NTC 温度传感器与气压模块数据,修正至标准状态(25℃、1atm)补偿氧溶解度随温度 / 气压的变化,符合实际工况
5 校准修正1/2 点校准(空气饱和点 / 零点)更新 Kₛᵥ,修正漂移延长校准周期,维持长期测量精度

三、YSI 的工程化优化要点


四、换算逻辑的直观理解


总结

YSI 荧光法溶氧仪以荧光寿命测量为核心,通过Stern‑Volmer 方程实现浓度定量,叠加温度 / 气压补偿与校准修正,保障测量精准;相比极谱法,无膜耗 / 电解液消耗,流速影响小,适合长期在线与野外快速检测。


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