发光染料罗丹明B的荧光传感特性

本文对有机染料罗丹明B(RhB)的荧光光谱受温度、应力以及pH值等物理或化学量的影响进行了研究。实验采用波长为405nm的激光激发RhB/H610胶黏剂复合材料或RhB水溶液,得到其荧光发射谱,用谱峰频移及新型表征方法"谱带重心频移法"分析了环境参数对谱带位置的影响,并通过线性拟合得到了RhB荧光谱带重心λ_B传感温度、压应力以及pH值的传感方程。结果表明,谱带重心频移法有效抑制了光强涨落的白噪声,能够显著提高传感的精度和稳定性。在测量范围中间值附近,重心法对温度、压应力以及pH值传感的相对灵敏度分别为0.026%/℃,0.09%/MPa和0.34%。由于RhB具有很高的发光效率和优异的生物相容性,因此基于RhB荧光的传感方法在生物体系的检测表征方面具有较高的应用价值。

宽带荧光应力传感的特性研究及应用

文中针对应力传感应用,以YAG:Ce^(3+)荧光粉-硅胶复合材料为敏感材料,研究了其宽带荧光光谱的应力传感特性。在研究的应力范围内,通常用于应力传感监测信号的谱带峰位移动极小,无法被明确地检测到;但发射光谱谱带的重心波长随着压应力的增大而单调地蓝移。实验中测量的压应力范围0~2.94 MPa,谱带重心波长传感应力的分辨率优于0.14 MPa,灵敏度为0.15 nm/MPa。此灵敏度约是已知的相应荧光粉在静水压环境中压谱系数的40倍。该新型的应力传感方法可用于工件表层应力及残余应力的非接触测量,在机械工程领域有良好的应用前景。

基于染料荧光多个特征的光纤温度传感器

以罗丹明B的多个荧光特征作为不同的温度传感信号,设计制作了一种新型的、可以通过多个不同方式传感温度的光纤温度传感器,搭建了温度传感系统,研究了包括荧光强度、荧光谱带带宽、谱峰以及谱带重心波长的位置、谱带上不同波长处的强度比例等各荧光特征的温敏特性。其中,两种新型传感方法以发射谱带的重心位置以及谱带上不同波长的荧光强度之比作为传感信号,表现出比传统的峰值频移法和双色染料荧光强度比法更高的灵敏度和精度。传感系统的典型性能指标为:重心法传感的灵敏度为0.049 nm/℃,非线性度为1.5%FS,分辨力2℃,重复性为0.8%FS;自参考双波长强度比法的灵敏度为0.002 04/℃,非线性度为2.9%FS,分辨力1.5℃,重复性为1.6%FS。这种新型多传感函数的光纤温度传感器及系统可以满足实际应用中不同测温环境的特定需求,尤其在生理、自然环境温区有良好的应用前景。为了验证实验系统,用家用微波炉加热一杯水,基于重心法和自参考强度比法成功检测到了水的实时升温曲线。

荧光现象及其温度敏感性的观察

设计了荧光温度传感实验,演示荧光现象和荧光传感技术,并介绍了谱带重心分析法.裁取1小片常见的白色打印纸,附着于纸上的荧光增白剂在405nm光照激发下发出荧光.将纸片加热,从室温到85℃每间隔5℃记录1次荧光发射光谱,其荧光强度随温度升高而猝灭.用谱带重心参量νB描述荧光谱带的位置,与谱峰位置一起用于温度传感,谱峰位置随温度的移动并不显著,重心法给出了可信的传感方程νB=20 636-3.33t.