سنسورهای شیمیایی فیبر نوری یا بطورخلاصه FOCS

سنسورهای شیمیایی فیبر نوری یا بطورخلاصه FOCS در انواع بسیار مختلفی ارائه میشوند که میتوانند غلظت نمونه های بیولوژیک طبیعی یا دارای بار­الکتریکی را اندازه بگیرند. یکی از مهمترین سنسورهای شیمی تجزیه سنسور pH است، دراینجا عملکرد این سنسور FOCS را مورد بررسی قرار میدهیم.

این سنسور شامل سه بخش اصلی است: منبع نور، اُپترود، و دتکتور. قسمت اصلی سنسور در واقع اُپترود است که شامل نشانگری است که تغییرات خواص نوری آن وابسته به ماده مورد تجزیه (آنالیت) است. در اغلب موارد، بکارگیری نشانگر ضروری است چونکه آنالیت بخودی خود تغییرات صورت درگرفته در نوربازتابیده را نشان نمی دهد. نشانگر میتواند بسته به نوع کاربرد عوض شود، مثل نشانگر شدت فلورسانس یا نشانگر شدت جذب نور. برای داشتن بیشترین دامنه حساسیت، طول موج منبع نور با طول موج نشانگر یکی انتخاب میشود. بخش دتکتور که معمولاً یک فوتودیود یا PMT است، سیگنال نوری را به سیگنال الکتریکی برای پردازش در مرحله بعد تبدیل میکند. شکل زیر (یک) عملکرد کلی یک سنسور pH براساس جذب نوری را نشان میدهد 

شکل یک: نمایش عملکرد سنسور pH براساس نشانگر جذب نور

: تغییر pH محیط در سنسور شکل سه

پالسهای نور توسط یک LED کوپل شده به فیبرنوری به یک غشای (membrane) حساس بهpH فرستاده میشود (دیود پایینی در شکل زیر). غشای حساس مقدار جذب شوندگی نور را (یا به عبارت بهتر رنگ آنرا) متناسب با میزان pH تغییر میدهد. اگر میزان نور جذب شده خیلی کم باشد نور تقریباً با همان طیف ارسال شده مجدداً به فوتودیود (دیود بالایی) بازمیگردد. وقتی pH نمونه تغییر کند جذب نور غشا حساس افزایش یافته در نتیجه شدت پالس برگشتی کمتر میشود (شکل دو).

شکل دو: تغییر در pH محلول باعث تغییر شدت پالس برگشتی میشود.

نور معمولاً بصورت موج مربعی مدوله میشود تا از اثرات نور محیط روی اندازه­گیری حذف شده و میزان سیگنال به نویز سیستم افزایش یابد.

سنسورهای اُپترود بعلاوه میتوانند براساس بکارگیری نشانگر فلورسانس ایموبلیز شده (immobilized) در غشای سنسور ساخته شوند. در این حالت منبع نور فلورسانس مولکولهای نشانگر را تهییج میکند تا نوری با طول موج متفاوت را منتشر سازند (شکل سه). در این حالت ماده تحت آنالیز (آنالیت) میتواند بر­روی شدت تشعشع فلورسانس، که دامنه­ی متفاوتی نسبت به پالسهای برگشتی دارد، تاثیر گذارد (شکل چهار).

شکل سه: اُپترود براساس نشانگر فلورسانس

شکل چهار

http://ert12.blogfa.com/post/111