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荧光法测氧到底是什么原理？从氧猝灭到氧浓度读数

2025年2月26日

本文结论： 荧光法并不是直接“看颜色”，而是测量氧对发光材料寿命、相位或强度的影响，再经校准模型换算成氧分压或浓度。

光学氧传感器由氧敏感发光材料、激发光源、光电检测器和计算模型组成。它的核心是分子氧对发光过程的动态猝灭，而不是传统电极反应。

LED发出特定波长的光，经光纤或光学窗口到达传感膜。发光分子吸收能量后进入激发态，随后返回基态并释放荧光或磷光。没有氧时，发光寿命相对较长。

当氧分子与激发态发光分子碰撞时，能量以非辐射方式转移，导致发光强度降低、衰减时间缩短。氧越多，猝灭通常越明显。PreSens将其描述为分子氧引起的动态发光猝灭。

强度测量容易受光源老化、光纤弯曲和表面污染影响，因此许多仪器更关注发光寿命或调制光下的相位差。寿命/相位是时间域参数，具有一定内部参照优势，但仍会受温度、传感膜和校准状态影响。

经典Stern-Volmer关系描述猝灭程度与氧分压的关系。实际传感膜往往存在非均一性，仪器会使用经过拟合的校准模型。最终读数可以是氧分压、气相百分比、ppm、溶解氧浓度或饱和度。

气相浓度、溶解度和发光材料响应均受温度影响；由氧分压换算体积分数时还可能涉及总压力。准确测量需要可靠的温度数据、压力设置和与应用一致的校准条件。

常见两点校准使用无氧点与空气饱和点，也可根据目标低氧范围采用多点校准。零氧介质、标准气体、环境压力和传感器批次都会影响结果，因此校准记录应可追溯。

不同仪器和传感器设计不同，应以制造商要求为准，不能把某一型号经验推广到所有设备。

不会。光照、机械摩擦、溶剂和储存都会影响传感材料，应按规定保护和更换。

EvoSens光学氧分析系统通过读取传感器相位、振幅等信号换算氧浓度，并可记录校准与传感器台账。康济尔可根据目标量程和样品选择合适传感材料。