专利名称：测量氧的光学传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在介质中测量氧的光学传感器，该传感器具有嵌入有机金属络合物的基片。
所述有机金属络合物通常吸附于硅胶中。该硅胶能吸附高浓度的染料，但不会由此影响材料的荧光性质。该带有吸附染料的硅胶被嵌入聚合物材料如PDMS(聚二甲基硅氧烷)和PTMSP(聚三甲基甲硅烷基丙基)的混合物的基片中，该聚合物的透气性很高，所以传感器对氧浓度变化的反应会很迅速。由于被嵌入基片中，有机金属络合物对诸如湿气作用或荧光组分的浸出的干扰影响变得不敏感。
通过荧光测量，可以测定介质中氧浓度的水平。虽然这种测量的实施相对简单，但其具有以下缺点由于诸如高温引起的传感器的光漂白或老化的发生，测量结果随时间的推移而不可重复。
如果测量是在由诸如鱼油、葵花油等食用油构成的介质中进行的，这种现象更会发生。在实践中，有必要测定这种介质中氧的浓度以评估其贮存时间。然而，由于介质的化学作用，发现使用至今仍在应用的传感器进行测量，会随时间的推移变得不可靠。
由于传感器的高温载荷，例如当在燃烧装置里使用传感器作为气体—空气比例的反馈时，该现象也会发生。此外，如果传感器在相对长的时间里被暴露，例如测量地下水中的氧浓度，该现象也会发生。
通过稳定传感器，试图消除这些问题。这表明固有的化学稳定的且透气的基质材料不能令人满意为此，与必须保持其氧敏感特性的嵌入染料和基片的化学相互作用太复杂了。因此，到目前为止，没有任何与氧敏感染料结合的已知基片继续保持其良好的性能。
本目的的实现在于所述基片含有氟化有机硅聚合物。惊奇地由实验中发现，这种聚合物具有所提到的要求特性。
如果介质是如葵花油的食用油、如果测量是在高温下实施的，或如果传感器被暴露相对长的时间，那么本发明的应用有特别的优点。另外的有利特性是，发现该基片对玻璃有好的粘接性。结果在实践中，贮存于玻璃器皿中的食用油产品的氧浓度很容易被测定，由此随之可以得到贮存期，并且在高温下或化学侵蚀环境里，传感器不会变松。
在优选的实施方案中，氟化有机硅聚合物是Wacker公司以Elastosil E113F为商品名的聚合物，该聚合物在高温载荷中有最好的稳定性。
如
图1b所示，结合的传感器/测量装置13包括灯7、光电转换器8和设置在传感器/测量装置13外侧的传感器3。用此装置，可以测量如燃烧设备中的气体—空气比例。
图2所示反映了在两种设计中，如图1中标号3表示的传感器是怎样用高光强度的恒量的光照射一小时的。几分钟后，由于光漂白的影响，使荧光减少，光学传感器因此变得越来越不敏感。在此图中，作为传感器用恒量的光照射的结果，y轴表示以1为标准的传感器反射的光的强度。x轴为用分钟表示的测量荧光的时间。由此图可以得出，使用由氟化有机硅聚合物的基片的传感器(较高线)比使用常规有机硅聚合物构成的基片的传感器(较低线)的光漂白影响明显小。偶尔注意到，在正常操作环境下，所用光强度较低，结果该现象不会这么快地发生。然而，偏离也按比例地保持同样结果。
图3所示反映了常规基片和依据本发明的基片耐葵花油的化学作用；在两个测试中，传感器都被置于葵花油中几周的持续时间，而葵花油暴露于空气中。在有规律的间隔期，测量荧光的衰减时间，即强度降低至1/e的时间。对于常规基片，由于油的作用，过一段时间，该衰减时间增加，即、敏感物质比在无油作用时保持荧光时间更长，而与氧浓度保持恒定的事实无关。传感器的敏感度由此受该作用的影响，结果不能得到氧浓度可靠的测量。在此图中，y轴为以1为标准的衰减时间，而x轴为用天表示的测量时间。由此图可以得出，使用由氟化有机硅聚合物构成的基片的传感器(较低线)比使用常规的有机硅聚合物的基片的传感器(较高线)具有充分持续的、更好的耐化学作用。
图4所示是常规基片和依据本发明的基片的耐温度载荷；在两个测试中，传感器在高环境温度下暴露于空气中五周。在此图中，可以发现暴露于此温度之后，出现减小了的荧光，结果传感器变得更不敏感。在此图中，作为传感器用恒量的光照射的结果，y轴为以100％为标准的由传感器辐射的光的强度。对于三种不同的基片材料中的每一种，x轴都表示两种相对测量，一种是传感器在20℃贮存，另一种是传感器在90℃贮存。由此图可以得出，对于常规有机硅聚合物(a)，传感器的强度降低至室温贮存的传感器的值的20％。因此，传感器的敏感度相当大地降低。对于使用依据本发明的基片的传感器(United Chemicals Inc公司的PS184.5与PS9120的混合物)，敏感度相对降低的较少，至约30％，结果是与常规传感器比较，获得更高的耐温性(c)。对于依据优选实施方案的传感器，即、使用Wacker公司的Elastosil E113F型基片的传感器，该温度影响低两倍，强度保持高至室温的值的70％(b)。
本发明不以任何方式被局限于这里描述和提供的实施方案，而是包括落入下述权利要求的保护范围的各种改变。
权利要求
1.一种用来测量介质中氧的光学传感器，具有嵌入有机金属络合物的基片，其特征是该基片由氟化有机硅聚合物组成。
2.依据权利要求1的光学传感器，其特征是所述有机硅聚合物是由Wacker公司以Elastosil E113F为商品名出售的聚合物。
全文摘要
本发明的目的是提供嵌入氧敏感染料的基片，而如此形成的传感器具有高度的化学稳定性，在相应温度范围内具有耐高温性，并且透气性也高。本目的的实现在于所述基片含有氟化有机硅聚合物。如果介质是如葵花油的食用油、如果测量是在相应高温下或化学侵蚀环境里实施的，那么本发明的应用有特别的优点。另外的有利特性是发现该基片对玻璃有好的粘接性。结果在实践中，贮存于玻璃器皿中的食用油产品的氧浓度很容易被测定，由此随之可以得到贮存期，并且在高温下或化学侵蚀环境里，传感器不会变松。
文档编号G01N33/03GK1404574SQ01805390
公开日2003年3月19日 申请日期2001年2月22日 优先权日2000年2月22日
发明者阿里·德拉埃耶尔 申请人:荷兰应用科学研究会(Tno)