Điện cực oxy hòa tan quang học dựa trên nguyên lý dập tắt huỳnh quang, bằng cách phát hiện sự tương tác của chất huỳnh quang và các phân tử oxy để đạt được phép đo oxy hòa tan. Nó có lợi thế kỹ thuật đáng kể. Nó được phản ánh cụ thể trong cả hai khía cạnh ổn định và bảo trì thuận tiện:
Nguyên tắc dập tắt huỳnh quang: nắm bắt chính xác sự thay đổi nồng độ oxy
Cốt lõi của quá trình dập tắt huỳnh quang là "hiệu ứng dập tắt" của các phân tử oxy đối với chất huỳnh quang. Khi một chất huỳnh quang, chẳng hạn như phức hợp bipyridine của rutheni, bị kích thích bởi một bước sóng cụ thể của ánh sáng xanh, nó chuyển từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích, sau đó trở lại trạng thái cơ bản bằng cách giải phóng các photon huỳnh quang. Nếu có một phân tử oxy trong nước, nó hoạt động như một chất oxy hóa mạnh sẽ va chạm với chất huỳnh quang ở trạng thái kích thích, thông qua chuyển giao năng lượng làm cho chất huỳnh quang trở lại trạng thái cơ bản một cách không bức xạ, dẫn đến cường độ huỳnh quang suy yếu hoặc tuổi thọ ngắn hơn. Hiện tượng này có mối quan hệ chặt chẽ và định lượng với nồng độ oxy: nồng độ oxy càng cao, hiệu ứng dập tắt huỳnh quang càng rõ rệt và sự suy giảm cường độ huỳnh quang hoặc rút ngắn tuổi thọ càng rõ rệt. Điện cực oxy hòa tan quang học chuyển đổi sự thay đổi cường độ hoặc tuổi thọ huỳnh quang thành nồng độ oxy hòa tan (đơn vị mg/L hoặc ppm) bằng cách tích hợp nguồn sáng, màng cảm biến huỳnh quang, máy dò quang điện và mô-đun xử lý tín hiệu để đo lường độ chính xác cao.
Lợi thế kỹ thuật Một: ổn định mạnh mẽ, khả năng chống nhiễu nổi bật
Các điện cực oxy hòa tan cực phổ truyền thống phụ thuộc vào chất điện phân và màng thấm oxy, dễ bị thay đổi nhiệt độ đột ngột, sốc áp suất và hiệu ứng đứt dòng, dẫn đến lỗi đo hoặc báo động sai. Và điện cực oxy hòa tan quang học không có thiết kế điện phân, tránh tiêu thụ chất điện phân, ô nhiễm màng và các vấn đề khác, đồng thời quá trình dập tắt huỳnh quang không nhạy cảm với từ trường, nồng độ ion và các nhiễu khác, có thể hoạt động ổn định trong môi trường phức tạp. Ví dụ, trong giám sát hồ, các điện cực oxy hòa tan quang học có thể liên tục ghi lại các đường cong thay đổi oxy hòa tan cả ngày lẫn đêm, xác định rõ ràng "đỉnh oxy" do quang hợp tảo và "thung lũng oxy" do tác dụng hô hấp ban đêm hình thành, với dữ liệu lặp lại tốt hơn so với các điện cực truyền thống.
Lợi thế kỹ thuật 2: Bảo trì thuận tiện, chi phí dài hạn thấp hơn
Các điện cực oxy hòa tan quang học không cần phân cực, không cần thay thế chất điện phân, chỉ cần làm sạch cửa sổ quang học thường xuyên (như mỗi năm một lần) và thời gian bảo trì giảm từ vài giờ đến 1 phút đối với các điện cực thông thường. Cảm biến của nó được tích hợp chip thông minh, có thể lưu trữ lịch sử hiệu chuẩn, cắm và đo, và hoạt động cài đặt trực tuyến dễ dàng. Ngược lại, các điện cực cực phổ đòi hỏi phải kiểm tra tính toàn vẹn của màng thấm oxy hàng tháng, thay thế chất điện phân và màng thường xuyên, chi phí bảo trì cao và hoạt động tẻ nhạt. Ngoài ra, chu kỳ thay thế màng của điện cực oxy hòa tan quang học lên đến 1 năm, dài hơn nhiều so với điện cực truyền thống 1-3 tháng, tiếp tục giảm chi phí sử dụng lâu dài.