Da globale Umweltprobleme die Wasserqualität bedrohen, steigt der Bedarf an effizienten Überwachungslösungen. Photonische Sensortechnologien erweisen sich als vielversprechende Instrumente zur präzisen Echtzeit-Wasserqualitätsbewertung und bieten hohe Sensitivität und Selektivität in verschiedenen aquatischen Umgebungen.
Prinzipien photonischer Sensortechnologien
Photonische Sensortechnologien nutzen grundlegende Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie, wie Transmission und Reflexion, um Verunreinigungen oder wichtige Indikatoren für die Wasserqualität wie den Gesamtgehalt an suspendierten Feststoffen (TSS) zu identifizieren.
Diese Sensoren nutzen Lichtquellen wie LEDs oder Laser, um Wasser zu beleuchten. Dabei beeinflussen Größe und Zusammensetzung der Verunreinigungen die Lichtwechselwirkung und führen zu Veränderungen der Lichtintensität oder Wellenlänge.
Diese Veränderungen werden anschließend mithilfe verschiedener Detektionsmethoden erfasst, darunter Fotodioden, Fototransistoren oder CCD-Sensoren (Charge-Coupled Devices), die die Lichtintensität nach der Wechselwirkung mit den Verunreinigungen messen. Optische Fasern werden häufig eingesetzt, um das Licht zur und von der Wasserprobe zu leiten und so eine Fern- oder verteilte Messung zu ermöglichen.
Neben der Messung von Lichttransmission und -reflexion nutzen einige photonische Sensoren spezifische optische Phänomene zur Erkennung von Verunreinigungen. Fluoreszenzsensoren regen beispielsweise fluoreszierende Moleküle im Wasser mit Licht einer bestimmten Wellenlänge an und messen die Intensität der emittierten Fluoreszenz, die mit der Konzentration bestimmter Verunreinigungen korreliert werden kann.
Im Gegensatz dazu überwachen Oberflächenplasmonenresonanz-Sensoren (SPR-Sensoren) die durch die Bindung von Zielmolekülen hervorgerufenen Änderungen des Brechungsindex einer Metalloberfläche und bieten somit eine markierungsfreie Echtzeit-Detektionsmethode.
Wir können Wasserqualitätssensoren mit verschiedenen Parametern für unterschiedliche Anwendungsszenarien anbieten, wie folgt:
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Veröffentlichungsdatum: 11. Juni 2024