Da globale Umweltprobleme die Wasserqualität bedrohen, steigt die Nachfrage nach effizienten Überwachungslösungen. Photonische Sensortechnologien erweisen sich als vielversprechende Instrumente zur Echtzeit- und präzisen Beurteilung der Wasserqualität und bieten hohe Sensitivität und Selektivität in unterschiedlichen aquatischen Umgebungen.
Prinzipien der photonischen Sensortechnologien
Photonische Sensortechnologien nutzen grundlegende Licht-Materie-Wechselwirkungen wie Transmission und Reflexion, um Verunreinigungen oder wichtige Indikatoren für die Wasserqualität wie den Gesamtgehalt an Schwebstoffen (TSS) zu identifizieren.
Diese Sensoren nutzen Lichtquellen wie LEDs oder Laser, um Wasser zu beleuchten, wobei Größe und Zusammensetzung der Verunreinigungen die Lichtinteraktion beeinflussen und Änderungen der Lichtintensität oder Wellenlänge verursachen.
Diese Veränderungen werden dann mithilfe verschiedener Detektionsmethoden aufgezeichnet, darunter Fotodioden, Fototransistoren oder ladungsgekoppelte Bauelemente (CCDs), die die Lichtintensität nach der Interaktion mit den Schadstoffen messen. Häufig werden optische Fasern eingesetzt, um das Licht zur Wasserprobe und wieder zurück zu leiten, was eine Fern- oder verteilte Erfassung ermöglicht.
Neben der Messung von Lichtdurchlässigkeit und -reflexion nutzen einige photonische Sensoren spezielle optische Phänomene zur Erkennung von Schadstoffen. Fluoreszenzsensoren beispielsweise regen fluoreszierende Moleküle im Wasser mit Licht einer bestimmten Wellenlänge an und messen die Intensität der emittierten Fluoreszenz, die mit der Konzentration bestimmter Schadstoffe korreliert werden kann.
Umgekehrt überwachen Oberflächenplasmonenresonanzsensoren (SPR) Schwankungen des Brechungsindex einer Metalloberfläche, die durch die Bindung von Zielmolekülen entstehen, und bieten so eine markierungsfreie Echtzeit-Erkennungsmethode.
Wir können Wasserqualitätssensoren mit verschiedenen Parametern für verschiedene Anwendungsszenarien bereitstellen, wie folgt
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Veröffentlichungszeit: 11. Juni 2024