Transkript

1 Chemické senzory Principy senzorů Elektrochemické senzory Gravimetrické senzory Teplotní senzory Optické senzory Fluorescenční senzory

2 Gravimetrické chemické senzory senzory - ovlivňov ování tuhosti pevného roztoku (aktivní vrstvy) měřm ěřenou veličinou. inou. dva rezonátory dvojelektrodové hřebínkové systémy generátor + sníma mač aktivní vrstva chemicko-gravimetrický převodník povrchová akustická vlna měří se útlum nebo nový rezonanční kmitočet. SAW (surface acustic wave)

3 Chemické senzory Principy senzorů Elektrochemické senzory Gravimetrické senzory Teplotní senzory Optické senzory Fluorescenční senzory Biosenzory

4 Teplotní chemické senzory analyzátory využívaj vající teplené vodivosti plynů analyzátory termochemické analyzátory využívaj vající změny elektrické vodivosti polykrystalických polovodičů vlivem plynu analyzátory termomagnetické

5 Analyzátory termochemické Senzor princip měření změny teploty,, která se uvolňuje uje při p i chemické reakci měřm ěřené látky s aktivním m materiálem senzory na bázi b SnO 2 nanesen na tenký platinový drátek (topný element a zárovez roveň čidlo teploty) koncentrace poměr změny teploty semistor (semiconductor based pellistor) detekce metanu

6 Chemické senzory Principy senzorů Elektrochemické senzory Gravimetrické senzory Teplotní senzory Optické senzory Fluorescenční senzory Biosenzory

7 Optické chemické senzory měření změn n fyzikáln lních veličin in způsobených (bio)chemickou interakcí monitorované látky s měřm ěřícím systémem Principy: na rozhraní kovu a dielektrika ztrátov tová elektromagnetická vlna povrchový plazmon (Surface Plasmon Wave). Dojde-li k rezonanci (Surface( Plasmon Resonance), dojde k útlumu optického signálu silná závislost na parametrech systému (vlnová délka, úhel dopadu, index lomu zkoumaného prostřed edí,, tloušťky adsorbovaných vrstev atd.) vysoká citlivost a rozlišen ení chemooptický převodník změny chemických a biochemických veličin in (nap( např.. koncentrace molekul monitorované látky, jejich aktivitu) ) na fyzikáln lně měřitelné (tloušťka adsorbovaných vrstev, index lomu)

8 zdroj - polovodičový ový laser s fixním m nebo proměnným úhlem dopadu detektor detekuje pouze výkon nebo spektrum. Optický hranol optické prostřed edí (optické vlákno) Nosič SPW je tenká kovová vrstva (zlato nebo stříbro cca 50 nm), případnp padně další dielektrické vrstvy. chemosenzor polymer měnícím své vlastnosti v přítomnosti aldehydů,, alkoholů a jiných uhlovodíků biosenzor specifické interakce, např.. antigen- protilátka, tka, enzym-substr substrát, t, léčiva l a proteiny, hormony a jejich buněč ěčné receptory

9 Chemické senzory Principy senzorů Elektrochemické senzory Gravimetrické senzory Teplotní senzory Optické senzory Fluorescenční senzory Biosenzory

10 Fluorescenční chemické senzory fluorescence je krátce trvající luminiscence (< 10-8 s) nebo luminiscence vznikající při spontánn nních přechodech p ze vzbuzeného do základního stavu po absorbování zářivé energie. v plynech, parách, kapalinách a u nerostů jako fluorit a kalcit. fluorescenční analýza měření záření,, které zkoumaný vzorek emituje. (není tepelným zářením, mám jinou vlnovou délku d než záření primárn rní a trvá krátce po přerup erušení primárn rního záření) chemiluminiscence záření chemické reakce (také velmi používan vaná)

11 senzor oxidů dusíku senzor oxidů dusíku NO + O 3 NO 2 + O 2 NO 2 NO 2 + hv při i návratu n excitovaných molekul na základnz kladní hladinu je přebytečná energie emitována ve formě světla intenzita chemiluminiscence je přímo p úměrná koncentraci NO vlnová délka emitovaného světla v červené a infračerven ervené oblasti spektra ( nm) metoda chemiluminiscence patří k nejcitlivější ším metodám pro stanovení NO detekční limit je 1 2 pm receptory s vláknovou optikou využívaj vají fluorescence, k níž dochází při i reakci fluorescenční látky nanesené na optickém m vláknu s analyzovanou látkou (sv( světlovod bez obalu, nanesena chemicky citlivá vrstva, vzniká záření odlišné vlnové délky než primárn rní k detektoru)

12 Chemické senzory Principy senzorů Elektrochemické senzory Gravimetrické senzory Teplotní senzory Optické senzory Fluorescenční senzory Biosenzory

13 Biosenzory využívá různých převodníků na elektrickou veličinu inu a metod měřm ěření pracují s biologicky aktivním antigens materiálem membrána antibody měřenou veličinu inu na neelektrickou electrodes převodník k na enzyme layer substrate veličinu inu elektrickou membrána síť molekul přijp ijímá pouze určit ité molekuly, naváže e je na sebe či s nimi zreaguje (antitělo zapadne pouze určit ité tělo detekované látky)

14 Biosenzory detekce DNA, glukózy, pesticidů apod. biologický senzor těžt ěžkých kovů kolonie fluoreskujících ch bakterií (úbytek fluorescenčního zářenz ení odpovídá koncentraci těžt ěžkých kovů)

15 Odezva biosenzoru Teoretický průběh h na umělé synapsi relativní inhibice účinek pesticidu na imobilizovaný enzym Reálný průběh