海洋光學(xué)與德國(guó)和澳大利亞的大學(xué)研究人員合作開(kāi)發(fā)了一種光纖熒光傳感器，用于分析地下水，可以克服現(xiàn)有光學(xué)傳感器的局限性

挑戰(zhàn)

監(jiān)測(cè)地表水的化學(xué)、物理和生物學(xué)特性對(duì)于了解整體生態(tài)系統(tǒng)的健康至關(guān)重要。特別要關(guān)注低流區(qū)，即溪水和含水層之間的區(qū)域，在該區(qū)域可以使用熒光示蹤劑研究地下水流模式。

光學(xué)熒光傳感器非常適用于監(jiān)測(cè)低流速區(qū)域的沉積物孔隙水（沉積物顆粒之間空間內(nèi)的水）并從這些示蹤劑中辨別流動(dòng)模式，但現(xiàn)有的傳感器存在機(jī)械和取樣困難，會(huì)影響測(cè)量的重復(fù)性。

見(jiàn)解 

利用海洋光學(xué) QE Pro 光譜儀 的靈活性和靈敏度，并通過(guò)對(duì)光譜測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，多學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一款堅(jiān)固耐用的新型熒光傳感器。該傳感器克服了現(xiàn)有儀器的局限性，包括濁度的影響和氣泡的干擾。這使得可重復(fù)的原位測(cè)量成為可能，對(duì)于更全面地了解生態(tài)系統(tǒng)的健康至關(guān)重要。

解決方案

作為一種緊湊的模塊化裝置，海洋光學(xué)光譜儀、LED 和分叉光纖組裝在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)用的箱體內(nèi)，該箱體還裝有研究團(tuán)隊(duì)的液壓閥系統(tǒng)、自動(dòng)泵和其他組件。該團(tuán)隊(duì)對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行了成功的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，用于實(shí)時(shí)測(cè)量示蹤熒光素鈉，這是一種通常用于地下水測(cè)試的熒光素染料。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)將使系統(tǒng)變得更小、更靈活和完全自動(dòng)化。

沉淀物孔隙水中的原位熒光測(cè)量

圖片來(lái)源：Advances in Water Sources, ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0309170820311854

除了用于監(jiān)測(cè)河床和河流系統(tǒng)表面下發(fā)生的情況外，熒光傳感系統(tǒng)還可用于其他天然水、飲用水生產(chǎn)和污水處理過(guò)濾的類(lèi)似分析。

本研究展示了一個(gè)強(qiáng)大的熒光傳感器系統(tǒng)的概念驗(yàn)證，該系統(tǒng)可在沉積物孔隙水中以較高的時(shí)間與空間分辨率進(jìn)行可重復(fù)的原位測(cè)量。 

研究團(tuán)隊(duì)的結(jié)論 - 澳大利亞和德國(guó)

參考文獻(xiàn)

H?hne, A., Mellerowicz, K., Lischtschenko, O., Lewandowski, J. A novel device for in situ point measurements of fluorescent tracers in sediment pore water, Advances in Water Resources, Volume 148, February 2021, 103827.

Lischtschenko, O. SpectroNet Collaboration Conference video presentation, Spectral Sensing and Imaging for Optical Characterization of Materials, Mobile Sensing of In-ground Water Flow Patterns, 16 March 2021.