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本文介紹的研究展示了借助一種新的、無(wú)需刺穿或破壞待測(cè)試樣瓶的分析方法，對(duì)經(jīng)不同處理的PET瓶進(jìn)行的透氧性實(shí)驗(yàn)。這種新的分析分法的原理是測(cè)定與氧相關(guān)的發(fā)光衰變時(shí)間。

這種針對(duì)PET瓶透氧性進(jìn)行檢測(cè)的新技術(shù)，無(wú)需做刺穿處理或采用其它破壞方式，即可應(yīng)用光纖的氧濃度檢測(cè)手段對(duì)容器內(nèi)氧濃度的變化進(jìn)行測(cè)量，來(lái)檢測(cè)塑料瓶或其它塑料容器的氧通透性。這個(gè)以現(xiàn)代光學(xué)傳感器技術(shù)為核心的測(cè)量系統(tǒng)，特別適合于生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控。氧的侵入率和瓶蓋的密封性測(cè)定可以在與常規(guī)灌裝過(guò)程一樣的條件下進(jìn)行。相關(guān)傳感器是以發(fā)光淬滅的機(jī)理為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，因此使得非破壞性測(cè)量容器內(nèi)的氧含量成為可能。

在透明的瓶子、容器內(nèi)壁、容器外壁分別安置一個(gè)微型氧敏傳感器檢測(cè)光纜。對(duì)氧十分敏感的微型傳感器的發(fā)光壽命隨著氧濃度的改變而改變，因此它可以作為氧濃度的關(guān)聯(lián)參數(shù)。通過(guò)測(cè)氧儀器對(duì)這個(gè)氧濃度關(guān)聯(lián)參數(shù)的測(cè)定，能夠克服通常以發(fā)光強(qiáng)度為測(cè)量參數(shù)的諸多缺點(diǎn)。這里所介紹的新方法僅需很少的試樣量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)跟蹤測(cè)試，測(cè)得的數(shù)據(jù)也十分可靠，對(duì)氣態(tài)和溶解狀態(tài)的氧濃度的測(cè)量范圍覆蓋ppm級(jí)（百萬(wàn)分之一）至ppb（十億分之一）級(jí)。

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明

由此可見(jiàn)，這種技術(shù)是以測(cè)定與氧相關(guān)的發(fā)光壽命——即衰變時(shí)間——這個(gè)參比性固定的參數(shù)作為基礎(chǔ)的，因此可以避免基于發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量方法常遇到的諸多問(wèn)題：

a）衰變時(shí)間與光源強(qiáng)度的波動(dòng)，以及指示劑的靈敏程度無(wú)關(guān)；

b） 衰變時(shí)間不受由于光纖彎曲引起的信號(hào)衰減的影響，也不受由于傳感器幾何形狀改變引起的光強(qiáng)變化的影響；

c）衰變時(shí)間在很大程度上與敏感層面上的指示劑濃度無(wú)關(guān)。指示劑的脫色和滲析對(duì)測(cè)量信號(hào)沒(méi)有影響；

d） 衰變時(shí)間不受試樣的光學(xué)特性，諸如濁度、折射指數(shù)和顏色的影響。

在瓶子內(nèi)安置一個(gè)微型氧敏感傳感器，在瓶子外配有相應(yīng)的光電子測(cè)量?jī)x器。對(duì)熒光色素物質(zhì)的激發(fā)使發(fā)光可以透過(guò)PET瓶壁進(jìn)行，重要的是測(cè)量氧敏參數(shù)——發(fā)光衰變時(shí)間，而不是發(fā)光的強(qiáng)度。這就使得聯(lián)機(jī)式、非破壞性地測(cè)量已灌裝和加蓋的PET瓶?jī)?nèi)的氧濃度成為可能。光化學(xué)傳感器既可用于測(cè)量溶解于液體中的氧含量，也可用于測(cè)量氣體中（如瓶頸部位）的氧含量，而且允許的透明包裝物厚度zui大至10mm，甚至在濁光性包裝材料上也可運(yùn)用。Preseus公司可提供兩種不同的測(cè)氧傳感器。其中一種為Frace Oxygen傳感器，其測(cè)量下限為1ppb溶解氧（Pst6型）；另一種下限為15ppb，氧濃度動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍可達(dá)100%（Pst3型）。

這種微氧傳感器技術(shù)可使測(cè)量過(guò)程所需時(shí)間相較其它光學(xué)原理的測(cè)氧傳感器大為縮減（快十倍）。

實(shí)驗(yàn)裝置

上述測(cè)量技術(shù)所需的實(shí)驗(yàn)裝置并不復(fù)雜，如圖2所示，包括下列裝套件：

所涉及的全部附屬器件（除PET瓶外）均可通過(guò)位于德國(guó)的Preseus公司（Josef-Engert Str.11，雷根斯堡，93053）購(gòu)得。在這套實(shí)驗(yàn)裝置中,微型氧敏傳感器的型號(hào)為PSt6，它被安放在透明的塞入式瓶蓋（如圖2中的裝置3所示）上。此瓶蓋與事先約定的瓶型匹配，上面設(shè)有三個(gè)密封圈以保證氣密性。蓋的氣密性事先還通過(guò)加上此蓋的不透氧金屬瓶的透氧性測(cè)試得到了證明。一個(gè)適合PET瓶口螺紋的安全蓋（如圖2中的裝置4所示）起到了對(duì)瓶塞3的保險(xiǎn)作用。為了獲取測(cè)量值，一個(gè)帶金屬固定件的聚合物光纖檢測(cè)頭直接被安置在了微型氧敏傳感器的上方。

微型氧敏傳感器也可以貼到PET瓶的內(nèi)壁上，在此情況下只需一個(gè)普通瓶蓋對(duì)瓶子加以密封。采用這種安置形式時(shí)，測(cè)量過(guò)程要求瓶子是透明的，但瓶子稍帶顏色（如偏黃或偏綠）或具有濁光性也是可以測(cè)量的。對(duì)于深棕色PET瓶，必須增加一個(gè)透明的窗口（例如，以透明的測(cè)試瓶蓋作為測(cè)光口）。

測(cè)量原理：動(dòng)態(tài)發(fā)光淬滅

測(cè)量原理利用了氧分子的動(dòng)態(tài)發(fā)光淬滅效應(yīng)。由于氧分子引發(fā)的動(dòng)態(tài)發(fā)光淬滅原理如圖1所示。

當(dāng)受激而處在激發(fā)狀態(tài)下的發(fā)光物質(zhì)與消光物質(zhì)相遇時(shí)，就會(huì)發(fā)生無(wú)射線鈍化作用，這種現(xiàn)象被稱為撞擊滅輝或動(dòng)態(tài)發(fā)光淬滅。

微粒在相互碰撞時(shí)會(huì)傳遞能量，在這里能量由受激指示劑分子轉(zhuǎn)移到氧分子，這將致使氧分子由基本狀態(tài)變?yōu)槭芗顟B(tài)。而指示劑分子則因此失去其發(fā)光性，于是可測(cè)到的總光信號(hào)減弱。