化學傳感器應用現狀與發展趨勢

摘 要：近年來，隨著我國檢測技術的飛速發展及其市場的開辟，化學傳感器已經廣泛的應用到各個行業之中。本文將對目前化學傳感器的原理、應用情況進行敘述，尤其是對一些新興起的有著良好市場前景化學傳感器進行介紹，對化學傳感器的缺點和發展趨勢進行評析。

關鍵詞：化學傳感器；檢測技術；發展趨勢

目前，化學傳感器的已經受到廣泛的研究，這類傳感器具有非常高的靈敏性，選擇性強，便攜式，小型化，已經廣泛的應用在化工企業、造紙企業、醫學行業以及平常的生活當中，主要用于有毒氣體及有害物質的檢測，已經發展到可以微量檢測范圍，能夠達到檢測細胞濃度，由于各個行業對化學傳感器的要求很高，所以化學傳感器迅速的發展起來，具有很好的發展的前景。以下本文將介紹不同的幾類化學傳感器的特點，并對化學傳感器的缺點和發展趨勢進行評析。

1 新型化學傳感器

1.1 光學類化學傳感器

這是一類新興的傳感器，主要檢測微量或是痕量濃度的物質，它的主要原理是將根據不同的物質化學成分有所不同相對應的電信號也就不同，或是某個物質所占的濃度不同也有所不同，反應機理就是當光學敏感材料接觸到被測體之后就會引起電信號很大的變化，因此可以對被測物質的量進行檢測。這種方法操作簡單靈敏度高，因此目前被廣泛的研究。以下將介紹兩種光學類化學傳感器的原理和應用情況：

1.1.1 熒光傳感器

這種傳感器的敏感元件是熒光傳感元件，傳感器的激勵光源，主要反應設備是光電檢測器。反應機理是：具有發光的熒光體一般為芳族物質，主要在紫外光區和可見光區吸收或是發射光譜，這些是由于芳族物質與被檢測化合物質結合時，該化學物質的價電子重新進行了排列或是導致了一些物質的躍遷等等結構的變化，或是發射熒光、或是進行內部轉換、或是光化學反應。不同的物質表現的方式不同。根據物質的熒光強度的變化來檢測物質濃度的變化。具體方法就是配置標準溶液進行比對檢測，這是高靈敏度的檢測方法：各種光檢測方法是以檢測波長加以區別的， 目前熒光化學傳感器應用在溶液的PH檢測當中和對熒光比較敏感的金屬離子檢測當中，例如：鎂、鋅、鎘等離子。此外熒光類傳感器也可以進行葡萄糖濃度的定量檢測，此外熒光傳感器和光纖傳感器可以長時間進行檢測，可以進行遠距離的檢測和靈敏度比較高的優點，所以今后熒光傳感器將被廣泛的應用在危險和有毒的環境當中。

1.1.2 光纖化學傳感器

光纖傳感器主要是利用各種新式合成的化學指示劑作為傳感器的識別元件，但是指示劑應用傳感器中首先要具備兩個基本條件：指示劑能固定于傳感器前端的薄膜當中；能夠與待測溶液的離子發生可逆的化學反應。產生中間產物也會有較強的光學效應，根據反射回來的光的強度來判斷未知物質濃度的大小。

此外，還有很多光學類的化學傳感器，例如光化學氣敏傳感器、磷光傳感器等等，光學類化學傳感器以他特別的優勢已經在被廣泛的研究。

1.2 化學電極類傳感器

這是一種基于不同離子濃度對應不同電信號的一類電化學傳感器，它是根據離子的選擇性特點來進行工作的，也是化學傳感器中比較早的一類傳感器，目前技術已經相當的成熟，很多檢測方法已經將其當成標準方法進行對照，這也是一種無損的檢測分析方法可以進行連續的自動檢測分析，目前已經可以做到遠程控制檢測。現在新興的一些檢測技術也應用到了電極類的傳感器，例如電子舌傳感器陣列，這種方法是將很多化學離子選擇性電極放在一起，對多組未知的溶液進行檢測、區分，將多個電極同時放入其中一個未知溶液，測出多組數據，然后對另一個未知溶液進行檢測也會檢測出一些數據，以此類推檢測出多組數據，采用智能的算法進行計算就可以很清楚的區分這些溶液，然后在算法中標注哪類數據是什么溶液，今后檢測到的數據輸入到這些智能算法中就會自動的判斷他是什么溶液。

1.3 敏感膜傳感器

這種傳感器也是一種簡潔、便攜的分析方法，使用比較方便，維修方法比較簡單，和電極傳感器類似，它根據不同的離子對不同的物質敏感做出一些敏感膜傳感器，與標準電極一起放在待測溶液里。

1.4 氣敏傳感器

很多金屬氧化物被用作氣敏傳感器的材料，例如費加羅傳感器公司生產了很多便攜式的氣敏傳感器廣泛的應用在化工、醫療、食品衛生等行業的氣體檢測當中，而且多種氣敏傳感器聯合在一起，采集的數據用智能的算法進行分類可以對食物的新鮮程度，或是溶液的濃度摻假等等。

2 化學傳感器目前的缺點和以后的發展趨勢

2.1 化學傳感器目前面臨的問題

化學傳感器目前最大的問題就是很多被檢測物質具有化學反應的不可逆性，識別傳感器的被污染問題，都會對傳感器元件損壞，從而降低了識別的能力，所以目前研究者也在研究如何對化學傳感器進行及時恢復、維修等等，能達到最大效益的使用傳感器。

2.2 化學傳感器未來的走向

化學傳感器未來的走向是向著功能集成化、多功能化發展，集成化就是將很多功能集成到一個儀器當中，可以實現多個參數的檢測，使得檢測簡單化，設備便攜化，適應性越來越強，危險的環境、高溫、高壓的環境下化學藥品的檢測，而且研究人員還在研究是否能利用各種新式科技進行遠程控制和操作，此外傳感器在向著便攜化發展，更人性化的方向發展，可以讓普通用戶很容易的進行操作。

3 結語

總之，化學傳感器將是今后傳感器發展的一個十分重要的分支，也是一個新世紀重要的研究領域，將為人民的生產和生活帶來更大的益處。

參考文獻：

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作者簡介：王晶（1970-），女，吉林人，本科，研究方向：化學。