Table des Matières
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Spécifications
2.3 Principe de fonctionnement général
La détection optique de l'oxygène débute avec le travail de Kautsky en 1939 lorsqu'il démontra
que l'oxygène peut atténuer dynamiquement la fluorescence d'un indicateur (diminuer le
rendement quantique). Ce principe a été reporté dans différents domaines d'application tels que
la surveillance de la biologie aquatique des eaux usées, les tests pour l'analyse gazeuse du
sang et la surveillance de culture cellulaire. Cette méthode est à présent reconnue par l'ASTM
(American Society for Testing and Materials) pour la mesure de l'oxygène dans l'eau. Comparé
à la détection classique de l'oxygène à l'aide de capteurs électrochimiques, la technologie
luminescente offre plusieurs avantages tels que l'absence de consommation d'oxygène,
l'indépendance vis-à-vis de la vitesse du flux d'échantillon, l'absence d'électrolyte et le faible
entretien.
La détection optique de l'oxygène se base du la fluorescence rouge d'un colorant/indicateur
éclairé à l'aide d'une lumière bleue comme illustré ci-dessous.
Figure 2 Principe de détection optique de l'oxygène à l'aide d'un colorant fluorescent
La fluorescence du colorant est atténuée par la présence d'oxygène. La concentration
d'oxygène peut être calculée en mesurant le temps de diminution de l'intensité de la
fluorescence. Plus la concentration est élevée, plus court est le temps de diminution. En
modulant l'excitation, le temps de diminution est transformé en décalage de phase du signal de
fluorescence modulé, qui est indépendant de l'intensité de la fluorescence et donc du
vieillissement potentiel.
La pression partielle de l'oxygène (pO
) est ensuite liée à la mesure correspondante du
2
décalage de phase (Φ) pour générer la courbe d'étalonnage du capteur. Cette courbe est
-1
décrite par l'équation de Stern-Volmer où K
est l'indicateur d'atténuation constant (en mbar
)
sv
représentant l'efficacité d'atténuation de l'oxygène et donc la sensibilité du capteur, f
est une
0
constante et Φ
est le décalage de phase en absence d'oxygène représentant le temps de
0
diminution de la fluorescence du colorant sans atténuation.
La courbe d'étalonnage repose donc sur deux paramètres : le décalage de phase en absence
d'oxygène et la sensibilité du spot luminescent, K
. La concentration d'oxygène dissout est
sv
alors calculée avec la loi d'Henry en utilisant la courbe de solubilité de l'eau en fonction de la
température.
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