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本文介紹的研究展示了借助一種新的、無需刺穿或破壞待測試樣瓶的分析方法，對經(jīng)不同處理的PET瓶進行的透氧性實驗。這種新的分析分法的原理是測定與氧相關(guān)的發(fā)光衰變時間。

這種針對PET瓶透氧性進行檢測的新技術(shù)，無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手段對容器內(nèi)氧濃度的變化進行測量，來檢測塑料瓶或其它塑料容器的氧通透性。這個以現(xiàn)代光學(xué)傳感器技術(shù)為核心的測量系統(tǒng)，特別適合于生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控。氧的侵入率和瓶蓋的密封性測定可以在與常規(guī)灌裝過程一樣的條件下進行。相關(guān)傳感器是以發(fā)光淬滅的機理為基礎(chǔ)設(shè)計的，因此使得非破壞性測量容器內(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微型氧敏傳感器檢測光纜。對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)。通過測氧儀器對這個氧濃度關(guān)聯(lián)參數(shù)的測定，能夠克服通常以發(fā)光強度為測量參數(shù)的諸多缺點。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)長時間的連續(xù)跟蹤測試，測得的數(shù)據(jù)也十分可靠，對氣態(tài)和溶解狀態(tài)的氧濃度的測量范圍覆蓋ppm級（百萬分之一）至ppb（十億分之一）級。

實驗說明

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

a）衰變時間與光源強度的波動，以及指示劑的靈敏程度無關(guān)；

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

c）衰變時間在很大程度上與敏感層面上的指示劑濃度無關(guān)。指示劑的脫色和滲析對測量信號沒有影響；

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

在瓶子內(nèi)安置一個微型氧敏感傳感器，在瓶子外配有相應(yīng)的光電子測量儀器。對熒光色素物質(zhì)的激發(fā)使發(fā)光可以透過PET瓶壁進行，重要的是測量氧敏參數(shù)——發(fā)光衰變時間，而不是發(fā)光的強度。這就使得聯(lián)機式、非破壞性地測量已灌裝和加蓋的PET瓶內(nèi)的氧濃度成為可能。光化學(xué)傳感器既可用于測量溶解于液體中的氧含量，也可用于測量氣體中（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用。Preseus公司可提供兩種不同的測氧傳感器。其中一種為Frace Oxygen傳感器，其測量下限為1ppb溶解氧（Pst6型）；另一種下限為15ppb，氧濃度動態(tài)測量范圍可達100%（Pst3型）。

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

實驗裝置

上述測量技術(shù)所需的實驗裝置并不復(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）均可通過位于德國的Preseus公司（Josef-Engert Str.11，雷根斯堡，93053）購得。在這套實驗裝置中,微型氧敏傳感器的型號為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)有三個密封圈以保證氣密性。蓋的氣密性事先還通過加上此蓋的不透氧金屬瓶的透氧性測試得到了證明。一個適合PET瓶口螺紋的安全蓋（如圖2中的裝置4所示）起到了對瓶塞3的保險作用。為了獲取測量值，一個帶金屬固定件的聚合物光纖檢測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普通瓶蓋對瓶子加以密封。采用這種安置形式時，測量過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量的。對于深棕色PET瓶，必須增加一個透明的窗口（例如，以透明的測試瓶蓋作為測光口）。

測量原理：動態(tài)發(fā)光淬滅

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

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

微粒在相互碰撞時會傳遞能量，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，于是可測到的總光信號減弱。