平(ping)面光(guang)極技術(shu)：毫(hao)秒(miao)級(ji)時間分辨率(lv)，實時監(jian)測(ce)待測(ce)物(wu)微(wei)區(qu)變化

壹、引言(yan)

在(zai)環境(jing)科學(xue)、生(sheng)物(wu)學(xue)以及(ji)材(cai)料(liao)科學(xue)等(deng)領域，對物質(zhi)微區(qu)變化的實時監(jian)測(ce)是理(li)解(jie)和(he)控制(zhi)復(fu)雜過(guo)程(cheng)的(de)關鍵。平(ping)面光(guang)極技術(shu)作(zuo)為壹種非破壞(huai)性(xing)、高(gao)時空(kong)分辨率(lv)的熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)技術(shu)，最近取(qu)得(de)了(le)重大(da)突(tu)破，實現了(le)毫(hao)秒級時間分辨率(lv)的實時監(jian)測(ce)，為科學(xue)研究帶來(lai)了(le)全(quan)新的(de)視(shi)角。

二、平(ping)面光(guang)極技術(shu)概(gai)述(shu)

平(ping)面光(guang)極技術(shu)是(shi)壹(yi)種基於光學(xue)傳感(gan)原(yuan)理的(de)先進(jin)技術(shu)，通過(guo)在透(tou)明(ming)載(zai)體(ti)（如聚合物(wu)薄(bo)膜）上塗覆(fu)特(te)定的熒光(guang)或(huo)吸(xi)收(shou)性(xing)染(ran)料(liao)，來(lai)檢測環(huan)境(jing)中(zhong)的目(mu)標(biao)化(hua)學(xue)物質(zhi)。這些(xie)染(ran)料(liao)的(de)熒光特性(xing)會隨著(zhe)目(mu)標(biao)化(hua)學(xue)物質(zhi)的變化而改(gai)變，從(cong)而(er)通過(guo)測量(liang)熒(ying)光(guang)的(de)變化來(lai)推斷(duan)出化(hua)學(xue)參數的濃度(du)。

三、技(ji)術(shu)突(tu)破：毫秒級時間分辨率(lv)

智感(gan)環境團(tuan)隊基於平(ping)面光(guang)極技術(shu)開(kai)發(fa)的(de)新型設備，配(pei)備了(le)高(gao)像(xiang)素(su)CMOS相(xiang)機(ji)，實現了(le)時間分辨率(lv)毫秒(miao)級(ji)，空(kong)間分辨率(lv)亞毫(hao)米(mi)級(ji)的實時監(jian)測(ce)。這壹突(tu)破性(xing)的進(jin)展，使(shi)得平(ping)面光(guang)極技術(shu)能(neng)夠在(zai)更(geng)短(duan)的時間內(nei)捕捉到更(geng)多(duo)的(de)化(hua)學(xue)參數變化信(xin)息，為科學(xue)研究提(ti)供(gong)了(le)更(geng)為精確(que)和全面(mian)的數據支持(chi)。

四、實時監(jian)測(ce)待測(ce)物(wu)微(wei)區(qu)變化

平(ping)面光(guang)極技術(shu)的(de)毫(hao)秒(miao)級(ji)時間分辨率(lv)和亞(ya)毫(hao)米(mi)級空(kong)間分辨率(lv)，使得(de)它(ta)能夠實時監(jian)測(ce)待測(ce)物(wu)的(de)微(wei)區(qu)變化。無論(lun)是在(zai)沈(chen)積(ji)物-水(shui)微(wei)界(jie)面(mian)、水生(sheng)動(dong)植(zhi)物(wu)還是土壤植(zhi)物(wu)根(gen)際環(huan)境(jing)中(zhong)，平(ping)面光(guang)極技術(shu)都(dou)能夠快(kuai)速(su)、準確(que)地(di)獲取(qu)DO、pH及(ji)CO2等(deng)關鍵參數的實時變化數據。這種能力(li)對於理解生(sheng)物(wu)地(di)球化(hua)學(xue)過(guo)程(cheng)、環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)監測(ce)以及(ji)生(sheng)態(tai)系(xi)統健(jian)康評估等(deng)具有重要意義(yi)。

五、技術(shu)優勢與(yu)應用(yong)前景

平(ping)面光(guang)極技術(shu)的(de)優勢在(zai)於其非破壞(huai)性(xing)、高(gao)時空(kong)分辨率(lv)以及(ji)實時監(jian)測(ce)的能(neng)力(li)。這些(xie)優勢使(shi)得它(ta)在環(huan)境科學(xue)、生(sheng)物(wu)學(xue)、材(cai)料(liao)科學(xue)等(deng)領域具有廣(guang)泛(fan)的(de)應用(yong)前景。例(li)如，在(zai)環(huan)境監(jian)測中(zhong)，平(ping)面光(guang)極技術(shu)可(ke)以(yi)用(yong)於水質(zhi)監測(ce)、空(kong)氣質(zhi)量監(jian)測(ce)以(yi)及(ji)土壤汙染(ran)監測(ce)等(deng)方面(mian)；在生(sheng)物(wu)學(xue)研究中(zhong)，它(ta)可以(yi)用於細(xi)胞(bao)成像(xiang)、生(sheng)物(wu)分(fen)子(zi)追蹤以及(ji)生(sheng)物(wu)反(fan)應監(jian)測等(deng)方面(mian)；在材(cai)料(liao)科學(xue)中(zhong)，它(ta)可以(yi)用於材(cai)料(liao)性(xing)能表(biao)征、材(cai)料(liao)老(lao)化監(jian)測以(yi)及(ji)材(cai)料(liao)表(biao)面(mian)分析等(deng)方面(mian)。

平(ping)面光(guang)極技術(shu)的(de)毫(hao)秒(miao)級(ji)時間分辨率(lv)和實時監(jian)測(ce)待測(ce)物(wu)微(wei)區(qu)變化的能(neng)力(li)，為科學(xue)研究帶來(lai)了(le)革(ge)命性(xing)的變化。隨著(zhe)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)發展(zhan)和完善(shan)，相(xiang)信(xin)平(ping)面光(guang)極技術(shu)將(jiang)在更(geng)多(duo)領域發揮(hui)重要作用(yong)，為人類(lei)探索(suo)自(zi)然(ran)界(jie)的(de)奧秘提(ti)供(gong)更(geng)多(duo)有力(li)的支(zhi)持(chi)。智(zhi)感(gan)環境團(tuan)隊基於平(ping)面光(guang)極技術(shu)開(kai)發(fa)了(le)封閉(bi)式(shi)平(ping)面光(guang)極設備，並(bing)成功(gong)將(jiang)其應用(yong)於沈積物-水微(wei)界(jie)面(mian)、水生(sheng)動(dong)植(zhi)物(wu)和(he)土壤植物(wu)根際環(huan)境(jing)的研究。這些(xie)設備具(ju)備以(yi)下特(te)點(dian)：

1. 實時、快(kuai)速(su)地(di)獲取(qu)區(qu)域(yu)DO/pH/CO₂的(de)分(fen)布(bu)。

2. 設備自(zi)帶封閉(bi)式(shi)箱體(ti)，滿(man)足(zu)測定(ding)所需的暗(an)室條件(jian)。

3. 設備與(yu)軟件(jian)配(pei)套使(shi)用(yong)，可(ke)集(ji)成校(xiao)準、獲取(qu)圖(tu)像(xiang)、處(chu)理(li)圖(tu)像(xiang)於壹體(ti)。

4. 非侵(qin)入(ru)性(xing)成像(xiang)測量(liang)，不(bu)破壞(huai)原(yuan)生(sheng)環(huan)境(jing)。

5. 配(pei)備高(gao)像(xiang)素(su)CMOS相(xiang)機(ji)，實現時間分辨率(lv)毫秒(miao)級(ji)，空(kong)間分辨率(lv)亞毫(hao)米(mi)級(ji)。

此(ci)外(wai)，還有便(bian)攜(xie)式(shi)平(ping)面光(guang)極檢測儀PO1100，它(ta)小(xiao)巧(qiao)輕便(bian)、便於移(yi)動和(he)攜(xie)帶，同樣能夠實時、快(kuai)速(su)地(di)獲取(qu)區(qu)域(yu)DO/pH/CO₂的(de)分(fen)布(bu)。使用(yong)前，熒光傳感(gan)膜需要標定(ding)並繪(hui)制(zhi)標準曲線(xian)，工作(zuo)環(huan)境(jing)和存儲環境(jing)對(dui)溫度(du)和濕(shi)度(du)有壹(yi)定(ding)要求。