從(cong)針(zhen)尖到平(ping)面(mian)！微電(dian)極(ji)與(yu)平(ping)面(mian)光極，誰(shui)更懂微(wei)觀環境(jing)的“隱(yin)秘(mi)角落(luo)”

      微電(dian)極(ji)技術(shu)與(yu)平(ping)面(mian)光極技術(shu)雖都(dou)聚(ju)焦微(wei)觀世(shi)界，但無(wu)論(lun)是(shi)原(yuan)理機制(zhi)，還(hai)是(shi)應(ying)用場景，都有著(zhe)明(ming)顯(xian)差(cha)異(yi)。今天(tian)，小編就(jiu)帶(dai)大家深(shen)入(ru)了(le)解(jie)這(zhe)兩(liang)大技術(shu)的(de)區(qu)別(bie)！
壹、原(yuan)理機制(zhi)：
     微電(dian)極(ji)技術(shu)：主(zhu)要基於電(dian)化(hua)學原(yuan)理。當(dang)微(wei)電(dian)極(ji)與(yu)樣品接(jie)觸(chu)，樣品中的(de)化(hua)學物(wu)質在電(dian)極(ji)表(biao)面(mian)發生(sheng)氧化(hua)還(hai)原(yuan)反(fan)應(ying)，進(jin)而(er)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)或電(dian)壓變(bian)化(hua)。這(zhe)些(xie)變化(hua)經放(fang)大(da)、處理後(hou)，能轉化(hua)為物(wu)質濃度(du)、活(huo)性等(deng)參數。例(li)如在(zai)水(shui)質監測(ce)中測(ce)量溶解(jie)氧時，氧分子(zi)在微(wei)電(dian)極(ji)表(biao)面(mian)得電(dian)子(zi)，產(chan)生(sheng)與氧濃度(du)相關(guan)的電(dian)流(liu)信號 。微(wei)電(dian)極(ji)尺(chi)寸(cun)小，壹般直(zhi)徑(jing)在(zai)微米(mi)到毫米(mi)級別(bie)，因(yin)其(qi)表(biao)面(mian)積小，在發(fa)生電(dian)化(hua)學反(fan)應(ying)時，參與反(fan)應(ying)的物質的量(liang)少(shao)，產(chan)生(sheng)的電(dian)流(liu)微(wei)弱(ruo)，卻能精準反(fan)映(ying)微區(qu)物(wu)質變化(hua)。

    平(ping)面(mian)光極技術(shu)：依(yi)靠(kao)光化(hua)學傳(chuan)感(gan)膜(mo)熒(ying)光成(cheng)像原理。光化(hua)學傳(chuan)感(gan)器(qi)膜(mo)含有對(dui)被(bei)測(ce)物(wu)質敏感的(de)熒(ying)光染料，固(gu)定於具有滲(shen)透(tou)性的(de)聚(ju)合(he)物基質上。測(ce)定時，傳(chuan)感膜(mo)置(zhi)於沈(chen)積物、土壤、植(zhi)物(wu)根(gen)際(ji)與(yu)容器器(qi)壁(bi)間(jian)，在(zai)激(ji)發(fa)光源(yuan)照(zhao)射下，熒光染料與(yu)被(bei)測(ce)物(wu)相互作(zuo)用(yong)，致使(shi)熒光信號（強度(du)、壽(shou)命）改(gai)變(bian)。利(li)用(yong)數字(zi)成(cheng)像技術(shu)（CMOS相(xiang)機）實(shi)時記(ji)錄(lu)特(te)征發(fa)射光譜，經(jing)軟件分(fen)析將被測物含量(liang)在時(shi)間(jian)和空間(jian)上(shang)的(de)變(bian)化(hua)可視(shi)化(hua)呈(cheng)現(xian)。比(bi)如檢測(ce)底(di)泥(ni)中pH值(zhi)時(shi)，特(te)定pH值(zhi)會(hui)使(shi)熒光染料發(fa)出(chu)不(bu)同(tong)強度(du)熒光，從而(er)反(fan)映(ying)pH值(zhi)分(fen)布 。

二(er)、測量方式(shi)與特(te)點：
        微(wei)電(dian)極(ji)技術(shu)：測(ce)量時(shi)，微電(dian)極(ji)需(xu)直(zhi)接(jie)與被(bei)測(ce)物(wu)質接(jie)觸(chu)。其(qi)優(you)勢在於能精準測量微區(qu)物(wu)質的電(dian)化(hua)學參數，可對(dui)特(te)定物質進(jin)行高靈(ling)敏度(du)檢測(ce)，像檢測(ce)細(xi)胞內(nei)離子(zi)濃(nong)度(du)等。但由(you)於是(shi)接(jie)觸(chu)式(shi)測量(liang)，可能幹擾(rao)被測(ce)微環境(jing)，且壹般壹次只能測量(liang)壹個(ge)或少(shao)數幾(ji)個(ge)點位(wei)，難以(yi)快(kuai)速(su)獲(huo)取(qu)大面(mian)積、多維(wei)度(du)信息 。

     平(ping)面(mian)光極技術(shu)：采(cai)用(yong)非(fei)侵入(ru)性成(cheng)像測量(liang)，不(bu)會(hui)破(po)壞原(yuan)生(sheng)環境(jing)。能夠實(shi)時、快(kuai)速(su)地獲(huo)取(qu)微區(qu)溶解(jie)氧（DO）、pH、二氧化(hua)碳（CO₂）等(deng)多種(zhong)參數的(de)分(fen)布(bu)，還(hai)可同(tong)時(shi)獲(huo)取壹種(zhong)或多種(zhong)目(mu)標物(wu)二維空(kong)間(jian)分(fen)布(bu)信息。借助高像素(su)CMOS相(xiang)機(ji)，實現(xian)時(shi)間(jian)分(fen)辨率(lv)毫秒(miao)級、空(kong)間(jian)分(fen)辨率(lv)亞毫米(mi)級，能直(zhi)觀(guan)呈(cheng)現(xian)被(bei)測(ce)參數在(zai)時(shi)間(jian)和空間(jian)上(shang)的(de)連(lian)續(xu)變(bian)化(hua)情況(kuang)，對整體微區(qu)環境(jing)的監(jian)測更全面(mian) 。

三(san)、設備(bei)及(ji)應(ying)用(yong)場景：
     微電(dian)極(ji)技術(shu)：設備(bei)組成(cheng)相對(dui)簡(jian)單，主(zhu)要是(shi)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)微電(dian)極(ji)以(yi)及(ji)配(pei)套(tao)的(de)信號放(fang)大(da)、處理裝置(zhi)。微電(dian)極(ji)種(zhong)類(lei)多樣，按(an)制(zhi)作(zuo)材(cai)料分(fen)為(wei)非(fei)金(jin)屬和貴金(jin)屬微電(dian)極(ji)；按(an)形(xing)狀(zhuang)有微(wei)盤(pan)電(dian)極(ji)、微(wei)陣列(lie)電(dian)極(ji)等(deng)。在(zai)水(shui)質監測(ce)中可實(shi)時(shi)監測關(guan)鍵參數評(ping)估(gu)處理效果(guo)；在生(sheng)物膜(mo)研(yan)究(jiu)裏(li)監測(ce)微生(sheng)物代謝產(chan)物(wu)；在環境(jing)原位(wei)監測方(fang)面(mian)，像測量(liang)植(zhi)物(wu)根(gen)際(ji)氧氣濃度(du)等 。

    平(ping)面(mian)光極技術(shu)：設備(bei)包(bao)含光源(yuan)系(xi)統、熒(ying)光膜(mo)、成(cheng)像系(xi)統、數據采(cai)集(ji)與處理系(xi)統、樣品池或測量腔室(shi)以(yi)及(ji)控(kong)制(zhi)系(xi)統等(deng)。從(cong)類(lei)型(xing)上(shang)有封(feng)閉式(shi)（如PO2100，自(zi)帶(dai)箱(xiang)體營造(zao)暗(an)室(shi)，適(shi)用(yong)於實(shi)驗(yan)室(shi)模(mo)擬(ni)研(yan)究(jiu)）和便攜式(shi)（如PO1100，小巧便(bian)攜，適合(he)野外(wai)現(xian)場測量(liang)）。廣泛(fan)用(yong)於水(shui)體、沈積物、土壤和植(zhi)物(wu)根(gen)際(ji)等(deng)環境(jing)監測(ce)，如在(zai)水(shui)質監測(ce)中追(zhui)蹤溶解(jie)氧、pH和二氧化(hua)碳動(dong)態(tai)變化(hua)；在土壤科學研究(jiu)植(zhi)物(wu)根(gen)際(ji)與(yu)土壤微生物(wu)活(huo)動(dong)等(deng) 。