一、引言

在環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)以及材料科學(xué)等領(lǐng)域，對(duì)物質(zhì)微區(qū)變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是理解和控制復(fù)雜過(guò)程的關(guān)鍵。平面光極技術(shù)作為一種非破壞性、高時(shí)空分辨率的熒光成像技術(shù)，最近取得了重大突破，實(shí)現(xiàn)了毫秒級(jí)時(shí)間分辨率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為科學(xué)研究帶來(lái)了全新的視角。

二、平面光極技術(shù)概述

平面光極技術(shù)是一種基于光學(xué)傳感原理的先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)在透明載體（如聚合物薄膜）上涂覆特定的熒光或吸收性染料，來(lái)檢測(cè)環(huán)境中的目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)。這些染料的熒光特性會(huì)隨著目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)的變化而改變，從而通過(guò)測(cè)量熒光的變化來(lái)推斷出化學(xué)參數(shù)的濃度。

三、技術(shù)突破：毫秒級(jí)時(shí)間分辨率

智感環(huán)境團(tuán)隊(duì)基于平面光極技術(shù)開(kāi)發(fā)的新型設(shè)備，配備了高像素CMOS相機(jī)，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間分辨率毫秒級(jí)，空間分辨率亞毫米級(jí)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這一突破性的進(jìn)展，使得平面光極技術(shù)能夠在更短的時(shí)間內(nèi)捕捉到更多的化學(xué)參數(shù)變化信息，為科學(xué)研究提供了更為精確和全面的數(shù)據(jù)支持。

四、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)物微區(qū)變化

平面光極技術(shù)的毫秒級(jí)時(shí)間分辨率和亞毫米級(jí)空間分辨率，使得它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)物的微區(qū)變化。無(wú)論是在沉積物-水微界面、水生動(dòng)植物還是土壤植物根際環(huán)境中，平面光極技術(shù)都能夠快速、準(zhǔn)確地獲取DO、pH及CO2等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)。這種能力對(duì)于理解生物地球化學(xué)過(guò)程、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)以及生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估等具有重要意義。

五、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用前景

平面光極技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其非破壞性、高時(shí)空分辨率以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的能力。這些優(yōu)勢(shì)使得它在環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，平面光極技術(shù)可以用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)以及土壤污染監(jiān)測(cè)等方面；在生物學(xué)研究中，它可以用于細(xì)胞成像、生物分子追蹤以及生物反應(yīng)監(jiān)測(cè)等方面；在材料科學(xué)中，它可以用于材料性能表征、材料老化監(jiān)測(cè)以及材料表面分析等方面。

平面光極技術(shù)的毫秒級(jí)時(shí)間分辨率和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)物微區(qū)變化的能力，為科學(xué)研究帶來(lái)了革命性的變化。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，相信平面光極技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為人類(lèi)探索自然界的奧秘提供更多有力的支持。智感環(huán)境團(tuán)隊(duì)基于平面光極技術(shù)開(kāi)發(fā)了封閉式平面光極設(shè)備，并成功將其應(yīng)用于沉積物-水微界面、水生動(dòng)植物和土壤植物根際環(huán)境的研究。這些設(shè)備具備以下特點(diǎn)：

1. 實(shí)時(shí)、快速地獲取區(qū)域DO/pH/CO₂的分布。

2. 設(shè)備自帶封閉式箱體，滿足測(cè)定所需的暗室條件。

3. 設(shè)備與軟件配套使用，可集成校準(zhǔn)、獲取圖像、處理圖像于一體。

4. 非侵入性成像測(cè)量，不破壞原生環(huán)境。

5. 配備高像素CMOS相機(jī)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨率毫秒級(jí)，空間分辨率亞毫米級(jí)。

此外，還有便攜式平面光極檢測(cè)儀PO1100，它小巧輕便、便于移動(dòng)和攜帶，同樣能夠?qū)崟r(shí)、快速地獲取區(qū)域DO/pH/CO₂的分布。使用前，熒光傳感膜需要標(biāo)定并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，工作環(huán)境和存儲(chǔ)環(huán)境對(duì)溫度和濕度有一定要求。