ఒక ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ మెకానిజం ఆధారంగా ఒక తెలివైన ఆప్టికల్ కరిగిన ఆక్సిజన్ కొలత పద్ధతి

ఫెంగ్‌మీ లి, యొగువాంగ్ వీ *, యింగి చెన్, డాలియాంగ్ లి మరియు జు జాంగ్
స్వీకరించినది: 1 అక్టోబర్ 2015;ఆమోదించబడినది: 1 డిసెంబర్ 2015;ప్రచురణ: 9 డిసెంబర్ 2015
అకడమిక్ ఎడిటర్: ఫ్రాన్సిస్ S. లిగ్లర్
కాలేజ్ ఆఫ్ ఇన్ఫర్మేషన్ అండ్ ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్, చైనా అగ్రికల్చరల్ యూనివర్శిటీ, 17 సింఘువా ఈస్ట్ రోడ్,
Beijing 100083, China; lifm@cau.edu.cn (F.L.); chyingyi@126.com (Y.C.); dliangl@cau.edu.cn (D.L.);
zhangxu_zx888@sina.com (X.Z.)
*Correspondence: weiyaoguang@gmail.com; Tel.: +86-10-6273-6764; Fax: +86-10-6273-7741

నైరూప్య:కరిగిన ఆక్సిజన్ (DO) ఆక్వాకల్చర్‌లో చేపల ఆరోగ్యకరమైన పెరుగుదలను ప్రభావితం చేసే కీలకమైన అంశం.DO కంటెంట్ జల వాతావరణంతో మారుతుంది మరియు కనుక ఆన్‌లైన్‌లో పర్యవేక్షించబడాలి.అయినప్పటికీ, అయోడోమెట్రీ మరియు ఇతర రసాయన విశ్లేషణ పద్ధతులు వంటి సాంప్రదాయ కొలత పద్ధతులు ఆన్‌లైన్ పర్యవేక్షణకు తగినవి కావు.క్లార్క్ పద్ధతి చాలా కాలం పాటు పర్యవేక్షణ కోసం తగినంత స్థిరంగా లేదు.ఈ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, ఈ పేపర్ ఫ్లోరోసెన్స్ క్వెన్చింగ్ మెకానిజం ఆధారంగా ఇంటెలిజెంట్ DO కొలత పద్ధతిని ప్రతిపాదిస్తుంది. ఈ కొలత వ్యవస్థ ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ డిటెక్షన్, సిగ్నల్ కండిషనింగ్, ఇంటెలిజెంట్ ప్రాసెసింగ్ మరియు పవర్ సప్లై మాడ్యూల్స్‌తో కూడి ఉంటుంది.ఆప్టికల్ ప్రోబ్ DO కంటెంట్‌ను గుర్తించడానికి ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ మెకానిజంను అవలంబిస్తుంది మరియు సమస్యను పరిష్కరిస్తుంది, అయితే సాంప్రదాయ రసాయన పద్ధతులు పర్యావరణం ద్వారా సులభంగా ప్రభావితమవుతాయి.ఆప్టికల్ ప్రోబ్‌లో కనిపించే పరాన్నజీవి కాంతిని వేరుచేయడానికి మరియు పరిహార వ్యూహాన్ని అమలు చేయడానికి థర్మిస్టర్ మరియు ద్వంద్వ ఉత్తేజిత మూలాలు ఉన్నాయి.ఇంటెలిజెంట్ ప్రాసెసింగ్ మాడ్యూల్ IEEE 1451.2 ప్రమాణాన్ని స్వీకరిస్తుంది మరియు తెలివైన పరిహారాన్ని పొందుతుంది.ఆప్టికల్ కొలత పద్ధతి స్థిరంగా, ఖచ్చితమైనదని మరియు ఆక్వాకల్చర్ అప్లికేషన్‌లలో ఆన్‌లైన్ DO పర్యవేక్షణకు తగినదని ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.

1. పరిచయం

కరిగిన ప్రాణవాయువు (DO) నీటిలో కరిగిన ఆక్సిజన్ అణువులను సూచిస్తుంది మరియు మానవ మరియు జంతువుల జీవితాన్ని నిర్వహించడానికి ఇది అవసరం.లైఫ్ సైన్స్, బయోటెక్నాలజీ, మెడిసిన్ మరియు ఆక్వాకల్చర్ పరిశ్రమలలో కీలక పాత్ర కారణంగా ఆక్సిజన్ ఒక ముఖ్యమైన విశ్లేషణ.నీటిలోని DO కంటెంట్ నీటి నాణ్యతకు సూచన, మరియు మురుగునీటి స్వీయ-శుద్దీకరణ ప్రక్రియలలో ఆక్సిజన్ స్థాయిలను జాగ్రత్తగా నియంత్రించడం చాలా ముఖ్యం [1,2].నీటి నాణ్యత H2S, NO2, NH4+ మరియు సేంద్రీయ పదార్థం వంటి నీటిలో ఉండే కలుషితాలకు దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.రంగు, రసాయన ఆక్సిజన్ డిమాండ్ (COD) మరియు బయోలాజికల్ ఆక్సిజన్ డిమాండ్ (BOD)తో సహా మురుగునీటి లక్షణాలు పారిశ్రామిక మురుగునీటిలో కాలుష్య కారకాల స్థాయిని ప్రత్యేకంగా సూచిస్తాయి [3].అదే సమయంలో, జల జీవుల ఆరోగ్యం మరియు పెరుగుదలలో DO చాలా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది [4,5].నిర్దిష్ట గంటల పాటు 2 mg/L కంటే తక్కువ DO కంటెంట్ నీటి జీవుల ఊపిరి మరియు మరణానికి కారణమవుతుంది [6].మానవులకు, త్రాగునీటిలో DO కంటెంట్ 6 mg/L కంటే తక్కువ ఉండకూడదు.పర్యవసానంగా, ఆక్వాకల్చర్ పరిశ్రమలో మరియు రోజువారీ జీవితంలో ఆక్సిజన్ సాంద్రతలను నిర్ణయించడం చాలా ముఖ్యమైనది.అయినప్పటికీ, ఉష్ణోగ్రత, పీడనం మరియు లవణీయత వంటి అన్ని బాహ్య ప్రభావ కారకాలతో DO కంటెంట్‌ను పర్యవేక్షించడం కష్టం.ఖచ్చితమైన DO కంటెంట్‌ని పొందేందుకు, గుర్తించే పద్ధతి తెలివైన పరిహారాన్ని అమలు చేయాలి.సాధారణంగా, DO కంటెంట్‌ను గుర్తించడానికి మూడు పద్ధతులను ఉపయోగించవచ్చు: అయోడోమెట్రిక్, ఎలక్ట్రోకెమికల్ మరియు ఆప్టికల్ పద్ధతులు [7,8].

అయోడోమెట్రిక్ పద్ధతి [9,10] అనేది నీటిలో DO కంటెంట్‌ను గుర్తించే ఒక ప్రసిద్ధ మరియు ఖచ్చితమైన పద్ధతి.ఇది విశ్వసనీయ పద్ధతి, కానీ సంక్లిష్ట గుర్తింపు ప్రక్రియను కలిగి ఉంది మరియు ఆన్‌లైన్‌లో నీటి నాణ్యతను గుర్తించడానికి ఉపయోగించబడదు.ఈ పద్ధతి ప్రధానంగా ప్రయోగశాల వాతావరణంలో (ఆఫ్-లైన్) బెంచ్‌మార్క్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది.ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పద్ధతి [11-14] ఎలక్ట్రోడ్‌ల వద్ద రెడాక్స్ ప్రతిచర్యల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ప్రవాహాన్ని గుర్తించడానికి ఎలక్ట్రోడ్‌లను ఉపయోగిస్తుంది.ఈ పద్ధతిని గుర్తించే సూత్రం ఆధారంగా పోలారోగ్రాఫిక్ రకం లేదా గాల్వానిక్ సెల్ రకంగా వర్గీకరించవచ్చు.DO కంటెంట్‌ను గుర్తించడంలో ఎలక్ట్రోకెమికల్ పద్ధతికి సుదీర్ఘ చరిత్ర ఉంది;క్లార్క్ పోలరోగ్రాఫిక్ పద్ధతి అని పిలవబడే మొదటి పద్ధతిని 1956లో YSI కంపెనీకి చెందిన క్లార్క్ రూపొందించారు [12].అయోడోమెట్రీకి విరుద్ధంగా, ఎలక్ట్రోకెమికల్ పద్ధతి ఎలక్ట్రోడ్ మరియు DO అణువుల మధ్య సంభవించే ఆక్సీకరణ-తగ్గింపు ప్రతిచర్య ద్వారా DO కంటెంట్‌ను పర్యవేక్షిస్తుంది మరియు గుర్తింపు ప్రక్రియలో ఆక్సిజన్‌ను వినియోగిస్తుంది.డిటెక్షన్ ఫలితాన్ని నిర్ణయించడంలో పెద్ద సంఖ్యలో కారకాలతో ఇన్‌స్ట్రుమెంటల్ డ్రిఫ్ట్ అనివార్యం అయినందున, ఎలక్ట్రోకెమికల్ సెన్సార్‌లకు సాధారణ క్రమాంకనం మరియు భర్తీ అవసరం.ఆప్టికల్ DO సెన్సార్‌లు [15,16] అయోడోమెట్రీ మరియు ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పద్ధతుల కంటే మరింత ఆకర్షణీయంగా ఉంటాయి ఎందుకంటే అవి వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన సమయాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఆక్సిజన్‌ను వినియోగించవు, కాలక్రమేణా చిన్న డ్రిఫ్ట్ కలిగి ఉంటాయి, బాహ్య ఆటంకాలను తట్టుకోగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ఉపాంత క్రమాంకనం అవసరం.ఆప్టికల్ DO సెన్సార్ల గుర్తింపు సూత్రం ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇందులో ఫ్లోరోసెంట్ లైఫ్‌టైమ్ డిటెక్షన్ మరియు ఫ్లోరోసెంట్ ఇంటెన్సిటీ డిటెక్షన్ ఉన్నాయి.జీవితకాలం కాకుండా ఫోటోడియోడ్ ద్వారా తీవ్రత గుర్తింపును సాధించవచ్చు, ఇది దశ మార్పు ఆధారంగా గుర్తించబడాలి [17].ఈ అధ్యయనం ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ మెకానిజం ఆధారంగా ఒక తెలివైన ఆప్టికల్ కొలత పద్ధతిని అభివృద్ధి చేస్తుంది.

పైన పేర్కొన్న పద్ధతుల్లో కొన్ని ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి, అవి చైనాలోని ఆక్వాకల్చర్ పరిశ్రమకు సరిపోవు.మొదట, ఆక్వాకల్చర్ పరిశ్రమను ప్రభావితం చేసే అనేక అంశాలతో వ్యవహరించాల్సిన ఆక్వేరిస్ట్‌కు DO కంటెంట్‌ని గుర్తించడం కష్టం.మూడు పద్ధతుల యొక్క పోలిక బలహీనమైన వ్యతిరేక జోక్య లక్షణాల కారణంగా ఎలక్ట్రోకెమికల్ పద్ధతి మంచి ఎంపిక కాదని చూపిస్తుంది.రెండవది, DO కంటెంట్ స్థిరంగా ఉండదు మరియు సహజ నీటిలో సరిపోని ఏకాగ్రత చేపల మరణానికి దారితీస్తుంది.కాబట్టి, నిజ సమయంలో DO కంటెంట్‌ని గుర్తించడం చాలా ముఖ్యం.అయితే, అయోడోమెట్రీ పద్ధతి నీటి నమూనాలను తప్పనిసరిగా ప్రయోగశాలలో పరీక్షించాలి, ఈ కారణంగా వాస్తవ ఉత్పత్తిలో జీవులను పర్యవేక్షించడానికి ఈ పద్ధతి తగదు.

చివరగా, సాంప్రదాయ ఆప్టికల్ సెన్సార్‌లు అనేక ప్రతికూలతలను కలిగి ఉన్నాయి, వీటిలో బాహ్య ఉష్ణోగ్రత, పీడనం మరియు లవణీయతలో మార్పులకు అవకాశం ఉంది మరియు రంగు యొక్క క్షీణత లేదా లీచింగ్ కారణంగా కాంతి మూలం మరియు డ్రిఫ్ట్ తగ్గుతుంది.ఇంటెలిజెంట్ ప్రాసెసింగ్ మాడ్యూల్‌లను జోడించడం ద్వారా ఈ అన్ని కారకాల ప్రభావాన్ని తగ్గించవచ్చు.విదేశాల నుండి పరిచయం చేయబడిన సంప్రదాయ ఆప్టికల్ DO సెన్సార్ ఖరీదైనది మరియు ఆక్వాకల్చర్ పరిశ్రమలో ఉపయోగించినప్పుడు అధిక ఖచ్చితత్వాన్ని కలిగి ఉండదు.అందువల్ల, చవకైన మరియు తెలివైన అంకితమైన ఆప్టికల్ DO సెన్సార్‌ను రూపొందించడం మరియు అభివృద్ధి చేయడం అవసరం.ఈ అధ్యయనం ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ మెకానిజం ఆధారంగా ఒక తెలివైన DO కొలత పద్ధతిని ప్రతిపాదించింది మరియు అభివృద్ధి చేస్తుంది.సెన్సార్ నాలుగు మాడ్యూళ్లను కలిగి ఉంది: ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ డిటెక్షన్, సిగ్నల్ కండిషనింగ్, ఇంటెలిజెంట్ ప్రాసెసింగ్ మరియు పవర్ సప్లై మాడ్యూల్స్.ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్‌పై ఆధారపడిన సెన్సార్ అనేక ప్రయోజనకరమైన అంశాలను కలిగి ఉంది: తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం, చిన్న పరిమాణం, అధిక ఖచ్చితత్వం మరియు అయోడోమెట్రీ లేదా ఎలక్ట్రోకెమికల్ సెన్సార్‌ల కంటే బలమైన యాంటీ-ఇంటర్‌ఫరెన్స్ లక్షణాలు.

2. మెటీరియల్స్ మరియు పద్ధతులు

2.1ఆప్టికల్ డిసాల్వ్డ్ ఆక్సిజన్ సెన్సార్ యొక్క మొత్తం డిజైన్

అస్థిర ప్రభావ కారకాల ఉనికిని బట్టి, సెన్సార్ ఫ్లోరోసెన్స్ చల్లార్చడం ఆధారంగా ఆప్టికల్ ప్రోబ్‌ను స్వీకరిస్తుంది.సాంప్రదాయ DO సెన్సార్‌తో పోలిస్తే, ఈ అధ్యయనంలో ప్రతిపాదించబడిన ఇంటెలిజెంట్ ఆప్టికల్ DO సెన్సార్ మెరుగైన ప్రోబ్ స్ట్రక్చర్ మరియు అదనపు ఇంటెలిజెంట్ ప్రాసెసింగ్ మాడ్యూల్‌ను కలిగి ఉంది.ఈ అమరిక పారామితులు ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ ఎలక్ట్రానిక్ డేటా షీట్ (TEDS) మెమరీలో నిల్వ చేయబడతాయి.ఫ్లూరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ డిటెక్షన్, సిగ్నల్ కండిషనింగ్, ఇంటెలిజెంట్ ప్రాసెసింగ్ మరియు పవర్ సప్లై మాడ్యూల్స్ ఇంటెలిజెంట్ సెన్సార్‌లో ఉన్నాయని మూర్తి 1 చూపిస్తుంది.ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ డిటెక్షన్ మాడ్యూల్ ఉష్ణోగ్రత ప్రోబ్ మరియు DO ప్రోబ్‌ను కలిగి ఉంటుంది.నీటి ఉష్ణోగ్రత సంకేతాలను సేకరించడానికి ఉష్ణోగ్రత ప్రోబ్ బాధ్యత వహిస్తుంది మరియు DO సంకేతాలను సేకరించడానికి DO ప్రోబ్ బాధ్యత వహిస్తుంది.సిగ్నల్ కండిషనింగ్ సర్క్యూట్‌ల ద్వారా అసలు ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌ను 0–2.5 V వోల్టేజ్ సిగ్నల్‌గా మార్చవచ్చు.MSP430 మైక్రోకంట్రోలర్, ఇది ఇంటెలిజెంట్ ప్రాసెసింగ్ మాడ్యూల్ యొక్క ప్రధాన భాగం, సిగ్నల్ కండిషనింగ్ సర్క్యూట్‌లు, TEDS మెమరీ మరియు సీరియల్ ఇంటర్‌ఫేస్ [18]కి కనెక్ట్ చేయబడింది.సేకరించిన డేటా మల్టీ-ప్రోబ్ డేటా ఫ్యూజన్ టెక్నాలజీ ద్వారా ఫ్యూజ్ చేయబడుతుంది మరియు మైక్రోకంట్రోలర్ ద్వారా ప్రాసెస్ చేయబడిన మరియు విశ్లేషించబడిన తర్వాత పొందిన DO విలువ అనుకూలమైన RS485 ఇంటర్‌ఫేస్ ద్వారా బదిలీ చేయబడుతుంది.RS485 ఇంటర్‌ఫేస్ మైక్రోకంట్రోలర్‌ను ఎగువ PCతో కమ్యూనికేట్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.సెన్సార్ ఆన్-ఆఫ్ పవర్ సప్లై ద్వారా శక్తిని పొందుతుంది, ఇది MSP430 మైక్రోకంట్రోలర్ ద్వారా కూడా నియంత్రించబడుతుంది.

2.2ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ డిటెక్షన్ మాడ్యూల్ రూపకల్పన

ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ డిటెక్షన్ మాడ్యూల్ యొక్క స్కీమాటిక్ మూర్తి 2లో చూపబడింది. ఇది సుమారుగా 16 సెం.మీ పొడవు మరియు 4 సెం.మీ వ్యాసం కలిగి ఉంటుంది.ఆక్వాకల్చర్ పరిశ్రమ అవసరాలకు అనుకూలత కోసం కాంపాక్ట్ ప్రోబ్ కాన్ఫిగరేషన్ ఉపయోగించబడుతుంది.మూర్తి 2లో వివరించినట్లుగా, DO ప్రోబ్‌లో డ్యూయల్ హై-బ్రైట్‌నెస్ బ్లూ LEDలు, సోల్-జెల్ ఫిల్మ్, గ్లాస్ స్లైడ్, రెడ్ ఆప్టికల్ ఫిల్టర్, బ్లూ ఆప్టికల్ ఫిల్టర్ పేపర్ మరియు సిలికాన్ ఫోటోడియోడ్ ఉన్నాయి.ఈ మాడ్యూల్ కొలతల సమయంలో పరిసర ఉష్ణోగ్రతను పర్యవేక్షించడానికి ప్లాటినం నిరోధకతను కూడా కలిగి ఉంటుంది.ఉష్ణోగ్రత క్రమాంకనం కోసం సాఫ్ట్‌వేర్‌లో ఫ్లోరోసెంట్ తీవ్రత మరియు ఉష్ణోగ్రత ప్రాసెస్ చేయబడతాయి.

ద్వంద్వ హై-బ్రైట్‌నెస్ బ్లూ LEDలు (LA470-02) ఒకే ఫ్రీక్వెన్సీలో మాడ్యులేట్ చేయబడతాయి, తద్వారా బ్లూ LEDల యొక్క కాంతి తీవ్రత నష్టం సరిగ్గా ఒకే విధంగా ఉన్నందున ప్రేరేపిత LEDని భర్తీ చేయడానికి సూచన LEDని ఉపయోగించవచ్చు.అదే పౌనఃపున్యంలో, ఫోటోడియోడ్ కొలత వాతావరణంలో పరిసర కాంతి కారణంగా నేపథ్య రేడియేషన్‌ను తగ్గిస్తుంది మరియు ఏదైనా ఫ్లోరోసెంట్ పదార్థం యొక్క ఉత్తేజాన్ని నివారించవచ్చు.అదనంగా, LED ల యొక్క తీవ్రత తక్కువ స్థాయికి తగ్గించబడుతుంది, దీనిలో రంగు యొక్క ఫోటోబ్లిచింగ్ దృగ్విషయం సంభవించే ఒక చిన్న సంభావ్యత ఉంటుంది [19].నీలిరంగు ఉత్తేజిత LED యొక్క కేంద్ర తరంగదైర్ఘ్యం దాదాపు 465 nm, ఇది ఇతర తరంగదైర్ఘ్యాల కాంతిని బయటకు తీయడానికి నీలిరంగు బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టర్ పేపర్‌తో ఫిల్టర్ చేయబడుతుంది.ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు బ్లూ లైట్ 650 nm వద్ద ఫ్లోరోసెన్స్‌ను విడుదల చేయడానికి సున్నితమైన పొరను ప్రేరేపించగలదని చూపిస్తుంది.పరాన్నజీవి కాంతి ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి, ప్రోబ్‌లో LED ల ముందు నీలం బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టర్ పేపర్లు (OF1 మరియు OF2) మరియు సిలికాన్ ఫోటోడియోడ్ ముందు ఎరుపు హై-పాస్ ఫిల్టర్ (OF3) అమర్చబడి ఉంటుంది.ఒక సిలికాన్ ఫోటోడియోడ్ (OPT 301) సోల్-జెల్ ఫిల్మ్ నుండి విడుదలయ్యే ఫ్లోరోసెన్స్ మరియు సూచన LED నుండి బ్లూ లైట్‌ను స్వీకరించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.బ్లూ ఎక్సైటేషన్ LED మరియు బ్లూ రిఫరెన్స్ LED లు ఎరుపు హై-పాస్ ఫిల్టర్ యొక్క వివిధ వైపులా వేరు చేయబడ్డాయి, ఇది పరాన్నజీవి కాంతిని తగ్గించడంలో మరియు ఆప్టికల్ సిగ్నల్ డిటెక్షన్ యొక్క ఖచ్చితత్వానికి హామీ ఇవ్వడంలో ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. ఫ్లోరోసెంట్ సెన్సింగ్ ఫిల్మ్‌లో అత్యంత ముఖ్యమైన భాగం. DO సెన్సార్ మరియు దాని పనితీరు సెన్సార్ యొక్క ఖచ్చితత్వం, సామర్థ్యం మరియు స్థిరత్వాన్ని గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.పరిశోధకులు ఫ్లోరోసెన్స్ సూచికలపై అనేక అధ్యయనాలు నిర్వహించారు [20–22] మరియు అత్యంత సాధారణ ఫ్లోరోసెంట్ సూచికలలో మెటల్ పోర్ఫిరిన్ కాంప్లెక్స్‌లు, ఆర్గానిక్ పాలిసైక్లిక్ సుగంధ హైడ్రోకార్బన్‌లు మరియు ట్రాన్సిషన్ మెటల్ కాంప్లెక్స్‌లు ఉన్నాయని కనుగొన్నారు [23].Ru(bpy)3Cl2 ఈ అధ్యయనంలో ఫ్లోరోసెన్స్ సూచికగా ఎంపిక చేయబడింది, ఎందుకంటే దాని అధిక ఉద్గార మెటల్-టు-లిగాండ్ ఛార్జ్-ట్రాన్స్‌ఫర్ స్థితి, సుదీర్ఘ జీవితకాలం మరియు స్పెక్ట్రం యొక్క నీలం-ఆకుపచ్చ ప్రాంతంలో బలమైన శోషణ, దీనికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. అధిక-ప్రకాశం నీలం LED [20].రంగు పోరస్ మరియు హైడ్రోఫోబిక్ సోల్-జెల్ ఫిల్మ్‌లో దాదాపు 0.04 మి.మీ.సోల్-జెల్ ఫిల్మ్ గ్లాస్ స్లయిడ్ ఉపరితలంపై అమర్చబడి ఉంటుంది, ఇది ప్రేరేపణ మరియు కాంతిని చొచ్చుకుపోయేలా పారదర్శకంగా ఉండాలి.ఫిల్మ్ కూడా ఆర్క్ ఆకారంలో ఉండాలి మరియు స్థిరమైన పరిమాణాన్ని నిర్వహించాలి;ఆర్క్ ఉపరితలం పరిచయం యొక్క ప్రాంతాన్ని పెంచడానికి మరియు ఉపరితల బుడగను నివారించడానికి రూపొందించబడింది.సెన్సార్ యొక్క ఆపరేటింగ్ సూత్రం ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ మెకానిజంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.ఫ్లోరోసెంట్ క్వెన్చింగ్ ప్రక్రియ స్టెర్న్-వోల్మర్ సమీకరణం [24-26] ద్వారా వివరించబడింది.