氧与许多重要的化学及生化反应密切相关,因此,在化学工业、医疗保健、生物学、环境保护、生态等许多领域的研究中氧浓度测定的地位越来越重要,氧传感器技术也随之得到发展。迄今为止,虽然国外研究小组在实验室和海洋原位检测中尝试了多种平面光化学传感器的结构设计和水下敏感膜的制备方法,可是由于平面光化学传感器的研究工作还处于起始阶段,目前国际上尚无任何商品化产品,许多应用理论和技术仍需进一步改进和完善。譬如,光敏感膜的机械强度、灵敏性、制作工艺、稳定性等方面尚需要进一步的改进和完善;在现场适用性、图像信息的实时处理、校正方法等方面也需要改进和提高。本研究针对国内海洋光化学平面氧传感器所面临的不足,在分析化学、溶胶-凝胶薄膜制备工艺、校正方法、传感器系统集成等领域开展多学科交叉研究,一方面建立基于溶胶-凝胶技术的大面积O2敏感薄膜的制备方法与改进方案;另一方面在沉积物-水界面原位探测传感器的校准、自动采集、分辨率等方面积累了经验。论文的主要研究内容包括以下几个方面:论文第一章为文献综述。主要对测定溶解氧的几种方法进行了总结和对比,对氧传感器的研究现状进行了评述,尤其对其中的光纤化学传感器法进行了较为详细的介绍,并对其优缺点做了归纳。总结了荧光指示剂的探索历程以及几种常用的氧传感器载体的制备方法。论文第二章为氧传感器检测原理。着重介绍了荧光猝灭理论及所选定的两种荧光指示剂的性能。同时对平面光学氧传感器的总体设计作了简单的描述。论文第三章介绍了溶胶-凝胶法制备氧传感膜的原理及工艺过程,就影响溶胶-凝胶工艺过程的主要参数逐一详细阐述。本文以TEOS、MTEOS为前驱体、DiMe-DMOS为有机改性交联剂、DMF为控制干燥剂,采用溶胶-凝胶法制备传感薄膜。在反复实验的基础上优化了传感薄膜的制备配比,并对不同配比的传感薄膜进行了分析,确定了薄膜制备的最佳方案。实验结果表明,前驱体最佳配比为:( TEOS + MTEOS) : DiMe-DMOS : DMF = (4+1) : 6 : 3。论文第四章为平面光学氧传感器的校准及应用研究。在实验室内对研制的光学平面传感器进行了校准试验,实验结果表明所研制传感膜对溶解氧浓度具有较好的线性关系,线性检测范围为1.4mg/L,响应时间小于30s,具有良好的稳定性。实现了对沉积物-海水界面溶解氧分布的测量,本论文的创新之处有以下几点:1、通过优化传感膜配方确定了以溶胶-凝胶法制备氧传感膜的工艺,成功地研制出面积达150×150mm的氧敏感薄膜,可反映溶解氧的两维空间连续变化,为开发新型海洋原位光学平面产感器技术进行了有益的探索。2、进行了两种金属指示剂包埋于薄膜之中的尝试,所研制的传感膜各项性能指标达到了预期目标。3、通过嵌入式采集系统与工业CCD相机及发光二极管的系统集成,构建了小型化的原位自动监测样机原型。