CN1034998A - 低输出阻抗离子选择电极 - Google Patents

Abstract

低输出阻抗离子选择电极是一种分析溶液中离 子的活度或浓度的分析工具。它主要是将阻抗转器 电路直接安装在离子选择电极本身结构内，转换器电 路有二种，单电源阻抗转换电路和双电源阻抗转换电 路。整结构简单、成本低、使用方便效果为佳。它不 受外界湿度变化的影响；不易受到干扰；可改善读数 建立时间；采用普通引出线即可；电极输出至仪器输 入端的连线可以较以前的离子选择电极长；可直接接 到数字式万用表或数字电压仪表上组成简单离子 mv计，采用曲线校正法等进行离子浓度测量。

Description

本发明所要提出的是一种分析溶液中离子的活度或浓度的分析工具。即离子选择电极。特别是一种低输出阻抗离子选择电极，它属于化学传感器的技术领域。

已有技术中有许多应用离子选择电极的专用分析仪、自动分析仪、水质分析仪及大气组分分析仪等商品仪器。所选用的离子选择电极、有玻璃膜电极、固体膜电极以及流动载体膜电极。还有气敏电极和酶电极等。其结构如附图1所示。它们共同存在如下不足的地方。离子选择电极中固态膜电极、流动载体膜电极内阻从零点几兆欧姆至几十兆欧姆、玻璃膜电极内阻从几十兆至几百兆欧姆。气敏电极（NH₃，SO₂等）内阻可达上千兆欧。因此微小的电流通过测量电池就会在内阻上产生显著的电势降。这就要求离子选择电极测量仪器应有足够高的输入阻抗（即测量时横跨在离子计输入端的等效电阻）及足够小的输入电流。根据理论计算离子选择电极最大内阻为500MΩ至1000MΩ，一般要求离子计的输入阻抗应大于5×10¹¹Ω至1×10¹²Ω。另外要求测量精度为1毫伏的测量仪器。输入电流应在10^-11安量级。要求精度为0.1毫伏的测量仪器。输入电流应在10^-12安量级。正是因为这样，这就使得测量仪器必须是专用仪器;必须严防电磁干扰，在十分干燥的环境中不能工作（此时静电感应可能成为重要问题）;在湿度大的环境中也不能工作（输入端绝缘体漏电是个大问题）。从而也要求用离子选择电极的离子计输入端的绝缘、屏敝得十分讲究、仪器的高阻输入端及阻抗转换级还要有局部再屏敝;高内阻离子选择电极的引出线须采用低噪声屏敝电缆等等。

本发明提出的目的在于克服上述存在的问题，提出一种简便、成本低、使用方便的低输出阻抗离子选择电极。

本发明给出的技术解决方案如下：

将一高输入阻抗、低噪声、低温飘阻抗转换电路直接接装到离子选择电极的尾部塑料管内。见附图2，该阻抗转换器电路原理图见附图3所示。采用了二种电路，A单电源阻抗转换电路。即将单一电源通过二极管（发光二极管及普通硅二极管）转换成+、-电源。供给阻抗转换器，（亦可用别的电路将单电源转变为+、-电源）。该电源可以外接9V叠层电池（与常用数字万用表，数字电压表等联用时），也可接仪器中电源。B双电源阻抗转换电路。二组电源是用扭扣电池（例如：SR₄₄）装在离子选择电极尾部塑料管内，供给低功耗高输入阻抗、低噪声、小温飘运算放大器组成的阻抗转换器，不管与通用数字电压表。万用表等组成组合式测量系统或与专用测量仪联用，均不需另接电源，或接到专用测量仪器的电源。

给出的附图2中，包括了玻璃电极、固态膜电极、流动载体膜电极，气敏电极及酶电极，因为连接安装方法是一样的，因此气敏电极及酶电极的结构图省略了。在安装转换电路的尾管内壁设有薄膜金属屏敝层，该层可以用薄膜铝层或粘一层金属纸，并和仪器地端接通。这是为了防止电磁干扰;尾部外管为一塑料管作为外壳;整个阻抗转换器电路用高绝缘环氧树脂严密封装，或者用聚四氟乙烯薄膜包裹后再用环氧树脂封装，使转换电路免受外界湿度影响。阻抗转换器输入端接离子选择电极内参比电极、全固态电极则接银丝。引出线。由于是低阻输出，故用一般耳机线或普通细塑料线作引线。附图3A有四根引出线二根外接电源线。另二根为输出线和接仪器地端线。附图3B只有三根引出线即A₁输出线、A₃接地线、A₂为开关线。A₂A₃连接在一起则电源接通，电路工作，否则断开，不工作。

附图1是现有技术中的结构示意图（其中气敏电极及酶电极的图省略）。

附图2是低输出阻抗离子选择电极系列图。

附图2（1）低输出阻抗玻璃膜电极;附图2（2）-A是低输出阻抗内充液结构固态膜电极图;附图2（2）-B是低输出阻抗全固态结构固态膜电极图;附图2（3）是低输出阻抗流靥迥さ缂≒VC膜）图。低输出阻抗气敏电极及酶电极制法一样，故图中未画出。

附图3是阻抗转换器电路原理图。

附图3A是单电源阻抗转换电路图;附图3B是双电源阻抗转换电路图。

附图中的1是敏感膜、2是内充液、3是内参比电极（对固体结构则为银丝），4是尾管。5是高绝缘填料、6是阻抗转换器电路、7是屏敝层、8是输出线、9是电源线。

试用证明，由于将阻抗转换电路直接安装在离子选择电极本身结构内、外界湿度变化无法影响到转换电路的输入电阻值，这就使得测量更适用于工业流程及野外现场测量。对使用环境的要求放宽了，可以放便地组成便携式，现场测试及监测仪器;由于大大减短了阻抗转换器输入端与离子电极输出端之间的联线长度，从而改善了读数建立时间，由于在内壁上加上了一层金属膜屏敝层，这就使测量不易受到干扰;由于是低输出阻抗，引出线只要用一般线;由于阻抗转换电路安装在离子选择电极的尾管内，所以电极可直接接到数字式万用表或数字式电压仪器上组成简单的离子mv计。二次仪表输入级不必是高阻输入，由电极至仪器的连线可以较以前长。本电极生产成本低，使用简便。

Claims (4)

1、离子选择电极，特别是一种低输出阻抗离子选择电极，其特征是阻抗转换器是直接安放在离子选择电极本身的结构内。

2、根据权利要求1所述的低输出阻抗离子选择电极，其特征是阻抗转换器电路有A、B二种。A：单电源阻抗转换电路。将一单电源通过转换电路转变成+、-电源供给阻抗转换器;B：双电源阻抗转换电路，将二组电源用扭扣电池（例如：SR₄₄）装在离子选择电极尾部塑料管内，供阻抗转换器。

3、根据权利要求1所述的低输出阻抗离子选择电极，其特征是在安装的尾管内壁设有薄膜金属屏敝层。例如：可以是薄膜铝层或粘一层金属纸，并和仪器地端接通。

4、根据权利要求1所述的低输出阻抗离子选择电极，其特征是阻抗转换电路可以是组装式、组件式电路，或单片集成电路，以及混合集成电路等。

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