CN1037293C - 全封闭式复合ph电极 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量pH值的全封闭式复合pH电极,尤其是可用来测量胶体悬浮物、结晶、糊状物及固态物质pH值的pH电极。本发明的具体解决方案为:将H+-ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)上。Ag/Agcl电极(3)通过电极引线(4)与H+-ISFET蕊片(2)的漏极相连接,Ag/Agcl电极(3)、电极引线(4)设置在电极模壳(1)中。电极模壳(1)内装满饱和kcl溶液(6)。后封盖(7)固定在电极模壳(1)后端,电极引线(4)穿过后封盖(7)并用封装胶封死。本发明具有:结构简单、紧凑、成本低,使用携带方便;性能可靠,精度高等优点。
Description
本发明涉及一种测量PH值的全封闭式复合PH电极,尤其是可用来测量胶体,悬浮物、结晶、糊状物及固态物质(如土壤)或软性固态物质表面(如皮肤)PH值的PH电极。
PH玻璃电极是目前实际应用最广泛的PH电极。其优点是测量精度高,稳定性和可逆性好。目前在工农业生产及科研各个领域广泛采用。其缺点是电极输出阻抗高达109-1011Ω,输出信号弱,易受电磁场干扰,整机工作不稳,电极不能承受高压力,高温(60℃以上),及强碱环境。高温状态下,寿命可能很短,即使不使用,其贮存寿命也只有1-2年,甚至只有几个月。电极使用前必须预浸泡24小时以上,若浸泡和干燥次数过多,则降低电极寿命。电极不能在无水或脱水的溶剂(如乙醇)中浸泡,否则电极会受到破坏。玻璃PH电极也不能对含有胶体、悬浮物、油脂、易产生结晶的溶液及糊状物进行测量,因此类溶液易玷污电极玻璃膜,使电极反应迟钝甚至丧失电极功能。另外,PH玻璃电极必须另外配用甘汞电极或Ag/Agcl参比电极,形成分体复杂电极结构(目前也有一体式复合电极、但精度不高)。当玻璃电极配用全固态被称为拉孔兰(Lazaran)的Ag/Agcl参比电极时,PH玻璃电极可用于高温、胶体或泥浆等复杂,恶劣条件的溶液,但拉孔兰电极价格昂贵(达1000美元/支),推广应用受到限制。
最新出现的PH测量电极为氢离子敏感场效应晶体管,简称H+-ISFET。该电极与玻璃电极相比,具有体积小,响应快,输出阻抗低,易集成化等优点。但现有作为完整的PH电极,H+-ISFET仍须配备甘汞电极、Ag/Agcl参比电极,构成分体双电极形成,仍存在不能承受高温、高压、在测量胶体、悬浮物、结晶、糊状物时仍受到限制,更不能用于测量固态物质(如土壤)或软性固态物质表面(如皮肤)。有的H+-ISFET虽然配备了粗大的固态参比电极,但结构笨拙,稳定性差,重现性差,寿命反应用范围有限。综上所述:
1、目前普通使用的PH玻璃电极,存在响应速度慢,电极输出阻抗高,信号弱,易受电磁场干扰,不能应用于工业上在线连续测量,不能应用于含胶体、悬浮物、晶粒、糊状物场合,不能承受高温、高压、贮存寿命短、易破碎,保存及使用不便等缺陷。
2、最新发展在H+-ISFET,仍曾与玻璃结构的甘汞电极,Ag/Agd参比电极作为外参比电极,不能消除PH玻璃电极的原有缺陷。
本发明的目的是提供一种具有响应速度快,测量精度高,重现性、稳定性好,输出阻抗低,不易受电磁场干扰,可用于工业在线长期连续测量,可应用于含胶物、悬浮物,晶粒、糊状物等特殊溶液,甚至可以测量半固态物质、固体物质、软性固体表面PH值,并且有可承受高温、高压,贮存寿命长等优点,以代替原有的PH玻璃电极,并且扩展原有PH玻璃电极的应用领域和范围。因为PH值测量在石化、轻工、电子、机械、医学、药物、环保、材料科学、生物工程、食品、饮料、农林、水产等工农业领域有广泛应用,此种电极的推广使用,会得到很大的社会效益和经济效益。
本发明采用的具体解决方案为:一种全封闭式复合PH电极,其特征在于:该电极由中空并带有一开口的电极模壳(1)、H+-ISFET蕊片(2)、Ag/Agcl电极(3)、电极引线(4)、微渗水性材料(5)、饱和kcl溶液(6)、后封盖(7)、封装胶(8)、(9)、(10)所组成。其中,电极模壳(1)壳壁的相应位置上分别设置有与H+-ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)相对应的孔。Ag/Agcl电极(3)通过电极引线(4)与H+-ISFET蕊片(2)的漏极相连接形成一体;该整体设置在电极模壳(1)内,而且H+-ISFET蕊片(2)通过封装胶(8)固定在电极模壳(1)相对应的孔内。微渗水性材料(5)通过封装胶(9)固定在电极模壳(1)相应的孔内。电极模壳(1)内装满饱和kcl溶液(6)。后封盖(7)的形状与电极模壳(1)口部的形状相对应,通过封装胶与电极模壳(1)固结为一体。同时,后封盖(7)中有一与电极引线(4)相应的孔,电极引线(4)穿过后封盖(7),并用封装胶(10)封死。电极模壳(1)和封装胶(8)、(9)、(10)由耐高温、耐酸碱材料制成。
本发明的优点及积极效果:
1、结构简单、紧凑;成本低,使用方便,易于携带。
2、对常规溶液的PH测量范围,测量精度,重现性达到PH玻璃电极水平。
3、电极可测量PH玻璃电极不能测量的特殊溶液的PH值,如含胶体、悬浮物、晶粒等溶液的PH值测量。测量精度达到Lazaran电极的水平。
4、电极可测量流质固体(如土壤)、及软性固体表面(如皮肤)的PH值。
5、电极可承受高温、高压。
6、电极全固态结构,耐冲击,不易破碎。工作过程无须添加kcl。
7、电极输出阻抗低,二次仪表处理信号简便,整机可靠性高。
8、电极贮存寿命长于3年。
9、适用于长期连续在线测量场合。
10、电极可在处于水平、竖直、斜放、甚至侧置状态下使用。
11、可对少至1滴溶液(0.04ml)进行pH值测量。
12、特别需要时,可制成直径小于φ2mm的超小型电极,供医学或其他特殊场合的pH微测量使用。
本发明全封闭式复合PH电极的性能如下:
1、溶液的PH测量范围为0-14PH。
2、测量精度PH±0.02PH。
3、测量重现性PH±0.02PH。
4、长期稳定性±0.02PH/24h。
5、电极适应被测介质温度0℃-120℃。
6、测温范围0℃-120℃。
7、测温精度±0.5℃。
下面结合附图对本发明作进一步的说明:一种全封闭式复合PH电极,其特征在于:该电极由中空并带有一开口的电极模壳(1)、H+-ISFET蕊片(2)、Ag/Agcl电极(3)、电极引线(4)、微渗水性材料(5)、饱和kcl溶液(6)、后封盖(7)、封装胶(8)、(9)、(10)所组成。其中,电极模壳(1)壳壁的相应位置上分别设置有与H+-ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)相对应的孔。Ag/Agcl电极(3)通过电极引线(4)与H+-ISFET蕊片(2)的漏极相连接形成一体,该整体设置在电极模壳(1)内,而且H+-ISFET蕊片(2)通过封装胶(8)固定在电极模壳(1)相对应的孔内。微渗水性材料(5)通过封装胶(9)固定在电极模壳(1)相对应的孔内。电极模壳(1)的形状及H+-ISFET蕊片(2)和微渗水性材料(5)两孔的位置根据不同的测量条件来决定。例如:当用于一般溶液PH值的测定时:管状电极模壳(1)的头部为直径缩小了的管状体,H+-ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)头部壳壁两侧的位置上(如图1所示)。当用于固态物质(土壤)PH值测定时,管状电极模壳(1)的头部呈锥形,H+-ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)头部一侧的壳壁上(如图2所示)。当用于软性固体表面(皮肤)PH值测定时,管状电极模壳(1)的头端部为一平面,H+-ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)头端部的平面上(如图3所示)。当用于超声波或特殊污染环境中PH值的测定时,为便于清洗,电极模壳(1)为一中空园柱体,开口设在园柱面上。H+-ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别同时设置在电极模壳(1)园柱体上面的壳壁上(如图4所示)。为便于测量,上述实施例中的H+-ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)壳壁两相近的位置上。电极模壳(1)内装满饱和kcl溶液(6);后封盖(7)的形状与电极模壳(1)口部的形状相对应,通过封装胶与电极模壳(1)固结为一体。同时后封盖(7)中有一与电极引线(4)相应的孔,电极引线(4)穿过后封盖(7),并用封装胶(10)封死。电极模壳(1)和封装胶(8)、(9)、(10)由耐高温、耐酸碱材料制得。
Claims (2)
1、一种全封闭式复合PH电极,其特征在于:该电极由中空并带有一开口的电极模壳(1)、H+-ISFET蕊片(2)、Ag/Agcl电极(3)、电极引线(4)、微渗水性材料(5)、饱和kcl溶液(6)、后封盖(7)、封装胶(8)、(9)、(10)所组成;其中,电极模壳(1)壳壁的相应位置上分别设置有与H+-ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)相对应的孔;Ag/Agcl电极(3)通过电极引线(4)与H+-ISFET蕊片(2)的漏极相连接形成一体,该整体设置在电极模壳(1)内,而且H+-ISFET蕊片(2)通过封装胶(8)固定在电极模壳(1)相对应的孔内;微渗水性材料(5)通过封装胶(9)固定在电极模壳(1)相对应的孔内;电极模壳(1)内装满饱和kcl溶液(6);后封盖(7)的形状与电极模壳(1)口部的形状相对应,通过封装胶与电极模壳(1)固结为一体;同时,后封盖(7)中有一与电极引线(4)相应的孔,电极引线(4)穿过后封盖(7)并用封装胶(10)封死。
2、根据权利要求1所述的一种全封闭式复合PH电极,其特征在于:H+-ISFET蕊片(2)与微透水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)壳壁两相近的位置上。
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1993
- 1993-05-26 CN CN93105845A patent/CN1037293C/zh not_active Expired - Fee Related
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