JP2692020B2 - ｐＨ測定用電極 - Google Patents
ｐＨ測定用電極Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶液のｐＨ測定に用い
る水素イオン選択性の固体感応膜を備えたｐＨ測定用電
極に関する。
る水素イオン選択性の固体感応膜を備えたｐＨ測定用電
極に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶液のｐＨ測定には、水素イオン選択性
の固体感応膜を有するｐＨ測定用電極が使用され、その
代表的なものがガラス感応膜を有するガラス電極であ
る。又、最近ではＩＳＦＥＴ電極も一定の範囲で使用さ
れており、更に高温溶液等の特殊な溶液や特殊な用途に
おいては、白金等の金属や酸化チタン等の金属酸化物を
固体感応膜とするｐＨ測定用電極が使用されている。
の固体感応膜を有するｐＨ測定用電極が使用され、その
代表的なものがガラス感応膜を有するガラス電極であ
る。又、最近ではＩＳＦＥＴ電極も一定の範囲で使用さ
れており、更に高温溶液等の特殊な溶液や特殊な用途に
おいては、白金等の金属や酸化チタン等の金属酸化物を
固体感応膜とするｐＨ測定用電極が使用されている。
【０００３】実際に溶液のｐＨを測定する場合には、上
記のｐＨ測定用電極を指示電極として使用し、この指示
電極を甘汞電極や銀−塩化銀電極等の参照電極と共に測
定溶液に浸漬し、両電極間の電位差から測定溶液のｐＨ
値が求められる。
記のｐＨ測定用電極を指示電極として使用し、この指示
電極を甘汞電極や銀−塩化銀電極等の参照電極と共に測
定溶液に浸漬し、両電極間の電位差から測定溶液のｐＨ
値が求められる。
【０００４】しかし、通常のガラス電極は壊れやすいた
め取扱いが面倒であり、耐薬品性に劣るので使用できる
溶液にも制限があつた。又、ｐＨメーターその他のｐＨ
測定装置に対する小型化の要望が高まる中で、製造技術
的にガラス電極を微小化することが困難であるため、ガ
ラス電極ではｐＨ測定装置の小型化に対応できないとい
う問題があつた。
め取扱いが面倒であり、耐薬品性に劣るので使用できる
溶液にも制限があつた。又、ｐＨメーターその他のｐＨ
測定装置に対する小型化の要望が高まる中で、製造技術
的にガラス電極を微小化することが困難であるため、ガ
ラス電極ではｐＨ測定装置の小型化に対応できないとい
う問題があつた。
【０００５】一方、固体感応膜として金属や金属酸化物
を用いる従来のｐＨ測定用電極にあっては、用いる固体
感応膜の種類に応じて測定可能なｐＨ範囲が極めて狭く
限定されるうえ、短期間で安定した測定が出来なくなる
等の欠点があつた。又、ＩＳＦＥＴ電極には、ドリフト
が大きい、光の影響を受ける、特殊な増幅回路を必要と
する等の欠点があった。
を用いる従来のｐＨ測定用電極にあっては、用いる固体
感応膜の種類に応じて測定可能なｐＨ範囲が極めて狭く
限定されるうえ、短期間で安定した測定が出来なくなる
等の欠点があつた。又、ＩＳＦＥＴ電極には、ドリフト
が大きい、光の影響を受ける、特殊な増幅回路を必要と
する等の欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
事情に鑑み、電極自体を微小に形成することが可能であ
って、堅牢であると同時に耐薬品性に優れ、広いｐＨ範
囲において良好な応答が得られ、長期間にわたり安定し
た測定ができるｐＨ測定用電極を提供することを目的と
する。
事情に鑑み、電極自体を微小に形成することが可能であ
って、堅牢であると同時に耐薬品性に優れ、広いｐＨ範
囲において良好な応答が得られ、長期間にわたり安定し
た測定ができるｐＨ測定用電極を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のｐＨ測定用電極においては、絶縁性支持体
と、絶縁性支持体上に形成された酸化イリジウム感応膜
とを備え、酸化イリジウム感応膜はイリジウム（Ir）に
対する酸素（O）の比が2.5〜3.5の酸化イリジウムから
なることを特徴とする。
め、本発明のｐＨ測定用電極においては、絶縁性支持体
と、絶縁性支持体上に形成された酸化イリジウム感応膜
とを備え、酸化イリジウム感応膜はイリジウム（Ir）に
対する酸素（O）の比が2.5〜3.5の酸化イリジウムから
なることを特徴とする。
【０００８】上記酸化イリジウム感応膜の形成には、ス
パッタリング法、イオンビーム蒸着法、イオンプレーテ
ィング法、ＣＶＤ法等の、公知の薄膜製造技術を利用す
ることが出来る。
パッタリング法、イオンビーム蒸着法、イオンプレーテ
ィング法、ＣＶＤ法等の、公知の薄膜製造技術を利用す
ることが出来る。
【０００９】
【作用】本発明のｐＨ測定用電極においては、固体感応
膜として上記した特定組成の酸化イリジウムを用いるこ
とによつて、ｐＨ0〜14の範囲で良好な直線的応答が得
られ、しかも応答が高速であって長期間にわたり安定で
あることが判つた。
膜として上記した特定組成の酸化イリジウムを用いるこ
とによつて、ｐＨ0〜14の範囲で良好な直線的応答が得
られ、しかも応答が高速であって長期間にわたり安定で
あることが判つた。
【００１０】従つて、白金等の金属及び酸化チタン等の
金属酸化物からなる固体感応膜を用いた従来のｐＨ測定
用電極に比べて、測定可能なｐＨ範囲が遥かに広く、安
定な測定が可能な期間も長い。又、通常のガラス電極と
比較しても、固体感応膜として酸化イリジウムを用いる
のでガラスと比べて遥かに堅牢で壊れにくく、且つ耐薬
品性に優れているため測定溶液に対する制限が殆どない
等の利点がある。
金属酸化物からなる固体感応膜を用いた従来のｐＨ測定
用電極に比べて、測定可能なｐＨ範囲が遥かに広く、安
定な測定が可能な期間も長い。又、通常のガラス電極と
比較しても、固体感応膜として酸化イリジウムを用いる
のでガラスと比べて遥かに堅牢で壊れにくく、且つ耐薬
品性に優れているため測定溶液に対する制限が殆どない
等の利点がある。
【００１１】次に、酸化イリジウム感応膜の電極反応を
説明する。水溶液中において酸化イリジウムと水素イオ
ンとは下記化１に示す平衡状態を保ち、このときの平衡
電位は下記数１で表される：
説明する。水溶液中において酸化イリジウムと水素イオ
ンとは下記化１に示す平衡状態を保ち、このときの平衡
電位は下記数１で表される：
【化１】２ＩｒＯ2＋２Ｈ+＋２ｅ-＝Ｉｒ2Ｏ3＋Ｈ2Ｏ
【数１】 Ｅ（mV）＝６８１−５９．１ｐＨ （25℃において） 即ち、非対称電位はガラス電極と違うが、ｐＨ当たりの
起電力はネルンストの式で示され、25℃で1pH当たり59.
15mVである。
起電力はネルンストの式で示され、25℃で1pH当たり59.
15mVである。
【００１２】酸化イリジウム感応膜におけるIrに対する
Oの比が2.5〜3.5の範囲をはずれると、ｐＨ測定用電極
の良好な応答性が得られず、ドリフトが生じて安定性も
低下する。例えば、指示電極として酸化イリジウム感応
膜を有するｐＨ測定用電極を及び参照電極として銀−塩
化銀電極を使用し、両電極をｐＨ6.86の標準液に浸漬し
た状態で両電極間の電位差を定期的に測定したとき、酸
化イリジウム感応膜の変化させたIr：Oの比毎に得られ
た電位差と浸漬時間との関係を表１に示した。尚、酸化
イリジウム感応膜は、Ir：Oの比を1：2、1：3及び1：4
に変化させ、その膜厚は500Åとした。
Oの比が2.5〜3.5の範囲をはずれると、ｐＨ測定用電極
の良好な応答性が得られず、ドリフトが生じて安定性も
低下する。例えば、指示電極として酸化イリジウム感応
膜を有するｐＨ測定用電極を及び参照電極として銀−塩
化銀電極を使用し、両電極をｐＨ6.86の標準液に浸漬し
た状態で両電極間の電位差を定期的に測定したとき、酸
化イリジウム感応膜の変化させたIr：Oの比毎に得られ
た電位差と浸漬時間との関係を表１に示した。尚、酸化
イリジウム感応膜は、Ir：Oの比を1：2、1：3及び1：4
に変化させ、その膜厚は500Åとした。
【００１３】
【表１】 上記表１から、Ir:Oの比が1:2及び1:4の場合には電位差
の変動が極めて大きいのに対して、その比が1:3の場合
には長期間にわたって安定した電位差が得られることが
判る。
の変動が極めて大きいのに対して、その比が1:3の場合
には長期間にわたって安定した電位差が得られることが
判る。
【００１４】又、酸化イリジウム感応膜の厚さは400〜1
0000Åの範囲が好ましく、この範囲以外では応答速度が
遅くなり、ドリフトを生じて安定性が低下しやすい。指
示電極としてIr：Oが1：3で膜厚を変化させた酸化イリ
ジウム感応膜を有するｐＨ測定用電極を及び参照電極と
して銀−塩化銀電極を使用し、両電極をｐＨ6.86の標準
液に浸漬して両電極間の電位差を定期的に測定し、結果
を表２に示した。
0000Åの範囲が好ましく、この範囲以外では応答速度が
遅くなり、ドリフトを生じて安定性が低下しやすい。指
示電極としてIr：Oが1：3で膜厚を変化させた酸化イリ
ジウム感応膜を有するｐＨ測定用電極を及び参照電極と
して銀−塩化銀電極を使用し、両電極をｐＨ6.86の標準
液に浸漬して両電極間の電位差を定期的に測定し、結果
を表２に示した。
【００１５】
【表２】
【００１６】上記試験の結果、酸化イリジウム感応膜の
膜厚が500Å及び10000Åでは応答速度が速く、長期間電
位差の変動が少なく安定していたが、250Å及び12000Å
では応答速度が遅く、且つドリフトが生じることが分か
った。
膜厚が500Å及び10000Åでは応答速度が速く、長期間電
位差の変動が少なく安定していたが、250Å及び12000Å
では応答速度が遅く、且つドリフトが生じることが分か
った。
【００１７】尚、本発明のｐＨ測定用電極の構造は、例
えば通常のガラス電極のガラス感応膜を酸化イリジウム
感応膜に変えた電極など、固体感応膜を酸化イリジウム
感応膜に変えるだけで従来の各種のｐＨ測定用電極と同
様の構造を採用できる。
えば通常のガラス電極のガラス感応膜を酸化イリジウム
感応膜に変えた電極など、固体感応膜を酸化イリジウム
感応膜に変えるだけで従来の各種のｐＨ測定用電極と同
様の構造を採用できる。
【００１８】しかし一般的には、より簡単な構造として
図１に示すごとく、細長い絶縁性支持体１の表面上に酸
化イリジウム感応膜２を設け、酸化イリジウム感応膜２
の一端からリード線３を取り出し、リード線３と共に一
端側で酸化イリジウム感応膜２及び絶縁性支持体１の一
部をポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のプラスチック等から
なる支持管４で覆って固定した構造が好ましい。
図１に示すごとく、細長い絶縁性支持体１の表面上に酸
化イリジウム感応膜２を設け、酸化イリジウム感応膜２
の一端からリード線３を取り出し、リード線３と共に一
端側で酸化イリジウム感応膜２及び絶縁性支持体１の一
部をポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のプラスチック等から
なる支持管４で覆って固定した構造が好ましい。
【００１９】又、図２のごとく、円板状の絶縁性支持体
１の片面から貫通して他面にリード線３を露出させて取
り付け、この絶縁性支持体１の他面上に酸化イリジウム
感応膜２を形成してリード線３と接続させ、この絶縁性
支持体１を酸化イリジウム感応膜２を外側に向けてガラ
スやプラスチック等の絶縁性材料からなる円筒状の支持
管４の先端内に挿入して固定し、リード線３を支持管４
内を通して外部に導出する構造とすることも可能であ
る。
１の片面から貫通して他面にリード線３を露出させて取
り付け、この絶縁性支持体１の他面上に酸化イリジウム
感応膜２を形成してリード線３と接続させ、この絶縁性
支持体１を酸化イリジウム感応膜２を外側に向けてガラ
スやプラスチック等の絶縁性材料からなる円筒状の支持
管４の先端内に挿入して固定し、リード線３を支持管４
内を通して外部に導出する構造とすることも可能であ
る。
【００２０】酸化イリジウム感応膜２を支持する絶縁性
支持体１としては、ガラス、サファイヤ、セラミックス
等の無機材料、又はポリ塩化ビニル、フッ素樹脂等のプ
ラスチック材料を用いることができる。又、アルミニウ
ム、タンタル、白金、チタン、イリジウム等の金属材料
の表面にプラスチック材料からなる被覆層を形成したも
のを絶縁性支持体１として用いることも可能である。
支持体１としては、ガラス、サファイヤ、セラミックス
等の無機材料、又はポリ塩化ビニル、フッ素樹脂等のプ
ラスチック材料を用いることができる。又、アルミニウ
ム、タンタル、白金、チタン、イリジウム等の金属材料
の表面にプラスチック材料からなる被覆層を形成したも
のを絶縁性支持体１として用いることも可能である。
【００２１】
【実施例１】本発明のｐＨ測定用電極として図１の構造
の電極を製造した。即ち、縦横5mm×5mmで厚さが0.5mm
の板状のサファイヤからなる絶縁性支持体１の一部をマ
スキングし、この絶縁性支持体１をスパッタリング装置
の成膜室に入れ、酸化性雰囲気下においてIrターゲット
を電圧0.8KVにて100分間スパッタリングして、絶縁性支
持体１の露出した表面上にIr:Oが1:3の酸化イリジウム
感応膜２を厚さ1000Åに形成した。次に、この酸化イリ
ジウム感応膜２の一端にリード線３を接続し、この接続
部を含め絶縁性支持体１と酸化イリジウム感応膜２の一
端側をＰＶＣからなる支持管４で覆うように固定してｐ
Ｈ測定用電極とした。
の電極を製造した。即ち、縦横5mm×5mmで厚さが0.5mm
の板状のサファイヤからなる絶縁性支持体１の一部をマ
スキングし、この絶縁性支持体１をスパッタリング装置
の成膜室に入れ、酸化性雰囲気下においてIrターゲット
を電圧0.8KVにて100分間スパッタリングして、絶縁性支
持体１の露出した表面上にIr:Oが1:3の酸化イリジウム
感応膜２を厚さ1000Åに形成した。次に、この酸化イリ
ジウム感応膜２の一端にリード線３を接続し、この接続
部を含め絶縁性支持体１と酸化イリジウム感応膜２の一
端側をＰＶＣからなる支持管４で覆うように固定してｐ
Ｈ測定用電極とした。
【００２２】比較のために、電圧1.5KVでスパッタリン
グした以外は上記と同様にして、Ir:Oが1:2の酸化イリ
ジウム感応膜２を上記と同じ厚さに形成し、やはり図１
の構造のｐＨ測定用電極を製造した。これらのｐＨ測定
用電極を指示電極とし、通常の甘汞電極を参照電極とし
て、ｐＨ6.86とｐＨ4.01の標準液について交互に電位差
（mV）を測定し、得られた電位差から算出したｐＨ当た
りの電位差（mV／pH）と共に表３に示した。
グした以外は上記と同様にして、Ir:Oが1:2の酸化イリ
ジウム感応膜２を上記と同じ厚さに形成し、やはり図１
の構造のｐＨ測定用電極を製造した。これらのｐＨ測定
用電極を指示電極とし、通常の甘汞電極を参照電極とし
て、ｐＨ6.86とｐＨ4.01の標準液について交互に電位差
（mV）を測定し、得られた電位差から算出したｐＨ当た
りの電位差（mV／pH）と共に表３に示した。
【００２３】
【表３】 上記表３の結果から、本発明のｐＨ測定用電極では極め
て良好な直線的応答が再現性良く得られることが分か
る。
て良好な直線的応答が再現性良く得られることが分か
る。
【００２４】
【実施例２】実施例１と同様に製造した本発明及び比較
例のｐＨ測定用電極をそれぞれ指示電極とし、参照電極
として通常の銀−塩化銀電極を使用して、ｐＨ6.86の標
準液と他の夫々別のｐＨの標準液について交互に電位差
（mV）を測定した結果を表４に示した。
例のｐＨ測定用電極をそれぞれ指示電極とし、参照電極
として通常の銀−塩化銀電極を使用して、ｐＨ6.86の標
準液と他の夫々別のｐＨの標準液について交互に電位差
（mV）を測定した結果を表４に示した。
【００２５】
【表４】 上記表４の結果から、本発明のｐＨ測定用電極はヒステ
リシスが殆どないことが分かる。
リシスが殆どないことが分かる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、堅牢であると同時に耐
薬品性に優れていて、あらゆる測定溶液に適用でき、ｐ
Ｈ0〜14と広い範囲で良好な応答が得られ、しかも応答
速度が約1秒と高速で、且つ長期間にわたり安定した応
答が得られるｐＨ測定用電極を提供できる。
薬品性に優れていて、あらゆる測定溶液に適用でき、ｐ
Ｈ0〜14と広い範囲で良好な応答が得られ、しかも応答
速度が約1秒と高速で、且つ長期間にわたり安定した応
答が得られるｐＨ測定用電極を提供できる。
【００２７】又、絶縁性支持体及びその表面に形成する
酸化イリジウム感応膜の形状並びに大きさを自由に形成
できるので、ｐＨ測定用電極自体の微小化が可能であ
り、ｐＨメーターその他のｐＨ測定装置の小型化の要望
に対応でき、更には微小電極を必要とする特殊分野での
ｐＨ測定が可能になる。
酸化イリジウム感応膜の形状並びに大きさを自由に形成
できるので、ｐＨ測定用電極自体の微小化が可能であ
り、ｐＨメーターその他のｐＨ測定装置の小型化の要望
に対応でき、更には微小電極を必要とする特殊分野での
ｐＨ測定が可能になる。
【図１】本発明のｐＨ測定用電極の一具体例を示す概略
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明のｐＨ測定用電極の別の具体例を示す概
略断面図である。
略断面図である。
１ 絶縁性支持体 ２ 酸化イリジウム感応膜 ３ リード線 ４ 支持管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−169756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−211854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−195445（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁性支持体と、絶縁性支持体上に形成
された酸化イリジウム感応膜とを備え、酸化イリジウム
感応膜はイリジウムに対する酸素の比が2.5〜3.5の酸化
イリジウムからなることを特徴とするｐＨ測定用電極。 - 【請求項２】 前記酸化イリジウム感応膜の厚さが400
〜10000Åであることを特徴とする、請求項１に記載の
ｐＨ測定用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23387491A JP2692020B2 (ja) | 1990-08-22 | 1991-08-21 | ｐＨ測定用電極 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22086090 | 1990-08-22 | ||
| JP2-220860 | 1990-08-22 | ||
| JP23387491A JP2692020B2 (ja) | 1990-08-22 | 1991-08-21 | ｐＨ測定用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518927A JPH0518927A (ja) | 1993-01-26 |
| JP2692020B2 true JP2692020B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=26523948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23387491A Expired - Fee Related JP2692020B2 (ja) | 1990-08-22 | 1991-08-21 | ｐＨ測定用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2692020B2 (ja) |
-
1991
- 1991-08-21 JP JP23387491A patent/JP2692020B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518927A (ja) | 1993-01-26 |
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