專利名稱：全固態(tài)電子pH電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量PH值的全固態(tài)電子PH電極，尤其是可用來測(cè)量膠體，懸浮物、結(jié)晶、糊狀物及固態(tài)物質(zhì)(如土壤)或軟性固態(tài)物質(zhì)表面(如皮膚)PH值的PH電極。
PH玻璃電極是目前實(shí)際應(yīng)用最廣泛的PH電極。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，穩(wěn)定性和可逆性好。目前在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科研各個(gè)領(lǐng)域廣泛采用。其缺點(diǎn)是電極輸出阻抗高達(dá)109－1011Ω，輸出信號(hào)弱，易受電磁場(chǎng)干擾，整機(jī)工作不穩(wěn)，電極不能承受高壓力，高溫(60℃以上)，及強(qiáng)堿環(huán)境。高溫狀態(tài)下，壽命可能很短，即使不使用，其貯存壽命也只有1－2年，甚至只有幾個(gè)月。電極使用前必須預(yù)浸泡24小時(shí)以上，若浸泡和干燥次數(shù)過多，則降低電極壽命。電極不能在無水或脫水的溶劑(如乙醇)中浸泡，否則電極會(huì)受到破壞。玻璃PH電極也不能對(duì)含有膠體、懸浮物、油脂、易產(chǎn)生結(jié)晶的溶液及糊狀物進(jìn)行測(cè)量，因此類溶液易玷污電極玻璃膜，使電極反應(yīng)遲鈍甚至喪失電極功能。另外，PH玻璃電極必須另外配用甘汞電極或Ag／Agcl參比電極，形成分體復(fù)雜電極結(jié)構(gòu)(目前也有一體式復(fù)合電極、但精度不高)。當(dāng)玻璃電極配用全固態(tài)被稱為拉孔蘭(Lazaran)的Ag／Agcl參比電極時(shí)，PH玻璃電極可用于高溫、膠體或泥漿等復(fù)雜，惡劣條件的溶液，但拉孔蘭電極價(jià)格昂貴(達(dá)1000美元／支)，推廣應(yīng)用受到限制。
最新出現(xiàn)的PH測(cè)量電極為氫離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管，簡(jiǎn)稱H＋－ISFET。該電極與玻璃電極相比，具有體積小，響應(yīng)快，輸出阻抗低，易集成化等優(yōu)點(diǎn)。但現(xiàn)有作為完整的PH電極，H＋－ISFET仍須配備甘汞電極、Ag／Agcl參比電極，構(gòu)成分體雙電極形成，仍存在不能承受高溫、高壓、在測(cè)量膠體、懸浮物、結(jié)晶、糊狀物時(shí)仍受到限制，更不能用于測(cè)量固態(tài)物質(zhì)(如土壤)或軟性固態(tài)物質(zhì)表面(如皮膚)。有的H＋－ISFET雖然配備了粗大的固態(tài)參比電極，但結(jié)構(gòu)笨拙，穩(wěn)定性差，重現(xiàn)性差，壽命反應(yīng)用范圍有限。綜上所述1、目前普通使用的PH玻璃電極，存在響應(yīng)速度慢，電極輸出阻抗高，信號(hào)弱，易受電磁場(chǎng)干擾，不能應(yīng)用于工業(yè)上在線連續(xù)測(cè)量，不能應(yīng)用于含膠體、懸浮物、晶粒、糊狀物場(chǎng)合，不能承受高溫、高壓、貯存壽命短、易破碎，保存及使用不便等缺陷。
2、最新發(fā)展在H＋－ISFET，仍曾與玻璃結(jié)構(gòu)的甘汞電極，Ag／Agd參比電極作為外參比電極，不能消除PH玻璃電極的原有缺陷。
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有響應(yīng)速度快，測(cè)量精度高，重現(xiàn)性、穩(wěn)定性好，輸出阻抗低，不易受電磁場(chǎng)干擾，可用于工業(yè)在線長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)量，可應(yīng)用于含膠物、懸浮物，晶粒、糊狀物等特殊溶液，甚至可以測(cè)量半固態(tài)物質(zhì)、固體物質(zhì)、軟性固體表面PH值，并且有可承受高溫、高壓，貯存壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，以代替原有的PH玻璃電極，并且擴(kuò)展原有PH玻璃電極的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。因?yàn)镻H值測(cè)量在石化、輕工、電子、機(jī)械、醫(yī)學(xué)、藥物、環(huán)保、材料科學(xué)、生物工程、食品、飲料、農(nóng)林、水產(chǎn)等工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，此種電極的推廣使用，會(huì)得到很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
本實(shí)用新型采用的具體解決方案為一種全固態(tài)電子PH電極，其特征在于該電極由中空并帶有一開口的電極模殼(1)、H＋－ISFET蕊片(2)、Ag／Agcl電極(3)、電極引線(4)、微滲水性材料(5)、飽和kcl溶液(6)、后封蓋(7)、封裝膠(8)、(9)、(10)所組成。其中，電極模殼(1)殼壁的相應(yīng)位置上分別設(shè)置有與H＋－ISFET蕊片(2)、微滲水性材料(5)相對(duì)應(yīng)的孔。Ag／Agcl電極(3)通過電極引線(4)與H＋－ISFET蕊片(2)的漏極相連接形成一體；該整體設(shè)置在電極模殼(1)內(nèi)，而且H＋－ISFET蕊片(2)通過封裝膠(8)固定在電極模殼(1)相對(duì)應(yīng)的孔內(nèi)。微滲水性材料(5)通過封裝膠(9)固定在電極模殼(1)相應(yīng)的孔內(nèi)。電極模殼(1)內(nèi)裝滿飽和kcl溶液(6)。后封蓋(7)的形狀與電極模殼(1)口部的形狀相對(duì)應(yīng)，通過封裝膠與電極模殼(1)固結(jié)為一體。同時(shí)，后封蓋(7)中有一與電極引線(4)相應(yīng)的孔，電極引線(4)穿過后封蓋(7)，并用封裝膠(10)封死。電極模殼(1)和封裝膠(8)、(9)、(10)由耐高溫、耐酸堿材料制成。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及積極效果1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；成本低，使用方便，易于攜帶。
2、對(duì)常規(guī)溶液的PH測(cè)量范圍，測(cè)量精度，重現(xiàn)性達(dá)到PH玻璃電極水平。
3、電極可測(cè)量PH玻璃電極不能測(cè)量的特殊溶液的PH值，如含膠體、懸浮物、晶粒等溶液的PH值測(cè)量。測(cè)量精度達(dá)到Lazaran電極的水平。
4、電極可測(cè)量流質(zhì)固體(如土壤)、及軟性固體表面(如皮膚)的PH值。
5、電極可承受高溫、高壓。
6、電極全固態(tài)結(jié)構(gòu)，耐沖擊，不易破碎。工作過程無須添加kcl。
7、電極輸出阻抗低，二次儀表處理信號(hào)簡(jiǎn)便，整機(jī)可靠性高。
8、電極貯存壽命長(zhǎng)于3年。
9、適用于長(zhǎng)期連續(xù)在線測(cè)量場(chǎng)合。
10、電極可在處于水平、豎直、斜放、甚至側(cè)置狀態(tài)下使用。
11、可對(duì)少至1滴溶液(0.04ml)進(jìn)行pH值測(cè)量。
12、特別需要時(shí)，可制成直徑小于φ2mm的超小型電極，供醫(yī)學(xué)或其他特殊場(chǎng)合的pH微測(cè)量使用。
本實(shí)用新型全固態(tài)電子PH電極的性能如下1、溶液的PH測(cè)量范圍為0－14PH。
2、測(cè)量精度PH±0.02PH。
3、測(cè)量重現(xiàn)性PH±0.02PH。
4、長(zhǎng)期穩(wěn)定性±0.02PH／24h。
5、電極適應(yīng)被測(cè)介質(zhì)溫度0℃－120℃。
6、測(cè)溫范圍 0℃－120℃。
7、測(cè)溫精度±0.5℃。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明一種全固態(tài)電子PH電極，其特征在于該電極由中空并帶有一開口的電極模殼(1)、H＋－ISFET蕊片(2)、Ag／Agcl電極(3)、電極引線(4)、微滲水性材料(5)、飽和kcl溶液(6)、后封蓋(7)、封裝膠(8)、(9)、(10)所組成。其中，電極模殼(1)殼壁的相應(yīng)位置上分別設(shè)置有與H＋－ISFET蕊片(2)、微滲水性材料(5)相對(duì)應(yīng)的孔。Ag／Agcl電極(3)通過電極引線(4)與H＋－ISFET蕊片(2)的漏極相連接形成一體，該整體設(shè)置在電極模殼(1)內(nèi)，而且H＋－ISFET蕊片(2)通過封裝膠(8)固定在電極模殼(1)相對(duì)應(yīng)的孔內(nèi)。微滲水性材料(5)通過封裝膠(9)固定在電極模殼(1)相對(duì)應(yīng)的孔內(nèi)。電極模殼(1)的形狀及H＋－ISFET蕊片(2)和微滲水性材料(5)兩孔的位置根據(jù)不同的測(cè)量條件來決定。例如當(dāng)用于一般溶液PH值的測(cè)定時(shí)管狀電極模殼(1)的頭部為直徑縮小了的管狀體，H＋－ISFET蕊片(2)、微滲水性材料(5)分別設(shè)置在電極模殼(1)頭部殼壁兩側(cè)的位置上(如

圖1所示)。當(dāng)用于固態(tài)物質(zhì)(土壤)PH值測(cè)定時(shí)，管狀電極模殼(1)的頭部呈錐形，H＋－ISFET蕊片(2)、微滲水性材料(5)分別設(shè)置在電極模殼(1)頭部一側(cè)的殼壁上(如圖2所示)。當(dāng)用于軟性固體表面(皮膚)PH值測(cè)定時(shí)，管狀電極模殼(1)的頭端部為一平面，H＋－ISFET蕊片(2)、微滲水性材料(5)分別設(shè)置在電極模殼(1)頭端部的平面上(如圖3所示)。當(dāng)用于超聲波或特殊污染環(huán)境中PH值的測(cè)定時(shí)，為便于清洗，電極模殼(1)為一中空?qǐng)@柱體，開口設(shè)在園柱面上。H＋－ISFET蕊片(2)、微滲水性材料(5)分別同時(shí)設(shè)置在電極模殼(1)園柱體上面的殼壁上(如圖4所示)。為便于測(cè)量，上述實(shí)施例中的H＋－ISFET蕊片(2)、微滲水性材料(5)分別設(shè)置在電極模殼(1)殼壁兩相近的位置上。電極模殼(1)內(nèi)裝滿飽和kcl溶液(6)；后封蓋(7)的形狀與電極模殼(1)口部的形狀相對(duì)應(yīng)，通過封裝膠與電極模殼(1)固結(jié)為一體。同時(shí)后封蓋(7)中有一與電極引線(4)相應(yīng)的孔，電極引線(4)穿過后封蓋(7)，并用封裝膠(10)封死。電極模殼(1)和封裝膠(8)、(9)、(10)由耐高溫、耐酸堿材料制得。
權(quán)利要求1.一種全固態(tài)電子PH電極，其特征在于該電極由中空并帶有一開口的電極模殼(1)、H+-ISFET蕊片(2)、Ag/Agcl電極(3)、電極引線(4)、微滲水性材料(5)、飽和kcl溶液(6)、后封蓋(7)、封裝膠(8)、(9)、(10)所組成；其中，電極模殼(1)殼壁的相應(yīng)位置上分別設(shè)置有與H+-ISFET蕊片(2)、微滲水性材料(5)相對(duì)應(yīng)的孔；Ag/Agcl電極(3)通過電極引線(4)與H+-ISFET蕊片(2)的漏極相連接形成一體，該整體設(shè)置在電極模殼(1)內(nèi)，而且H+-ISFET蕊片(2)通過封裝膠(8)固定在電極模殼(1)相對(duì)應(yīng)的孔內(nèi)；微滲水性材料(5)通過封裝膠(9)固定在電極模殼(1)相對(duì)應(yīng)的孔內(nèi)；電極模殼(1)內(nèi)裝滿飽和kcl溶液(6)；后封蓋(7)的形狀與電極模殼(1)口部的形狀相對(duì)應(yīng)，通過封裝膠與電極模殼(1)固結(jié)為一體；同時(shí)，后封蓋(7)中有一與電極引線(4)相應(yīng)的孔，電極引線(4)穿過后封蓋(7)并用封裝膠(10)封死。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全固態(tài)電子PH電極，其特征在于H＋－ISFET蕊片(2)與微透水性材料(5)分別設(shè)置在電極模殼(1)殼壁兩相近的位置上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量pH值的全固態(tài)電子pH電極，尤其是可用來測(cè)量膠體懸浮物、結(jié)晶、糊狀物及固態(tài)物質(zhì)(如土壤)或軟性固態(tài)物質(zhì)表面(如皮膚)pH值的pH電極。本實(shí)用新型的具體解決方案為一種全固態(tài)電子pH電極，其特征在于該電極由管狀的電極模殼(1)、H
文檔編號(hào)G01N27/30GK2153800SQ9321364
公開日1994年1月19日 申請(qǐng)日期1993年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月26日
發(fā)明者黃啟成, 肖麗, 黃睿 申請(qǐng)人:黃啟成