ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Потенциометрические сенсоры из "Основы современного электрохимического анализа" Действие потенциометрических сенсоров основано на измерении разности потенциалов между двумя электродами, один из которых является электродом сравнения, а другой - дает селективный отклик на присутствие определяемых ионов или молекул веществ. При измерении потенциала на электроде практически не нарушается равновесие электрод - раствор, чего нельзя сказать об амперометрических сенсорах, отклик которых определяется электролизом, т.е. потреблением вещества. Однако чувствительность потенциометрических сенсоров, как правило, ниже амперометрических. [c.555] Простейшим и наиболее распространенным потенциометрическим сенсором является сенсор для определения активности ионов водорода. Среди конструкций датчиков для определения pH, основанных на традиционных методах и материалах, можно выделить два варианта исполнения, имеющих преимущества по сравнению с обычным стеклянным электродом. Одним из них является двойная концентрическая конструкция , в которой стеклянный электрод и электрод сравнения размещены соосно один по отношению к другому стеклянный электрод образует центральную часть, а электрод сравнения занимает кольцевое пространство вокруг него. Сравнительно недавно предложен электрод тройной концентрической конструкции с платиновым термометром сопротивления для измерения температуры, который размещается в центральной секции электрода. Благодаря размещению датчика температуры внутри электрода система характеризуется высоким быстродействием (время запаздывания менее 1 минуты). [c.555] В качестве стандартных в таких сенсорах применяются газовые смеси известного состава (О2, Н2/Н2О, СО/СО2 и др.), а также системы металл/металлическое соединение (Си/СигО, К1Ж10, Рс1/Р( 0, Ag/Ag l) и электроды, основанные на использовании ионов, растворенных в твердом электролите. Наиболее известным примером может служить электрод Ag/Ag , в котором концентрация ионов серебра создается путем растворения сульфата серебра в сульфате калия. [c.557] Проводники М] и М2 изготавливают из платины, иногда из серебра, путем вакуумного или катодного напыления. В сенсорах для определения галогенов применяют графит, стеклоуглерод или диоксид рутения КиОг. Форма и размеры сенсоров весьма различны и зависят от природы твердых электролитов. В табл. 17.1 приведены основные характеристики потенциометрических сенсоров на основе твердых электролитов. [c.557] Конструктивно такие сенсоры обычно представляют собой керамический стакан из твердого электролита, например 2г0гА 20з, покрытый пористыми платиновыми электродами (рис. 17.3). При этом дно стакана находится в контакте с анализируемым газом, а внутренняя сторона стакана контактирует с атмосферным воздухом и играет роль электрода сравнения. Газом сравнения служит окружающий воздух или стандартная смесь газов. В другой модели в керамический стакан помещают герметичную секцию с газом сравнения. [c.557] Температуру устанавливают такой, чтобы проводимость твердого электролита была достаточной для измерений с помощью милливольтметров с высоким входным импедансом (10 °-10 Ом). [c.557] Для большинства сенсоров она превышает 500 °С. Нагрев датчика осуществляется с помощью электрорезистивной трубчатой печи. Металлические и стеклянные переходы позволяют соединять его с измерительной системой при этом герметичность обеспечивается применением герметизирующих термостойких смол или полимерных материалов. В других сенсорах для герметизации используются металлы. [c.558] Отклик потенциометрических сенсоров на основе твердых электролитов составляет доли секунды, у них простая конструкция, и сигнал легко перевести в цифровую форму для передачи на компьютер. Такие сенсоры широко используются в системах контроля автомобильных двигателей для того, чтобы поддерживать соотношение воздух/топливо на оптимальном уровне, позволяющем свести к минимуму содержание оксидов азота в выхлопных газах и снизить потребление горючего. [c.558] Учитывая состояние развития электрохимии твердых тел и прогресс, достигнутый в микроэлектронике, можно утверждать, что сенсорам на основе твердых электролитов принадлежит будущее. Развитие технологии тонких пленок позволило разработать твердотельные сенсоры, в которых используется слой твердого электролита толщиной 500 нм. При этом удалось добиться снижения рабочей температуры до 300 °С и ниже. Однако трудности изготовления бездефектных оксидных слоев тормозят промышленную разработку таких сенсоров. Несомненно, что совершенствование сенсоров этого типа позволит улучшить воспроизводимость их характеристик и снизить себестоимость. [c.558] Вернуться к основной статье