Потенциометрические сенсоры

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]

Ионоселективные потенциометрические сенсоры в основном применяются при контроле содержания анионов, для которых методов определения значительно меньше, чем для катионов. Перспективы их использования связаны с прогрессом в следующих областях [c.555]

Расширяющейся областью применения потенциометрических сенсоров стал газовый анализ. Газовые сенсоры, сочетающие селективные газопроницаемые мембраны с ионоселективными электродами, играют важную роль в мониторинге токсичных газов типа SO2, H2S, NH3. Более подробно эти сенсоры рассмотрены в разделе [c.556]

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]

Электрохимические и микроэлектронные сенсоры Потенциометрические сенсоры [c.496]

Рассматриваемые до сих пор потенциометрические сенсоры состоят в основном из чувствительной мембраны, соединенной с измеряющим прибором с помощью твердого контакта или ион-проводящего солевого мостика. Электрическое усиление и оцифровка осуществляются отдельно в приборе, регистрирующем напряжение. [c.500]

Виды потенциометрических сенсоров [c.711]

Основные характеристики потенциометрических сенсоров [c.713]

Таблицы потенциометрических сенсоров [5-7] [c.718]

Определение аммиака имеет большое значение в клиническом и промышленном анализе. Разработано несколько потенциометрических сенсоров для определения аммиака, но на их работу могут оказывать влияние ионы металлов и летучие амины. Поэтому для определения аммиака желательно было бы разработать амперометрический сенсор. [c.31]

Принцип действия микробных сенсоров. Сенсоры непосредственного действия, работающие в амперометрическом режиме, имеют явные преимущества перед аналогичными потенциометрическими сенсорами. Работоспособность сенсора, естественно, зависит от скорости установления равновесного стационарного потенциала и тока электрода в присутствии медиатора. При введении субстрата генерация электронов микроорганизмами приводит к увеличению концентрации восстановленного медиатора (и, следовательно, изменению редокс-соотношения), что в свою очередь вызывает сдвиг потенциала и прохождение тока через внешнюю нагрузку. При соответствующем выборе сопротивления нагрузки и концентрации компонентов амперометрический сигнал можно измерять в стационарных условиях, а деполяризующее действие микроорганизма становится субстрат-зависимым. Пределы чувствительности, точность и время отклика такого сенсора будут определяться величиной тока, получаемого при данных количествах клеток микроорганизма и субстрата. Кроме рассмотренных биологических факторов ток сенсора будет зависеть от эффективности реакции переноса электрона на каждом конце процесса а) переноса электронов от его источника в микроорганизме к медиатору б) переноса электронов от медиатора к базовому электроду. На обе эти реакции влияют ограничения, связанные с электрохимической активацией и массопереносом. Они могут приводить к значительной поляризации и низкой эффективности работы элемента. [c.244]

В работе [25] предложен еще один вариант амперометрического определения мочевины, основанный на рН-зависимости окисления гидразина. Достоинствами этого метода являются линейная градуировочная кривая (в отличие от логарифмической характеристики потенциометрических сенсоров, рис. 18.3), превосходная воспроизводи- мость (коэффициент вариации 1%), высокая производительность (40 проб в час в режиме скоростного анализа) и широкий диапазон линейной зависимости сигнала от концентрации - от 0,025 до 2 ммоль/л (концентрация 1-80 ммоль/л при объеме пробы [c.266]

Как было показано за последние пятнадцать лет, мембраны ионоселективных электродов в определенных условиях действительно обладают высокой специфичностью. В настоящей книге ионоселективный электрод определяется как электрохимический датчик на основе мембраны, потенциал которой служит мерой активности определяемого иона. Мембраны ионоселективных электродов представляют собой растворы электролитов либо твердые или стекловидные электролиты, обычно обладающие незначительной электронной проводимостью в условиях их эксплуатации. Предпринимались попытки включить в понятие ионоселективные электроды все типы потенциометрических датчиков. Мы считаем такое расширение понятия излишним, поскольку данное выше определение относится к конкретному типу потенциометрических сенсоров и, кроме того, является общепризнанным. [c.75]

Применяются самые разнообразные физические трансдьюсеры электрохимические, оптические, термические, пьезоэлекфические, акустические и т.д. В настоящее время наиболее широко используются биосенсоры с электрохимическими преобразователями. Одни из них представляют собой специальный электрод, на который нанесен слой биоматериала, а другие регистрируют ток электрохимической реакции одного из участников ферментативного процесса на поверхности электрода. Первые относятся к потенциометрическим сенсорам, а вторые - к амперометрическим. Функционально биосенсоры сопоставимы с биорецепторами, которые преобразуют реакцию живых организмов на воздействие окружающей среды в электрические сигналы [c.292]

ТАБЛИЦА 17.1. Потенциометрические сенсоры газового состава на основе твердых элекгролитов [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]

Потенциометрические сенсоры лучше всего представлены pH стеклянным электродом и ион-селективными электродами (ИСЭ, см. разд. 7.3.1). Потенциометрические измерения можно использовать также при разработке сенсо- [c.496]

Газочувствительные потенциометрические сенсоры включают электрохимическую ячейку с ион-селективным электродом и электродом сравнения. Оба они погружены в раствор внутреннего электролита. Внутренний электролит отделен от анализируемого раствора с помощью газопроницаемой мембраны (рис. 7.7-1). Микропористая или гомогенная мембрана имеет обычно толщину 0,1 мм. Микропористые мембраны изготавливают из гидрофобных полимеров, например, политетрафторэтилена (ПТФЭ) или полипропилена. В таких мембранах 70% пор имеют диаметр менее 1мкм, так что газы могут проникать за счет эффузии, тогда как вода или ионы отталкиваются гидрофобной мембраной. [c.498]

Возможна микроэлектронная интеграция сенсора и обработки сигнала, если потенциометрический сенсор основан на полевом транзисторе (ПТ). Такая микросхема может быть химически чувствительной (ХимПТ) или специфично ион-селективной (ИСПТ). Бергвельд разработал сенсоры на основе металлок-сидных ПТ (МОПТ). [c.500]

Во второй, самой большой, части книги (19 глав) детально рассматриваются электрохимические биосенсоры. Первые две главы отведены потенциометрическим сенсорам на основе ионоселективных и редокс-электродов. Следующие 13 глав посвящены наиболее разработанным амперометрическим биосенсорам-принципам их действия, теории, методам исследования, конструированию, практической реализации и применению. Детально описаны различные глюкозные сенсоры, работающие как in vitro, так и in vivo. [c.7]

БИОЭЛЕКТРОХИМИЯ А. Потенциометрические сенсоры [c.116]

В отличие от амнерометрического детектирования, при котором на электроды накладывают внешний потенциал и контролируют локальные концентрации кислорода и пероксида водорода непосредственно по генерируемому току, при потенциометрическом детектировании измеряют псевдоравновесный потенциал исследуемой системы. Электрохимическая реакция, определяющая этот потенциал, является результатом взаимодействия между генерируемым в ферментативной реакции пероксидом водорода и поверхностью платины [54]. Функционирование данной системы всегда критическим образом зависит от процедуры очистки электрода. При исследованиях in vitro отклик потенциометрического сенсора линейно зависел от логарифма концентрации глюкозы в диапазоне от 0,6 до 22 ммоль/л. Теоретически преимущества этой системы для использования in vivo связаны с низким значением генерируемого потенциала и заключаются в минимуме электрохимических помех и возможности миниатюризации электрода. [c.324]

В 1956 г. А. К. Кларк предложил отделять исследуемый раствор от амперометрического кислородного датчика гидрофобной пористой мембраной, проницаемой только для газов (подробно электрод Кларка рассмотрен в книге [88]). Первым потенциометрическим сенсором такого типа был электрод для определения диоксида углерода Северинхауза [150], в котором внутренним измерительным устройством служил стеклянный электрод, погруженный в разбавленный раствор бикарбоната натрия (рис. 4.10). Поскольку в порах мембраны устанавливается равновесное давление СО2, соответствующее концентрации диоксида углерода в исследуемом растворе, такая же по величине концентрация СО2 достигается и во внутреннем растворе стеклянного электрода. Измеряемое стеклянным электродом значение pH этого раствора определяется выражением [c.91]

Ферментные электроды с амперометрическим способом индикации имеют определенные преимущества над аналогичными потенциометрическими сенсорами прежде всего за счет того, что продукт ферментативной реакции расходуется на электроде, вступая в электрохимическую реакцию, что уменьшает время отклика. По этой причине основанный на реакции (8.1) глюкозный ферментный электрод с потенциометрическим детектированием Н2О2 по реакции с иодом и с измерением концентрации иодид-иона при помощи соответствующего ИСЭ [39] не был внедрен в практику клинических лабораторий. [c.241]