Ионоселективные мембраны для ИСПТ

Твердотельные ионоселективные мембраны привлекают внимание прежде всего потому, что их можно осаждать на ИСПТ с помощью обычных операций, применяющихся нри изготовлении интегральных схем. Кроме того, такие мембраны можно осаждать на всю пластину до ее разрезания на отдельные микросхемы, что значительно сокращает трудозатраты при производстве сенсоров и снижает стоимость последних. [c.403]

Ионоселективные электроды представляют собой электрохимические датчики, которые содержат мембрану, состоящую, как правило, из слоя твердого электролита или из раствора электролита в растворителе, не смешивающемся с водой. Такая мембрана с обеих сторон (иногда только с одной) находится в контакте с водным раствором электролита. Ионоселективный электрод имеет обычно внутренний электрод сравнения, вместо которого изредка используют просто металлический контакт или в случае ионоселективного полевого транзистора (ИСПТ) изолирующий или полупроводниковый слой. Чтобы понять, что же происходит на границе раздела между мембраной и остальными фазами, с которыми она контактирует, необходимо прежде всего определить различные виды электрических потенциалов или разности потенциалов, возникающих в таких мембранных системах. [c.19]

Описанный полевой транзистор можно трансформировать в ИСПТ, заменив металлический затвор ионоселективной мембраной. В этом случае величина f/ будет зависеть не только от i/n и потенциала электрода сравнения, но и от потенциала на границе раздела раствор/мембрана, С помощью мембран, потенциал которых зависит от концентрации ионов в растворе, ИСПТ приобретают химическую селективность, В ИСПТ применяют те же мембраны, которые разработаны для ИСЭ и описаны выше. Из неорганических материалов наилучшими х актеристиками обладают АЬОз и ТагОз, обеспечивающие наклон зависимости 7, от pH, равный 52-58 мВ/рН при времени срабатывания не более нескольких секунд, В настоящее время ИСПТ для измерения pH коммерчески доступны. Разработаны ИСПТ на основе бромида серебра, селективные к бромид-ионам, алюмосиликатного и боросиликатного [c.218]

Способность ИСПТ реагировать на ионы обусловлена химически чувствительными [оселективными мембранами, покрывающими затвор транзистора. В ИСПТ при-шют те же мембраны, которые были ранее разработаны для ИСЭ и описаны в ютах [8-10] в этих работах подробно рассмотрены механизм действия и термо-самика ионоселективных мембран. [c.401]

Как уже отмечалось выше, в ИСПТ обычно применяют те же мембраны, что и в ИСЭ. По сути дела, сенсоры этих двух типов различаются лишь электрическими схемами для измерения изменений потенциала на границе раздела раствор - мембрана. Идентичны и механизмы возникновения потенциала в ИСПТ и ИСЭ. Ниже рассматриваются три тина ионоселективных мембран, применяющихся в ИСПТ. [c.402]

Полимерные мембраны. В ИСЭ и ИСПТ применяют одни и те же юлимерные мембраны. Как правило, мембрану, разработанную специально для ИСЭ, vIoжнo непосредственно использовать и в ИСПТ, поэтому во избежание повторений в )том разделе мы не будем рассматривать все типы ионоселективных мембран. [c.403]

Эксплуатация ИСПТ с полимерными ионоселективными мембранами часто затрудняется из-за низкой адгезии мембраны к поверхности сенсора. В обычных ИСЭ мембрана механически укрепляется на одном конце трубки и вопрос об адгезии вообще не возникает. Напротив, в ИСПТ мембрана наносится на поверхность затвора сенсора и должна удерживаться на этой поверхности в силу физической или химической адгезии. В различных лабораториях по-разному пытались решить эту проблему, например путем нанесения мембраны на большую площадь сенсора или с помощью поливинилхлоридного якорного кольца, укрепленного в герметике по периметру затвора [23], или посредством изменения химического состава мембраны даже в ущерб ее электрохимическим характеристикам. [c.406]

Выбор именно этих ферментных систем был обусловлен тем обстоятельством, что ИСПТ с рН-чувствительной мембраной не нуждаются в полимерной ионоселективной мембране функции последней выполняет диэлектрик 81зК4. Ферментсодержащие гелевые мембраны обычно получают иммобилизацией фермента в матрице из сщитых поперечными связями альбумина, поли(акриламида) или триацетилцеллюлозы. [c.410]

Из различных ХЧПТ наибольшие успехи достигнуты в области ионоселективных ПТ. Отчасти это обусловлено доступностью ионоселективных мембран, широко изучавшихся с точки зрения их применения в ИСЭ. ИСПТ следует рассматривать как дополнение к ИСЭ, причем в ряде конкретных областей применения ИСПТ может иметь определенные преимущества перед ИСЭ. Преобразование общего сопротивления in situ позволяет обходиться без громоздких экранированных кабелей нри низком уровне шума. Это преимущество сенсоров на основе ИСПТ, а также их миниатюрность делают ИСПТ идеальным инструментом для экспериментов in vivo, нанример для контроля концентраций электролитов в организме, когда важную роль играют размеры как самого сенсора, так и соединяющих кабелей. Твердотельная структура сенсоров ИСПТ (в особенности отсутствие необходимого для ИСЭ внутреннего раствора) делает ИСПТ небольшим, легким и достаточно прочным. Поскольку размер каждого ПТ на поверхности кристалла может быть очень малым, то принципиально возможно создание сенсоров, способных одновременно определять несколько различных веществ. Для этого, однако, необходимо разработать метод осаждения мембраны, позволяющий надежно нанести на один кристалл с микросхемой несколько небольших мембран, располагающихся очень близко одна от другой. Поскольку сенсоры изготовляют на полупроводниковой подложке, то не представляет затруднений создание дополнительной схемы обработки сигнала, выполняющей, например, мультиплексирование или аналого-цифровое преобразование сигнала. Наконец, поскольку микросхемы производятся тысячами одновременно на одной кремниевой пластине, их стоимость в принципе может быть очень малой. Снижению цены и трудоемкости производства ИСПТ препятствует отсутствие автоматических способов осаждения мембраны и герметизации. [c.422]

Необходимо остановиться еще на двух терминах. К настоящему времени уже довольно хорошо исследованы устройства, представляющие собой полевой транзистор с ионочувствительной мембраной, так называемые ионоселективные полевые транзисторы (ИСПТ). Более того, так как нет каких-либо ограничений для нанесения на поверхность затвора любой ионочувствительной мембраны, то, по-видимому, можно рассматривать ИСПТ как ионоселективные электроды следующего, третьего поколения (если при этом считать классические электроды с внутренним раствором и электродом сравнения электродами первого, а электроды с твердым токоотводом — второго поколения). Развитие исследований в этой области позволяет надеяться на создание дешевых многофункциональных датчиков с произвольным набором функций. [c.8]

В работах [90, 105, 116, 179] показано, что гидролизован-пая поверхность изолятора из нитрида кремния функционирует как рН-чувствительная мембрана. На способности этой мембраны, покрытой слоем иммобилизированной пенициллиназы, превращать пенициллин в анион пенициллановой кислоты с выделением анионов водорода основано действие ИСПТ, чувствительного к пенициллину [24]. рН-Селективные ИСПТ другой разновидности имеют мембранные затворы, изготовленные из ТагОз 3] или из соответствующего ионоселективного стекла [39]. ИСПТ с затвором из алюмо- или боросиликатного стекла обладают селективным откликом на ионы натрия. Используются также ИСПТ, чувствительные к галогенид-ионам [22, 153, 178], ионам калия [105, 115, 130] и кальция [90, 105].. [c.90]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология