Датчики измерительных систем

Скачать в djvu «Датчики измерительных систем»


Одним из типов интегральных электрохимических датчиков является ISFET (ионочувствитсльный канальный транзистор).


Датчики ISFET характеризуются полупроводниковой структурой, во многом подобной структуре полевых транзисторов, используемых для усиления. Часть поверхности такою миниатюрного интегрального элемента, соответствующая входу (или затвору) прибора, обрабатывается химическими или физическими способами или изготавливается из соответствующих материалов, так чтобы па поверхности установился потенциал, характерный для определенных ионов.


18.2.4. Ион-сел активные электроды


В 1934 г. Лантье и Блюм, исследуя вслед за другими учеными, и прежде всего М Доулом, влияние состава стекла, используемого для изготовления мембран, на зависимость сигнала от активности ионов Н+, заметили, что некоторые стекла, которые оказались непригодными для измерения pH, проявляют заметную чувствительность к активности ионов щелочных металлов: Na+, К+, Li+. Это свойство было использовано для изготовления электродов, селективных к ионам Na+ и К»5‘, модели которых в настоящее время производятся серийпо. За последние двадцать лег были разработаны и освоены промышленностью различные конструкции ион-селективных электродов; в настоящее время выпускается более тридцати типов таких электродов с чувствительным элементом, состоящим в различных вариантах из стеклянной мембраны, жидкой мембраны, кристаллических пластин, газодиффузионных и ферментативных мембран. Хотя механизм функционирования ион-селективпых электродов не всегда хорошо изучен, их применения многочисленны. Однако эти электроды следует использовать с определенными предосторожностями, обусловленными как их собственными характеристиками, так и физико-химическими свойствами исследуемых растворов.


Активную часть селективного электрода образует граница раздела между чувствительным элементом этого электрода и исследуемым раствором. На этой границе возникает ионообмегг, приводящий к установлению термодинамического равновесия, при -котором электрохимические потенциалы ионов, находящихся по обе стороны границы раздела, равны. Эти потенциалы в значительной степени определяются активностями рассматриваемых конов, причем эта активность в чувствительном элементе постоянна, а в исследуемом растворе переменна. При выводе уравнения, которое позволило бы получить значения электрохимических потенциалов и связывало бы разность потенциалов, устанавливающуюся по обе стороны границы раздела, с активностью ионов даппого типа в исследуемом растворе, получена формулировка закона Пернста (разд. 18.2.1):

Скачать в djvu «Датчики измерительных систем»