专利名称：全固态电子pH电极的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量PH值的全固态电子PH电极，尤其是可用来测量胶体，悬浮物、结晶、糊状物及固态物质(如土壤)或软性固态物质表面(如皮肤)PH值的PH电极。
PH玻璃电极是目前实际应用最广泛的PH电极。其优点是测量精度高，稳定性和可逆性好。目前在工农业生产及科研各个领域广泛采用。其缺点是电极输出阻抗高达109－1011Ω，输出信号弱，易受电磁场干扰，整机工作不稳，电极不能承受高压力，高温(60℃以上)，及强碱环境。高温状态下，寿命可能很短，即使不使用，其贮存寿命也只有1－2年，甚至只有几个月。电极使用前必须预浸泡24小时以上，若浸泡和干燥次数过多，则降低电极寿命。电极不能在无水或脱水的溶剂(如乙醇)中浸泡，否则电极会受到破坏。玻璃PH电极也不能对含有胶体、悬浮物、油脂、易产生结晶的溶液及糊状物进行测量，因此类溶液易玷污电极玻璃膜，使电极反应迟钝甚至丧失电极功能。另外，PH玻璃电极必须另外配用甘汞电极或Ag／Agcl参比电极，形成分体复杂电极结构(目前也有一体式复合电极、但精度不高)。当玻璃电极配用全固态被称为拉孔兰(Lazaran)的Ag／Agcl参比电极时，PH玻璃电极可用于高温、胶体或泥浆等复杂，恶劣条件的溶液，但拉孔兰电极价格昂贵(达1000美元／支)，推广应用受到限制。
最新出现的PH测量电极为氢离子敏感场效应晶体管，简称H＋－ISFET。该电极与玻璃电极相比，具有体积小，响应快，输出阻抗低，易集成化等优点。但现有作为完整的PH电极，H＋－ISFET仍须配备甘汞电极、Ag／Agcl参比电极，构成分体双电极形成，仍存在不能承受高温、高压、在测量胶体、悬浮物、结晶、糊状物时仍受到限制，更不能用于测量固态物质(如土壤)或软性固态物质表面(如皮肤)。有的H＋－ISFET虽然配备了粗大的固态参比电极，但结构笨拙，稳定性差，重现性差，寿命反应用范围有限。综上所述1、目前普通使用的PH玻璃电极，存在响应速度慢，电极输出阻抗高，信号弱，易受电磁场干扰，不能应用于工业上在线连续测量，不能应用于含胶体、悬浮物、晶粒、糊状物场合，不能承受高温、高压、贮存寿命短、易破碎，保存及使用不便等缺陷。
2、最新发展在H＋－ISFET，仍曾与玻璃结构的甘汞电极，Ag／Agd参比电极作为外参比电极，不能消除PH玻璃电极的原有缺陷。
本实用新型的目的是提供一种具有响应速度快，测量精度高，重现性、稳定性好，输出阻抗低，不易受电磁场干扰，可用于工业在线长期连续测量，可应用于含胶物、悬浮物，晶粒、糊状物等特殊溶液，甚至可以测量半固态物质、固体物质、软性固体表面PH值，并且有可承受高温、高压，贮存寿命长等优点，以代替原有的PH玻璃电极，并且扩展原有PH玻璃电极的应用领域和范围。因为PH值测量在石化、轻工、电子、机械、医学、药物、环保、材料科学、生物工程、食品、饮料、农林、水产等工农业领域有广泛应用，此种电极的推广使用，会得到很大的社会效益和经济效益。
本实用新型采用的具体解决方案为一种全固态电子PH电极，其特征在于该电极由中空并带有一开口的电极模壳(1)、H＋－ISFET蕊片(2)、Ag／Agcl电极(3)、电极引线(4)、微渗水性材料(5)、饱和kcl溶液(6)、后封盖(7)、封装胶(8)、(9)、(10)所组成。其中，电极模壳(1)壳壁的相应位置上分别设置有与H＋－ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)相对应的孔。Ag／Agcl电极(3)通过电极引线(4)与H＋－ISFET蕊片(2)的漏极相连接形成一体；该整体设置在电极模壳(1)内，而且H＋－ISFET蕊片(2)通过封装胶(8)固定在电极模壳(1)相对应的孔内。微渗水性材料(5)通过封装胶(9)固定在电极模壳(1)相应的孔内。电极模壳(1)内装满饱和kcl溶液(6)。后封盖(7)的形状与电极模壳(1)口部的形状相对应，通过封装胶与电极模壳(1)固结为一体。同时，后封盖(7)中有一与电极引线(4)相应的孔，电极引线(4)穿过后封盖(7)，并用封装胶(10)封死。电极模壳(1)和封装胶(8)、(9)、(10)由耐高温、耐酸碱材料制成。
本实用新型的优点及积极效果1、结构简单、紧凑；成本低，使用方便，易于携带。
2、对常规溶液的PH测量范围，测量精度，重现性达到PH玻璃电极水平。
3、电极可测量PH玻璃电极不能测量的特殊溶液的PH值，如含胶体、悬浮物、晶粒等溶液的PH值测量。测量精度达到Lazaran电极的水平。
4、电极可测量流质固体(如土壤)、及软性固体表面(如皮肤)的PH值。
5、电极可承受高温、高压。
6、电极全固态结构，耐冲击，不易破碎。工作过程无须添加kcl。
7、电极输出阻抗低，二次仪表处理信号简便，整机可靠性高。
8、电极贮存寿命长于3年。
9、适用于长期连续在线测量场合。
10、电极可在处于水平、竖直、斜放、甚至侧置状态下使用。
11、可对少至1滴溶液(0.04ml)进行pH值测量。
12、特别需要时，可制成直径小于φ2mm的超小型电极，供医学或其他特殊场合的pH微测量使用。
本实用新型全固态电子PH电极的性能如下1、溶液的PH测量范围为0－14PH。
2、测量精度PH±0.02PH。
3、测量重现性PH±0.02PH。
4、长期稳定性±0.02PH／24h。
5、电极适应被测介质温度0℃－120℃。
6、测温范围 0℃－120℃。
7、测温精度±0.5℃。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明一种全固态电子PH电极，其特征在于该电极由中空并带有一开口的电极模壳(1)、H＋－ISFET蕊片(2)、Ag／Agcl电极(3)、电极引线(4)、微渗水性材料(5)、饱和kcl溶液(6)、后封盖(7)、封装胶(8)、(9)、(10)所组成。其中，电极模壳(1)壳壁的相应位置上分别设置有与H＋－ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)相对应的孔。Ag／Agcl电极(3)通过电极引线(4)与H＋－ISFET蕊片(2)的漏极相连接形成一体，该整体设置在电极模壳(1)内，而且H＋－ISFET蕊片(2)通过封装胶(8)固定在电极模壳(1)相对应的孔内。微渗水性材料(5)通过封装胶(9)固定在电极模壳(1)相对应的孔内。电极模壳(1)的形状及H＋－ISFET蕊片(2)和微渗水性材料(5)两孔的位置根据不同的测量条件来决定。例如当用于一般溶液PH值的测定时管状电极模壳(1)的头部为直径缩小了的管状体，H＋－ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)头部壳壁两侧的位置上(如
图1所示)。当用于固态物质(土壤)PH值测定时，管状电极模壳(1)的头部呈锥形，H＋－ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)头部一侧的壳壁上(如图2所示)。当用于软性固体表面(皮肤)PH值测定时，管状电极模壳(1)的头端部为一平面，H＋－ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)头端部的平面上(如图3所示)。当用于超声波或特殊污染环境中PH值的测定时，为便于清洗，电极模壳(1)为一中空园柱体，开口设在园柱面上。H＋－ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别同时设置在电极模壳(1)园柱体上面的壳壁上(如图4所示)。为便于测量，上述实施例中的H＋－ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)壳壁两相近的位置上。电极模壳(1)内装满饱和kcl溶液(6)；后封盖(7)的形状与电极模壳(1)口部的形状相对应，通过封装胶与电极模壳(1)固结为一体。同时后封盖(7)中有一与电极引线(4)相应的孔，电极引线(4)穿过后封盖(7)，并用封装胶(10)封死。电极模壳(1)和封装胶(8)、(9)、(10)由耐高温、耐酸碱材料制得。
权利要求1.一种全固态电子PH电极，其特征在于该电极由中空并带有一开口的电极模壳(1)、H+-ISFET蕊片(2)、Ag/Agcl电极(3)、电极引线(4)、微渗水性材料(5)、饱和kcl溶液(6)、后封盖(7)、封装胶(8)、(9)、(10)所组成；其中，电极模壳(1)壳壁的相应位置上分别设置有与H+-ISFET蕊片(2)、微渗水性材料(5)相对应的孔；Ag/Agcl电极(3)通过电极引线(4)与H+-ISFET蕊片(2)的漏极相连接形成一体，该整体设置在电极模壳(1)内，而且H+-ISFET蕊片(2)通过封装胶(8)固定在电极模壳(1)相对应的孔内；微渗水性材料(5)通过封装胶(9)固定在电极模壳(1)相对应的孔内；电极模壳(1)内装满饱和kcl溶液(6)；后封盖(7)的形状与电极模壳(1)口部的形状相对应，通过封装胶与电极模壳(1)固结为一体；同时，后封盖(7)中有一与电极引线(4)相应的孔，电极引线(4)穿过后封盖(7)并用封装胶(10)封死。
2.根据权利要求1所述的一种全固态电子PH电极，其特征在于H＋－ISFET蕊片(2)与微透水性材料(5)分别设置在电极模壳(1)壳壁两相近的位置上。
专利摘要本实用新型涉及一种测量pH值的全固态电子pH电极，尤其是可用来测量胶体悬浮物、结晶、糊状物及固态物质(如土壤)或软性固态物质表面(如皮肤)pH值的pH电极。本实用新型的具体解决方案为一种全固态电子pH电极，其特征在于该电极由管状的电极模壳(1)、H
文档编号G01N27/30GK2153800SQ9321364
公开日1994年1月19日 申请日期1993年5月26日 优先权日1993年5月26日
发明者黄启成, 肖丽, 黄睿 申请人:黄启成