測定鹽類濃度的電極的製作方法

2023-05-09 18:08:56

專利名稱:測定鹽類濃度的電極的製作方法
本發明涉及一種用以測定水溶性鹽類(如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣)在溶劑中的濃度的經過改進的電極。
迄今為止，這些鹽類在溶劑中的濃度(例如食物中的氯化鈉含量)一直是通過結合使用鈉離子電極(或氯離子電極)和帶液體接合點和內部溶液的參考電極而測定的。
但是，如果使用了參考電極，在上述測定中可能會出現下列問題(1)由於內部液體電位的變化而造成誤差;(2)由於液體接合點內的堵塞而產生噪音;(3)由於內部溶液的滲漏而出現指示誤差;(4)可能需要補充內部溶液;以及其他類似的問題也可能發生。
為了解決上述問題，本申請人在已公開的748/1983號日本專利申請中推薦了一種不使用參考電極，而利用鈉離子電極與氯離子電極的輸出之差來測定鹽類在溶劑中的濃度的方法;與常規的方法相比，這種方法的靈敏度大大提高了。
本發明涉及這樣一種電極，它適用於上述新推薦的測定鹽類在溶劑中的濃度的方法。本發明的目的之一就是要提供一種體積小、便於大批量生產和便於使用的測定鹽類在溶劑中的濃度的電極。
為了達到上述目的，根據本發明的測定鹽類濃度的電極，在一個帶有導線圖形的襯底上配置有離子感應膜片;離子感應膜片對構成鹽的陽離子和陰離子產生感應。
根據本發明，可以採用大批量生產半導體集成電路的技術，如網板印刷或照相蝕刻法，來形成導線圖形，從而可以大批生產體積小、質量高的測定鹽類在溶劑中濃度的電極。
本發明的電極不帶參考電極，而是採用離子感應膜片，因此，不需要任何液體，從而可以形成固態的電極。於是，諸如內部溶液乾燥。內部溶液滲漏，以及液體接合點堵塞等麻煩問題均可完全避免。
此外，由於本電極如前所述旣是固態的，而且體積又小，因此，易於操縱，並能用來測定很小的樣品。
附圖顯示了本發明的一個最佳實施方案，其中圖1為根據本發明的電極的平面圖;
圖2(a)和圖2(b)為截面圖，顯示了離子感應膜片同導線圖形的導體之聯結處的構造;
圖3為沿圖1中Ⅲ-Ⅲ線所得的圖1的截面圖;
圖4為本發明的電極和根據該電極的輸出測定濃度的裝置的電路圖。
下面將參照圖1至圖4，對本發明的測定氯化鈉(NaCl)在溶劑中的濃度的電極之一個具體實施方案予以描述。
參看圖1，電極包括一個用環氧樹脂這樣的防水絕緣材料製成的平板狀襯底1。在所述襯底1上，利用網板印刷法、化學加工法、金屬箔粘接法或其他類似的方法，用(例如)銅製成了導線圖形2。
對構成部分鹽的陽離子產生感應的離子感應膜片3和對構成另一部分鹽的陰離子產生感應的離子感應膜片4相互分開地置於電極之上。在本最佳實施方案中，所述的離子感應膜片3和離子感應膜片4都是用聚氯乙烯(PVC)或矽橡膠製成的異相膜片。所述的離子感應膜片3為Na+感應膜片，具有作為離子感應物質的(例如)雙12-冠(醚)-4化合物，該類化合物公開在《分析化學》(ANALYTICAL CBEMISTRY)第54卷、1982年6月第7期、1224-1227頁上，它們對鈉離子(Na+)產生感應。所述的離子感應膜片4為Cl感應膜片，具有作為離子感應物質的(例如)氯化三辛基。甲基胺(trioctylmethylammonium chloride)，它對氯離子(Cl-)產生感應。
另外，也可以用鈉玻璃感應膜片作為所述的離子感應膜片3;用含有AgCl粉末和Ag粉末的硬化混合物作為所述的離子感應膜片4。
圖2(a)和圖2(b)顯示的是上述Na+感應膜片3、Cl-感應膜片4和導線圖形2的一個導體之間聯結處的構造的實施方案。例如，所述Na+感應膜片3的聯結處可按下述方式構成用塗銀膏、電鍍、汽化塗敷或其他類似的方法，將銀(Ag)5塗在部分所述導線圖形2上，然後，將所述Na+感應膜片的組分和銀粉或銀化合物的混合物塗在或印刷在所述銀層5上，以形成導電層6。之後，將所述Na+感應膜片3塗在或印刷在所述導電層6上，或者將感應膜片的一端粘接在所述導電層6上。另一方面，所述Cl-感應膜片4的聯結處是這樣構成的將銀粉和環氧樹脂的混合物塗在所述導線圖形2上，以形成導電層7，之後，將Cl-感應膜片4塗或印刷在所述導電層7上，或者將感應膜片的一端粘接在所述導電層7上。
再看圖1，在所述襯底上置有用不鏽鋼這樣的抗腐蝕金屬製成的接地電極8，熱控管或二極體這樣的熱敏元件9，對來自所述Na+感應膜片3和Cl-感應膜片4的信號進行阻抗轉換的前置放大器10，以及接頭11。通過所述導線圖形2，所述前置放大器10分別與所述Na+感應膜片3、Cl-感應膜片4、接地電極8、以及熱敏元件9相連。通過導線圖形2，所述前置放大器10還與接頭11相連。
從圖3可以最清楚地看到，絕緣層12遮住了除了Na+感應膜片3、Cl-感應膜片4和接地電極8以外的襯底1的整個表面。絕緣層12是用絕緣樹脂塗層而形成的。
圖4顯示了測定NaCl在溶劑中的濃度所用的電極的電路圖，該電極具有上述結構，並且被連接在測定濃度的裝置上。參看圖4，放大器10A和10B構成前置放大器10，並且通過接頭11與測定濃度的裝置20相連。該裝置由具有3個放大器20A、20B和20C的差動放大器所構成;分別來自接地電極8和本發明電極的膜片3和4的輸出，通過接頭11中的終端裝置(沒有示出)而被施加在該裝置上。裝置20具有一個輸出終端30。
當將具有上述結構的測定NaCl在溶劑中溶度的電極浸泡在樣品液體中時，所述Na+感應膜片3和Cl-感應膜片4分別產生出與Na+和Cl-的濃度相應的電動勢E1和E2，它們分別作為信號E1和E2，通過所述前置放大器10的放大器10A和10B而被送至所述裝置20的放大器20A和20B。與此同時，來自所述接地電極8的信號E。被加到放大器20A和20B。E1-E。從所述放大器20A中輸出，並作為一個輸入信號被送至放大器20C，而E2-E。則從放大器20B中輸出，並作為另一個輸入信號被送至放大器20C。在所述放大器20C中，得到了輸入E1-E。與輸入E2-E。之差，並且信號E1-E2從所述輸出終端30輸出。信號E1-E2與Na+和Cl-的濃度，即NaCl的濃度相對應，這樣，便可以測定出NaCl在樣品液體中的濃度。
而且，所述Na+感應膜片3和Cl-感應膜片4的電阻較大，以便由前置放大器10將電阻減小。因此，便簡化了接頭11的防護及絕緣。
另外，當所述Na+感應膜片3和Cl-感應膜片4為塑料感應膜片時，同常規的玻璃感應膜片相比，可以減少PH值的影響，從而對多數樣品液體來說。不需要進行PH值的調整。
此外，所述襯底1不一定非是平板狀的，然而，當它是平板狀時，只需將其按壓在凝膠表面或固體表面上便可以測定出鹽類的濃度。除了上述優點之外，還有這樣一個優點，即可以從滴在襯底上的一滴液體中進行測定。所述的襯底1可以不是上述環氧樹脂襯底，而是矽襯底或者藍寶石矽片(SOS)襯底。所述的導線圖形2和前置放大器10可以用生產半導體集成電路的已知方法在這些襯底上形成。在這種情況下，可以測定低濃度的鹽類。
儘管上述最佳實施方案是用於測定NaCl的濃度的，但是，顯然本發明也可以用於測定氯化鉀(KCl)、氯化鈣(CaCl)等其他水溶性鹽類的濃度。
權利要求
1.一種根據構成鹽的陽離子和陰離子的電動勢之差測定鹽類濃度的電極，其特徵在於具有導線圖形的襯底上配有一個對所述陽離子產生感應的離子感應膜片以及一個對所述陰離子產生感應的離子感應膜片。
2.如權利要求
1所述的電極，其中，所述離子感應膜片為含有離子感應材料的塑料膜片。
3.如權利要求
2所述的電極，其中，所述離子感應膜片與所述導線圖形之間有聯結處，每一個聯結處(junction)包括一個導電層，該導電層含有導電材料粉末和與相應膜片中的離子感應材料相應的一種離子感應材料。
4.如權利要求
1所述的電極，其中，所述的導線圖形還具有阻抗轉換前置放大器，用於對來自所述離子感應膜片的電動勢進行阻抗轉換。
專利摘要
測定鹽類在溶劑中濃度的電極具有一個襯底，在襯底上的帶接地電極的導線圖形，以及至少兩個離子感應膜片，其中一個膜片對鹽的陽離子產生感應，另一個膜片對鹽的陰離子產生感應，膜片相互隔開置於襯底上，並與導線圖形電連接。導線圖形具有輸出終端，用於提供來自接地電極和膜片的電動勢。
文檔編號G01N27/30GK85106976SQ85106976
公開日1987年4月1日 申請日期1985年9月16日
發明者坂東政市, 宮崎毅, 富田勝彥 申請人:株式會社堀場製作所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan