Способ изготовления мембраны фторидселективного электрода Советский патент 1991 года по МПК G01N27/333 

Изобретение относится к способам изготовления фторидчувствительной мембраны с целью применения в качестве ионочувствительного электрода в практике электроаналитических измерений.

В случае применения монокристаллического электрода из LaFs монокристалл вкле- ивается в трубку из непроводящего материала. В эту трубку вводится раствор электролита, содержащий ионы фторида, и создается контакт с опорным электродом. При использовании такого внутреннего раствора для электрода сравнения изготовление электродов осложняется и часто возникают дефекты. Получение монокристаллов весьма сложно, так что стоимость их очемь высока. Попытки сьемэ потенциала с монокристалла аРз предпринимались с помощью контакта Ag/AgF. Изготовление такого твердотельного контакта наплавкой в среде инертного газа также весьма трудная зацэча и к тому же не позволяет отказаться

от монокристаллов . В последнее время стали известны попытки исключить перечисленные недостатки путем напыления LaFa на поликристаллические печатные проводники, соединенные с зоной затвора голевого транзистора, причем вся структура за исключением фторочувствительной области покрывается фотолаком.

Недостаток такого технического решения - чрезвычайно сильный дрейф потенциала, исключающий какое-либо практическое применение, а также неудовлетворительный предел обнаружения.

Целью изобоетения является упрощение изготовления фторочувствительных мембран.

Поставленная цель достигается тем, что мембрана получается путем термического или ионнолучевого напыления поликристал- личес.ого тонкого слоя труднорастворимого фторида, s частности фторида редких земель или их смеси на подходящую подf &

о

FO

00

о

ложку. Наилучшие результаты и предельная чувствительность обнаружение ионов F могут быть достигнуты за счет применения LaFs. В отличие от монокристаллических электродов отпадает необходимость легирования для улучшения проводимости благодаря незначительной толщине напыленного слоя . Толщина слоя чувствительной мембраны должна составлять- от 20 до 5000 нм. Оптимальная температура подложки в процессе изготовления мембраны свыше 280°С. Для подложки возможно применение большого числа различных материалов при условии хорошего качества их поверхности. Средняя высота неровности профиля подложки не должна превышать 50 нм, чтобы обеспечить гомогенность мембраны и исключить тем самым нестабильности потенциала. Граничный слой к мембране может быть образован металлом, его солью, полупроводником или изолятором. Кроме того, подложка может иметь структуру, состоящую из нескольких слоев этих материалов. Для обеспечения функционирования мембраны важным параметром оказалась скорость напыления. Скорости напыления ниже 0,5 нм позволяют получать хорошие воспроизводимые результаты. Мембрана, изготовленная при этих условиях, с четко выраженной поликристаллическойструктуройобладаетчувствительностью, в полной мере соответствующей чувствительности монокристал- личесгого электрода,

Предлагаемый способ позволяет получить фторочувствительную мембрану, которая не нуждается во внутреннем растворе сравнения для съема потенциала и предоставляет возможность измерять изменение потенциала благодаря подложке на межфазной границе: измеряемый раствор - мембрана. Съем потенциала упрощается в результате участия в контакте только твердых компонентов. В случае, если граничный слой представляет собой металл или проводящее соединение, то активность ионов фторидов в растворе можно определять непосредственно, замеряя потенциал в цепи: электрод сравнения - исследуемый раствор - мембрана - подложка. Изготовленные мембраны, характеризуются чувствительность 57 мВ на декаду вплоть до концентраций ионов фторида менее 10 моль/л. Избирательность такая же, как у монокристаллов LaFs. Длительная стабильность характеризуется очень малым дрейфом потенциала. По предлагаемому способу можно с малыми затратами изготовлять фторочувствительные мембраны, используя

технологию, пригодную для массового производства. Эти мембраны могут быть ис пользованы как при непрерывном, так и при дискретном анализе фторид-ионов. Пример осуществления способа.

На полированную кремниевую пластину (110) напылен слой золота толщиной 10Q.HM и при температуре 280°С на золото путем термического испарения осажден слой LaFa толщиной 270 нм, причем скорость напыления выдерживалась равной 0,5 . Из пластинки вырезан квадрат 6 х 6 мм2, и слой золота соединен серебряным лаком с контактом из латунной проволоки. Эта структура наклеена на подготовленный

тефлоновый цилиндр эпоксидной смолой таким образом, что открытым остается только слой LaFs. Электрод вводится в растворы с различной концентрацией ионов фторида. Были получены следующие значения потенциалов в цепи (электрод сравнения - каломельный).

Таким образом предлагаемый способ позволяет упростить изготовление фторид- селективных электродов.

Формула изобретения

1.Способ изготовления мембраны фто- ридселективного электрода в виде тонкого слоя от 20 до 5000 нм с использованием

фторида лантэна, который осаждают в поликристаллической форме на подложку путем термического испарения или высокочастотного ионного распыления, отличающийся тем, что фторид лантана осаждают

на подложку, температура которой выше 200°С.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что фторид лантана осаждают на подложку, температуру которой поддерживают

в интервале 280-350°С.

Изобретение относится к физико-химическому анализу, а именно к разработке фторидселективного электрода с твердым контактом, Целью изобретения является упрощение конструкции фторидселективного электрода при сохранении всех электроаналитических характеристик. С этой целью изготавливают электрод путем термического напыления поликристаллического тонкого слоя фторида лантана толщиной от 20 до 5000 им со скоростью напыления 0,5 нм/с на подложку с температурой 200-350°С. Полученные таким образом электроды могут быть использованы в практике электроаналитических измерений при непрерывном или дискретном анализе фго- ридсодержащих растворов. 1 а.п. ф-лы.