Потенциометрический газовый датчик Советский патент 1981 года по МПК G01N27/30 

(54) ПОТЕНЦИОМЕТР11ЧЕСКИЙ ГАЗОВЫЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к аналитической измерительной технике, точнее к электрохимическим датчикам для анализа состава газовых и жидких сред в области медицины, химии, производства и т.д. Известны потенциометрические газовые датчики, состоящие из индикаторного электрода и электрода-сравнения, погруженных в раствор электролита. Электрод и раствор электролита изолированы от внешней анализируемой среды пздрофобной мембраной, проницаемой для газов, но непроницаемой для ионов и малопроницаемой для паров воды 1J Основными недостатками таких датчи ков являются замедленный ответ датчиков на изменение газового состава среды, связанный с медленной диффузией газов через газопроницаемую мембрану, и возможность загрязнения подмембран ного электролита веществами, которые находятся в растворе образца в случае намокания мембраны. Известен также датчик, в основу которого положен гальванический элемент с переносом, где индикаторный электрод покрыт тонким слоем раствора электролита малой концентрации, а электродом сравнения является каломельный электрод, погруженный в насыщенный раствор КС. Электролитический контакт между растворами осуществляется через керамический пористый штифт, который также насыщается раствором КС г 2. В таком датчике неизбежно попадание насьпценного раствора КСН из раствора электрода сравнения в электролитический слой на индикаторном электроде и загрязнение его. Кроме того, выпадание кристаллов KCf в растворе электрода сравнения и в пористом штифте требует периодической разборки и регенерации датчика. Наиболее близким к предлагаемому является потенциометрический газовый датчик, состоящий из ионоселектианого электрода с рН-чувствительной мембраной, покрытой тонкопленочным слоем электролита, и хлорсеребряного электрода сравнения. Сравнительный и индикаторный элект роды датчика находятся в контакте с растворомэлектролита одного состава Конструктивно такая схема датчика решена следующим образом, В тефлоно вом цилиндре высверливается о.тверстие для индикаторного электрода (стеклянный электрод с плоской рН-чувствитель ной мембраной) и электрода сравнения Электрод сравнения выполнен в виде серебряной пластинки, которая покрыва ется слоем Ад СЕ. электрохимическим спо собом. Электроды предварительно помещают в пластмассовую трубку, которая является резервуаром для электролита электрода сравнения, а затем крепят ее в тефлоновом цилиндре с помощью резинового кольца. Через специальное отверстие в пластмассовую трубку заливается раствор электролита для элек рода сравнения, тем же раствором покрывают рН-чувствительну10 мембрану стеклянного электрода. С тем, чтобы уменьшить вытекание электролита из объема электрода сравнения в электролитический слой на поверхности рН-чув ствительной мембраны, на боковсШ поверхности стеклянного электрода крепят резиповое кольцо, обработанное раствором сильного детергента. Для раствора образца делается специальная камера с круглым углублением, снабженная мягкими резиновыми прокладками. На дне камеры имеется магнитная мешалка , Недостатками известного датчика являются большие габариты и низкая стабильность работы датчика. Недоста точная стабильность известного устройства обусловлена тем, что имеет место медленная, но постоянная диффузия электролита из резервуара элек рода сравнения через уплотнительное кольцо в слой электролита на рН-чувстви тельной мембране стеклянного электрода, которая искажает работу.датчика. Целью изобретения является уменьшение габаритов и повышение стабильности работы датчика. Цель достигается тем, что в потен циометрическом газовом датчике, состоящем из ионоселективного электрода с рН-чувствительной мембраной, покрытой тонкопленочным слоем электролита, и хлорсеребряного электрода сравнения, хлорсеребряный электрод расположен на торце ионоселективного электрода в виде кольца, окрузхающего по периметру рН-чувствительную мембрану, С целью обеспечения анализа жидкостей датчик снабжен трубкой из гидрофобного материала, часть которой выступает относительно торца ион селективного электрода. На чертеже схематически показано пре,1щагаемое устройство. Датчик состоит из стеклянного электрода 1 с плоской рН-чувствительной мембраной 2. На боковой поверхности стеклянного электрода 1 нанесен тонкий (0,1 мм) слой серебра 3 химическим серебрением. Слой серебра на торце стеклянного электрода, примыкающий к стеклянной рН-чувствительной мембране, покрыт слоем АдСЕ 4. К слою серебра на боковой поверхности припаян токоотводящий-проводник 5. Вся металлическая поверхность датчика изолирована силиконовым клеем 6. К боковой поверхности стеклянного электрода приклеена силиконовая трубка 7. На рН-чувствительную мембрану нанесен слой 8 электролита NaHCOj + NaCt (или ЫНдС1) с гелеобразователем при определении NH. Датчик работает следующим образом. Цри опускании трубки в анализируемый раствор образца образуется воздушный зазор между рН-чувствительной мембраной и поверхностью раствора образца. При анализе углекислого газа газ диффундирует из образца через возцутньш зазор и попадает в электролитический слой на поверхности рН-чувствительной мембраны стеклянного электрода, изменяя его рН и следовательно величину потенциала рН -чувствительного электрода. Данная конструкция датчика позволяет значительно уменьшить его размеры, устранить утечку электролита и, следовательно, повысить стабильность и надежность его работы. Формула изобретения 1. Потенциометрический газовьд датчик, содержащий новоселективньй электрод с рН-чувствительной мембраной, имеющей тонконленочное покрытие из