Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké učení technické ...

92 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně11.1.3 Polarografické senzoryElektrochemická metoda analýzy roztoků založená zkoumání polarizačních napětíspeciální elektrody. Objevena J. Heyrovským – Novelova cena. Při vlastním měření se sledujeV-A křivka, tzv. polarografická křivka. Elektroda – kapková Hg, proudící Hg, Pt, rotační Ptapod.11.1.4 Iontově selektivní senzoryPro ochranu životního prostředí a kontrolu znečištění vody je důležité monitorovánítoxických iontových sloučenin. Koncentraci příslušných iontů v roztoku můžeme stanovitměřením potenciálového rozdílu mezi dvěma elektrodami ponořenými do roztoku [6], [9].Jedna z nich je díky specifickému elektroaktivnímu materiálu citlivá na příslušné ionty. Druháelektroda, např. typu Ag/AgCl [9], se nazývá referenční. V potenciometrických senzorech jepotenciálový rozdíl mezi referenční elektrodou a pracovní elektrodou měřený bez polarizaceelektrochemického článku, což znamená, že je připuštěn velmi malý proud. Iontovákoncentrace souvisí s potenciálovým rozdílem podle Nernstova vztahu [9]:2.303RT∆ V = log Ci( 11.5 )ZiFkde C i je iontová koncentrace, R je plynová konstanta, T je absolutní teplota v Kelvinech, Z i jemocenství zkoumaných iontů a F je Faradayova konstanta. Často se tato metoda využívá spoužitím skleněných elektrod pro měření pH (vodíkové koncentrace) [9].Iontově selektivní elektrody mohou být snadno vyrobeny použitím uhlíkové polymernípasty pomocí PTF technologie. V závislosti na elektroaktivním snímacím materiálu mohoureagovat na celý rozsah typů iontů. Pro životní prostředí je důležitá např. detekce těžkýchkovů (Pb, Cd, ...). Snímací materiál může být aplikován v rozemleté formě smíšené spolymerní pastou, nebo vakuovým nanášením na povrch nanesené pasty [9].Referenční elektrody mohou být rovněž vyrobeny z uhlíkových polymerních past.Skutečnost, že obě elektrody mohou být tlustovrstvé znamená, že mohou být miniaturizoványa integrovány s příslušnou elektronikou. Pro vytvoření potenciometrické membrány aimobilizaci enzymů se používají membrány na bázi polyvinyl acetátu [9]. Tyto materiályvykazují vynikající adhezi na tlustovrstvé elektrody vytvořené použitím Au nebo AgPd past.Iontově selektivní polymerní membrány se skládají nejméně ze dvou složek: polymeru, kterýzajistí zejména mechanickou podporu a ionoforu, nebo jiné elektroaktivní složky, kterázavede požadované elektrochemické vlastnosti [9], viz. Obrázek 11.17. Membrány buďobsahují vnitřní referenční elektrolyt, nebo jsou pevně kontaktovány přímo na povrchelektrody bez vnitřního roztoku elektrolytu. Tímto způsobem se vytváří iontově selektivnísenzory pro Li, Na, K a amoniak, biosenzory pro glukózu, sacharózu a další. Problémpotenciometrických elektrod spočívá v jejich vysoké výstupní impedanci. Přizpůsobeníimpedance elektrod a připojení nízkoimpedančních měřících obvodů umožní jednoduchétlustovrstvové impedanční měniče [6], [9].