包含玻璃覆蓋掩膜的玻璃pH電極制造技術

根據本發明專利技術的實施方案提供了一種低斜率pH電極(100)。該低斜率pH電極(100)包括：電極體(102)；pH敏感性玻璃(122)，所述pH敏感性玻璃(122)熔合至所述電極體(102)中，其中所述pH敏感性玻璃(122)具有預定面積；以及掩膜(124)，所述掩膜(124)形成在所述pH敏感性玻璃(122)的所述預定面積的預定部分上，以便形成低斜率pH特性。通過掩膜(124)阻擋通過所述pH敏感性玻璃(122)進行的離子交換的至少一部分。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】包含玻璃覆蓋掩膜的玻璃PH電極
技術介紹
I.專利
本專利技術涉及pH電極的領域，并且特別涉及低斜率pH電極。2.問題的提出在許多情況下需要測量流體的離子濃度，所述情況包括用于制藥、食品加工和/或食品品質、水質測試等的生產環境中流體的測試。離子濃度或活性的測量可以指示反應的完成、指示組分的分數等。一種測量可以包括PH的測量，所述pH的測量包括被測流體酸度的測量。PH測量可以指示流體的酸堿性條件或濃度。pH測量包括溶液中氫離子的測量，其被表示為約零至十四的對數值(對于極度酸 性溶液，有時擴展至負數)。在pH標度中，非常酸性的溶液具有低pH值，如零或一，對應于氫離子(H+)的高濃度。相反，非常堿性的溶液具有高pH值，對應于非常少量的氫離子(或對應于相應地大量的OH-離子)。中性溶液，如基本上純凈的水，具有約七的pH值。pH電極是一種產生與溶液的pH水平相關的電勢的電極。靈敏度和準確度是pH電極明顯地重要的特性。作為PH傳感器使用的玻璃電極被設計為響應溶液的pH，并將所測得的電勢(mV)繪制在圖的Y軸上，并將pH單位繪制在圖的X軸上。圖I示出了 pH電極的現有技術?，F有技術的pH電極是一根在一端具有離子敏感性玻璃泡的玻璃管，并且所述管還包含電解質和內部電極元件。現有技術的PH電極典型地由兩種玻璃構成。電極的柄是非傳導性、非響應性玻璃，而最常見為泡狀的尖端是由二氧化硅、鋰和其他元素的氧化物組成的特殊配置的pH敏感性鋰離子傳導性玻璃。該pH玻璃的結構使得鋰離子能夠與水溶液中的氫離子交換，在泡的外側上形成氫離子響應性層?？缭絇H敏感性玻璃與外部水溶液之間的界面建立毫伏電勢。內部電解質與離子敏感性玻璃相互作用，形成內部電勢。外部表面上電勢的大小依賴于被測溶液的pH值?？梢酝ㄟ^與至少部分浸入內部電解質溶液中的內部電極電化學接觸測量建立在PH玻璃的外部與內部水合層處的外部與內部表面電勢之間的差(V外部減V內部)。因為玻璃電極的內部溶液保持在恒定的pH，所測得的電勢差僅依賴于所測量的外部溶液的PH值。參比電極通常被包括在一個分開的容器和溶液中，所述容器和溶液也與所測量的流體離子交換。從而在兩個電極之間形成電勢，類似于電池。電極之間形成的電勢與溶液的氫離子濃度直接相關。參比電極提供了測量電極可以與之比較的穩定的電勢。例如，可以根據表格、公式或其他算法處理該電勢，以獲得離子濃度測量，如pH值。
技術實現思路
在本專利技術的一個方面，一種低斜率pH電極包括電極體；pH敏感性玻璃，所述pH敏感性玻璃熔合至所述電極體中，其中所述pH敏感性玻璃具有預定面積；以及掩膜，所述掩膜形成在所述pH敏感性玻璃的所述預定面積的預定部分上，以便形成低斜率PH特性，其中通過所述掩膜阻擋通過所述pH敏感性玻璃進行的離子交換的至少一部分。優選地,所述低斜率pH電極還包含電極元件，所述電極元件安置在所述電極體內；PH緩沖溶液，所述pH緩沖溶液基本上充滿所述電極體；以及密封物，所述密封物將所述電極體基本上密封。優選地，所述掩膜包含非氫離子響應性材料。優選地，所述掩膜包含非水合氫離子響應性材料。優選地，所述掩膜包含基本上無孔的材料。 優選地，所述掩膜包含最低限度地有孔的材料。優選地，所述掩膜形成在所述pH敏感性玻璃的外部表面上。優選地，所述掩膜以預定厚度形成。優選地，所述掩膜以預定圖案形成。優選地，所述掩膜形成在所述pH敏感性玻璃的外部表面或內部表面之一上或兩者上。優選地,所述低斜率pH電極包括非能斯特pH電極。在本專利技術的一個方面，一種形成低斜率pH電極的方法包括形成包含傳感器開口的電極體；將預定面積的pH敏感性玻璃熔合至所述傳感器開口 ；以及遮掩所述預定面積的預定部分以形成低斜率PH特性，其中阻擋通過所述pH敏感性玻璃進行的離子交換的至少一部分。優選地，所述方法還包括將電極元件安置在所述電極體內，用pH緩沖溶液基本上充滿所述電極體，以及將所述電極體基本上密封。優選地，所述掩膜包含非氫離子響應性材料。優選地，所述掩膜包含非水合氫離子響應性材料。優選地，所述掩膜包含基本上無孔的材料。優選地，所述掩膜包含最低限度地有孔的材料。優選地，所述掩膜形成在所述pH敏感性玻璃的外部表面上。優選地，所述掩膜以預定厚度形成。優選地，所述掩膜以預定圖案形成。優選地，所述掩膜形成在所述pH敏感性玻璃的外部表面或內部表面之一上或兩者上。優選地,所述低斜率pH電極包括非能斯特pH電極。附圖描述在所有附圖中相同的附圖標記表示相同的元件。圖I示出了現有技術的pH電極。圖2示出了根據本專利技術的實施方案的低斜率pH電極。圖3是根據本專利技術的低斜率pH電極的模型。圖4是pH斜率與pH敏感性玻璃被掩膜覆蓋的面積的關系的圖。圖5是示出了根據本專利技術的任意實施方案的低斜率pH電極的實施例與標準(即，現有技術)pH電極比較的圖。圖6是根據本專利技術的實施方案的形成低斜率pH電極的方法的流程圖。專利技術詳述附圖說明圖1-6和以下說明敘述了具體實施例，以教導本領域技術人員如何制備和使用本專利技術的最佳模式。為了教導專利技術原理的目的，將一些常規的方面簡化或省略。本領域技術人員將將知曉這些實施例落在本專利技術范圍內的變體。本領域技術人員將知曉可以將下面描述的特征以多種形式組合，以形成本專利技術的多種變體。作為結果，本專利技術不限于下面描述的具體實施例，而僅由權利要求和它們的等價內容限定。圖2示出了根據本專利技術的一個實施方案的低斜率pH電極100。所示實施方案中的低斜率PH電極100包括電極體102、電極元件108、基本上充滿電極體102的pH緩沖溶液105、和pH敏感性玻璃122區域。密封物113基本上密封電極體102。本實施方案中的pH敏感性玻璃122區域安置在電極體102的尖端或末端，但應當明白，pH敏感性玻璃122區域可以安置在電極體102的任何位置。此外，可以將低斜率pH電極形成為任何所需形狀和尺寸。備選地，pH敏感性玻璃122可以包含任何其他合適的pH敏感性材料。本專利技術使用標準玻璃pH電極和涂布在玻璃的一定面積上的絕緣材料建立低斜率PH玻璃電極。本專利技術通過用無孔的、非水合氫離子響應性物質部分地覆蓋標準玻璃pH泡的表面解決了建立低斜率PH電極的問題。在使用中，來自玻璃的鋰離子與水溶液中的氫離子交換，在pH敏感性玻璃122的外側形成響應性層。從而，跨越pH敏感性玻璃122與外部水溶液之間的界面產生毫伏電勢。內部電解質與PH敏感性玻璃122相互作用，并且將由pH敏感性玻璃122外側的離子產生的電勢傳遞至內部電極元件108。pH敏感性玻璃122區域包含掩膜124。pH敏感性玻璃122具有預定面積。掩膜124覆蓋該預定面積的預定部分?？梢园葱枰淖冾A定掩膜部分/面積的大小以便控制低斜率pH電極的離子響應斜率。如果掩膜124覆蓋pH敏感性玻璃122的面積的相對小部分，斜率將相對大(與無掩 膜PH電極比較)。如果掩膜124覆蓋pH敏感性玻璃122的面積的相對大部分，斜率將相對小。在一些實施方案中，該斜率可以接近零，其中跨越PH敏感性玻璃122的離子交換將被最小化(或基本上不存在)。掩膜124可以包含任意非氫離子響應性材料。在一些實施方案中，掩膜124可以是完全無孔的。掩膜124可以是基本上無孔的，也可以是最低限度地有孔的，以使得保持氫離子/水合氫離本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.11.12 US 61/260,5031.一種低斜率PH電極(100)，所述低斜率pH電極(100)包括 電極體(102)； pH敏感性玻璃(122)，所述pH敏感性玻璃(122)熔合至所述電極體(102)中，其中所述pH敏感性玻璃(122)具有預定面積；以及 掩膜(124)，所述掩膜(124)形成在所述pH敏感性玻璃(122)的所述預定面積的預定部分上，以便形成低斜率PH特性，其中通過所述掩膜(124)阻擋通過所述pH敏感性玻璃(122)進行的離子交換的至少一部分。2.權利要求I所述的低斜率pH電極(100)，所述低斜率pH電極(100)還包括 電極元件(108),所述電極元件(108)安置在所述電極體(102)內； PH緩沖溶液(105)，所述pH緩沖溶液(105)基本上充滿所述電極體(102);以及 密封物(113)，所述密封物(113)將所述電極體(102)基本上密封。3.權利要求I所述的低斜率pH電極(100)，其中所述掩膜(124)包含非氫離子響應性材料。4.權利要求I所述的低斜率pH電極(100)，其中所述掩膜(124)包含非水合氫離子響應性材料。5.權利要求I所述的低斜率pH電極(100)，其中所述掩膜(124)包含基本上無孔的材料。6.權利要求I所述的低斜率pH電極(100)，其中所述掩膜(124)包含最低限度地有孔的材料。7.權利要求I所述的低斜率pH電極(100)，其中所述掩膜(124)形成在所述pH敏感性玻璃(122)的外部表面上。8.權利要求I所述的低斜率pH電極(100)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：弗蘭克·霍蘭德·卡朋特，約翰·羅伯特·伍德沃德，卡爾·路易斯·金，
申請(專利權)人：哈希公司，
類型：發明
國別省市：