本发明专利技术涉及一种电化学传感器，包括浸入在被测介质内的探头，并具有第一导电材料的至少两个电极和第二电绝缘材料的至少一个探头体，其中，各电极至少部分地嵌入到探头体内并利用探头体彼此绝缘，其中，所述至少两个电极由至少一个导电材料实现并且探头体由至少一个电绝缘陶瓷实现，其中，电极由导电材料的薄测量有源层实现并位于陶瓷材料的探头体的端面内，以及其中，各电极经由穿过探头体的连接元件而电接触。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种电化学传感器，包括浸入在被测介质内的探头，并具有第一导电材料的至少两个电极和第二电绝缘材料的至少一个探头体，其中，各电极至少部分地嵌入到探头体内并利用探头体彼此绝缘，其中，所述至少两个电极由至少一个导电材料实现并且探头体由至少一个电绝缘陶瓷实现，其中，电极由导电材料的薄测量有源层实现并位于陶瓷材料的探头体的端面内，以及其中，各电极经由穿过探头体的连接元件而电接触。【专利说明】电化学传感器
本专利技术涉及一种电化学传感器，包括可浸入被测介质内的探头，并具有至少两个 嵌入陶瓷探头体内的导电电极。
技术介绍
电化学传感器在许多领域内使用，如在医学临床分析和实验室分析、环境保护以 及过程测量技术中。电化学传感器工作根据导电的、电位或电流的测量原理，这样被测量变 量在介质中经由电极确定。 从现有技术中已知，如从EP990 894B1，包括浸入在被测介质中用于测量的至少两 个电极的导电电导率传感器。为了确定被测介质的电解电导率，在被测介质中确定了电极 测量路径的电阻或电导。在已知测量仪（cell)常数的情况下，被测介质的导电性可由此确 定。 在DE10 2006 024905A1中示出的是导电电导率传感器的电极装置，在这种情况 下，内部和外部电极通过成形密封件以及密封支撑体彼此隔离并绝缘。成形密封件用于防 止被测介质渗透到电极之间的环形间隙内。 这种带有额外密封的电极装置结构相对复杂并且容易受干扰，这样介质可渗透到 在电极和密封支撑体之间的间隙内。在电导率传感器应用在食品行业或制药行业的情况 下，结构复杂性特别大。应用在食品和/或制药行业内的过程自动化技术的传感器必须在 卫生方面实现非常高的要求。例如，这种传感器的探头在它们与被测介质接触的程度上必 须没有难以接近的间隙，以便对接触被测介质的总探头表面的清洗和/或消毒是可能的。 事实上，传统的密封件或成形的密封件根据DE10 2006 024 905A1可基本满足这一目的。 然而，它们导致带有相应组件复杂性的复杂结构。此外，随着老化和磨损，这些密封件可失 效，然后介质可进入在电极和密封支撑体之间的间隙内。 通常，电化学传感器的探头的探头体由合成材料借助于各种生产方法生产，如注 射成型、触压成型和热印，其中安装有金属电极。合成材料，如塑料，与金属电极结合的很大 缺点是它们不同的热膨胀系数。在由于高周围压力，或温度波动的高载荷情况下，间隙形 成在探头体和电极的不同材料之间。这可能导致传感器元件密封的缺乏，从而介质可渗透 到传感器内部。此外，微生物可进入这些间隙中，从而传感器不能适合于卫生用途。合成材 料的另一不希望的特性是它们的长期耐久性差，由于它们的寿命。由于侵蚀介质或重复的 强烈温度变化的老化增加了应用的合成材料的孔隙率。这样，有可能的是液体介质可扩散 通过合成材料浸入到传感器内部。 在W02010/072483A1中示出的是一种导电电导率传感器，具有浸入在被测介质内 的探头。该探头包括第一导电材料的至少两个电极和第二电绝缘材料的至少一个探头体。 电极嵌入到探头体内并通过探头体彼此绝缘。因此，电极和探头体实现为烧结的复合件。为 此，探头体和/或电极由多部件注射成型过程生产。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种具有浸入在被测介质内的探头的电化学传感器， 其克服了关于在电极和探头体之间密封的现有技术的缺点，从而大大增加了传感器的可用 性，同时降低了制造成本。 该目的通过一种电化学传感器实现，该电化学传感器包括浸入在被测介质内的探 头，并具有第一导电材料的至少两个电极和第二电绝缘材料的至少一个探头体，其中，各电 极至少部分地嵌入到探头体内并利用探头体彼此绝缘，其中，所述至少两个电极由至少一 个导电材料实现以及探头体由至少一个电绝缘陶瓷实现，其中，电极由导电材料的薄测量 有源层实现并位于陶瓷材料的探头体的端面内，以及电极经由穿过探头体的连接元件而电 接触。 作为薄材料层的电极具有穿过探头体的连接元件，并且其嵌入在陶瓷探头体内， 这样的实施例实现了无间隙材料的过渡，并且因此在至少部分地嵌入在探头体内的电极和 探头体之间的无间隙密封。 在有利的实施例中，电极的导电材料的测量有源层具有例如1〇ym-3mm的涂层厚 度d。电极的该测量有源层无间隙地位于探头体的陶瓷材料内，这样电极和探头体的端面形 成平面。在这种情况下，电极的涂层厚度优选地在10 到200iim的范围内，从而通过最 少使用贵金属，如钼、钛和不锈钢，也可节省成本。中心布置的环电极的薄层经由相应的连 接元件电接触。 在另一实施例中，导电材料包括导电陶瓷，导电搪瓷或金属，特别地钼、钛或不锈 钢。 在有利的实施例中，陶瓷材料包括下述至少之一：氧化锆（Zr02)陶瓷，氧化 铝（A1203)陶瓷，氧化铬（Cr203)陶瓷，二氧化钛（Ti02)陶瓷和/或钛酸铝矿（tialite) (Al2Ti05)陶瓷。 在特别合适的进一步发展中，电极包括钼并且探头体包括借助于镁稳定的氧化 锆陶瓷。例如，电极的钼和利用镁部分稳定或稳定的氧化锆陶瓷具有与利用镁Zr02Mg0在 9. 3x10^^稳定的氧化锆以及在8.SxKTIT1的钼Pt大致相同的热膨胀系数。为了均衡探头 体的陶瓷材料的热膨胀系数和电极的金属材料的膨胀系数，例如，如镁、铱和/或铝的稳定 材料被添加到探头体的陶瓷材料内。稳定材料的这些添加稳定了或至少部分地稳定了陶瓷 材料，这样电极和探头体的热膨胀系数大致相等，以及同样导致了探头体的其它材料属性， 例如，如更大的化学稳定性，更好的断裂性能等。出于这个原因，电极和探头体的固体复合 物在例如-30°C到300°C的很大温度范围内保持稳定。电极和探头体的该固体复合物至少 部分地由在电极的金属材料区域和探头体的陶瓷材料区域之间的分子间相互作用或化学 键合所导致。以这种方式，在电极和探头体之间产生了高质量的材料键合连接，这提供了无 间隙的密封。由于这两种材料几乎等同的膨胀系数，这些键合力也不能被否则在温度变化 时出现的机械应力克服，这样预防了在电极和探头体之间的间隙形成。 在另外有利的实施例中，探头体与过程连接件相连接。通过将探头体连接到过程 连接件，提供了一种选择以直接地在过程测量技术中以及密封地在过程容器上应用探头。 在另一实施例中，过程连接件与相同电绝缘陶瓷的探头体一起实现为单一件。理 想地，过程连接件是探头基体的部件，即与探头体一起实现为单一件，或实现为单一成形部 分。由于单一件的实施例，这具有的优点是过程连接件也没有间隙，这样总电导率传感器没 有间隙。在进一步发展中，为了提高机械稳定性，或为了传感器的固定，金属部分或合成材 料部分可设置在背离该过程的过程连接件的侧面上。 在特殊的进一步发展中，利用接合装置，过程连接件与探头体在接头处机械地和 密封地连接。作为接合装置施加的是粘合剂，其将金属过程连接件与陶瓷探头体连接并密 封接头或无间隙连接。 在另一实施例中，电化学传感器实现为导电的电导率传感器。导电的电导率传感 器应用在用于测量介质电导率的不同应用中。最知名的导电的电导率传感器是所谓的两电 极本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电化学传感器，包括浸入在被测介质(1)内的探头并具有第一导电材料的至少两个电极(5)和第二电绝缘材料的至少一个探头体(3)，其中，所述电极(5)至少部分地嵌入到所述探头体(3)内并利用所述探头体(3)彼此绝缘，其中，所述至少两个电极(5)由至少一种导电材料实现并且所述探头体(3)由至少一种电绝缘陶瓷实现，其特征在于，所述电极(5)由导电材料的薄测量有源层实现并位于陶瓷材料的所述探头体(3)的端面(7)，以及所述电极(5)经由穿过所述探头体(3)的连接元件(2)而电接触。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·范泽洛，斯特凡·保罗，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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