一个实施方案提供了一种用于测量含水样品中的pH的装置，所述装置包括：包括第一碳区域的至少一个测量电极(400)，其中所述碳区域包括单个pH敏感的碳区域，其中所述测量电极的单个pH敏感的碳区域是硼掺杂金刚石基pH电极的sp2碳区域(402)；至少一个参比电极；至少一个辅助电极；以及存储指令的存储器，所述指令可由处理器执行以通过测量所述至少一个测量电极和所述至少一个参比电极之间的电势来确定含水样品的pH。还描述并且要求保护相应的pH测量方法以及相应的pH测量系统。测量方法以及相应的pH测量系统。测量方法以及相应的pH测量系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用含有SP2碳区域的硼掺杂金刚石基PH电极对含水样品的pH测量
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求于2019年7月1日递交的名称为“含水样品的pH测量(PH MEASUREMENT OF AN AQUEOUS SAMPLE)”的美国申请号16/459,300的优先权，将该美国申请通过引用以其整体并入本文。
[0003]本申请总体上涉及含水样品的pH测量，并且更特别地，涉及使用具有碳区域的电极的pH测量。
技术介绍
[0004]确保水质对于依赖水生存的人类、动物和植物的健康和福祉至关重要。可以测量的水的一个参数是pH。在许多行业如制药、生物医学、供水和其他制造领域中，含水样品的pH的测量是至关重要的。pH的测量可以允许对水进行适当的处理或确保用于敏感目的的适当水质，并且允许鉴别(确定，identify)水的整体质量。测量含水样品中的pH的一种方法包括使用电极，其需要对pH测量系统进行持续维护和校准。
技术实现思路
[0005]总的说来，一个实施方案提供了一种用于测量含水样品中的pH的装置，所述装置包括：至少一个测量电极，所述至少一个测量电极包括第一碳区域，其中所述碳区域包括单个pH敏感的碳区域，其中所述测量电极的单个pH敏感的碳区域是硼掺杂金刚石基pH电极的sp2碳区域；至少一个参比电极；至少一个辅助电极；和存储指令的存储器，所述指令可由处理器执行以通过测量所述至少一个测量电极和所述至少一个参比电极之间的电势来确定含水样品的pH。
[0006]另一个实施方案提供了一种利用碳区域电极来测量含水样品中的pH的方法，所述方法包括：将含水样品引入到测量装置中，其中所述测量装置包括：至少一个测量电极，所述至少一个测量电极包括第一碳区域，其中所述碳区域包括单个pH敏感的碳区域，其中所述测量电极的单个pH敏感的碳区域是硼掺杂金刚石基pH电极的sp2碳区域；至少一个参比电极；和至少一个辅助电极；向所述至少一个参比电极和所述至少一个辅助电极施加电势；测量所述至少一个测量电极和所述至少一个参比电极之间的电势；以及基于所述电势确定所述含水样品的pH。
[0007]另一个实施方案提供了一种用于测量含水样品中的pH的系统，所述系统包括：存储有代码的存储设备，所述代码可由处理器执行并且包括：将含水样品引入到测量装置中的代码，其中所述测量装置包括：至少一个测量电极，所述至少一个测量电极包括碳区域，其中所述碳区域包括单个pH敏感的碳区域，其中所述测量电极的所述单个pH敏感的碳区域是硼掺杂金刚石基pH电极的sp2碳区域；至少一个参比电极；和至少一个辅助电极；测量所
述至少一个测量电极和所述至少一个参比电极之间的电势的代码；以及基于所述电势确定所述含水样品的pH的代码。
[0008]前述内容是概述并因此可以包含细节的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员将理解，该概述仅是示例性的，而不意图以任何方式成为限制性的。
[0009]参考以下结合附图的描述，以便更好地理解实施方案以及其他和进一步的特征及其优点。本专利技术的范围将在随附的权利要求书中指出。
附图说明
[0010]图1示出了计算机电路系统的一个示例。
[0011]图2示出了测量含水样品中的pH的流程图。
[0012]图3示出了在一个示例性实施方案中用于测量含水样品中的pH的测量电极的示意图。
[0013]图4示出了在一个示例性实施方案中用于测量含水样品中的pH的测量电极的一个示例。
具体实施方式
[0014]将容易理解的是，如本文中的附图中总体上描述和示出的实施方案的部件可以以除了所描述的示例性实施方案之外的各种不同的配置进行布置和设计。因此，如附图所示，对示例性实施方案的以下更详细的描述并不意图限制所要求保护的实施方案的范围，而仅代表示例性实施方案。
[0015]在整个说明书中，对“一个实施方案(one embodiment)”或“一个实施方案(an embodiment)”(等)的提及意指结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，在整个本说明书中各处出现的短语“在一个实施方案中(in one embodiment)”或“在实施方案中(in an embodiment)”等不一定都指同一个实施方案。
[0016]此外，在一个或多个实施方案中，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。在以下的描述中，提供了大量具体细节以给出对实施方案的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、组件、材料等来实践各种实施方案。在其他情况下，未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作。以下描述仅旨在通过示例的方式，并且简单地举例说明某些示例性实施方案。
[0017]水或其他水溶液或样品的pH的测量是常见的，并且允许确定水溶液的品质或其他特性。用于测量pH的常规pH电极可以使用易碎的薄玻璃构建。这种玻璃很容易破碎，从而导致更高的更换和维护成本。玻璃pH电极的可能破损也会限制其在食品和饮料应用中的使用。传统的pH电极也可能具有“碱误差”。这些误差是由在高pH值下影响pH响应的干扰离子(如钠和钾)所引起的。对于需要较少的维护同时保持测量低电导率样品中的pH的这种稳固pH测量电极存在商业需要。
[0018]测量含水样品的pH的另一种方法使用激光加工的硼掺杂金刚石(BDD)材料来创建能够测量pH的传感器。BDD的激光加工在BDD材料上形成pH敏感的类醌(quinone
‑
like)结构。这些激光加工区域或凹坑可以呈阵列图案。换言之，激光加工区域可以是表面范围内(across a surface，也可以称为“表面上”)的一系列点。这些多个点的激光加工可能很困
难。例如，表面范围内的激光机凹坑阵列需要在表面范围内重复使用激光。激光加工区域的单个凹坑或单个区域可能是一种改进，因为只有一个区域需要激光加工。另外，与激光加工凹坑的阵列相比，激光可以仅聚焦在表面上一次或至少更少的次数。单个凹坑可以具有类似于阵列的所有激光加工横截面面积相加的激光加工横截面面积。
[0019]单个凹坑可以提供更高的准确度；尤其是提高了在低电导率样品中的准确度。例如，饮用水可能具有低的电导率，并且可能需要准确的pH测量。低电导率样品对于传统的玻璃pH电极而言通常可能是有问题的。单个凹坑BDD基pH电极可以提供更快、更准确的pH测量。单个凹坑电极可以测量在所有pH范围内的pH，包括与环境相关的pH4至11的范围。
[0020]单个凹坑电极也可以随着时间的推移提供益处。样品中的微粒可能会污染电极。与一个较大的单凹坑设计相比，较小凹坑的阵列可能会更快地结垢。因此，由于维护、校准、更换、相关人员工时等的成本可以在单个凹坑设计的情况下降低。一个阵列可以具有横跨大约45
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50μm的多个凹坑。如果要测量的样品具有相似尺寸的颗粒，则该颗粒可能会污染或堵塞凹坑阵列并干扰测量。单个凹坑电极可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量含水样品中的pH的装置，所述装置包括：至少一个测量电极，所述至少一个测量电极包括第一碳区域，其中所述碳区域包括单个pH敏感的碳区域，其中所述测量电极的所述单个pH敏感的碳区域是硼掺杂金刚石基pH电极的sp2碳区域；至少一个参比电极；至少一个辅助电极；和存储指令的存储器，所述指令能够由处理器执行以通过测量所述至少一个测量电极和所述至少一个参比电极之间的电势来确定含水样品的pH。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一碳区域包括单个连续的pH敏感的碳区域。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述单个pH敏感的碳区域覆盖所述至少一个测量电极的表面的一部分。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述单个pH敏感的碳区域的尺寸包括不超过所述硼掺杂金刚石基pH电极的测量部分的总表面积尺寸的尺寸。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述碳区域具有圆形面积。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述pH敏感的碳区域具有限定的面积。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个测量电极包括单个凹坑电极，其中所述单个凹坑电极是单个激光微加工凹坑。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述测量电极的所述单个pH敏感的碳区域包括氧化的碳结构。9.根据权利要求6所述的装置，其中所述氧化的碳结构还包括类醌基团。10.根据权利要求1所述的装置，其中所述含水样品是低电导率样品。11.一种利用碳区域电极来测量含水样品中的pH的方法，所述方法包括：将含水样品引入到测量装置中，其中所述测量装置包括：至少一个测量电极，所述至少一个测量电极包括第一碳区域，其中所述第一碳区域包括单个pH敏感的碳区域，其中所述测量电极的所述单个pH敏感的碳区域是硼掺杂金刚石基pH电极的sp2...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐伊，
申请(专利权)人：华威大学，
类型：发明
国别省市：
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