包含玻璃覆盖掩膜的玻璃pH电极制造技术

根据本发明专利技术的实施方案提供了一种低斜率pH电极(100)。该低斜率pH电极(100)包括：电极体(102)；pH敏感性玻璃(122)，所述pH敏感性玻璃(122)熔合至所述电极体(102)中，其中所述pH敏感性玻璃(122)具有预定面积；以及掩膜(124)，所述掩膜(124)形成在所述pH敏感性玻璃(122)的所述预定面积的预定部分上，以便形成低斜率pH特性。通过掩膜(124)阻挡通过所述pH敏感性玻璃(122)进行的离子交换的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含玻璃覆盖掩膜的玻璃PH电极
技术介绍
I.专利
本专利技术涉及pH电极的领域，并且特别涉及低斜率pH电极。2.问题的提出在许多情况下需要测量流体的离子浓度，所述情况包括用于制药、食品加工和/或食品品质、水质测试等的生产环境中流体的测试。离子浓度或活性的测量可以指示反应的完成、指示组分的分数等。一种测量可以包括PH的测量，所述pH的测量包括被测流体酸度的测量。PH测量可以指示流体的酸碱性条件或浓度。pH测量包括溶液中氢离子的测量，其被表示为约零至十四的对数值(对于极度酸 性溶液，有时扩展至负数)。在pH标度中，非常酸性的溶液具有低pH值，如零或一，对应于氢离子(H+)的高浓度。相反，非常碱性的溶液具有高pH值，对应于非常少量的氢离子(或对应于相应地大量的OH-离子)。中性溶液，如基本上纯净的水，具有约七的pH值。pH电极是一种产生与溶液的pH水平相关的电势的电极。灵敏度和准确度是pH电极明显地重要的特性。作为PH传感器使用的玻璃电极被设计为响应溶液的pH，并将所测得的电势(mV)绘制在图的Y轴上，并将pH单位绘制在图的X轴上。图I示出了 pH电极的现有技术。现有技术的pH电极是一根在一端具有离子敏感性玻璃泡的玻璃管，并且所述管还包含电解质和内部电极元件。现有技术的PH电极典型地由两种玻璃构成。电极的柄是非传导性、非响应性玻璃，而最常见为泡状的尖端是由二氧化硅、锂和其他元素的氧化物组成的特殊配置的pH敏感性锂离子传导性玻璃。该pH玻璃的结构使得锂离子能够与水溶液中的氢离子交换，在泡的外侧上形成氢离子响应性层。跨越PH敏感性玻璃与外部水溶液之间的界面建立毫伏电势。内部电解质与离子敏感性玻璃相互作用，形成内部电势。外部表面上电势的大小依赖于被测溶液的pH值。可以通过与至少部分浸入内部电解质溶液中的内部电极电化学接触测量建立在PH玻璃的外部与内部水合层处的外部与内部表面电势之间的差(V外部减V内部)。因为玻璃电极的内部溶液保持在恒定的pH，所测得的电势差仅依赖于所测量的外部溶液的PH值。参比电极通常被包括在一个分开的容器和溶液中，所述容器和溶液也与所测量的流体离子交换。从而在两个电极之间形成电势，类似于电池。电极之间形成的电势与溶液的氢离子浓度直接相关。参比电极提供了测量电极可以与之比较的稳定的电势。例如，可以根据表格、公式或其他算法处理该电势，以获得离子浓度测量，如pH值。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，一种低斜率pH电极包括电极体；pH敏感性玻璃，所述pH敏感性玻璃熔合至所述电极体中，其中所述pH敏感性玻璃具有预定面积；以及掩膜，所述掩膜形成在所述pH敏感性玻璃的所述预定面积的预定部分上，以便形成低斜率PH特性，其中通过所述掩膜阻挡通过所述pH敏感性玻璃进行的离子交换的至少一部分。优选地,所述低斜率pH电极还包含电极元件，所述电极元件安置在所述电极体内；PH缓冲溶液，所述pH缓冲溶液基本上充满所述电极体；以及密封物，所述密封物将所述电极体基本上密封。优选地，所述掩膜包含非氢离子响应性材料。优选地，所述掩膜包含非水合氢离子响应性材料。优选地，所述掩膜包含基本上无孔的材料。 优选地，所述掩膜包含最低限度地有孔的材料。优选地，所述掩膜形成在所述pH敏感性玻璃的外部表面上。优选地，所述掩膜以预定厚度形成。优选地，所述掩膜以预定图案形成。优选地，所述掩膜形成在所述pH敏感性玻璃的外部表面或内部表面之一上或两者上。优选地,所述低斜率pH电极包括非能斯特pH电极。在本专利技术的一个方面，一种形成低斜率pH电极的方法包括形成包含传感器开口的电极体；将预定面积的pH敏感性玻璃熔合至所述传感器开口 ；以及遮掩所述预定面积的预定部分以形成低斜率PH特性，其中阻挡通过所述pH敏感性玻璃进行的离子交换的至少一部分。优选地，所述方法还包括将电极元件安置在所述电极体内，用pH缓冲溶液基本上充满所述电极体，以及将所述电极体基本上密封。优选地，所述掩膜包含非氢离子响应性材料。优选地，所述掩膜包含非水合氢离子响应性材料。优选地，所述掩膜包含基本上无孔的材料。优选地，所述掩膜包含最低限度地有孔的材料。优选地，所述掩膜形成在所述pH敏感性玻璃的外部表面上。优选地，所述掩膜以预定厚度形成。优选地，所述掩膜以预定图案形成。优选地，所述掩膜形成在所述pH敏感性玻璃的外部表面或内部表面之一上或两者上。优选地,所述低斜率pH电极包括非能斯特pH电极。附图描述在所有附图中相同的附图标记表示相同的元件。图I示出了现有技术的pH电极。图2示出了根据本专利技术的实施方案的低斜率pH电极。图3是根据本专利技术的低斜率pH电极的模型。图4是pH斜率与pH敏感性玻璃被掩膜覆盖的面积的关系的图。图5是示出了根据本专利技术的任意实施方案的低斜率pH电极的实施例与标准(即，现有技术)pH电极比较的图。图6是根据本专利技术的实施方案的形成低斜率pH电极的方法的流程图。专利技术详述附图说明图1-6和以下说明叙述了具体实施例，以教导本领域技术人员如何制备和使用本专利技术的最佳模式。为了教导专利技术原理的目的，将一些常规的方面简化或省略。本领域技术人员将将知晓这些实施例落在本专利技术范围内的变体。本领域技术人员将知晓可以将下面描述的特征以多种形式组合，以形成本专利技术的多种变体。作为结果，本专利技术不限于下面描述的具体实施例，而仅由权利要求和它们的等价内容限定。图2示出了根据本专利技术的一个实施方案的低斜率pH电极100。所示实施方案中的低斜率PH电极100包括电极体102、电极元件108、基本上充满电极体102的pH缓冲溶液105、和pH敏感性玻璃122区域。密封物113基本上密封电极体102。本实施方案中的pH敏感性玻璃122区域安置在电极体102的尖端或末端，但应当明白，pH敏感性玻璃122区域可以安置在电极体102的任何位置。此外，可以将低斜率pH电极形成为任何所需形状和尺寸。备选地，pH敏感性玻璃122可以包含任何其他合适的pH敏感性材料。本专利技术使用标准玻璃pH电极和涂布在玻璃的一定面积上的绝缘材料建立低斜率PH玻璃电极。本专利技术通过用无孔的、非水合氢离子响应性物质部分地覆盖标准玻璃pH泡的表面解决了建立低斜率PH电极的问题。在使用中，来自玻璃的锂离子与水溶液中的氢离子交换，在pH敏感性玻璃122的外侧形成响应性层。从而，跨越pH敏感性玻璃122与外部水溶液之间的界面产生毫伏电势。内部电解质与PH敏感性玻璃122相互作用，并且将由pH敏感性玻璃122外侧的离子产生的电势传递至内部电极元件108。pH敏感性玻璃122区域包含掩膜124。pH敏感性玻璃122具有预定面积。掩膜124覆盖该预定面积的预定部分。可以按需要改变预定掩膜部分/面积的大小以便控制低斜率pH电极的离子响应斜率。如果掩膜124覆盖pH敏感性玻璃122的面积的相对小部分，斜率将相对大(与无掩 膜PH电极比较)。如果掩膜124覆盖pH敏感性玻璃122的面积的相对大部分，斜率将相对小。在一些实施方案中，该斜率可以接近零，其中跨越PH敏感性玻璃122的离子交换将被最小化(或基本上不存在)。掩膜124可以包含任意非氢离子响应性材料。在一些实施方案中，掩膜124可以是完全无孔的。掩膜124可以是基本上无孔的，也可以是最低限度地有孔的，以使得保持氢离子/水合氢离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.12 US 61/260,5031.一种低斜率PH电极(100)，所述低斜率pH电极(100)包括 电极体(102)； pH敏感性玻璃(122)，所述pH敏感性玻璃(122)熔合至所述电极体(102)中，其中所述pH敏感性玻璃(122)具有预定面积；以及 掩膜(124)，所述掩膜(124)形成在所述pH敏感性玻璃(122)的所述预定面积的预定部分上，以便形成低斜率PH特性，其中通过所述掩膜(124)阻挡通过所述pH敏感性玻璃(122)进行的离子交换的至少一部分。2.权利要求I所述的低斜率pH电极(100)，所述低斜率pH电极(100)还包括 电极元件(108),所述电极元件(108)安置在所述电极体(102)内； PH缓冲溶液(105)，所述pH缓冲溶液(105)基本上充满所述电极体(102);以及 密封物(113)，所述密封物(113)将所述电极体(102)基本上密封。3.权利要求I所述的低斜率pH电极(100)，其中所述掩膜(124)包含非氢离子响应性材料。4.权利要求I所述的低斜率pH电极(100)，其中所述掩膜(124)包含非水合氢离子响应性材料。5.权利要求I所述的低斜率pH电极(100)，其中所述掩膜(124)包含基本上无孔的材料。6.权利要求I所述的低斜率pH电极(100)，其中所述掩膜(124)包含最低限度地有孔的材料。7.权利要求I所述的低斜率pH电极(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.权利要求I所述的低斜率pH电极(100)...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·霍兰德·卡朋特，约翰·罗伯特·伍德沃德，卡尔·路易斯·金，
申请(专利权)人：哈希公司，
类型：发明
国别省市：