[发明专利]包括原位校准装置的pH值测量设备

说明书

本发明涉及用于测量流出物的pH的设备，所述设备包括用于测量要与所述流出物接触的代表所述流出物的pH的信息的装置。根据本发明，这种设备还包括用于修改所述测量装置附近的所述流出物的pH值的装置。

技术领域

本发明的领域是用于测量液体流出物的pH值的技术的领域。

更具体而言，本发明涉及探针的设计和制造以及用于连续测量液体流出物的pH值的方法。

现有技术

氢离子浓度指数，更常称为pH，表示氢离子在溶液中的化学活性。溶液的pH值显示其酸度或其碱度。

pH值是在许多应用中使用的参数。

pH值例如被用于水处理中，在这里，它是例如水的健康生物条件的指标。它还常被用作实施水处理方法时的控制参数。

pH值也常用于微生物学中，原因是它的值支配酶反应和细菌的生长。

pH值也用于制药和医疗领域中，原因是pH值的微小变化可以是严重的代谢紊乱的症状。

有许多技术用于测量溶液的pH值。其中，特别存在以下技术：

－pH试纸，它在与溶液接触时根据溶液的pH值改变颜色；

－玻璃电极探针；

－非玻璃电极探针。

只有玻璃电极探针或非玻璃电极探针适于实施溶液的pH值的连续测量。

玻璃电极探针是相当易碎的，需要每天或每周的维护操作，尤其是因为玻璃电极含有消耗性的电解质。该缺点可以通过使用凝胶形式的电解质而减少，但不能被完全去除。此外，玻璃电极的存放意味着符合特殊和约束条件。事实上，玻璃电极必须要被存放于氯化钾溶液中，原因是干燥存放诱发早衰。

为了克服这些缺点，已特别开发了非玻璃电极探针。

本发明更特别地但不排他地涉及非玻璃电极pH测量探针。

从图1中可以看出，非玻璃电极pH测量探针一般包括ISFET(离子敏感场效应晶体管)型晶体管和参考电极15。

ISFET晶体管包括一般由硅制成的基板10，在该基板10上，放置掺杂的源极11、掺杂的漏极12和通过绝缘体14与源极12和漏极12分开的栅极13。

栅极13具有对H⁺离子浓度变化敏感的层。

在一些变更例中，参考电极15可由MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)型晶体管构成。

对H⁺离子浓度变化敏感的层以及参考电极15将与要测量pH值的溶液E接触。

源极11和漏极12与能够在它们的端子上产生恒定值的电流和电势差的电压和电流的发生器16连接。

参考电极15和源极11与用于测量控制电势差17的诸如电压表的装置连接。该电压表能够它们的端子上的电势差。因为参考电极与栅极的接点连接，因此，由电压表测量的电压是跨着栅极和源极的ISFET晶体管的电压V_GS。

为了测量溶液的pH值，使其与栅极13和参考电极15接触。

电流发生器和电压发生器16被用于在源极11和漏极12之间产生恒定电流和恒定电压的通过。该电流的值和该电压的值是稳定的并且足够高以使得晶体管能够被施加偏压。