[发明专利]基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器及其方法

权利要求书

1.基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器，其特征在于，包含聚酰亚胺薄片基板、辅助电极、感受电极、参比电极和对电极；

所述辅助电极、感受电极、参比电极、对电极均设置在所述聚酰亚胺薄片基板上，均包含敏感元、导线、以及通过导线和敏感元相连的焊点；

所述感受电极的敏感元呈叉指状；所述辅助电极的敏感元呈矩形，其上设有用于放置感受电极敏感元的凹槽；所述感受电极的敏感元放置在辅助电极敏感元的凹槽内；

所述参比电极、对电极的敏感元均呈长条状，分别设置在所述辅助电极敏感元两侧、和辅助电极敏感元两侧的边平行，且和感受单机敏感元的叉指长度方向垂直；

所述辅助电极的敏感元、感受电极的敏感元、参比电极的敏感元从下至上均包含Ti粘附层、Pt电极层和Au薄膜层；所述对电极的敏感元从下至上均包含Ti粘附层和Pt电极层；

所述辅助电极的敏感元、感受电极的敏感元、参比电极的敏感元上镀有Ag薄膜层，且Ag薄膜层上镀有AgCl薄膜层；

所述辅助电极、感受电极、参比电极、对电极之间均不接触。

2.根据权利要求1所述的基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器，其特征在于，所述感受电极的敏感元的叉指数为3，叉指宽度为5μm，叉指间距为1mm，叉指长度为3mm；所述感受电极的导线线宽为70μm，所述感受电极的焊点为1*1.5mm的长方形；

所述辅助电极的敏感元为8*4mm的长方形；辅助电极敏感元和感受电极敏感元的距离为5μm；所述辅助电极的导线线宽为70μm，所述辅助电极焊点为1*1.5mm的长方形；

所述参比电极的敏感元为70*3000μm的长方形；参比电极敏感元和辅助电极敏感元之间的距离为70μm；所述参比电极导线线宽为70μm，所述参比电极焊点为1*1.5mm的长方形；

所述对电极的敏感元为70*3000μm的长方形；所述对电极敏感元和辅助电极敏感元之间的距离为70μm；所述对电极导线线宽为70μm，所述对电极焊点为1*1.5mm的长方形。

3.根据权利要求1所述的基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器，其特征在于，还包含第一至第四连接头；

所述第一至第四连接头的一端分别和辅助电极、感受电极、参比电极、Pt对电极的焊点相连，另一端均用于和外界相连；

所述辅助电极、感受电极、参比电极、Pt对电极的导线和焊点上均设有绝缘层。

4.基于权利要求1所述的基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器的测量方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1)，设置电流源、函数发生器和电位测量装置，其中，电流源的控制端接函数发生器、通过函数发生器产生恒定脉冲恒电流，电流源的正极接对电极的焊点，电流源的负极接辅助电极的焊点；电位测量装置的正极接感受电极的焊点，电位测量装置的负极接参比电极的焊点；

步骤2)，通过电位测量装置测量得到微型氯离子传感器中感受电极的电位曲线；

步骤3)，对电位曲线求导，得到电位曲线的导数曲线，令导数曲线峰值对应的时间为过渡时间τ；

步骤4)，根据以下公式计算出微型氯离子传感器测得的氯离子浓度C^*_O：

式中，D_O是氯离子扩散系数，A是辅助电极的表面积，F是法拉第系数，I是电流源施加的电流。

5.基于权利要求1所述的基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤A)，采用磁控溅射法在聚酰亚胺薄片基板上依次溅射Ti粘附层、Pt电极层；

步骤B)，采用基于光刻技术在溅射过Ti粘附层、Pt电极层后的聚酰亚胺薄片基板上面进行线路图形转移，形成参比电极、感受电极、辅助电极、对电极在Ti粘附层和Pt电极层上的图案；

步骤C)，采用电镀的方法在参比电极、感受电极、辅助电极的图案的Pt电极层上进行电镀Au，形成Au薄膜层；

步骤D)，采用电镀的方法在参比电极、感受电极、辅助电极的Au薄膜层上进行电镀Ag，形成Ag薄膜层；

步骤E)，采用电镀的方法在参比电极、感受电极、辅助电极的Ag薄膜层上进行电镀AgCl，形成AgCl薄膜层。