第10单元 化学量传感器

第10单元化学量传感器10.1气体传感器10.2湿度传感器10.3离子传感器习题请你思考试举例你身边的化学量传感器和工作原理。化学传感器基片表面所涂的特异敏感材料虽对某类物质具有较好的选择性，但当检测对象成分较复杂时，干扰将会很严重，从结构和工艺方面考虑如何提高化学传感器复杂成分检测的能力。

化学量传感器是现代传感器技术的主要组成部分，在科学研究和工农业生产、环境保护、医疗卫生、安全防卫等方面得到了广泛的应用，化学量传感器已成为化学分析与检测的重要手段。然而有关化学量传感器的定义尚无统一规定，基本上可以认为将各种化学物质(电解质、化合物、分子、离子等)的状态（或变化）定性（或定量）地转化成电信号而输出的装置。化学量传感器按照传感器敏感对象的特性可将之分成气体传感器、湿度传感器、离子传感器等。

在上世纪30年代，德国科学家H.H.Banmbach等人在合成Cu2O时，首次发现了它对O2有极强的吸附作用。其后，D.J.M.Beran、H.F.ritzede等人发现了H2、CO等还原性气体与ZnO接触后，引起电导率增大。六十年代初，随着煤气、液化石油气、天然气等产业的发展，同时也带来了因气体泄漏而引起的中毒、爆炸、火灾等安全问题。因此，才逐步引起人们的重视，并促进了对气体有敏感反应的气敏材料及传感器的研究。气体传感器是化学传感器的一大门类，可按照工作原理、材料、制造工艺、检测对象和应用领域构成独立的分类标准。10.1气体传感器

10.1.1半导体式气体传感器在过去几十年中，半导体式气敏传感器的结构经历了不断的发展，从陶瓷烧结型、厚膜型发展到薄膜型、阵列式、硅基微结构型，其主流发展趋势是向小型化、集成化、多功能化、低功耗、高灵敏度、高选择性、高稳定性的方向发展。

1.结构

从制作工艺来看，电阻式半导体气敏传感器结构可以分为三种类型：烧结型、厚膜型和薄膜型，它的外观结构可归纳为3种，如图所示。1、5、13-加热器；2、7、9、11-电极；3-烧结体；4-玻璃；6、10-半导体；8、12-绝缘体传感器元件的结构示意图

按加热方式又可分为直热式和旁热式，如图所示。1、2、3、4-Ir-Pd合金丝直热式传感器元件的结构和符号直热式元件的主要特点是加热器与气敏材料直接接触，如图2所示，它将起电极和加热作用的Ir-Pd合金线圈埋入气敏氧化物材料中经烧结而成。1、3、4、6-电极；2、5-加热丝旁热式传感器元件的结构和符号旁热式则使用绝缘陶瓷管，如图3所示，将加热线圈插入绝缘陶瓷管内，而在其表面分别涂上电极和气体敏感材料，这样加热器与气敏材料不再直接接触。2.特性参数

通常描述半导体式传感器的主要特性参数如下：(1)初始电阻值。初始电阻值是电阻式陶瓷气敏传感器的一个基本参数，它指的是气敏传感器在工作温度下的电阻值。(2)灵敏度。就物理意义而言，灵敏度是指器件对被检测气体的敏感程度，通常用气敏器件在空气中的电阻值与在一定浓度的检测气体中的电阻之比来表示灵敏度。

式中，R0为元件在空气中的电阻值；Rc为元件在被测气体浓度为c的气体中的电阻值。(3)加热功率。为器件提供工作温度的加热器电阻称为加热电阻，气敏器件正常工作时加热所需要的功率称为加热功率。从节能的角度来讲，加热功率越小越好。(4)响应时间。响应时间反应气敏器件对被检测气体的响应速度。原则上把从器件接触一定浓度的被测气体开始到其阻值达到该浓度下稳定阻值的时间，定义为响应时间。有些情况下也把气敏器件从与检测气体接触开始，到其阻值达到稳定量的70%所需要的时间，定义为响应时间。(5)恢复时间。恢复时间反应气敏器件对被测气体的脱附速度。气敏器件从与检测气体脱离开始，到其阻值恢复到正常空气中阻值的70%所需要的时间，定义为恢复时间。(6)寿命。它指的是气敏传感器所能维持正常工作的时间。除此以外，为了评价传感器的性能，人们还常提到器件的选择性、稳定性和漂移率的概念。选择性指的是传感器对某种特定气体的分辨能力；稳定性指的是传感器对一定浓度的气体的灵敏度的变化幅度；漂移率则反映了传感器初始电阻值随时间、环境温度和湿度变化的幅度。3.工作原理

传感器的测试方式以工作模式的不同而有所区别，大体上可分为直流测量法和交流测量法。常用的直流测量基本电路图如图所示。元件基本测试电路图中RL为负载电阻。当元件的电阻变化时，可通过负载电阻上电压的变化来换算。

式中，R0为元件在空气中的电阻，Rc为元件在被测气体浓度为c的气体中的电阻。V0为元件在空气中，负载电阻RL取一固定值时RL两端的电压输出值，Vc为元件在被测气体浓度为c的气体中RL两端的电压输出值。图为典型半导体式气体传感器的响应恢复特性曲线，一般的，气体传感器的恢复时间要长于响应时间。典型半导体式气体传感器的响应恢复特性曲线图为典型半导体式气体传感器的灵敏度特性曲线。一般的，半导体式气体传感器的电阻与气体浓度是非线性关系，近似于双对数线性关系。典型半导体式气体传感器的灵敏度特性曲线酒精传感器4.工艺

烧结型直热式气敏元件烧结型旁热式气敏元件厚膜型气敏元件薄膜型气敏元件

半导体式气体传感器易受环境的温度和湿度的影响，其电阻与温湿度的关系如图所示。所以，在使用时，必须进行温湿度补偿，提高检测仪器的精度和可靠性。半导体式气体传感器电阻与温湿度的关系另外，传感器在不通电状态下，放置一段时间后，其敏感材料会吸附大气中的各种气体，影响传感器的特性，再次使用时必须对其进行电老化。在标定前，一般需要1~2周的电老化时间。(1)

烧结型直热式气敏元件早期的半导体式气敏元件大多数为烧结型直热式器件，其制造工艺比较简单，直接将起电极和加热作用的合金线圈埋入制成泥状的、混合均匀的气敏氧化物材料中，成型，并在一定温度下进行烧结即成。这种器件的特点是：加热温度较低，一般在200~300℃，因此，加热功率小，缺点是元件参数离散性大，互换性差，因而，这种结构正被逐渐淘汰。

(2)烧结型旁热式气敏元件

烧结型旁热式气敏元件的制作方法是将气敏粉体材料及少量胶黏剂充分研磨、混合均匀后调成浆状，然后涂覆在制有电极并引出电极引脚的瓷管上，再经500~800℃烧结而成。它的特点是元件的热稳定性较好，与直热式气敏元件相比，具有较小的离散性，缺点是工艺较复杂，机械化程度低，不易批量生产。(3)厚膜型气敏元件厚膜型元件则是把气敏材料(如SnO2、ZnO)与一定比例(3%~15%质量)硅凝胶混合成能印刷的厚膜胶，再把这厚膜胶用丝网印刷到预先安装有Pt电极的Al2O3基片上。经自然干燥后在400~800℃烧结1~2h便制成厚膜型元件。目前还有管状形厚膜元件，这种气敏元件半导体层采用ZnO，膜厚0.5mm，外层用Pt作为催化剂层，它不仅与还原性气体起反应，而且增加ZnO表面上氧的吸附，增大ZnO在空气中电阻值，从而提高了元件的灵敏度。用这种方法制成的气敏元件能检测液化石油气体，环境温度、湿度变化影响小，并能连续使用到5000h。此外管状形厚膜元件采用V-Mo-Al2O3做催化剂可检测浓度很低的卤化碳氢化合物气体，如CCl2F2、CHClF2等，而对还原性气体敏感性小。(4)薄膜型气敏元件薄膜气敏器件的截面结构图最常见的薄膜气敏传感器的结构如图所示。传感器制作时，通常是在基片的正面预溅射一对Pt的叉指电极，以测量薄膜的电导率；在基片的背面再镀一层Pt，以作加热用；然后再在电极上用特定的沉积方法制备薄膜，经烧结、退火等热处理后将该器件安装到标准设计的机座中。传感器的基片、电极及加热元件的选取还有多种。常用到的基片有三氧化二铝、康宁7059玻璃、蓝宝石、硅、陶瓷玻璃等。电极通常选取Pt、Ag、Au等贵金属，在贵金属中Ag的功函数最小，且在空气中较高的温度下也能保持稳定；如果要使电极和薄膜间形成欧姆接触，应选择Au电极，当薄膜的初始电阻即未通气体时的电阻大于1时，Au电极在比较大的电压范围内能与薄膜保持欧姆接触，电极通常用真空蒸发法、电子束蒸发法等方法镀上去。

硅基微结构型薄膜传感器

上面介绍的薄膜传感器结构尽管简单、可靠、灵敏度高，但其工作温度一般在300℃左右，器件功耗在500~1000mW之间，这种结构不利于半导体IC工艺集成。为了解决上述问题，人们发展了硅基微结构型薄膜传感器。当前利用硅集成电路工艺制备硅基微结构的薄膜型气敏传感器已成为薄膜气敏传感器结构发展的主流，与传统的体型传感器相比，它具有损耗功率小、生产率高、宜于智能化、成本低等优点。在这方面，已经有许多人进行了广泛深入的研究，设计制备出多种新颖、性能优良的结构，使半导体薄膜型硅基微传感器取得了长足的进展，并形成了比较成熟的工艺技术。硅基微结构薄膜型气敏传感器由传感器底层(相当于衬底)、加热元件、电极、气敏薄膜层组成。传感器底层一般选用p型(100)取向的硅片，然后再在它的两个主要表面各覆盖一层Si3N4；而加热元件和电极同时制备集成到衬底的同一面上，通常选用Pt/Ta和Pt/Ti等双层膜作电极和加热元件，Pt下面的Ta或Ti层既用来提高Pt和下面基底材料的黏附力，也用以避免它们之间的热和电的扩散。图中给出了硅基微结构薄膜型气敏传感器的截面结构图。硅基微结构薄膜型气敏传感器的截面结构图

制备这种薄膜型气敏传感器的一种比较成熟的工艺流程详述如下：(1)用低压化学气相沉积法(LPCVD)在硅晶片的正反两面沉积一定厚度的Si3N4层，该层是一无应力的介电层，其正表面作为制作电极图形，反面作为刻蚀时的钝化层；(2)在硅晶片的正面用直流溅射法或射频磁控溅射法沉积一定厚度的Ti层和Pt层，再将Pt/Ti双层膜于550℃下退火处理30分钟；(3)用反应离子刻蚀工艺或者别的方法把硅晶片背面的Si3N4层刻蚀掉，为最后刻蚀硅晶片的背面打开一个窗口，这是第一个掩膜；(4)用去变(lift-off)工艺或双边准直技术制作图形电极和加热器Pt/Ti双层膜，形成一对电极和电阻加热器，这是第二个掩膜；(5)通过某种沉积薄膜的工艺将金属氧化物气敏薄膜层沉积到电极上，再进行适当的热处理；(6)对该气敏薄膜层进行选择性刻蚀，以使气敏薄膜层与电极和加热元件的垫片保持接触，这是第三个掩膜；(7)用KOH溶液或相关溶液，采用各向异性刻蚀法，把硅晶片背面刻蚀掉一部分，形成一定厚度的一个正方形的横隔膜，实现低功耗下芯片加热。这种平面结构既与湿化学成膜工艺(如旋转涂覆法)兼容，也与其他成膜工艺(如射频磁控溅射法、激光闪蒸发、气相沉积法等兼容)。同时，为了在微热平板上达到最佳的热分布，且耗散功耗最小，人们已经运用有限元方法进行热分布模拟，得出性能比较好的微结构传感器的特征尺寸，其结果如下：①敏感层面积：0.24mm×0.24mm；②横隔膜面积：1.5mm×1.5mm(用于电极和加热器)；③总面积：3.78mm3.78mm(把硅晶片背面刻蚀以后)。(5)LTCC型气敏元件

近年来随着气敏传感器研究不断发展，人们在传感器结构设计中融入了降低功耗、可集成、微型的理念，在这方面做了不少的工作，图为其中的一项。LTCC模式的传感器元件结构它的特点是将LTCC(lowtemperaturecofiringceramics)技术应用于气敏传感器的制造，这种结构的意义在于使人们可以制造出集多种功能为一体的气敏传感器。10.1.2其它气体传感器

1.燃烧式气体传感器它是基于强催化剂使气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升，这种温度变化可使贵金属电极电导随之变化的原理而设计的。它的结构与电阻式半导体直热式烧结型气体传感器的结构相似，将贵金属细丝绕成线圈状，然后把它放在用添加了Pt、Pd等贵金属催化剂的催化载体材料制成的球状体内，如氧化铝+Pt，氧化铝+PdO等，最后在一定温度下煅烧而成。它的工作原理是，当可燃性气体与预先加热了的传感器接触时，由于强催化剂的作用，传感器表面会发生燃烧现象。如果可燃性气体的气体浓度较低，而且是完全燃烧的话，传感器的电阻变化量与被测气体的浓度成正比，这也是这种传感器的特征之一，另外与半导体传感器不同的是，它几乎不受周围环境湿度的影响，但长时间使用后它的气敏特性会随着催化剂活性的降低而退化，因此改进载体材料和催化剂制造技术一直是提高这类传感器性能的有效方法。燃气报警器烟雾报警器二氧化碳传感器实验室中的气敏传感器2.电化学气体传感器利用电化学原理的气体传感器主要采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。即当气体存在于由Pt、Au等贵金属电极、比较电极和电解质(固态或液态)组成的电池中时，气体会与电解质发生反应或在电极表面发生氧化-还原反应，而在两个电极之间有电流或电压的输出，凡是利用这类特性来检测气体成分及浓度的传感器，统称为电化学气体传感器。这类气体传感器的特征是它的结构与通常的电池系统类似，而电解质可以是电解质溶液(包括水溶液和非水电解质溶液及固态化电解质凝胶)，也可以是固体电解质。电化学传感器的构成是：将两个反应电极——工作电极和对电极以及一个参比电极放置在特定电解液中，然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流，然后由其中的微处理器计算出气体的浓度。3.固体电解质氧传感

同电化学原理的传感器比较，此类传感器显然结构简单的多，而且，制作工艺与薄厚膜工艺兼容，适合批量制造。目前，固体电解质材料主要有NASICON、LiTi2(PO4)3、ZrO2-Y2O3、Ti2O等。其中，ZrO2-Y2O3是目前氧传感器的主体材料，在汽车、窑炉等行业中有着广泛的应用。固体电解质均采用管状结构，此管状可以两端开口也可以单端开口。而在使用时，引入被测气体又有直接插入式和扩散式两种。这种氧传感器现已应用在冶金、石油、化工、电力等部门的加热炉、燃烧炉的管理以及汽车空燃比控制，起到节省燃料、提高燃烧效率的作用，此外还可以用于环保监测、宇航、潜艇测氧等方面。10.1.3气体传感器的应用

各类易燃、易爆、有毒、有害气体的检测和报警都可以用相应的气敏传感器及其相关电路来实现，如气体成分检测仪、气体报警器、空气净化器等已用于工厂、矿山、家庭、娱乐场所等，下面给出2个应用实例。1.气体鉴别、报警与控制电路2.防止酒后开车控制器1.气体鉴别、报警与控制电路图11给出的气体鉴别、报警与控制电路图，一方面可鉴别实验中有无有害气体产生，鉴别液体是否有挥发性，另一方面可自动控制排风扇排气，使室内空气清新。气体鉴别、报警与控制电路图MQS2B是旁热式烟雾、有害气体传感器，无有害气体时阻值较高(10kΩ左右)，有有害气体或烟雾进入时阻值急剧下降，A、B两端电压下降，使得B的电压升高，经电阻R1和RP分压、R2限流加到开关集成电路TWH8778的选通端脚，当脚电压达到预定值时(调节可调电阻RP可改变5脚的电压预定值)，1、2两脚导通。+12V电压加到继电器上使其通电，触点J1-1吸合，合上排风扇电源开关自动排风。同时2脚+12V电压经R4限流和稳压二极管VZ1稳压后供给微音器HTD电压而发出滴滴声，而且发光二极管发出红光，实现声光报警的功能。

2.防止酒后开车控制器图为防止酒后开车控制器原理图。图中QM-J1为酒敏元件。若司机没喝酒，在驾驶室内合上开关S，此时气敏器件的阻值很高，Ua为高电平，U1低电平，U3高电平，继电器K2线圈失电，其常闭触点K2-2闭合，发光二极管VD1通，发绿光，能点火启动发动机。若司机酗酒，气敏器件的阻值急剧下降，使Ua为低电平，U1高电平，U3低电平，继电器K2线圈通电，K2-2常开触头闭合，发光二极管VD2通，发红光，以示警告，同时常闭触点K2-1断开，无法启动发动机。若司机拔出气敏器件，继电器K1线圈失电，其常开触点K1-1断开，仍然无法启动发动机。常闭触点K1-2的作用是长期加热气敏器件，保证此控制器处于准备工作的状态。5G1555为集成定时器。防止酒后开车控制器原理图

10.2.1基本原理湿度传感器主要用于测量大气环境的湿度大小，在粮食仓贮、食品防霉、温室种植、环境监测、仪表电器、交通运输、气象探测、军事装备等领域有着广泛的应用。湿度传感器是利用湿度敏感材料吸附效应直接吸附大气中的水分子，使材料的电学特性等物理性质发生变化，从而监测湿度的变化。理想的湿度传感器应具有测量精度高、响应速度快、温度系数小、量程宽、测量范围广、稳定性好、耐水性好、抗污染能力强、价格低廉等特点。湿度传感器的研究始于20世纪30年代，利用氯化锂(LiCl)电解质制成了电阻型湿度传感器。随后，湿度敏感材料与传感器的研究受到了高度重视，发展很快。目前得到广泛研究和应用的湿度传感器，大致可以分为四大类：电解质型、陶瓷型、半导体型和高分子型湿度传感器。10.2湿度传感器1.含义及表示形式湿度是表示空气中水蒸气含量的物理量，常用绝对湿度、相对湿度、露点等表示。绝对湿度是单位体积空气内所含水蒸气的质量，用每立方米空气中所含水蒸气的克数表示式中，mv为待测空气中水蒸气质量；V为待测空气的总体积；Ha为绝对湿度，单位为g/m3。相对湿度是表示空气中实际所含水蒸气的分压(PW)和同温度下饱和水蒸气的分压(PN)的百分比，即

通常用%RH表示相对湿度。当温度和压力变化时，因饱和水蒸气变化，所以气体中的水蒸气的气压即使相同，其相对湿度也会发生变化。一般而言，空气湿度多用相对湿度表示。温度越高的气体，含水蒸气越多。若将其逐渐冷却，相对湿度将逐渐增加。当达到某一温度时，相对湿度达100%，呈饱和状态。再冷却时，水蒸气的一部分会凝聚成露，这个温度称为露点温度，即空气在气压不变下所含水蒸气达到饱和状态时所需温度。气温和露点的差越小，表示空气的相对湿度越接近饱和。在工农业生产、国防、日常生活中，对温度的要求越来越高，如表1所示。不同应用领域对湿度的要求应用领域使用温度/℃湿度范围/%RH备注空调机器5~4040~70人体舒适干燥器800~40衣物干燥高频灶5~1002~100调理控制汽车窗-20~8050~100防止结露纤维10~3050~100制丝干燥50~1000~50窑业，木材，干燥食品粉末中水分5~1000~50窑业原料电子器件生产5~400~50磁头，LSI，IC室内栽培5~400~100空调茶园防霜-10~6050~100防止结露嫩鸡饲养20~2540~70健康管理恒温恒湿槽-5~1000~100精密测定天线点探空仪-50~400~100气象观察湿度计-5~1000~100控制记录装置治疗器10~3080~100呼吸器系统保育器10~3050~80空调湿度的测量方式可以采用伸缩式湿度计、干湿球湿度计、露点计、电阻式、电容式或阻抗式湿度计等。其中电阻式、电容式或阻抗式湿度计是根据湿度敏感材料的电阻、电容或阻抗之变化而测定湿度的一种湿度计，由于可以将湿度转换为电信号，它是目前广泛采用的一种方法。2.测定原理当水蒸气吸附在某种物质(如氯化物或氧化物等)表面时，会发生物理吸附、化学吸附或毛细管凝聚等过程。如，在完全脱水的氧化物如-Fe2O3表面上(暴露有金属离子和氧离子)时，H2O先解离为H+和OH—，OH—在金属离子上，H+在氧离子上进行化学结合，分别形成表面氢氧基，两个表面氢氧基进行氢键合，第一层物理吸附水蒸气处于在表面无法移动的固态状态。在第一层物理吸附水之后，经过由类似于冰结构的氢键所连接的若干层吸附，形成液状的水层，以实现由水的多层吸附到水的凝聚状态，图13所示为水吸附状态模式图。-Fe2O3的水吸附状态模式图随着水蒸气的相对压力PW/PN(PN为饱和水蒸气压)的增加，在固体表面上的水蒸气由单分子层吸附发展为多分子层吸附。若有细孔存在，便发生毛细管凝聚。水的毛细管凝聚由Kelvin公式所表示。假设细孔为圆筒状，当其半径为rK(称为Kelvin半径)时，在给定的相对湿度下，水可在半径大小为rK的细孔中发生凝聚

式中，R为气体常数；T为绝对温度；为水的密度；为水的表面张力；M为水的分子量。在20~100℃范围内相对湿度和Kelvin半径之间的关系如图。毛细管凝聚时的相对湿度和细孔半径由图14可知相对湿度越大，能发生水凝聚的毛细管孔径越大。水的电离所引起的离子传输使固体材料的电导率增加。另外，由于毛细管凝聚的细孔半径与绝对温度成反比，因此，温度越高，水凝聚的毛细管的细孔半径就愈小。3.湿度传感器发展简况自20世纪30年代以氯化锂为代表的电解质电阻型湿度传感器问世以来，新的湿敏材料不断涌现，大大推动了湿度传感器的发展。20世纪80年代后，湿度传感器的研究主要集中在感湿机理方面，以及应用新材料、新工艺，提高传感器的感湿特性和稳定性。日本、美国在湿度传感材料与传感器研究上处于世界前列。1938年，美国Dunmore等人首先制成以PVA(聚乙烯醇)和氯化锂混合膜为感湿膜的湿敏元件，用于无线电探空仪获得成功；1954年，研制成功以醋酸丁基纤维素为感湿材料的高分子电阻型湿度传感器；1955年，以聚苯乙烯磺酸离子交换树脂(PSS)为感湿材料的高分子电阻型湿敏传感器问世；1966年，采用Fe2O3和Al2O3等无机材料作湿敏材料，可检测高温下的湿度；1975年，以聚纤亚胺(PI)为湿敏材料的共振型石英振子湿度传感器问世；1975~1978年，高分子湿度传感器实现了商品化，日本新田恒治等人开发了MgCrO4-TiO2等陶瓷湿敏材料，采用加热清洗的方法，初步解决其稳定性问题，应用于自动微波炉；1985年Joshi研制成第一个声表面波(SAW)型湿度传感器；1992~1993年，意大利Furlani等人将聚乙炔作为感湿膜沉积于石英晶体上制得LB膜石英振子型湿度传感器；1998年，Tashtoush等以三元无规共聚物为感湿膜，制备了声表面波型湿度传感器；ChaoNanXu,KazuhideMiyazaki等报道了以MnO2、Mn2O3、Mn3O4为湿敏材料的湿度传感器。国内对湿度敏感材料及传感器的研究始于20世纪60年代初期，主要为半导体陶瓷类湿度传感器；20世纪90年代，有机高分子湿敏材料的研究得到了重视，开展了一系列高可靠、高稳定的实用性湿度敏感材料的研究。10.2.2高分子湿度传感器

高分子湿度传感器与陶瓷型湿度传感器相比，具有量程宽、响应快、湿滞小、制作简单、成本低等优点，逐渐成为研究的重点。根据湿度传感原理，高分子湿度敏感材料可分为电容型、电阻型、声表面波型、光敏型等。目前，对电容和电阻高分子湿度敏感传感器研究较为深入。1.电容型高分子湿度传感器(1)结构电容型湿度传感器结构如图所示。电容式湿度传感器结构(2)原理

它的感湿原理是基于高分子膜的介电常数(ε5)和水分子的介电常数(ε80)相差较大，随着环境湿度变化，高分子膜吸附水分子的量不同，会改变其电容比，由此可测定相对湿度。典型响应特性如图所示。电容式湿度传感器响应特性(3)*工艺

图示出高分子薄膜电介质电容式湿度传感器，(a)为其结构，(b)为其制造工艺流程。

(a)结构

高分子薄膜电介质电容式湿敏传感器

首先在洗净的玻璃基片上，蒸镀一层极薄(50nm)的梳状金质，并联作为下部电极；然后在其表面上涂覆已经配制好的醋酸纤维素溶液；待其干固成介质薄膜后，再在其上蒸镀一层多孔透水的金质薄膜作为上部电极；最后，将上、下电极焊接引线，就制成了电容式高分子膜湿敏传感器。通常是在50mm×10mm的玻璃基片上，一次制成100多只湿敏传感器，再切成5mm×5mm的小片。除醋酸纤维素可作湿敏材料外，常用的还有酰胺纤维素或硝化纤维素等。所用的溶液多为丙酮、酒精等。湿敏薄膜厚度约为500nm，膜厚小于200nm时，上、下部电极可能短路。当厚度大于1m时，测湿响应特性将变差。电极厚度一般要求为50nm。(b)制造工艺流程高分子薄膜电介质电容式湿敏传感器2.电阻型高分子湿度传感器(1)结构电阻型高分子湿度传感器的结构如图所示电阻式湿度传感器结构(2)原理高分子电阻湿度传感器可分为两类：①电子导电型高分子电子导电型湿度传感器，也称为“涨缩型湿度传感器”。它通过将导电体粉末(金属、石墨等)掺入膨胀吸湿高分子中制得湿敏膜。随湿度变化，石墨发生膨胀或收缩，从而使导电粉末间距变化，电阻随之改变。主要有交联亲水性丙烯酸聚合物掺入碳粒子、聚丙烯酸胺加碳粉、PVA加炭黑等。②离子导电型。该类湿度传感器的感湿原理为：高分子湿敏膜吸湿后，在水分子作用下，粒子相互作用减弱，迁移率增加；同时吸附的水分子电离使离子载体增多，膜电导随湿度增加而增加。由电导变化可测知环境湿度。

(3)特性参数羟乙基纤维素碳是典型的电阻型高分子湿度传感器的敏感材料，羟乙基纤维素吸收水分后体积膨胀，掺入可导电的微粒或离子可以将其体积随环境湿度的变化，转化为感湿材料电导率的变化，从而测得环境的湿度。其主要的特性参数如下：①感湿特性②温度特性③响应特性④灵敏度⑤湿滞回差①感湿特性羟乙基纤维素碳湿度敏感材料，在吸湿和脱湿两种情况下的感湿特性曲线，如图所示。当湿度大于90%RH的高湿段，干湿特性曲线具有负的斜率，这是由于混入浸涂液中的离子性杂质所引起。在干燥和超净条件下制得的器件，这一现象就极其轻微。(a)吸湿和脱湿羟乙基纤维素碳湿度敏感材料的感湿特性曲线图(b)中给出了三种不同条件下制备的湿敏器件的感湿特性曲线。曲线A是理想的器件所应具有的感湿特性曲线；曲线B为在正常批量生产中器件的感湿特性曲线；曲线C是在高湿和离子污染较重的条件下所得器件的感湿特性曲线，另外在25℃和33.3%RH条件下，其间的湿滞回线有一交叉点。对于一定的浸涂液，该点出现的位置是固定的，不同的浸涂液该点位置不同。(b)不同条件羟乙基纤维素碳湿度敏感材料的感湿特性曲线②温度特性羟乙基纤维素碳湿度敏感材料在不同温度下的感湿特性曲线如图所示。该图的纵坐标为电阻比，它表示

温度特性③响应特性羟乙基纤维素碳湿度敏感材料的响应特性如图所示。影响器件响应特性的因素是多重的。器件最初的快速响应相应于感湿膜表面吸湿的结果，此段占全部阻值变化的85%左右。随后的缓慢变化相应于水分在感湿膜内的扩散。

响应特性④灵敏度由于大多数湿度传感器的感湿特性曲线是非线性的，在不同的湿度范围内具有不同的斜率，故目前多用传感器在不同环境湿度下的湿度特征量之比来表示其灵敏度。⑤湿滞回差一般情况下，湿敏传感器在吸湿和脱湿过程中的两条曲线不相重合，而是形成一闭合的湿滞回线，如图所示。湿滞回差是指湿滞回线上对应同一感湿特征量值下，环境湿度的最大差值。湿滞曲线(4)*工艺

图为聚苯乙烯磺酸锂电阻式湿敏传感器的结构。聚苯乙烯磺酸锂电阻式湿敏传感器的结构它是将占质量8%的二乙烯苯作交联剂与质量占92%的苯乙烯共聚，制成聚苯乙烯做为基片，具有一定机械强度和绝缘性能的亲水性高分子聚合物。将基片浸入浓度为98%的硫酸中，进行磺化。硫酸中应加入约1%的硫酸银催化剂，磺化温度为40℃，历时30~65min。然后，用去离子水冲洗，这样在基片的表面上就制备了一层亲水性的磺化聚苯乙烯。将磺化聚苯乙烯基片放入氯化锂饱和溶液中进行离子交换，温度为20~40℃，时间不等，于是把吸湿性很强的锂离子交换到磺化聚苯乙烯上去，于是就得到一种湿敏性很强的聚苯乙烯磺酸锂湿敏膜。在湿敏膜上印刷梳状电极即制成了高分子湿敏传感器。聚苯乙烯磺酸锂是一种强电解质，由于极强的吸水性，吸水后电离，在其水溶液里就含有大量的锂离子。吸湿量不同，聚苯乙烯磺酸锂的阻值也不同，根据阻值变化可测量相对湿度。10.2.3电解质湿度传感器由于电解质具有强烈的吸水性，其电导率又随其吸水量的多少而发生变化。因此，电解质是人们最先进行研究的湿度敏感材料。最有代表性的电解质感湿材料是氯化锂，最早被气象学家们用于高空遥测的湿度传感器即为氯化锂湿敏器件。电解质感湿机理：有些物质的水溶液是能够导电的，被称为电解质，无机物中的酸、碱、盐绝大部分属于电解质。电解质溶于水中后，在极性水分子的作用下，全部或部分地离解为能自由移动的正、负离子。不同的电解质溶液具有不同的导电能力。电解质溶液的导电能力，既与电解质本身的性质有关，又与电解质溶液的浓度有关。一般用当量电导来描述溶液的导电能力。所谓当量电导，就是溶液中含有1当量电解质时溶液的导电能力。溶液的当量电导反映了溶液中各种离子的移动速率。溶液的当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中会降低水面上的水蒸气气压。一种盐的饱和溶液的浓度是与温度有关的，故其饱和溶液的水蒸气气压的大小也是温度的函数。如果将某种盐的饱和溶液置于一定温度的环境中，若环境的温度高于溶液的水蒸气气压时，溶液将由环境中吸收水分，使溶液浓度降低；反之，当环境湿度低于溶液的水蒸气气压时，则溶液将向环境释放水分，使溶液浓度增加，甚至有固体析出。10.2.4陶瓷湿度传感器陶瓷湿度传感器主要是利用陶瓷湿度材料烧结制备时形成的多孔结构，吸附或凝聚水分子作用导电通路，从而改变陶瓷本身的电导率或电容量。利用多孔结构陶瓷的电导率或电容率随外界湿度变化的特点，可以制成湿度传感器。常用的陶瓷湿度敏感材料种类繁多、化学组成复杂。陶瓷湿度敏感材料按其感湿特性大体可以分为电阻型、电容型和阻抗型等；按其工艺特点可以分为烧结体型、厚膜型和薄膜型。10.2.5湿度传感器的应用1.湿度变送器图示是湿度变送器电路。湿度变送器电路由555时基电路、湿度传感器CH等组成多谐振荡器，在振荡器的输出端接有电容器C2，它将多谐振荡器输出的方波信号变为三角波。当相对湿度变化时，湿度传感器CH的电容量将随着改变，它将使多谐振荡器输出的频率及三角波的幅度都发生相应的变化，输出的信号经VD1，VD2整流和C4滤波后，可从电压表上直接读出与相对湿度相应的指数来。RP电位器用于仪器的调零。2.高湿度显示仪图为高湿度显示仪电路。它能在环境相对湿度过高时做出显示，告知人们应采取排湿措施了。湿度传感器采用SMOL-A型湿敏电阻，当环境的相对湿度在(20%~90%)RH变化时，它的电阻值在102~104范围内改变。为防止湿敏电阻产生极化现象，采用变压器降压供给检测电路9V交流电压，湿敏电阻RH和电阻R1串联后接在它的两端。当环境湿度增大时，RH阻值减小，电阻R1两端电压会随之升高，这个电压经VD1整流后加到由VT1和VT2组成的施密特电路中，使VT1导通，VT2截止，VT3随之导通，发光二极管VD4发光。高湿度显示电路可应用于蔬菜大棚、粮棉仓库、花卉温室、医院等对湿度要求比较严格的场合。高湿度显示仪电路

离子传感器是化学传感器中的一个重要类别，20世纪60年代年代末期快速发展与普及使用的离子选择性电极(ionselectiveelectrode，简称ISE)，70年代初提出的离子敏感场效应晶体管(ionsensitivefieldeffecttransistor，简称ISFET)和80年代末提出的光寻址电位传感器(lightaddressablepotentiometricsensor，简称LAPS)，其中，前两种已有实用化产品，本节主要介绍前两种。10.3离子传感器10.3.1离子选择性电极国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)对离子选择性电极的分类见图。测量过程中，将离子选择性电极与参比电极组成一个原电池，在零电流条件下测量原子池电动势，该电动势与溶液中待测离子活度的关系满足具有能斯特方程形式的定量关系式(膜电位方程)。离子选择电极基本原电极敏化电极晶体（膜）电极非晶体（膜）电极均相膜电极，如LaF3单晶膜电极Ag2S/AGI粉末压片膜电极非均相膜电极，如Ag2S掺入硅橡胶的膜电极或聚氯乙烯（PVC）膜电极等刚性基质电极，如pH、pNa玻璃电极流动载体电极带正电荷的载体电极，如NO3-电极带负电荷的载体电极，如Ca2+中性载体电极，如K+电极气敏电极，如NH4气敏电极酶电极，如尿素酶电极离子选择性电极的分类1.晶体膜电极(1)结构晶体膜电极可细分为均相膜电极和非均相膜电极两种。前者由一种或几种化合物的晶体均匀组合而成，后者除了晶体敏感膜外，还加入了其他材料以改善电极传感性能。跟其他离子选择性电极类似，晶体膜电极由电极管、内参比电极、内充液和敏感膜四部分组成，常见结构如图。离子选择性电极常见结构示意图(2)工作原理一些重要的晶体膜电极的工作原理如下：①基于LaF3单晶敏感膜的氟离子选择性电极。其敏感膜厚度为1~2mm的LaF3单晶，掺杂少量EuF2或CaF2以增加膜导电性。18F同位素实验证明是晶格内F-(非La3+)的移动使LaF3单晶在室温下具有离子导电性，因Ｆ-离子半径小且电荷少，易脱离原位并微移，导致空穴导电。内参比溶液一般为0.1mol/LNaCl+0.1mmol/LNaF，其中Cl-的加入是为了稳定Ag/AgCl内参比电极的电位；F-的加入是为了稳定单晶LaF3膜内参比溶液一侧的膜电位。该电极的膜电位满足

该电极在αF-约为0.1~5×10-7mol/L的范围呈能斯特响应，αF-检测下限约为10-7mol/L，接近于LaF3的溶解度。测量时的主要干扰是共存的OH-，故需用总离子强度调节缓冲剂(TISAB，totalionicstrengthadjustmentbuffer)调节到溶液pH5~6.5。OH-干扰机理为：a)因OH-与F-离子半径相当，OH-代替F-参与离子交换，产生干扰；b)表面反应LaF3+3OH-→La(OH)3+3F-使LaF3晶体膜表面上F-活度增大，产生正向干扰。该电极所用TISAB的组成为0.1mol/LNaCl+0.25mol/L的冰醋酸+0.75mol/LNaAc+0.001mol/L柠檬酸钠水溶液(pH5.0)，主要作用是：a)维持离子强度；b)恒定溶液pH；c)掩蔽干扰金属离子：F-可与样品中可能存在的Fe3+配合释放出游离F-(也可用EDTA钠盐取代柠檬酸盐)。②Ag2S晶体膜电极将Ag2S粉末压制成Ag2S膜，可制成膜电极响应Ag+和S2-。Ag2S晶体具有粒子导电性，Ag+为其离子导电性的电荷传递者。Ag2S晶体膜电极可以定量测量Ag+、S2-、CN-活度，所涉及的电极反映及膜电位如下：1)响应Ag+、S2-

2)响应CN-

对CN-的响应具有两倍能斯特斜率，凡是这种响应斜率超过能斯特斜率的响应行为称为超能斯特响应。③Ag2S-MS晶体膜电极(M2+=Cu2+、Cd2+、Pb2+、…)将Ag2S和MS粉末混合物压制成膜，该膜可敏感M2+。因Ksp(Ag2S)=a2Ag+aS2-，Ksp(MS)=aM2+aS2-，故该类电极的膜电位可表示为

这类电极要求：(1)Ksp(Ag2S)<<Ksp(MS)；(2)Ksp(MS)须足够小，否则Ag2S会逐渐转化为MS，而MS对M2+无良好的影响性能，即这类电极中具有离子导电性的活性物仍为Ag2S。④Ag2S-AgX(X=Cl，Br，I)晶体膜电极因Ksp(AgX)<<Ksp(Ag2S)，故

这里AgX也具有离子导电性，故AgX膜对银离子和卤素阴离子也有能斯特响应，加入Ag2S是为了降低电极内阻和AgX的光敏性，改善电极性能。2.流动载体电极(1)结构高分子骨架支撑的流动载体电极敏感膜的典型组成如图所示：溶剂：四氢呋喃等增塑剂：高沸点醚或酯支撑物（基体）：PVC带负电荷带正电荷中性物质冠醚翁类阳离子Phen-过度金属络阳离子(C4H5)4B-：有机或药物阳离子烷基磷酸盐：Ca2+羧基硫醚：Cu2+，Pb2+抗生素开链酰胺碱性染料类阳离子流动载体电极敏感膜敏感物（活性物）高分子骨架支撑的流动载体电极敏感膜的典型组成溶剂：四氢呋喃等增塑剂：高沸点醚或酯支撑物（基体）：PVC带负电荷带正电荷中性物质冠醚翁类阳离子Phen-过度金属络阳离子(C4H5)4B-：有机或药物阳离子烷基磷酸盐：Ca2+羧基硫醚：Cu2+，Pb2+抗生素开链酰胺碱性染料类阳离子流动载体电极敏感膜敏感物（活性物）溶剂：四氢呋喃等增塑剂：高沸点醚或酯支撑物（基体）：PVC带负电荷带正电荷中性物质冠醚翁类阳离子Phen-过度金属络阳离子(C4H5)4B-：有机或药物阳离子烷基磷酸盐：Ca2+羧基硫醚：Cu2+，Pb2+抗生素开链酰胺碱性染料类阳离子流动载体电极敏感膜敏感物（活性物）(2)工作原理前述的敏感膜为固体离子交换材料，电荷传递者只能在交换点附近作某种程度的微移或摆动。类似地，也可利用含有电极响应活性物质的液体膜或高分子骨架支撑的液体膜来实现离子选择性响应功能。在流动载体电极中，在有机相、试样水相和有机相混合相、内充液水相界面的离子交换平衡决定了膜界面的电荷分布和膜电位，虽然活性物质在有机相移动范围相对较大些。3.敏化电极(1)结构通过某种界面的敏化反应(气敏反应或酶敏反应)，将试样中被测物转变为原电极能响应的离子。如氨气敏电极就是将pH电极和气透膜联用，可测量溶液或其他介质中的氨气。其结构如图所示。氨电极结构示意图(2)工作原理试样中氨气通过一气透膜(常为疏水但透气的醋酸纤维、聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯等材料)进入内充溶液(0.1mol\LNH4Cl)，引起反应NH3+H+→NH4+左移或右移，内充溶液的pH值相应发生改变，测量放置在内充溶液中的pH玻璃电极和Ag/Cl内参比电极所构成的原电池的电动势就可检测出试样中的氨气。反应平衡常数为

若NH4+的活度较大，在氨气传感时几乎不变而可视为常数，则

以类似原理，可制作分别敏感CO2、NO2、H2S、HCN、HF、HAc和氯气等的气敏电极。利用尿酶催化尿素水解的反应

以氨气敏电极为指示电极，可制作尿酶电极可用于尿素的传感检测。4.非晶体膜电极这类电极包括刚性基质电极和流动载体电极，刚性基质电极也称做玻璃膜电极，其敏感膜是由离子交换型的薄玻璃片或其他刚性基质材料组成，膜的选择性主要由玻璃或刚性材料的组分来决定，如pH玻璃电极和一价阳离子(钠、钾等)的玻璃电极。pH玻璃电极是最早出现也是研究最成熟的一类离子选择电极。1906年，Cremer首次发现玻璃膜两侧的电势与溶液中H+活度有关，于是产生了pH玻璃电极。

(a)普通pH玻璃电极(b)复合式pH玻璃电极pH玻璃电极基本结构它的结构比较简单，在电极玻璃管下端装一个特殊材料的球形薄膜，玻璃管内装有一定pH值的缓冲溶液作内参比溶液，溶液中浸一根内参比电极Ag/AgCl，如图(a)所示。图30(b)是一种复合式pH玻璃电极，玻璃球内盛有0.1mol.L-1HCl溶液或含有NaCl的缓冲溶液作为内参比溶液，以Ag/AgCl丝为内参比电极。另有参比电极体系通过陶瓷塞与试液接触，使用时无需另外的参比电极。pH玻璃电极只对溶液中的H+敏感，不受溶液中其他离子影响，测定时易达到平衡，有色液与混浊液均可使用。从20世纪30年代以来，pH玻璃电极已成为一般实验室的常用工具。近年来，对pH玻璃电极的研究也取得了一些新的进展。一般的pH电极是玻璃电极，由于它是选用玻璃膜作为电极的敏感膜，致使电极极易破碎，因此它还具有体积大、成本较高、膜阻抗高而难以实现微型化，使用处理烦琐等缺点，因此开发金属或金属氧化物型的固体pH电极以取代传统的玻璃电极已引起了一定的关注。人们希望利用超微粒制成敏感度高的超小型、低能耗电极。目前对金属氧化物pH电极开发多限于金属氧化物上，如IrO2和RuO2。已经有人将纳米金属氧化物作为电活性物质研制成pH电极，制得的纳米金属氧化物pH电极的性能良好，而且克服了上述pH电极的缺点。需要指出的是，尽管pH电极已得到成功的应用，但目前还是仅限于水溶液中H+浓度的测定，如何测定非水溶液中的质子浓度，还有待于进一步探索。5.离子选择性电极的性能参数和定量分析方法(1)线性范围和检测下限实际测量中离子选择性电极只是在一定的活度区间与被测离子活度的对数呈线性关系。受共存离子、试剂空白、活性物溶解度等的影响，活度太低或太高时均会偏离这种线性关系曲线。若以被测离子浓度取代活度作图，则往往比被测离子活度的线性区间更窄些。以离子选择性电极和参比电极组成电池进行测试，电池电动势(E)对活度(a，mol/L)的典型影响曲线如图所示。离子选择性电极的线性范围和检测下限线性范围指AB段所对应的活度范围，B点以下的活度改变所引起的点位变化变得越来越小，在DE段几乎不敏感。分别将AB线和DE线延长交于C点，C点对应的离子活度就是该离子选择性电极的检测下限。(2)选择性系数和膜电位通式离子选择性电极的膜电位通式如下

式中，Kij为共存离子j对应响应离子i的点为选择性系数，其值越小，表示测i离子选择性越好。如KH+,Na+=10-4，表示aNa+=104aH+时，Na+对膜电位贡献才与H+相当。

电位选择性系数的测定方法主要有分别溶液法和混溶液法两种（如图所示），两者指干扰离子和待测离子分别在不同溶液中测量，后者则在同一个溶液中测量。两法测得结果不完全相同，且电位选择性系数并非一个严格的常数，只是针对特定条件下的干扰离子对被测主离子干扰程度的一种度量。分别溶液法混合溶液法等活度法等电位法

固定干扰离子法固定主要离子法电位选择性系数的测定方法例如等活度法，即αA=αB，若电极对干扰离子B和被测离子A的响应斜率S相同，则式中，E为电动势(3)响应时间与测量顺序响应时间一般定义为从电极插入溶液到电极达到平衡电位的95%所需时间。电极响应时间往往在1s以内到数分钟范围，一般浓度越高响应时间越短。若先用电极测试一个高的试液浓度，再测低的浓度，则敏感膜内可能有较大的待测离子残留，使膜界面平衡到低浓度试液一般需要较长时间(记忆效应)，从而对低浓度测量造成一定影响。所以，离子选择性电极测量时，为实现快速稳定的响应需要(1)恒速搅拌待测溶液以加快溶质平衡；(2)一般采用待测浓度由低到高的待测顺序；(3)测量前须用空白溶液或纯水清洗到空白电位。(4)电极内阻离子选择性电极的内阻主要取决于膜内阻。玻璃电极的内阻很大，达约108Ω，故要求采用输入阻抗高、稳定性好的离子计来测量。pH计仪器输入阻抗高达1011~1012Ω，比ISE内阻大至少103倍。(5)定量分析方法①直接比较法

在离子选择性电极测量的线性范围内，只需通过两个标准溶液的测量来确定两个变量：截距和斜率，就可以得到电动势-离子活度对数的响应曲线。可以通过直接调节测量仪器来确定截距和斜率两个变量。如pH测量时，可将pH电极放置在pH6.863的标准溶液(0.025mol/L磷酸二氢钾+0.025mol/L磷酸氢二纳)中，搅拌溶液待读数稳定后，再调节pH计的定位旋钮至pH4.004。经过这两个步骤的pH计校正后，可测量试样pH值，但一般须在pH9.183的0.05mol/L的硼砂标准溶液中核实所测pH值接近pH9.183。②标准曲线法

以合适的总离子调节缓冲剂配制系列标准溶液，按浓度由低到高的顺序测量各溶液中离子选择性电极和外参比电极组成的电池的电动势，做电动势-浓度对数的标准曲线E-lgci图(或求得线性回归方程)。同条件下测出待测离子溶液中的电动势，在标准曲线上求出待测离子浓度。注意，离子选择性电极的标准曲线是很不稳定的，需要经常更新。③标准加入法(单次或多次标准加入)对待测离子浓度为cX、体积为VX的待测溶液，测得电动势EX满足

式中，y1为游离离子的摩尔分数；γ1为该溶液中待测离子的活度系数；S为电极响应斜率。加入体积为VS、待测离子浓度为cS的标准溶液一次，则对该待测加标溶液有

因VS<<VX，故标准溶液的加入不引起试液组成的显著变化，故γ1<<γ2(活度系数)；y1≈y2(游离离子分数)，则

考虑到VS<<VX，VS+VX≈VX，则待测离子浓度可如下求得

显然该法有以下特点：a)只需一种标准溶液，操作简单快速；b)与标准曲线法相比，标准加入法中的“标准”物与待测溶液几乎具有相同的溶液背景，故背景效应较小、测量准确度较高；c)通常cX≈100cX，VS≈0.01VX，ΔE≈20~30mV(一价离子)，目的是维持离子强度在标准溶液加入前后基本不变，以免y、r明显改变。另一种经常采用的标准加入法是多次标准加入法，也称格氏(Gran)作图法，即在待测离子浓度为cX、体积为VX的待测溶液中多次加入体积为VS、待测离子浓度为cS的标准溶液，此时

以(VS+VX)10E/S对轴交点为，则。格氏作图纸是为多次标准加入法设计的一种半反对数坐标纸，可方便(VS+VX)10E/S对工作曲线的绘制，并查出测量结果。多次标准加入法比单次标准加入法在实验和数据处理方面显然麻烦一些，但是可以减少实验随机误差，提高结果的精度、准确度和可靠性。在笔记本电脑日益普及的今天，即使在野外使用多次标准加入法，也可以采用编好的计算机非线性拟合程序方便快捷的处理实验数据，避免格氏作图纸手工作图的误差。④方法误差

离子选择性电极的膜电位可以表示为(正负号分别对应阴阳离子)

参与比电极(RE)构成原电池(令RE为负极)侧的电池电动势E为

故

25℃时有

对于1mV的测量误差，对一价、二价、三价离子可分别产生3.9%、7.8%、11.7%的相对误差。因为，对高价离子测量时常转变为低价离子来测量。⑤点位滴定

离子选择性电极可直接测量待测离子活度(直接电位法)，也可以用于确定化学滴定的终点(点位滴定法)。将离子选择性电极作为指示电极，与参比电极构成测量电池，滴定过程中电池电动势随待测物浓度改变而改变。在化学计量点附近，因待测物浓度突变而产生电池电动势的突跃，可用来指示滴定终点。点位滴定法有以下特点：a)准确度较直接