[發(fā)明專(zhuān)利]一種新型的基于光學(xué)方法的pH值檢測(cè)儀器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310034050.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103969195A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛利;王偉;呂翔宇;劉世偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州儲(chǔ)能材料與器件研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/31
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/31
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型的基于光學(xué)方法的pH值檢測(cè)儀器。

背景技術(shù)

pH值，亦稱(chēng)氫離子濃度指數(shù)、酸堿值，是溶液中氫離子活度的一種標(biāo)度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。在很多領(lǐng)域中需要知道溶液的酸堿性，也就是溶液的pH值，比如在醫(yī)學(xué)上，人體血液的pH值通常在7.35-7.45之間，如果發(fā)生波動(dòng)，就是病理現(xiàn)象，唾液的pH值也用于判斷病情；在化學(xué)和化工上，很多化學(xué)反應(yīng)需要在特定的pH值下進(jìn)行，否則得不到所期望的產(chǎn)物；在農(nóng)業(yè)上需要控制土壤的pH值，可以使種植的植物生長(zhǎng)的更好。

如今導(dǎo)電聚合物在pH傳感器中得到了很好的應(yīng)用，其中聚苯胺(PANI)的應(yīng)用最為廣泛。聚苯胺(PANI)由于制備工藝簡(jiǎn)單、成本低，且具有很強(qiáng)的pH響應(yīng)靈敏度，被認(rèn)為是最適合做光譜和電位型pH傳感器的膜材料之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是利用電化學(xué)方法在透明導(dǎo)電玻璃(ITO)上合成的聚苯胺(PANI)薄膜作為pH傳感器，聚苯胺(PANI)薄膜在溶液的pH值發(fā)生變化時(shí)，它的吸收光譜會(huì)呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化，即在某兩個(gè)特定波長(zhǎng)下的吸光度的比值和pH值成一定的線性關(guān)系，本發(fā)明依據(jù)此原理設(shè)計(jì)了一種新型的基于光學(xué)方法的pH值檢測(cè)儀器。

本發(fā)明涉及一種新型的基于光學(xué)方法的pH值檢測(cè)儀器的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，它是由：微處理器(1)、LCD顯示器(2)、鍵盤(pán)(3)、LED驅(qū)動(dòng)器(4)、雙波長(zhǎng)LED光源(5)、透鏡(6)、pH傳感器(7)、樣品池(8)、濾光片(9)、透鏡(10)和光強(qiáng)檢測(cè)器(11)構(gòu)成。其中微處理器(1)與LCD顯示器(2)、鍵盤(pán)(3)、LED驅(qū)動(dòng)器(4)和光強(qiáng)檢測(cè)器(11)分別連接；LED驅(qū)動(dòng)器(4)與雙波長(zhǎng)LED光源(5)連接。

雙波長(zhǎng)LED光源(5)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)透鏡(6)匯聚后進(jìn)入到放有pH傳感器(7)和待測(cè)溶液的樣品池(8)，從樣品池(8)出來(lái)的光經(jīng)過(guò)濾光片(9)和透鏡(10)匯聚后照到光強(qiáng)檢測(cè)器(11)，光強(qiáng)檢測(cè)器(11)把這個(gè)光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后輸出給微處理器(1)。其中pH傳感器(7)是用電化學(xué)方法在透明導(dǎo)電玻璃(ITO)上合成的聚苯胺(PANI)薄膜；LED驅(qū)動(dòng)器(4)的作用是控制雙波長(zhǎng)LED光源(5)兩個(gè)波長(zhǎng)的光分時(shí)工作；濾光片(7)的作用是使一定范圍內(nèi)波長(zhǎng)的光通過(guò)。

本發(fā)明的特點(diǎn)和有益的效果是：可以迅速檢測(cè)溶液的pH值，檢測(cè)時(shí)間短且靈敏度高，穩(wěn)定性好，儀器體積小巧，攜帶方便。

附圖說(shuō)明

圖1是儀器結(jié)構(gòu)原理方框圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本發(fā)明涉及一種新型的基于光學(xué)方法的pH值檢測(cè)儀器的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，它是由：微處理器(1)、LCD顯示器(2)、鍵盤(pán)(3)、LED驅(qū)動(dòng)器(4)、雙波長(zhǎng)LED光源(5)、透鏡(6)、pH傳感器(7)、樣品池(8)、濾光片(9)、透鏡(10)和光強(qiáng)檢測(cè)器(11)構(gòu)成。其中微處理器(1)與LCD顯示器(2)、鍵盤(pán)(3)、LED驅(qū)動(dòng)器(4)和光強(qiáng)檢測(cè)器(11)分別連接；LED驅(qū)動(dòng)器(4)與雙波長(zhǎng)LED光源(5)連接。

pH傳感器(7)是以Ag/AgCl為參比電極，鉑電極為對(duì)電極，導(dǎo)電玻璃(ITO)為工作電極，在含有0.2mol/L苯胺的0.4mol/LH₂SO₄溶液中，于-0.2V~+0.9V電位范圍內(nèi)，0.1V/s的掃描速度先循環(huán)掃描2次，再于-0.2V~+0.7V電位范圍內(nèi)，0.1V/s的掃描速度循環(huán)掃描20次，在導(dǎo)電玻璃(ITO)上制備聚苯胺薄膜。

雙波長(zhǎng)LED光源(5)是含有兩個(gè)發(fā)射波長(zhǎng)的LED發(fā)光二極管，波長(zhǎng)分別是470nm和635nm；LED驅(qū)動(dòng)器(4)是用繼電器制作的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，可以控制雙波長(zhǎng)LED光源(5)兩個(gè)波長(zhǎng)的光分時(shí)工作；濾光片(7)是一種帶通型的濾光片，選擇其濾光參數(shù)使470nm和635nm的光都可以通過(guò)。光強(qiáng)檢測(cè)器(11)是一種雪崩型的光電二極管，用來(lái)檢測(cè)光強(qiáng)信號(hào)。

檢測(cè)時(shí)，首先把pH傳感器(7)和待測(cè)溶液放置到樣品池(8)中，然后按下鍵盤(pán)(3)，這時(shí)微處理器(1)控制LED驅(qū)動(dòng)器(4)打開(kāi)雙波長(zhǎng)LED光源(5)的470nm的光，并同時(shí)采集光強(qiáng)檢測(cè)器(11)輸出的電信號(hào)；接著微處理器(1)控制LED驅(qū)動(dòng)器(4)打開(kāi)雙波長(zhǎng)LED光源(5)的635nm的光，并同時(shí)采集光強(qiáng)檢測(cè)器(11)輸出的電信號(hào)。根據(jù)兩次采集到的電信號(hào)的比值便可算出樣品池(8)中待測(cè)溶液的pH值，并把結(jié)果通過(guò)LCD顯示器(2)顯示出來(lái)。