什么叫離子傳感器
離子傳感器是利用離子選擇電極，將感受的離子量轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。離子傳感器是溶液中特定離子濃度（活性）經(jīng)選擇計(jì)測(cè)而得的物質(zhì)，自開(kāi)發(fā)以來(lái)至今已有20年了，在一切科學(xué)領(lǐng)域中都占有極其重要的地位。近年來(lái)由于半導(dǎo)體集成化技術(shù)的發(fā)展，離子傳感器也在朝著多樣化、智能遙測(cè)化方向前進(jìn)。
離子傳感器特性
膜材料尤其是感應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)對(duì)離子傳感器特性有極其密切的關(guān)系。至今關(guān)于離子傳感器的研究，全部集中在特性優(yōu)異的離子傳感器膜材料有哪些優(yōu)點(diǎn)上，首先在玻璃膜離子傳感器方面，由玻璃組分變化而得的傳感器對(duì)氫離子有選擇性，或?qū)A金屬離子有選擇性。也就是說(shuō)，如增加玻璃中氧化鋁和氧化硼的含量，就成為由堿金屬離子引起感應(yīng)性的玻璃膜。由于PH測(cè)定用的玻璃電極不適用于含氟化物溶液的PH值，因此正在開(kāi)發(fā)以陽(yáng)離子交換膜作感應(yīng)膜的氫離子傳感器。
難溶性鹽膜離子傳感器使用各種銀鹽和硫化物。例如鹵素離子傳感器使用鹵化銀和硫化銀，而鹵化銀與硫化銀的混合比影響感應(yīng)膜的電阻值、光電效應(yīng)和膜硬度，結(jié)果將會(huì)使傳感器靈敏度和線性響應(yīng)范圍改變。應(yīng)該特別指出，這種難溶性鹽的制備方法對(duì)傳感器特性是一個(gè)很大的影響因素。在用沉淀法制取備時(shí)，可在銀鹽溶液中加入鹵素，或用相反的方法沉淀或用同時(shí)沉淀法制取混合銀鹽等等都是極其重要的。即使是重金屬離子傳感器情況，也建議用金屬粉與硫粉的混合物在硫化氫氣流中加熱的方法?？梢哉f(shuō)，當(dāng)然也能得到金屬硫化物溶度低、靈敏度高的傳感器。
離子變換膜傳感器使用高分子量的季按鹽和金屬鰲合物，用這些在離解狀態(tài)下成為1價(jià)陽(yáng)離子的物質(zhì)制取與測(cè)試對(duì)象的陽(yáng)離子穩(wěn)定的離子對(duì)化合物。這里如生成的離子對(duì)化合物是穩(wěn)定的，就能得到靈敏度高的傳感器。所以通常說(shuō)，感應(yīng)物質(zhì)分子量越高，傳感器靈敏度也就越高。但是，感應(yīng)物質(zhì)不僅影響傳感器特性，而且還對(duì)作為膜其余組成材料的溶劑性質(zhì)也有強(qiáng)烈的影響。離子交換膜傳感器中，膜固體化的傳感器特性與液體膜傳感器特性基本相同，然而必須充分注意膜固體化材料的選擇。使用最廣的是聚氯乙烯（PVC），但由于感應(yīng)物質(zhì)的種類不同，其與PVC混合性差的，膜的固化就不充分，傳感器特性也就不佳。作者用日本美術(shù)工藝品用的漆作膜固體化材料進(jìn)行研究。漆與感應(yīng)物質(zhì)的混合性很好，對(duì)傳感器耐久性的提高尤為有利。
中性載體膜離子傳感器的特性與用作感應(yīng)物質(zhì)的冠醚等的特性有關(guān)。較早使用的氨酸霉菌素是優(yōu)良的鉀離子感應(yīng)物質(zhì)，并據(jù)最近研究，雙冠醚化合物對(duì)堿金屬離子傳感器特性的改進(jìn)顯然有效。其理由是因?yàn)殡p冠醚北合物形成與堿金屬離子穩(wěn)定的化合物。
氣透膜離子傳感器根據(jù)氣透膜孔徑和厚度確定氣體的選擇性。ISFET的特性主要受FET柵離子感應(yīng)膜特性支配，但離子感應(yīng)膜與柵表面的粘著性也很大程度上決定ISFET的特性。所以，探索粘附性好的膜材料或改進(jìn)黏著方法，對(duì)傳感器特性改進(jìn)都是必要的。酵素膜傳感器特性方面的最大課題是提高耐久性，在這一情況下，酵素本身的特性不及將酵素不失其功能地在膜中固定化的技術(shù)方面來(lái)得重要。為此在各種固定化方法上下功夫，這在葡萄糖傳感器方面雖已有相當(dāng)進(jìn)展，然而全面看來(lái)還不能說(shuō)耐久性是足夠的。
離子傳感器的工作原理
離子傳感器是離子識(shí)別。即利用固定在敏感膜上的離子識(shí)別材料有選擇性地結(jié)合被傳感的離子，從而發(fā)生膜電位或膜電流的改變。離子選擇性電極（ISE）是常見(jiàn)的離子傳感器。