Способ изготовления мембраны фторидселективного электрода

 

Изобретение относится к физико-химическому анализу, а именно к разработке фторидселективного электрода с твердым контактом, Целью изобретения является упрощение конструкции фторидселективного электрода при сохранении всех электроаналитических характеристик. С этой целью изготавливают электрод путем термического напыления поликристаллического тонкого слоя фторида лантана толщиной от 20 до 5000 им со скоростью напыления 0,5 нм/с на подложку с температурой 200-350°С. Полученные таким образом электроды могут быть использованы в практике электроаналитических измерений при непрерывном или дискретном анализе фгоридсодержащих растворов. 1 а.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (я)з G 01 N 27/333

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (89) DD 227800 (21) 7773904/25 (22) 15.07,85 (31) И/Р 6 01 Й/266160 (32) 10.08.84 (33) DD (46) 30.12,91. Бюл. N 48

1В (71) Ф Э Б Ваш герате верк, Ш варценберг (D D) (72) Мартин Фаит, Томас Гюнтер, Петер Яниец, Вернер Мориц, Лотар Мюллер и Ханс

Веллнер (DD) (53) 543.257(088,8) (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕМ6РАН 1 ФТОРИДСЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА

Изобретение относится к способам изготовления фторидчувствительной мембраны с целью применения в качестве ионочувствительного электрода в практике электроаналитических измерений.

В случае применения монокристаллического электрода из LaFz монакристалл вклеивастся в трубку из непроводящего материала. В эту трубку вводится раствор электролита, содержащий ионы фторида, и созда тся контакт с опорным электродом.

При использовании такого внутреннего раствора для электрода сравнения изготовление электродов осложняется и часто возникают дефекты. Получение монокристаллов весьма сложно, так что стоимость их очень высока, Попытки съема потенциала с монокристалла LaFg предпринимались с помощью контакта Ag/AgF. Изготовление такого твердотельного контакта наплавкой в среде инертного газа также весьма трудная задача и к тому:«e не позволяет отказаться

„„m„„1702280 (57) Изобретение относится к физико-химическому анализу, а именно к разработке фторидселективного электрода с твердым контактом, Целью изобретения является упрощение конструкции фторидселективного электрода при сохранении всех электроаналитических характеристик. С этой целью изготавливают электрод путем термического напыления поликристаллического тонког0 слоя фторида лантана толщиной от 20 до

5000 нм со скоростью напыления 0,5 нм/с на подложку с температурой 200-350 С.

Полученные таким образом электроды могут быть использованы в практике электроаналитических измерений при непрерывном или дискретном анализе ф-,оридсодержащих растворов. 1 " .ï. ф-лы, от монокристаллов LaFz, В последнее время стали известны попытки искл .очить перечисленные недостатки путем напыления

1аРЗ на поликристалличвские печатные проводники, соединенные с зоной затвора полевого транзистора, причем вся структура за исключением фторочувствительной области покоывается фотолаком.

Недостаток такого технического решения — черезвычайно сильный дрейф потенциала, исключа.ощий какое-либо практическое применение, а также неудовлетворительный предел обнаружения.

Целью изобретения является упрощение изготовления фторочувствительных мембран, Поставленная цель достигается тем, что мембрана пслучается путем термического или ионнолучевого напыления поликристаллического тонкого слоя труднорастворимого фторида, s частности фторида редких земель или их смеси на подходящую под1702280

50 ложку. Наилучшие результаты и предельная чувствительность обнаружение ионов F могут быть достигнуты за счет применения

La Ез. В отличие от ма нокристалл ических электродов отпадает необходимость легирования для улучшения проводимости благодаря незначительной толщине напыленного слоя LaFg, Толщина слоя чувствительной мембраны должна составлять от 20 до 5000 нм. Оптимальная температура подложки в процессе изготовления мембра, ны свыше 280 С, Для подложки возможно применение большого числа различных материалов при условии хорошего качества их поверхности, Средняя высота неровности профиля подложки не должна превышать

50 нм, чтобы обеспечить гомогенность мембраны и исключить тем самым нестабильности потенциала. Граничный слой к мембране может быть образован металлом, его солью, полупроводником или изолятором, Кроме того, подложка может иметь структуру, состоящую из нескольких слоев этих материалов, Для обеспечения функционирования мембраны важным параметром оказалась скорость напыления. Скорости напыления ниже 0,5 нм позволяют получать хорошие воспроизводимые результаты..

Мембрана, изготовленная при этих условиях, с четко выраженной поликристаллической структурой обладает чувствительностью, в полной мере соответствующей чувствительности монокристаллического электрода, Предлагаемый способ позволяет получить фторочувствительную мембрану, которая не нуждается во внутреннем растворе сравнения для съема потенциала и предоставляет возможность измерять изменение потенциала благодаря подложке на межфазной границе. измеряемый раствор— мембрана. Съем потенциала упрощается в результате участия в контакте только твердых компонентов. В случае, если граничный слой представляет собой металл или проводящее соединение, то активность ионов фторидов в растворе можно определять непосредственно, замеряя потенциал в цепи: электрод сравнения —. исследуемый раствор — мембрана — подложка. Изготовлен5

1G

3G

35 ные мембраны, характеризуются чувствительность 57 м В на декаду вплоть до концентрацийй ионов фторида менее 10 моль/л.

Избирательность такая же, как у монокристаллов LaFa. Длительная стабильность характеризуется очень малым дрейфом потенциала. По предлагаемому способу можно с малыми затратами изготовлять фторочувствительные мембраны, используя технологию, пригодную для массового производства. Эти мембраны могут быть ис. пользованы как при непрерывном, тэк и при дискретном анализе фторид-ионов.

Пример осуществления способа.

На полированную кремниевую пластину (110) нэпылен слой золота толщиной

10G нм и при температуре 280 С на золото путем термического испарения осажден слой LaFa толщиной 270 нм, причем скорость напыления выдерживалась равной

0,5 нм с . Из пластинки вырезан квадрат 6 х 6 мм, и слой золота соединен серебряным лаком с-контактом из латунной проволоки.

Эта структура наклеена на подготовленный тефлоновый цилиндр эпоксидной смолой таким образом, что открытым остается только слой LaFa. Электрод вводится в растворы с различной концентрацией ионов фторида.

Были получены следующие значения потенциалов в цепи (электрод сравнения — калоцельный), Таким образом предлагаемый способ позволяет упростить изготовление фторидселективных электродов, Формула изобретения

1. Способ изготовления мембраны фторидселективного электрода в виде тонкого слоя от 20 до 5000 нм с использованием фторида лантана, который осаждают в поликристаллической форме на подложку путем термического испарения или высокочастотного ионного распыления, о т л и ч à юшийся тем, что фторид лантана осаждают на подложку, температура которой выше

2000С

2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что фторид лантана осаждают на подложку, темпе ратуру которой поддерживают в интервале 280-350 С.