Способ изготовления мембраны фторидселективного электрода

(505 6 01 й 27/3 в :,;:. л ЗО БРЕТ ИС АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТ, Шварценберг нтер, Петер ЯниМюллер и Ханс НИЯ МЕМБРАНОГО ЭЛЕКТГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ И 3 ГОТО ВЛН 1 ФТОРИДСЕЛЕКТИРОДА Изобретение относится к способам изготовления фторидчувствительной мембраны с целью применения в качестве ионочувствительного электрода в практике электроаналитических измерений.В случае применения монокристаллического электрода из 1 аЕз 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 саема потенциала с монокристаллааЕз предпринимались с помощью контакта Ац/А 9 Е. Изготовление такого твердотельного контакта наплавкой в среде инертного газа также весьма трудная задача и к тому же не позволяет отказаться(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 тонкого 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 электро- аналитических измерений при непрерывном или дискретном анализе фгоридсодержащих растворов, 1 з,п. ф-лы,от монокристалловаЕз, В последнее время стали известны попытки исключить перечисленные недостатки путем напыленияаЕз на поликристалличвские печатные про-водники, соединенные с зоной затвора полевого транзистора, причем вся структура за исключением фторочувствительной области покоывается фотолаком.Недостаток такого технического решения - чрезвычайно 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 поликоисталлического тонкого слоя труднорастворимого фторида, в частности фторида редких земель или их смеси на подходящую под 170228040 45 50 ложку. Наилучшие результаты и предельная чувствительность обнаружение ионов Р могут быть достигнуты за счет применения аЕз. В отличие от монокристаллических электродов отпадает необходимость легирования для улучшения проводимости благодаря незначительной толщине напыленного слояабаз, 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 йри этих условиях, с четко вь,раженной 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, Изготовлен 5 10 15 20 25 30 35 ные мембраны, характеризуются чувствительность 57 мВ на декаду вплоть о концентраций ионов фторида менее 10 мольл. Избирательность такая же, как у монокристаллов 1 абаз, 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, так и при дискретном анализе фторид-ионов.Пример осуществления способа.На полированную кремниевую пластину (110) напылен слой золота толщиной 100 нм и при температуре 280 С на золото путем термического испарения осажден слойабаз толщиной 270 нм, причем скорость напыления выдерживалась равной 0,5 нм с . Из пластинки вырезан квадрат 6 х б 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 .абаз, Электрод вводится в растворы с различной концентрацией ионов фторида. Были получены следующие значения потенциалов в цепи (электрод сравнения - кало- цельный),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 поли- кристаллической форме на подложку путем термического испарения или высокочастотного ионного распыления, о т л и ч а ющ и й с я тем, что фторид лантана осаждают на подложку, температура которой выше 200 С.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что фторид лантана осаждают на подложку, темпе ратуру которой поддерживают в интервале 280-350 С.