离子感测装置、参考电极及其制造方法;ION SENSING DEVICES, REFERENCE ELECTRODES AND FABRICATION METHODS THEREOF

摘要

一种参考电极，包括一导电基板；一绝缘层，大体包覆该导电基板，具有露出该导电基板一部之一开口；一导电高分子层，设置于该开口内之导电基板上；一金属导线，部分埋设于该绝缘层内且部份凸出于该绝缘层外，电性接触该导电基板；以及一遮罩，环绕凸出于该绝缘层外之该金属导线。

主权项

1.一种参考电极，包括：一导电基板，该导电基板为涂布有铟锡氧化物之一玻璃基板；一绝缘层，大体包覆该导电基板，具有大体露出该导电基板之该铟锡氧化物之一部之一开口；一导电高分子层，设置于该开口内之导电基板之该铟锡氧化物上并实体接触该铟锡氧化物；一金属导线，部分埋设于该绝缘层内且凸出延伸于该绝缘层外，电性接触该导电基板；以及一遮罩，环绕凸出于该绝缘层外之该金属导线。 ;2.如申请专利范围第1项所述之参考电极，其中该导电高分子层为一聚砒硌层、一聚苯胺层或一聚噻吩层。 ;3.如申请专利范围第1项所述之参考电极，其中该开口为2mm×2mm之一开口。 ;4.如申请专利范围第1项所述之参考电极，其中该绝缘层包括环氧树脂。 ;5.如申请专利范围第1项所述之参考电极，其中该遮罩之材质为玻璃，以阻隔该金属导线接触一测试溶液。 ;6.一种参考电极的制造方法，包括：提供一导电基板，该导电基板为涂布有铟锡氧化物之一玻璃基板；固定一金属导线于该导电基板之一部上；利用一绝缘材料大体封装该导电基板与该金属导线，仅留下一开口，该开口露出该导电基板之该铟锡氧化物之一部，而该金属导线则部份突出于该绝缘材料；以及施行一电聚合反应，以于该开口内之该铟锡氧化物上形成一导电高分子膜，且该导电高分子膜实体接触该铟锡氧化物。 ;7.如申请专利范围第6项所述之参考电极的制造方法，其中该电聚合反应之施行，包括：将经该绝缘材料大体封装之该导电基板与该金属导线置入于一电聚合溶液中；以及将该金属导线连结于一直流电源供应器之正极，而该直流电源供应器之负极连结于一白金电极。 ;8.如申请专利范围第6项所述之参考电极的制造方法，其中该导电高分子膜为一聚砒硌膜，该电聚合溶液系由磷酸钾缓冲溶液、电解质溶液与一高分子溶液所混合而成。 ;9.如申请专利范围第6项所述之参考电极的制造方法，其中该磷酸钾缓冲溶液包括浓度为0.1M~0.3M之KH2PO4溶液与K2HPO4溶液。 ;10.如申请专利范围第9项所述之参考电极的制造方法，其中该KH2PO4溶液为pH4~pH5，该K2HPO4溶液为pH8.5~pH9.5。 ;11.如申请专利范围第9项所述之参考电极的制造方法，其中该KH2PO4溶液与K2HPO4溶液之调配重量比例为1：1。 ;12.如申请专利范围第8项所述之参考电极的制造方法，其中该电解质溶液包括KCl及乙睛。 ;13.如申请专利范围第8项所述之参考电极的制造方法，其中该电解质溶液中之该KCl浓度为0.1M~0.3 M，而该乙睛浓度为1M~3M。 ;14.如申请专利范围第8项所述之参考电极的制造方法，其中该高分子溶液中包括浓度为0.1M~0.5M之砒硌。 ;15.如申请专利范围第6项所述之参考电极的制造方法，其中该电聚合反应施行时间为30分钟。 ;16.如申请专利范围第6项所述之参考电极的制造方法，其中系以银胶固定该金属导线于该导电基板之一部上。 ;17.如申请专利范围第6项所述之参考电极的制造方法，其中绝缘材料之材质为环氧树脂。 ;18.如申请专利范围第8项所述之参考电极的制造方法，其中该开口之大小为2 mm×2 mm。 ;19.一种离子感测装置，包括：一延伸式闸极场效电晶体离子感测元件；一离子待测溶液；一参考电极，以提供稳定电位，包括；一导电基板，该导电基板为涂布有铟锡氧化物之一玻璃基板；一绝缘层，大体包覆该导电基板，具有大体露出该导电基板之该铟锡氧化物之一部之一开口；以及一导电高分子层，设置于该开口内之导电基板之该铟锡氧化物上，且该导电高分子层实体接触该铟锡氧化物；一金属导线，部分埋设于该绝缘层内且凸出延伸于该绝缘层外，电性接触该导电基板；以及一遮罩，环绕凸出于该绝缘层外之该金属导线；一加热器，用以对感测环境进行加热保持固定温度；一温度控制器，连接于该加热器；一半导体参数分析装置，连接于该系统测试装置；以及一暗箱，用以避免感测过程受到光线影响。 ;20.如申请专利范围第19项所述之离子感测装置，其中该延伸式闸极场效电晶体离子感测元件为离子感测元件。 ;21.如申请专利范围第20项所述之离子感测装置，其中该离子感测元件为氢离子感测元件、钠离子感测元件或钾离子感测元件。 ;22.如申请专利范围第20项所述之离子感测装置，其中该温度控制器为PID温度控制器。;第1图为一示意图，显示依据本发明一实施例之一参考电极；第2图为一示意图，显示第1图中区域20内之放大情形；第3图为一示意图，显示用于制备一参考电极之一电聚合系统；第4图为一示意图，显示依据本发明一实施例之一电流－电压(I－V)离子感测系统；第5图为一示意图，显示依据本发明一实施例之一电压－时间(V－T)离子感测系统；第6图显示了采用第5图之感测系统所量测得到之一参考电极稳定性量测结果；第7图为一示意图，显示依据本发明一实施例之一硷金属量测元件；第8图为一示意图，显示第7图中区域40内之放大情形；第9图为一示意图，显示第7图中区域40内之放大情形；第10图为一示意图，显示第7图中区域40内之放大情形；第11图显示采用依据本发明一实施例之一参考电极所得出的氢离子之电流－电压感测结果；第12图显示采用由METTLER TOLEDO公司产制之商用参考电极(型号DX200)所得出的氢离子之电流－电压感测结果；第13图显示采用依据本发明一实施例之一参考电极所得出的氢离子之电流－电压感测结果；第14图显示采用依据本发明一实施例之一参考电极所得出的钠离子之电流－电压感测结果；第15图显示采用由METTLER TOLEDO公司产制之商用参考电极(型号DX200)所得出的钠离子之电流－电压感测结果；第16图显示采用依据本发明一实施例之一参考电极所得出之钾离子之电流－电压感测结果；以及第17图显示采用由METTLER TOLEDO公司产制之商用参考电极(型号DX200)所得出的钾离子之电流－电压感测结果。