pHセンサの製造方法
メトラー・トレドでは、pHセンサやその他の分析機器の製造において、スイスの伝統的なクラフトマンシップを守り、現在はデジタル技術と融合させています。このビデオでは、スイスのウルドルフにある当社の製造工場で、インテリジェントセンサマネジメント(ISM)pH電極をどのように製造しているかをご紹介します。
pH センサは、溶液のアルカリ性または酸性を測定します。メトラー・トレドは、ラボ用pHセンサとして、卓上型メータや、電極、プロセス制御用センサとして、堅牢なpH計やフィールドでの使用に適したポータブルpHメータなど、製薬、化学、食品・飲料、エネルギー、半導体産業向けにさまざまな形式のセンサを展開しています。すべてのアプリケーション要件を満たす適切なセンサをご用意しています。
pHセンサは、pH電極、pHメータ、 pH計 など使用環境によってさまざまな呼び名がある、溶液のアルカリ性や酸性度を測定するための重要なツールです。先端のガラス膜は、H+イオンに感応します。さらに、当社のpHセンサの多くは、酸化還元測定も可能です。
ガラス膜の外側は水溶液に触れるとゲル層が形成されます。また、センサ内には電解質水溶液が満たされているため、ガラス膜の内側にも同様のゲル層が形成されます。ゲル層とその周辺のH+イオンは、pH値によってこの層に拡散したり、この層から外れたりします。こうして、溶液のH+イオン濃度が測定されます。溶液がアルカリ性であれば、H+イオンがこの層から拡散し、膜の外側に負の電荷が生じます。ガラス電極の内部にはpH値の一定した緩衝材があるため、測定中も膜内側の電位は一定に保たれます。したがって、pHセンサの電位は、膜の内側と外側の電荷の差になります。
比較電極の目的は、pHセンサの電位が測定される際に、定義された安定した基準電位を提供することです。これを実現するために、比較電極は、溶液中のH+イオンに対して感度のないガラスで作られている必要があります。また、浸漬される試料環境に対して開放されていなければなりません。そのため、比較電極のシャフトに開口部または接合部を設け、そこから内部の溶液または比較電解液がサンプルに流出できるようにします。正しい測定のためには、比較電極とpHセンサ(ハーフセル)は同じ溶液に浸かっていなければなりません。
比較電極にには銀/塩化銀系、ヨウ素/ヨウ化物系、水銀/カロメル系などいくつかの種類があり、また、いくつかの適応もあります。しかし、現代のpH測定では、ほとんど常に銀/塩化銀系が使用されています。この参照系の電位は、参照電解質と塩化銀の参照元素によって定義されます。基準電解質はイオン濃度が高く、電気抵抗が低いことが重要です。