pH 感測器

玻璃膜外側在接觸到水溶液時會形成一層凝膠層。由於感測器內部充滿水溶性電解液，玻璃膜內側也會形成類似的凝膠層。凝膠層內及周圍的 H⁺ 離子可依 pH 值而向內擴散或向外擴散。因此，測量的是溶液中的 H⁺ 離子濃度。若溶液呈鹼性，H⁺ 離子會從該層向外擴散，並在膜外側形成負電荷。由於玻璃電極內部具有 pH 值固定的緩衝液，測量過程中膜內表面的電位保持不變。因此，pH 感測器的電位就是膜內外兩側電荷的差值。

參比感測器的用途是提供一個已定義且穩定的參考電位，供 pH 感測器 的電位與之相比測。為了做到這一點，參比感測器必須由一種對溶液中的 H⁺ 離子不敏感的玻璃製成。它也必須能與浸入其中的樣品環境相通。為此，會在參比感測器的柄部設置一個開口或接界，使內部溶液或參比電解液可流出到樣品中。參比感測器與 pH 感測器（半電池）必須處於同一溶液中，才能進行正確測量。

可用的參比系統有幾種，包括銀／氯化銀、碘／碘化物以及汞／甘汞系統，還有一些改良型。不過，在現代 pH 測量中，幾乎總是使用銀／氯化銀系統。此參比系統的電位由參比電解液與銀／氯化銀參比元件所決定。參比電解液具有高離子濃度非常重要，這樣可使電阻較低。

在複合式感測器中，pH 感測器（玻璃感測器）與參比感測器以兩個同心管／腔體的形式構成。pH 電極包覆著參比電極，兩者透過陶瓷接界彼此連接。這兩個電極雖然組合在一起，但功能上是分開的。唯一的差別是只需操作一支感測器，而不是兩支，因此更方便。

也可以在同一外殼中配置溫度感測器，與 pH 和參比元件整合在一起。這樣可進行溫度補償測量。這類電極稱為 3 合 1 電極。

所有使用手冊都提供了關於 pH 感測器 短期與長期儲存所需的資訊。

• 始終：短期和長期儲存時都應放在參比電解液中。這樣在需要時可立即使用 pH 感測器，並確保較短的響應時間。
• 有時：在測量間隔期間放在 pH 4 和 pH 7 緩衝液中，以保持膜層水合。
• 絕不：使用去離子水，因為這會耗盡富含離子的參比電解液。另外，也不要將電極乾燥存放，因為這會損壞膜層，導致 pH 感測器的響應時間變長。若長時間乾燥存放，許多 pH 感測器在安裝前必須先浸泡數小時以重新啟動，才能獲得最佳測量結果。如果這些措施仍不足夠，則可先以特殊的再活化溶液處理感測器，再在參比電解液中進一步調理，使其恢復功能。
   

按照建議方式使用和儲存 pH 感測器 時，預期使用壽命為 1 至 3 年。不過，許多因素都可能縮短 pH 感測器的壽命。其中之一是用於測量高溫或極鹼性樣品。其他因素可能包括因不當儲存造成的機械損傷。此外，如果儲存液因高溫、結冰或其他原因而乾掉或滲漏，探頭的使用壽命可能會大幅縮短。

校準的斜率與偏移量是評估 pH 感測器 品質的良好指標。當這些數值超出某些界限時，可視為 pH 電極已耗盡。斜率的下限與上限分別為 85% 和 105%，偏移量則為 -35 mV 和 35 mV。此外，請注意，pH 校準溶液中的訊號不穩定或響應時間過長，表示 pH 感測器已出現進一步劣化。這些現象通常與斜率和偏移量不規則有關。

我們部分線上數位感測器也提供預測性診斷，可指出何時必須更換感測器。