申請(qǐng)?zhí)枺?01280022863

　　申請(qǐng)人：六號(hào)元素有限公司

　　摘要：一種電化學(xué)傳感器包括：參考電極(4)，由導(dǎo)電合成摻雜金剛石材料形成，并且被構(gòu)造為位于與待分析的溶液(8)電接觸的位置；感測(cè)電極(2)，由導(dǎo)電合成摻雜金剛石材料形成，并且被構(gòu)造為位于與待分析的溶液(8)接觸的位置；電控制器(10)，被構(gòu)造為：通過(guò)向感測(cè)電極(2)施加電壓來(lái)執(zhí)行溶出伏安測(cè)量，相對(duì)于參考電極(4)改變施加的電壓，并且測(cè)量流過(guò)感測(cè)電極(2)的電流，從而產(chǎn)生伏安數(shù)據(jù)；以及校準(zhǔn)系統(tǒng)，被構(gòu)造為提供用于在伏安數(shù)據(jù)中提供參考點(diǎn)的原位校準(zhǔn)，因?yàn)榻饎偸瘏⒖茧姌O的電位是非固定的且漂移。因此，可以將伏安數(shù)據(jù)中的峰值(M1,M2,M3)分配到化學(xué)物質(zhì)(M1,M2,M3)，從而允許確定溶液(8)中的化學(xué)物質(zhì)的類(lèi)型和濃度。原位校準(zhǔn)包括：1-使用集成在傳感器中的用于X射線、γ射線或熒光測(cè)量的分光計(jì)，2-使用將在伏安數(shù)據(jù)中提供參考峰值的被添加到溶液中的已知的氧化還原對(duì)，或者3-在參考電極的附近產(chǎn)生原位離子物質(zhì)。

　　獨(dú)立權(quán)利要求：1.一種電化學(xué)傳感器，包括：參考電極，由導(dǎo)電合成摻雜金剛石材料形成，并且被構(gòu)造為位于與待分析的溶液電接觸的位置；感測(cè)電極，由導(dǎo)電合成摻雜金剛石材料形成，并且被構(gòu)造為位于與待分析的溶液接觸的位置；電控制器，被構(gòu)造為：向感測(cè)電極施加電壓，相對(duì)于參考電極改變施加的電壓，并且測(cè)量流過(guò)感測(cè)電極的電流，從而產(chǎn)生伏安數(shù)據(jù)；以及校準(zhǔn)系統(tǒng)，被構(gòu)造為提供用于將伏安數(shù)據(jù)中的峰值分配給化學(xué)物質(zhì)的原位校準(zhǔn)，從而允許確定溶液中的化學(xué)物質(zhì)的類(lèi)型和濃度。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)系統(tǒng)包括分光計(jì)，該分光計(jì)被集成到電化學(xué)傳感器中，并且被構(gòu)造為對(duì)溶液中或電沉積在感測(cè)電極上的化學(xué)物質(zhì)應(yīng)用光譜分析技術(shù)并產(chǎn)生關(guān)于化學(xué)物質(zhì)的識(shí)別的光譜數(shù)據(jù)，從而，能夠使用從光譜數(shù)據(jù)確定的化學(xué)物質(zhì)的識(shí)別結(jié)合關(guān)于識(shí)別的化學(xué)物質(zhì)的已知的峰值序列來(lái)將伏安數(shù)據(jù)中的峰值分配給識(shí)別出的化學(xué)物質(zhì)，由此允許確定溶液中的化學(xué)物質(zhì)的類(lèi)型和濃度。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)系統(tǒng)包括窗，并且，分光計(jì)被構(gòu)造為通過(guò)窗將光譜分析技術(shù)向著電沉積在感測(cè)電極上的化學(xué)物質(zhì)的前表面引導(dǎo)。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)傳感器，其中分光計(jì)被構(gòu)造為通過(guò)感測(cè)電極將光譜分析技術(shù)向著電沉積在感測(cè)電極上的化學(xué)物質(zhì)的后表面引導(dǎo)。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任意一項(xiàng)所述的電化學(xué)傳感器，其中分光計(jì)被構(gòu)造為執(zhí)行元素分析技術(shù)。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的任意一項(xiàng)所述的電化學(xué)傳感器，其中分光計(jì)被構(gòu)造為執(zhí)行反射技術(shù)。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任意一項(xiàng)所述的電化學(xué)傳感器，其中分光計(jì)被構(gòu)造為執(zhí)行包括x射線或γ射線的光譜分析技術(shù)。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中的任意一項(xiàng)所述的電化學(xué)傳感器，其中分光計(jì)被構(gòu)造為執(zhí)行包括x射線熒光元素分析的光譜分析技術(shù)。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)系統(tǒng)被構(gòu)造為：識(shí)別與溶液中的已知的氧化還原對(duì)相關(guān)聯(lián)的伏安數(shù)據(jù)中的峰值，所述已知的氧化還原對(duì)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)參考電位具有已知的電位；相對(duì)于所述已知的氧化還原的已知的電位與標(biāo)準(zhǔn)參考電位的關(guān)系，測(cè)量所述已知的氧化還原的峰值的偏移；使用測(cè)得的偏移來(lái)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)參考電位校準(zhǔn)伏安數(shù)據(jù)；以及使用校準(zhǔn)的伏安數(shù)據(jù)來(lái)將峰值分配給相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)參考電位具有已知的電位的化學(xué)物質(zhì)。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)系統(tǒng)被配置為將預(yù)定量的已知的氧化還原對(duì)引入到溶液中。

　　11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電化學(xué)傳感器，其中所述已知的氧化還原對(duì)是不會(huì)干擾溶液中的關(guān)注離子或者與所述關(guān)注離子化學(xué)反應(yīng)的氧化還原對(duì)。

　　12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)系統(tǒng)被構(gòu)造為：在參考電極上原位地產(chǎn)生近似恒定的已知的濃度的電位確定離子，在包括所述濃度的電位確定離子的溶液中參考電極具有已知的電位；使用所述已知的電位來(lái)校準(zhǔn)伏安數(shù)據(jù)；以及使用校準(zhǔn)的伏安數(shù)據(jù)來(lái)基于其已知的電位將峰值分配給化學(xué)物質(zhì)。

　　13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)系統(tǒng)包括光源，該光源被構(gòu)造為通過(guò)光分解產(chǎn)生電位確定離子，以將參考電極向著所述已知的電位調(diào)節(jié)。

　　14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)系統(tǒng)包括校準(zhǔn)電極，該校準(zhǔn)電極被構(gòu)造為在使用中在參考電極之上形成電位確定離子，以將參考電極向著所述已知的電位調(diào)節(jié)。

　　15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)電極包括金屬，并且，電位確定離子是通過(guò)金屬的溶解來(lái)形成的金屬離子。

　　16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)電極被構(gòu)造為通過(guò)產(chǎn)生質(zhì)子或氫氧化物離子以促進(jìn)在參考電極之上的反應(yīng)來(lái)改變?nèi)芤褐械膒H條件，以將參考電極向著所述已知的電位調(diào)節(jié)。

　　17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中的任意一項(xiàng)所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)系統(tǒng)被構(gòu)造為將電位確定離子與感測(cè)電極隔離。

　　18.根據(jù)任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)系統(tǒng)包括清潔系統(tǒng)，該清潔系統(tǒng)被構(gòu)造為對(duì)參考電極執(zhí)行原位清潔。

　　19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電化學(xué)傳感器，其中清潔系統(tǒng)被構(gòu)造為使用下述中的一種或多種來(lái)清潔參考電極：物理地去除被粘附到參考電極表面的化學(xué)物質(zhì)的噴砂清潔；加熱參考電極以破壞化學(xué)物質(zhì)在參考電極表面上的粘附；通過(guò)原位地電化學(xué)地產(chǎn)生質(zhì)子或氫氧化物離子的化學(xué)清潔。

　　20.根據(jù)任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的電化學(xué)傳感器，其中電控制器被構(gòu)造為：向感測(cè)電極施加電壓以將化學(xué)物質(zhì)從溶液電沉積到感測(cè)電極上，改變施加的電壓以將電沉積的化學(xué)物質(zhì)從感測(cè)電極溶出，并且在溶出期間測(cè)量流過(guò)感測(cè)電極的電流以產(chǎn)生溶出伏安數(shù)據(jù)。

　　21.根據(jù)任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的電化學(xué)傳感器，其中參考電極和感測(cè)電極被集成到由合成金剛石材料形成的單個(gè)感測(cè)組件中。

　　22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電化學(xué)傳感器，其中感測(cè)組件包括由參考電極、感測(cè)電極和在它們間設(shè)置的本征非導(dǎo)電金剛石材料形成的感測(cè)表面。

　　23.根據(jù)任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的電化學(xué)傳感器，其中校準(zhǔn)系統(tǒng)被構(gòu)造為使用多個(gè)伏安峰值的指紋來(lái)分配各個(gè)峰值。

　　24.一種使用根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的電化學(xué)傳感器來(lái)分析溶液中的化學(xué)物質(zhì)的方法，該方法包括：將感測(cè)電極定位為與待分析的溶液接觸；向感測(cè)電極施加電壓；相對(duì)于參考電極改變施加的電壓；測(cè)量在參考電極和感測(cè)電極之間流動(dòng)的電流，從而產(chǎn)生伏安數(shù)據(jù)；在電化學(xué)傳感器內(nèi)原位產(chǎn)生校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；使用原位校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)校準(zhǔn)伏安數(shù)據(jù)；將伏安數(shù)據(jù)中的峰值分配給化學(xué)物質(zhì)；確定溶液中的所述化學(xué)物質(zhì)的類(lèi)型和濃度。

　　25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中使用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)在多個(gè)隨后獲得的伏安測(cè)量結(jié)果中分配峰值。

　　26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中以足以跟蹤伏安數(shù)據(jù)中的一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的峰值的頻率來(lái)獲取所述多個(gè)隨后獲得的伏安測(cè)量結(jié)果，以即使在條件或濃度改變時(shí)也保持其識(shí)別。

　　27.根據(jù)權(quán)利要求24至26中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中在多個(gè)伏安測(cè)量的過(guò)程中有意地改變電位確定離子或已知的氧化還原對(duì)的濃度，并且，伏安數(shù)據(jù)中的變化用來(lái)幫助峰值識(shí)別。

　　28.根據(jù)權(quán)利要求24至26中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中使用已知濃度的電位確定離子或已知的氧化還原對(duì)來(lái)校準(zhǔn)伏安數(shù)據(jù)，并且，以足以跟蹤伏安數(shù)據(jù)中的一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的峰值的頻率來(lái)獲取多個(gè)隨后獲得的伏安測(cè)量結(jié)果，以即使在條件或濃度改變時(shí)也保持其識(shí)別。