Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké učení technické ...

Mikrosenzory a mikromechanické systémy 83Obrázek 11.1:Rozdělení chemických senzorů11.1 Elektrochemické senzoryElektrochemický převodník je nejčastěji užívaný princip. Základem každéhoelektrochemického senzoru je roztok v pevné nebo kapalné fázi sloužící jako převodníkneelektrické veličiny na elektrickou. Ten je připojený na elektrody, pomocí nichž seelektrická veličina vyhodnocuje metodou měření jednoho nebo více elektrických parametrů.Principiální zobrazení takovéhoto senzoru ukazuje Obrázek 11.2. Každý senzor obsahuje 2až 4 elektrody z platiny nebo zlata vytvořené na substrátu. Tyto drahé kovy tvořípolarizovatelné elektrody nerozpustné v roztoku, oxidace/redukce probíhá pouze za výměnyelektronů. Je-li substrát z vodivého materiálu je nutné nejprve na jeho povrchu vytvořitnevodivou vrstvu (např. na Si substrátu je po termické oxidaci vytvořena vrstva SiO 2 ).Elektrody jsou opatřeny vývody, které slouží k propojení s elektronickým detektorem. Můžoubýt zhotoveny z různých kovů s přihlédnutí k co nejmenším termoelektrickým napětím, kterémohou na spojení kovů vzniknout. Z toho důvodu je nejvhodnější zlato, které lze také snadnobondovat Au drátkem čímž vzniká dlouhodobě nespolehlivější spojení bez termických šumů.Bude-li toto čidlo pracovat v kapalných roztocích je nutné vytvořit krycí vrstvu, kteráponechá pouze elektrody ve styku s roztokem. Nedokážou-li elektrody přímo měřit některouelektrickou veličinu, jež závisí na měřené je na elektrody deponován převodník, což může býtiontový měnič – membrána např. z enzymů nebo polovodivé oxidy kovů citlivé na plynyapod.kapkaroztokupřevodníkz pevnéfázekrycívrstvapřívodyPt nebo AuelektrodyizolačnívrstvasubstrátObrázek 11.2:Principiální struktura chemického senzoru11.1.1 Impedanční senzoryVyužívá-li se k měření střídavého signálu lze charakterizovat čidlo jako impedanční astanovit až 4 parametry: reálnou a imaginární část, modul a fázi. Pomocí těchto parametrů lzezískat charakteristiky, které umožní vyhodnotit jinými metodami nedetekovatelné změny naměřenou veličinu.