[发明专利]电化学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学传感器，包括可浸入被测介质内的探头，并具有至少两个嵌入陶瓷探头体内的导电电极。

背景技术

电化学传感器在许多领域内使用，如在医学临床分析和实验室分析、环境保护以及过程测量技术中。电化学传感器工作根据导电的、电位或电流的测量原理，这样被测量变量在介质中经由电极确定。

从现有技术中已知，如从EP990 894B1，包括浸入在被测介质中用于测量的至少两个电极的导电电导率传感器。为了确定被测介质的电解电导率，在被测介质中确定了电极测量路径的电阻或电导。在已知测量仪(cell)常数的情况下，被测介质的导电性可由此确定。

在DE10 2006 024 905A1中示出的是导电电导率传感器的电极装置，在这种情况下，内部和外部电极通过成形密封件以及密封支撑体彼此隔离并绝缘。成形密封件用于防止被测介质渗透到电极之间的环形间隙内。

这种带有额外密封的电极装置结构相对复杂并且容易受干扰，这样介质可渗透到在电极和密封支撑体之间的间隙内。在电导率传感器应用在食品行业或制药行业的情况下，结构复杂性特别大。应用在食品和/或制药行业内的过程自动化技术的传感器必须在卫生方面实现非常高的要求。例如，这种传感器的探头在它们与被测介质接触的程度上必须没有难以接近的间隙，以便对接触被测介质的总探头表面的清洗和/或消毒是可能的。事实上，传统的密封件或成形的密封件根据DE10 2006 024 905A1可基本满足这一目的。然而，它们导致带有相应组件复杂性的复杂结构。此外，随着老化和磨损，这些密封件可失效，然后介质可进入在电极和密封支撑体之间的间隙内。

通常，电化学传感器的探头的探头体由合成材料借助于各种生产方法生产，如注射成型、触压成型和热印，其中安装有金属电极。合成材料，如塑料，与金属电极结合的很大缺点是它们不同的热膨胀系数。在由于高周围压力,或温度波动的高载荷情况下，间隙形成在探头体和电极的不同材料之间。这可能导致传感器元件密封的缺乏，从而介质可渗透到传感器内部。此外，微生物可进入这些间隙中，从而传感器不能适合于卫生用途。合成材料的另一不希望的特性是它们的长期耐久性差，由于它们的寿命。由于侵蚀介质或重复的强烈温度变化的老化增加了应用的合成材料的孔隙率。这样，有可能的是液体介质可扩散通过合成材料浸入到传感器内部。

在WO2010/072483A1中示出的是一种导电电导率传感器，具有浸入在被测介质内的探头。该探头包括第一导电材料的至少两个电极和第二电绝缘材料的至少一个探头体。电极嵌入到探头体内并通过探头体彼此绝缘。因此，电极和探头体实现为烧结的复合件。为此，探头体和/或电极由多部件注射成型过程生产。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有浸入在被测介质内的探头的电化学传感器，其克服了关于在电极和探头体之间密封的现有技术的缺点，从而大大增加了传感器的可用性，同时降低了制造成本。

该目的通过一种电化学传感器实现，该电化学传感器包括浸入在被测介质内的探头，并具有第一导电材料的至少两个电极和第二电绝缘材料的至少一个探头体，其中，各电极至少部分地嵌入到探头体内并利用探头体彼此绝缘，其中，所述至少两个电极由至少一个导电材料实现以及探头体由至少一个电绝缘陶瓷实现，其中，电极由导电材料的薄测量有源层实现并位于陶瓷材料的探头体的端面内，以及电极经由穿过探头体的连接元件而电接触。

作为薄材料层的电极具有穿过探头体的连接元件，并且其嵌入在陶瓷探头体内，这样的实施例实现了无间隙材料的过渡，并且因此在至少部分地嵌入在探头体内的电极和探头体之间的无间隙密封。

在有利的实施例中，电极的导电材料的测量有源层具有例如10μm-3mm的涂层厚度d。电极的该测量有源层无间隙地位于探头体的陶瓷材料内，这样电极和探头体的端面形成平面。在这种情况下，电极的涂层厚度优选地在10μm到200μm的范围内，从而通过最少使用贵金属，如铂、钛和不锈钢，也可节省成本。中心布置的环电极的薄层经由相应的连接元件电接触。

在另一实施例中，导电材料包括导电陶瓷，导电搪瓷或金属，特别地铂、钛或不锈钢。