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AT398133B

Ion-selective electrode arrangement

Abstract

The invention relates to an ion-selective electrode arrangement (ISE), in which an electrode 2 is applied to an insulator 1 and, apart from a window, is covered by at least one insulating layer 3, the window being covered by an ion-selective membrane 9, the electrode 2 optionally being covered by at least one further conductive layer, a metal layer 4 being applied to the electrode 2 and, if appropriate, to this further layer, and a layer 5 of a low-solubility salt being applied to this metal layer. A solid inner electrolyte 6 of the formula X halide, preferably X chloride, is applied to the layer 5 of low- solubility salt, X being the ion to be measured in the solution to be measured and to which the ion-selective membrane 9 is mainly sensitive or selective, or X being an ion to which the membrane 9 is not mainly specifically sensitive or selective; the ion-selective membrane 9 is applied to this internal electrolyte 6. The invention provides for the solid internal electrolyte 6 to have a high purity (less than 0.1% foreign substances). <IMAGE>

AT398133B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 6

Term

No projected expiry on record.

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9 claims: 9 independent, 0 dependent

  1. 1
    Patentansprüche claims 1. Ion-selective electrode arrangement (ISE), in which on one, optionally the gate insulator or the 1. lonenselektive Elektrodenanordnung (ISE), bei der auf einem, gegebenenfalls den Gateisolator bzw. das Gate oxide of an IFSETS representing insulator, a planar, conductive electrode or Electrode layer is applied, which is covered with at least one insulating layer, preferably of SiOx, SiNx, polyimide or polymethacrylate, to at least one window, wherein the window is covered with an ion-selective membrane, wherein for protection or for stabilizing the conductive electrode, the electrode of at least one further conductive layer applied to the electrode, preferably of a material which is different from the electrode material, eg different metal, in particular gold, or different compound, is covered, wherein on this further layer a metal layer, preferably Ag or La, and thereon a layer of a sparingly soluble salt, in particular a halide of this metal, preferably AgCl or LaF3is applied, wherein on the layer (5) of sparingly soluble salt, a solid inner electrolyte (6) of the formula X-halide, preferably X-chloride, is applied, wherein X is the ion to be measured in the measurement solution to which the ion-selective Membrane (9) in the main sensitive or is selective or X is an ion to which the membrane (9) is not mainly specific sensitive or is selective, and on which Innenelektroiyten (6) the ion-selective membrane (9) is applied, characterized in that the solid inner electrolyte (6) high purity (less 0.1% impurities) has. Gateoxyd eines IFSETS darstellenden Isolator, eine planare, leitfähige Elektrode bzw. Elektrodenschicht aufgebracht ist, die mit zumindest einer Isolierschicht, vorzugsweise aus SiOx, SiNx, Polyimid oder Polymetacrylat, bis auf zumindest ein Fenster abgedeckt ist, wobei das Fenster mit einer ionenselektiven Membran abgedeckt ist, wobei zum Schutz bzw. zur Stabilisierung der leitfähigen Elektrode die Elektrode von zumindest einer weiteren auf die Elektrode aufgebrachten leitfähigen Schicht, vorzugsweise aus einem gegenüber dem Elektrodenmateriai, unterschiedlichen Material, z.B. unterschiedlichen Metall, insbesondere Gold, oder unterschiedlichen Verbindung, abgedeckt ist, wobei auf diese weitere Schicht eine Metallschicht, vorzugsweise Ag oder La, und darauf eine Schicht aus einem schwer löslichen Salz, insbesondere einem Halogenid dieses Metalles, vorzugsweise AgCI bzw. LaF3, aufgebracht ist, wobei auf die Schicht (5) aus schwer löslichem Salz ein fester Innenelektrolyt (6) der Formel X-Halogenid, vorzugsweise X-Chlorid, aufgebracht ist, wobei X das in der Meßlösung zu messende Ion ist, auf das die ionenselektive Membran (9) in der Hauptsache sensitiv bzw. selektiv ist oder X ein Ion ist, auf das die Membrane (9) nicht hauptspezifisch sensitiv bzw. selektiv ist, und wobei auf diesem Innenelektroiyten (6) die ionenselektive Membran (9) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Innenelektrolyt (6) hohe Reinheit (weniger 0,1 % Fremdstoffe) besitzt.
  2. 2
    Elektrodenanspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innenelektrolyt (6) aus einem Metallsalz oder aus einer festenSäure, vorzugsweise Oxalsäure, oder aus einer festen Base, z.B. KOH, besteht. Second Electrode claim according to Claim 1, characterized in that the internal electrolyte (6) consists of a metal salt or of a solid acid, preferably oxalic acid, or of a solid base, eg KOH.
  3. 3
    Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des Innenelektrolyten (6) durch eine Wasserhemmschichte (7) abgedeckt ist, die zur Ausbildung eines Transferweges insbesondere zwischen der Membran (9) und der leitfähigen Elektrode (2) bzw. dem Innenelektrolyten (6) mindestens eine Öffnung bzw. Pore (12) aufweist. Third Electrode arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the layer of the inner electrolyte (6) is covered by a water-inhibiting layer (7) which forms a transfer path, in particular between the membrane (9) and the conductive electrode (2) or the inner electrolyte (6) has at least one opening or pore (12). AT 398 133 Β AT 398 133 Β
  4. 4
    Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wasserhemmschicht (7) und dem Innenelektrolyten (6) ein Hohlraum (13) zur Aufnahme von Membranmaterial (9) ausgebildet ist, wobei gegebenenfalls dieses Membranmaterial über die Poren bzw. Öffnungen (12) mit weiterem auf die Wasserhemmschicht (7) aufgebrachten Membranmaterial in s Verbindung steht. 4th Electrode arrangement according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a cavity (13) for receiving membrane material (9) is formed between the water-retardant layer (7) and the inner electrolyte (6), optionally this membrane material via the pores or openings (12) with further on the Wasserhemmschicht (7) applied membrane material in s compound.
  5. 5
    Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ionenselektive Membran (9) durch eine ringförmige sich über die Höhe der Membran (9) erstreckende Umrandung (13), vorteilhafterweise aus Polyimid oder Polymethylmetacrylat, in ihrer seitlichen Ausdehio nung begrenzt ist. 5th Electrode arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the ion-selective membrane (9) is limited in its lateral expansion by an annular border (13) extending over the height of the membrane (9), advantageously of polyimide or polymethylmethacrylate ,
  6. 6
    Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung bzw. Abdeckung der ionenselektiven Membran (9) eine Deckschicht (14), vorteilhafterweise aus Polyimid oder Polymethylmetacrylat, auf die Isolierschicht (3) und/oder eine gegebenenfalls vorhandene 6th Electrode arrangement according to one of Claims 1 to 5, characterized in that, for the purpose of holding or covering the ion-selective membrane (9), a covering layer (14), advantageously of polyimide or polymethyl methacrylate, is applied to the insulating layer (3) and / or an optionally present one 75 Insulation layer (8) is applied, which surrounds the membrane (9) with a recess (15) which widens towards the electrode (2). 75 Isolationsschicht (8) aufgebracht ist, die mit einer sich zur Elektrode (2) hin erweiternden Ausnehmung (15) die Membran (9) umschließt.
  7. 7
    Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Isolations- und Haftschicht (8), vorzugsweise Polymetacrylat, auf der Isolierschicht (3) bzw. zwischen 7th Electrode arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterized in that a further insulating and adhesive layer (8), preferably polymethacrylate, is applied to the insulating layer (3) or between 20 the insulating layer (3) and the membrane (9) is arranged. 20 der Isolierschicht (3) und der Membran (9) angeordnet ist.
  8. 8
    Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß von der leitfähigen Elektrode (2) eine Leiterbahn (2a) abgeht, die zwischen dem Isolator (1) und der Isolierschicht (3) nach außen bzw. zu einer Auswerteeinrichtung (20) geführt ist oder daß die leitfähige 8th. Electrode arrangement according to one of Claims 1 to 7, characterized in that a conductor track (2a) which extends between the insulator (1) and the insulating layer (3) to the outside or to an evaluation device (20) leaves the conductive electrode (2). is guided or that the conductive 25 Electrode (2) through a passage (11) in the insulator (1) is contacted. 25 Elektrode (2) durch eine Durchführung (11) im Isolator (1) kontaktiert ist.
  9. 9
    Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Anordnung durch aufeinanderfolgendes Aufdampfen, Aufsputtern oder Aufbringen nach anderen Dünnschichtverfahren von Schichten der vorgesehenen Materialien hergestellt wird und wobei gegebenen30 falls die Membranmaterialien durch Aufdrucken aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die insbesondere aus Silizium bestehende Umrandung (13) bzw. die Abdeckschicht (14) mit dem Isolator (1), der Isolierschicht (3) oder der Isolationsschicht (8) verklebt werden. 9th A method of making an electrode assembly according to any one of claims 5 to 8, wherein the assembly is made by successive vapor deposition, sputtering, or other thin film deposition of layers of the materials provided, and wherein if the membrane materials are applied by printing, characterized in that consisting of silicon border (13) or the cover layer (14) with the insulator (1), the insulating layer (3) or the insulating layer (8) are glued.