Ideali cheminė medžiaga jutikliai yra nešiojami, nebrangūs ir visiškai saugūs prietaisai, kurie idealiai ir akimirksniu reaguoja į konkrečią analitę bet kurioje pageidaujamoje terpėje, kad sukurtų išmatuojamą išvesties signalą esant bet kokiai reikiamai analitės koncentracijai. Paprastai šie jutikliai yra prietaisai (arba instrumentai), kurie nustato koncentraciją, aptinkamą buvimą (arba) analitės kiekį. Cheminio jutiklio taikymo sudėtingumas yra susijęs su techniniais sudėtingumais, susijusiais su šiais nustatymais, ir specifiniu analizuojamos cheminės medžiagos pobūdžiu. Cheminio jutimo selektyvumo ir jautrumo aspektus gali paveikti pageidaujamo nustatymo matmenų, fazės ir laiko aspektai. Analitė gali būti skystos arba kietos fazės, įvairių matmenų skalėje, kuri svyruoja nuo birių litrų iki pikolitrų. Šiame straipsnyje pateikiama trumpa informacija apie a cheminis jutiklis , jo veikimas ir programos.
Kas yra cheminis jutiklis?
Jutiklis, naudojamas išmatuoti ir aptikti cheminius kiekius analitės viduje (sudėtis, konkretaus elemento (arba) jono buvimas, cheminis aktyvumas, koncentracija), kad būtų galima konvertuoti į elektroninius duomenis, yra žinomas kaip cheminis jutiklis. Šie jutikliai daugiausia naudojami daugybėje programų, įskaitant namų aptikimo sistemas, mediciną, nanotechnologijas ir automobilius.
Cheminio jutiklio struktūra
Cheminio jutiklio struktūra parodyta žemiau. Šis jutiklis pagamintas iš dviejų svarbių komponentų; receptorius arba jutimo medžiaga ir keitiklis. Jutiklių medžiaga sąveikauja su tiksline analite skirtingais būdais, atsižvelgiant į jutiklio tipą. Šios sąveikos rezultatas yra tokios medžiagos savybės kaip elektros laidumas ir masė.
Kitas šio jutiklio komponentas yra keitiklis , kuris yra atsakingas už cheminių receptorių ir analitės sąveikos duomenų paėmimą ir pavertimą elektroniniu signalu. Po to šie duomenys perduodami kompiuteriui (arba) mechaniniam komponentui.
Cheminis jutiklis veikia elektrocheminės reakcijos principu, kad paverstų organinių ir neorganinių cheminių junginių sudėtį ir koncentraciją į elektrinius signalus.
Cheminio jutiklio grandinė ir jos veikimas
Šioje grandinėje aprašoma, kaip veikia anglies monoksido jutiklis. Šis jutiklis turi tris elektrodus, kurie yra panardinti į skystą elektrolitą. Šie trys elektrodai daugiausia yra darbinis elektrodas, priešinis elektrodas ir atskaitos elektrodas, tačiau svarbiausias elektrodas yra darbinis elektrodas. Šis elektrodas pagamintas iš platinos, kuri yra katalizinis metalas į anglies monoksidą, paremtas dujoms pralaidžia, nors ir hidrofobine membrana. Anglies monoksido dujos difunduoja per porėtą membraną ir oksiduojamos elektrocheminiu būdu.
Elektronai, dalyvaujantys elektrocheminės reakcijos sraute iš elektrodo, sukuria jutiklio išvesties signalą. Etaloninis elektrodas užtikrina stabilų elektrocheminį potencialą elektrolite. Šis elektrodas yra apsaugotas tiesiog nuo anglies monoksido dujų poveikio, todėl jo termodinaminis potencialas visada yra panašus ir išlieka stabilus. Be to, per atskaitos elektrodą neleidžiama tekėti srovei. Elektrocheminio elemento grandinei užbaigti yra numatytas priešinis elektrodas.
Šis elektrodas veikia tik kaip antroji elemento pusė ir leidžia elektronams patekti į elektrolitą arba nutolti nuo jo. Žemiau pateikta grandinė valdo darbinį elektrodo potencialą ir pakeičia signalo srovę į įtampą, vadinamą potenciostatu. Srovė iš WE (darbinio elektrodo) pakeičiama į įtampą per U2 operatyvinį stiprintuvą. Taigi ši grandinė palaiko darbinio elektrodo įtampą esant poslinkio potencialui (V poslinkis). RE (atskaitos elektrodo) potencialas lyginamas su pastovia įėjimo įtampa (Vbias). U1 operatyvinis stiprintuvas grandinėje generuoja CE (priešinio elektrodo) įtampą, kuri yra pakankama generuoti srovę, kuri yra tiksliai lygiavertė ir atvirkštinė darbinio elektrodo srovei. Tuo pačiu metu tarp darbinio elektrodo ir atskaitos elektrodo galima palaikyti pastovią įtampą.
Anglies monoksido jutiklis taip pat turi chemiškai selektyvų filtrą, kuris pašalina potencialiai trukdančias dujas, kol jos patenka į darbinį elektrodą. Jei chemiškai selektyvus filtras veikia tinkamai, cheminis jutiklis mažiau reaguos į trukdančias dujas. Aukščiau paaiškinta technologija gali būti modifikuota, kad būtų pateikti jutikliai, kurie reaguoja į įvairias dujas. Taigi tai galima padaryti naudojant skirtingus darbinius elektrodus, chemiškai selektyvius filtrus, iškreipiančius potencialą.
Cheminių jutiklių tipai
Yra įvairių tipų cheminių jutiklių, kurie aptariami toliau.
Alkotesteris
Alkotesteris yra cheminis jutiklis, naudojamas BAC (alkoholio kiekiui kraujyje) įvertinti iš iškvėpto oro mėginio. Kai žmonės geria alkoholį, jie iškvepia tam tikrą alkoholio molekulių kiekį, kuris yra tiesiogiai proporcingas jų išgeriamam kiekiui. Taigi šis jutiklis yra specialiai sukurtas tam, kad dažnai matuotų žmogaus AKS ir nuspręstų, ar jis saugiai vairuoja, ar ne. Kai alkoholio molekulės sąveikauja per receptorių, jos susiduria su dar viena chemine medžiaga, uždaryta receptoriumi, tokia kaip sieros rūgštis, sidabro nitratas, vanduo ir kalio dichromatas. Atpažinus cheminį skirtumą tarp dviejų kamerų, elektros signalas gali būti generuojamas ir rodomas per jo adatą arba ekraną.
Anglies dioksido jutiklis
Anglies dioksido jutiklis taip pat žinomas kaip a CO2 jutiklis kuris naudojamas CO2 dujų matavimui. Bendrieji šio jutiklio principai yra infraraudonųjų spindulių dujų jutikliai ir cheminių dujų jutikliai. Taigi CO2 dujų matavimas yra reikšmingas stebint patalpų oro kokybę, plaučių funkciją kapnografo įtaiso formoje ir įvairiose pramonės srityse.
Anglies monoksido detektorius
Anglies monoksido detektorius yra prietaisas, naudojamas CO dujų buvimui nustatyti, kad būtų išvengta apsinuodijimo anglies monoksidu. Anglies monoksido dujos yra bespalvės, bekvapės ir beskonės dujos, susidarančios dalinai užsidegus anglies turinčioms medžiagoms. Didelis šių dujų kiekis gali būti labai pavojingas žmonėms, atsižvelgiant į esamą kiekį ir poveikio trukmę. Šie detektoriai daugiausia skirti CO lygiui galiausiai išmatuoti ir duoti pavojaus signalą, kol aplinkoje nesusidaro pavojingi CO lygiai, o tai pakankamai įspėja žmones, kad jie galėtų saugiai gaivinti teritoriją arba išeiti.
Elektroninė nosis
An elektroninė nosis arba e-nose yra prietaisas, naudojamas skoniams ar kvapams aptikti. Tai gali atkurti žmogaus pojūčius su jutiklių matricomis ir modelių atpažinimo sistemomis. Taigi atpažinimo proceso etapai yra susiję su žmogaus uosle ir atliekami palyginimui, identifikavimui, kiekybiniam įvertinimui ir kitoms programoms, pvz. duomenų saugojimas ir paieška. Atpažinimo proceso etapai yra panašūs į žmogaus uoslę ir atliekami identifikavimui, palyginimui, kiekybiniam įvertinimui ir kitoms programoms, įskaitant duomenų saugojimą ir gavimą.
Cinko oksido nanorodų jutiklis
Cinko oksido nanorodelių jutiklis (ZnO nanorodelių jutiklis) yra optinis arba elektroninis prietaisas, naudojamas aptikti skysčių molekules arba tam tikras dujas aplinkos atmosferoje. Šis cheminis jutiklis naudoja padidintą paviršiaus plotą visoms nano dydžio medžiagoms, tokioms kaip ZnO nanorodeliai. Molekulių sugertis ant nanorodelių gali būti aptikta dėl skirtingų nanorodelių savybių, tokių kaip fotoliuminescencija, vibracijos dažnis, elektrinis laidumas, masė ir kt. Paprasčiausias ir populiariausias būdas yra praleisti elektros srovę per nanorodelius ir stebėti jos pokyčius veikiant dujų.
Potenciometrinis jutiklis
Potenciometrinis jutiklis yra tam tikras cheminis jutiklis, naudojamas kai kurių komponentų analitinei koncentracijai analitės dujų (arba) tirpale nustatyti. Šis jutiklis matuoja elektrodo elektrinį potencialą, kai nėra įtampos. Šis jutiklis turi daug privalumų, tokių kaip paprastumas ir ekonomiškumas, palyginti su įprastais analitiniais instrumentais. Taigi, šie jutikliai gali būti naudojami įvairiose srityse, tokiose kaip maistas, sveikatos priežiūra, žemės ūkis, maisto kokybės stebėjimas, vandens kokybės stebėjimas, sveikatos stebėjimas, aplinkos stebėjimas ir kt.
Vandenilio jutiklis
Vandenilio jutiklis yra jutiklio tipas; naudojami vandenilio dujų buvimui įvairiuose laukuose aptikti. Šie jutikliai yra nebrangūs, patvarūs, kompaktiški ir labai paprastai prižiūrimi, palyginti su kitais dujų jutikliais. Vandenilis yra bespalvės, beskonės ir bekvapės dujos. Šis jutiklis turi būti naudojamas aptikti vandenilio kiekį aplinkoje ir stebėti dujų nuotėkį. Šis jutiklis naudojamas vandenilio dujų detektoriuose dujų nuotėkiams aptikti.
Fluorescencinis chlorido jutiklis
Fluorescencinis chlorido jutiklis yra cheminio jutiklio tipas, naudojamas cheminei analizei, chloro pernešimui per ląstelių membranas matuoti, kad būtų galima reguliuoti ląstelių tūrį, krūvio balansą, membranos jaudrumą ir ramybės potencialą. Jie taip pat daugiausia naudojami cistinei fibrozei diagnozuoti. Chlorido (Cl−) dalyvavimo atradimai fiziologiniuose procesuose skatina tarpląstelinius Cl− matavimus gyvose ląstelėse ir fluorescencinių įrankių kūrimą.
Skirtumas B/W cheminis jutiklis ir biojutiklis
Skirtumas tarp cheminių jutiklių ir biosensorių yra toks.
| Cheminis jutiklis | Biosensorius |
| Cheminis jutiklis yra analizatorius. | A biojutiklis yra analitinis prietaisas, |
| Jis naudojamas cheminiam signalui paversti elektriniu. | Jis naudojamas aptikti cheminę medžiagą, kuri per fizikinį ir cheminį detektorių sujungia biologinį komponentą. |
| Šis jutiklis naudoja receptorių ir keitiklį. | Šis jutiklis naudoja biologinius ir fizinius komponentus. |
| Cheminiai jutikliai matuoja ir apibūdina cheminius junginius. | Biojutikliai matuoja ir apibūdina organines medžiagas. |
| Cheminių jutiklių pavyzdžiai: alkotesteriai, elektrocheminiai dujų jutikliai ir anglies monoksido jutikliai. | Biosensorių pavyzdžiai yra; Nėštumo testai ir gliukozės stebėjimo jutikliai. |
| Šie jutikliai naudojami aplinkos monitoringe, maisto pramonėje, kasybos pramonėje, medicinos aptikimo, gynybos saugos, bioinžinerijos ir kt. | Biojutikliai naudojami ligų stebėjimui, teršalų aptikimui, vaistų atradimui, ligas sukeliantiems mikroorganizmams ir kt. |
Privalumai ir trūkumai
Cheminių jutiklių pranašumai yra šie.
- Cheminis jutiklis greitai reaguoja į įvairias dujas ir garus.
- Tai yra prieinama kaina.
- Cheminiai jutikliai yra labai paprasti naudoti ir nešiojami
- Šie nėra brangūs.
Cheminio jutiklio trūkumai yra šie.
- Šie jutikliai yra siauri (arba) jų temperatūros diapazonas yra ribotas.
- Šis jutiklis negali patenkinti visų ekologinio stebėjimo poreikių.
- Jis turi ribotą galiojimo laiką.
Cheminių jutiklių taikymas
The cheminių jutiklių pritaikymas įtraukti toliau nurodytus dalykus.
- Cheminius jutiklius galima pritaikyti medicinos aptikimo, aplinkos stebėjimo maisto pramonėje, bioinžinerijos, gynybos saugos ir kasybos pramonėje.
- Cheminių jutiklių taikymas daugiausia apima saugą, kritinę priežiūrą, pramoninę higieną, produktų kokybės kontrolę, proceso kontrolę ir kt.
- Šis jutiklis padeda išmatuoti ir aptikti analitės chemines savybes.
- Jie naudojami medicinoje, namų saugumui, aplinkos taršai ir kt.
- Cheminis jutimas naudojamas įvairiose disciplinose, pavyzdžiui; elektrocheminė analizė, biomedicininiai matavimai, taršos stebėjimas ir pramonės kontrolė.
- Šie jutikliai turi įvairių programų, skirtų stebėti taršą ir teršalų aptikimą.
Daugiau cheminių jutiklių ir jų sąsajų rasite čia;
- MQ4 metano dujų jutiklis.
- MQ8 vandenilio dujų jutiklis.
Taigi, tai yra cheminės medžiagos apžvalga jutiklis, struktūra, darbas g, grandinė, tipai, skirtumai, pranašumai, trūkumai ir pritaikymas. Šie jutikliai yra įrenginiai, naudojami cheminiam signalui paversti analitiniu. Čia cheminis signalas gali būti suformuotas per selektyvią jutiklyje esančios jutimo medžiagos ir tikslinės analitės sąveiką. Cheminių jutiklių pavyzdžiai: Anglies monoksido detektoriai, Gliukozės detektoriai, Uodų detektoriai, Nėštumo testai ir tt Štai jums klausimas, kas yra biojutiklis?
