一、pH探头的基本结构
pH探头通常由玻璃电极 和 参比电极 组合而成(现代多为复合电极,集成两者),主要组件如下:
敏感玻璃膜:材质为特殊配方的锂玻璃(含SiO₂、Li₂O等),厚度约0.1 mm,表面形成水合凝胶层。对氢离子(H⁺)高度敏感,是测量的核心部件。
内部缓冲液:填充在玻璃膜内侧,通常为pH的(KCl)溶液,提供稳定的内部电位基准。
参比电极:由Ag/AgCl电极和饱和KCl溶液组成,提供稳定的参比电位。
液体接界(盐桥):多孔陶瓷或纤维材质,允许KCl溶液缓慢渗出,维持电极间的离子导通。
二、工作原理
电位差形成:当pH探头浸入待测溶液时,发生以下过程:
敏感玻璃膜表面:玻璃膜外层水合凝胶层与溶液中的H⁺发生离子交换,形成 膜电位(E₁)。
玻璃膜内侧:内部缓冲液与玻璃膜内层水合凝胶层同样产生 膜电位(E₂)。
总电位差:玻璃膜两侧的电位差(ΔE = E₁ - E₂)与溶液中的H⁺浓度(即pH值)成线性关系(能斯特方程)。
三、信号传递与测量
内部电路:玻璃电极和参比电极的电位差通过导线传输至pH计主机。
温度补偿:内置温度传感器(如NTC热敏电阻)自动修正温度对电位的影响(因能斯特方程依赖温度)。
信号转换:主机将毫伏(mV)信号转换为pH值(0~14),并显示结果。