khimie.ru

В конце XX в. определилось новое напраление в развитии средств химического анализа — создание химических и биохимических сенсоров. Правда, задним числом к химическим сенсорам причислили стеклянный электрод для определения рН и другие ионселективные электроды, которые были известны и ранее; однако это дела не меняет. Особое значение имело и имеет использование сенсоров в анализе объектов окружающей среды.Что же такое химический сенсор? Поскольку существует различное понимание этого термина, приведем одно определение.

Химический сенсор — это устройство для обратимого и, как правило, непрерывного, в режиме реального времени (или с небольшим временем отклика) определения концентрации вещества (обычно одного) в той среде, где оно находится, обычно без отбора проб. Причем методика определения «зашита» в это устройство и не меняется, пробоподготовка чаще всего не требуется. В идеале, но не всегда, устройство портативно и может тиражировать в относительно больших масштабах. Аналогами химического сенсора могут служить «сенсоры» физические — обычный висящий на стене термометр или музейный гигрометр, непрерывно теряюший относительную влажность в помещении.

Ю. Г. Власов составил хронологическую таблицу, включающую основные вехи истории электрохимических сенсоров. Сюда же можно добавить разработку в 1990-е гг. уже упоминавшихся мультисенсорных систем («электронного языка» и «электронного носа»).

Одним из самых важных аналитических параметров, которым должны обладать химические сенсоры, является селективность. Вообще говоря, сенсоры должны откликаться только на нужный компонент. Однако если в контролируемой среде ничего, кроме одного известного вещества, появиться не может, или эти другие вещества заведомо не детектируются, указанное требование фактически снимается. Диапазон определяемых концентраций задается конкретной ситуацией; вовсе не обязательно, чтобы химические сенсоры всегда обладали высокой чувствительностью. Но требование стабильности показаний, устойчивости работы весьма существенно, особенно принимая во внимание ожидаемый часто большой срок службы сенсоров.

Области применения химических сенсоров могут быть разнообразными. Это контроль за газо- и нефтепроводами, крупными химическими агрегатами, ядерными реакторами, за выхлопными и отходящими газами заводов, технологическими растворами на многих производствах, контроль износа деталей двигателей, за атмосферным воздухом и воздухом рабочей зоны, природными одами, за содержанием глюкозы или инсулина в крови и других физиологических жидкостях.

С помощью набора малоселективных сенсоров можно формировать обобщенный образ объекта, в частности для выявления некоторого источника загрязнения. Обработку сигналов ведет компьютер Так, применяя математические алгоритмы распознавания образов и соответствующее программное обеспечение, «электронного язык» выявляет тип разлитой нефти. В развитии «электронного языка существенную роль сыграли исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета (Ю. Г. Власов и др.).