申請號：201280022863

　　申請人：六號元素有限公司

　　摘要：一種電化學傳感器包括：參考電極(4)，由導電合成摻雜金剛石材料形成，并且被構造為位于與待分析的溶液(8)電接觸的位置；感測電極(2)，由導電合成摻雜金剛石材料形成，并且被構造為位于與待分析的溶液(8)接觸的位置；電控制器(10)，被構造為：通過向感測電極(2)施加電壓來執行溶出伏安測量，相對于參考電極(4)改變施加的電壓，并且測量流過感測電極(2)的電流，從而產生伏安數據；以及校準系統，被構造為提供用于在伏安數據中提供參考點的原位校準，因為金剛石參考電極的電位是非固定的且漂移。因此，可以將伏安數據中的峰值(M1,M2,M3)分配到化學物質(M1,M2,M3)，從而允許確定溶液(8)中的化學物質的類型和濃度。原位校準包括：1-使用集成在傳感器中的用于X射線、γ射線或熒光測量的分光計，2-使用將在伏安數據中提供參考峰值的被添加到溶液中的已知的氧化還原對，或者3-在參考電極的附近產生原位離子物質。

　　獨立權利要求：1.一種電化學傳感器，包括：參考電極，由導電合成摻雜金剛石材料形成，并且被構造為位于與待分析的溶液電接觸的位置；感測電極，由導電合成摻雜金剛石材料形成，并且被構造為位于與待分析的溶液接觸的位置；電控制器，被構造為：向感測電極施加電壓，相對于參考電極改變施加的電壓，并且測量流過感測電極的電流，從而產生伏安數據；以及校準系統，被構造為提供用于將伏安數據中的峰值分配給化學物質的原位校準，從而允許確定溶液中的化學物質的類型和濃度。

　　2.根據權利要求1所述的電化學傳感器，其中校準系統包括分光計，該分光計被集成到電化學傳感器中，并且被構造為對溶液中或電沉積在感測電極上的化學物質應用光譜分析技術并產生關于化學物質的識別的光譜數據，從而，能夠使用從光譜數據確定的化學物質的識別結合關于識別的化學物質的已知的峰值序列來將伏安數據中的峰值分配給識別出的化學物質，由此允許確定溶液中的化學物質的類型和濃度。

　　3.根據權利要求2所述的電化學傳感器，其中校準系統包括窗，并且，分光計被構造為通過窗將光譜分析技術向著電沉積在感測電極上的化學物質的前表面引導。

　　4.根據權利要求2所述的電化學傳感器，其中分光計被構造為通過感測電極將光譜分析技術向著電沉積在感測電極上的化學物質的后表面引導。

　　5.根據權利要求2至4中的任意一項所述的電化學傳感器，其中分光計被構造為執行元素分析技術。

　　6.根據權利要求2至5中的任意一項所述的電化學傳感器，其中分光計被構造為執行反射技術。

　　7.根據權利要求2至6中的任意一項所述的電化學傳感器，其中分光計被構造為執行包括x射線或γ射線的光譜分析技術。

　　8.根據權利要求2至7中的任意一項所述的電化學傳感器，其中分光計被構造為執行包括x射線熒光元素分析的光譜分析技術。

　　9.根據權利要求1所述的電化學傳感器，其中校準系統被構造為：識別與溶液中的已知的氧化還原對相關聯的伏安數據中的峰值，所述已知的氧化還原對相對于標準參考電位具有已知的電位；相對于所述已知的氧化還原的已知的電位與標準參考電位的關系，測量所述已知的氧化還原的峰值的偏移；使用測得的偏移來相對于標準參考電位校準伏安數據；以及使用校準的伏安數據來將峰值分配給相對于標準參考電位具有已知的電位的化學物質。

　　10.根據權利要求9所述的電化學傳感器，其中校準系統被配置為將預定量的已知的氧化還原對引入到溶液中。

　　11.根據權利要求9或10所述的電化學傳感器，其中所述已知的氧化還原對是不會干擾溶液中的關注離子或者與所述關注離子化學反應的氧化還原對。

　　12.根據權利要求1所述的電化學傳感器，其中校準系統被構造為：在參考電極上原位地產生近似恒定的已知的濃度的電位確定離子，在包括所述濃度的電位確定離子的溶液中參考電極具有已知的電位；使用所述已知的電位來校準伏安數據；以及使用校準的伏安數據來基于其已知的電位將峰值分配給化學物質。

　　13.根據權利要求12所述的電化學傳感器，其中校準系統包括光源，該光源被構造為通過光分解產生電位確定離子，以將參考電極向著所述已知的電位調節。

　　14.根據權利要求12所述的電化學傳感器，其中校準系統包括校準電極，該校準電極被構造為在使用中在參考電極之上形成電位確定離子，以將參考電極向著所述已知的電位調節。

　　15.根據權利要求14所述的電化學傳感器，其中校準電極包括金屬，并且，電位確定離子是通過金屬的溶解來形成的金屬離子。

　　16.根據權利要求14所述的電化學傳感器，其中校準電極被構造為通過產生質子或氫氧化物離子以促進在參考電極之上的反應來改變溶液中的pH條件，以將參考電極向著所述已知的電位調節。

　　17.根據權利要求12至16中的任意一項所述的電化學傳感器，其中校準系統被構造為將電位確定離子與感測電極隔離。

　　18.根據任意一項前述權利要求所述的電化學傳感器，其中校準系統包括清潔系統，該清潔系統被構造為對參考電極執行原位清潔。

　　19.根據權利要求18所述的電化學傳感器，其中清潔系統被構造為使用下述中的一種或多種來清潔參考電極：物理地去除被粘附到參考電極表面的化學物質的噴砂清潔；加熱參考電極以破壞化學物質在參考電極表面上的粘附；通過原位地電化學地產生質子或氫氧化物離子的化學清潔。

　　20.根據任意一項前述權利要求所述的電化學傳感器，其中電控制器被構造為：向感測電極施加電壓以將化學物質從溶液電沉積到感測電極上，改變施加的電壓以將電沉積的化學物質從感測電極溶出，并且在溶出期間測量流過感測電極的電流以產生溶出伏安數據。

　　21.根據任意一項前述權利要求所述的電化學傳感器，其中參考電極和感測電極被集成到由合成金剛石材料形成的單個感測組件中。

　　22.根據權利要求21所述的電化學傳感器，其中感測組件包括由參考電極、感測電極和在它們間設置的本征非導電金剛石材料形成的感測表面。

　　23.根據任意一項前述權利要求所述的電化學傳感器，其中校準系統被構造為使用多個伏安峰值的指紋來分配各個峰值。

　　24.一種使用根據任何一項前述權利要求所述的電化學傳感器來分析溶液中的化學物質的方法，該方法包括：將感測電極定位為與待分析的溶液接觸；向感測電極施加電壓；相對于參考電極改變施加的電壓；測量在參考電極和感測電極之間流動的電流，從而產生伏安數據；在電化學傳感器內原位產生校準數據；使用原位校準數據來校準伏安數據；將伏安數據中的峰值分配給化學物質；確定溶液中的所述化學物質的類型和濃度。

　　25.根據權利要求24所述的方法，其中使用校準數據在多個隨后獲得的伏安測量結果中分配峰值。

　　26.根據權利要求25所述的方法，其中以足以跟蹤伏安數據中的一個或多個獨立的峰值的頻率來獲取所述多個隨后獲得的伏安測量結果，以即使在條件或濃度改變時也保持其識別。

　　27.根據權利要求24至26中的任意一項所述的方法，其中在多個伏安測量的過程中有意地改變電位確定離子或已知的氧化還原對的濃度，并且，伏安數據中的變化用來幫助峰值識別。

　　28.根據權利要求24至26中的任意一項所述的方法，其中使用已知濃度的電位確定離子或已知的氧化還原對來校準伏安數據，并且，以足以跟蹤伏安數據中的一個或多個獨立的峰值的頻率來獲取多個隨后獲得的伏安測量結果，以即使在條件或濃度改變時也保持其識別。