آپ الیکٹرو کیمیکل سینسر کے بارے میں کیا جانتے ہیں؟

الیکٹرو کیمیکل سینسر ایک قسم کا سینسر ہے جو تجزیہ کار کی الیکٹرو کیمیکل خصوصیات پر انحصار کرتا ہے تاکہ سینسنگ اور پتہ لگانے کے لیے کیمیائی مقدار کو برقی مقدار میں تبدیل کر سکے۔

قدیم ترین الیکٹرو کیمیکل سینسر 1950 کی دہائی کے ہیں، جب وہ آکسیجن کی نگرانی کے لیے استعمال ہوتے تھے۔ اور 1980 کی دہائی تک، جب وہ زہریلی گیسوں کی وسیع رینج کی نگرانی کے لیے استعمال ہوتے تھے اور اچھی حساسیت اور سلیکٹیوٹی کا مظاہرہ کرتے تھے۔

Ⅰ الیکٹرو کیمیکل سینسر کے کام کرنے کا اصول

 الیکٹرو کیمیکل سینسر گیس کی پیمائش کے ساتھ کیمیائی طور پر رد عمل کرتے ہوئے اور گیس کے ارتکاز کے متناسب الیکٹریکل سگنل تیار کرکے کام کرتے ہیں۔ زیادہ تر الیکٹرو کیمیکل گیس سینسر کرنٹ پیدا کر رہے ہیں جو کہ گیس کے ارتکاز کے لیے لکیری طور پر متناسب ہے۔

 ایک الیکٹرو کیمیکل گیس سینسر اس طرح کام کرتا ہے: سینسر کے ساتھ رابطے میں ہدف گیس کے مالیکیول پہلے ڈایافرام سے گزرتے ہیں جو گاڑھا ہونے سے روکتا ہے اور دھول کی رکاوٹ کے طور پر بھی کام کرتا ہے۔ اس کے بعد گیس کے مالیکیولز ایک کیپلیری ٹیوب کے ذریعے، ممکنہ طور پر بعد میں آنے والے فلٹر کے ذریعے، اور پھر ایک ہائیڈروفوبک جھلی کے ذریعے سینسنگ الیکٹروڈ کی سطح پر پھیلتے ہیں۔ وہاں مالیکیول فوری طور پر آکسائڈائزڈ یا کم ہو جاتے ہیں، اس طرح الیکٹران پیدا کرتے ہیں یا استعمال کرتے ہیں اس طرح برقی رو پیدا کرتے ہیں۔

 یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ اس طرح سینسر میں داخل ہونے والے گیس کے مالیکیولز کیپلیری کے ذریعے پھیلاؤ کے ذریعے محدود ہیں۔ راستے کو بہتر بنانے سے، مطلوبہ پیمائش کی حد کے مطابق ایک مناسب برقی سگنل حاصل کیا جاتا ہے۔ سینسنگ الیکٹروڈ کا ڈیزائن ہدف گیس کے لیے اعلی ردعمل حاصل کرنے اور مداخلت کرنے والی گیسوں کے لیے ناپسندیدہ ردعمل کو دبانے کے لیے ضروری ہے۔ اس میں ٹھوس، مائعات اور گیسوں کے لیے تین مراحل کا نظام شامل ہے، اور ان سب میں تجزیہ کار گیس کی کیمیائی شناخت شامل ہے۔ الیکٹرو کیمیکل سیل نام نہاد کاؤنٹر الیکٹروڈ، کانٹ الیکٹروڈ کے ذریعہ مکمل ہوتا ہے، جو سینسنگ الیکٹروڈ پر ردعمل کو متوازن کرتا ہے۔ کانٹ الیکٹروڈ اور سین الیکٹروڈ کے درمیان آئنک کرنٹ کو سینسر باڈی کے اندر الیکٹرولائٹ کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے، جبکہ موجودہ راستہ پن کنیکٹر کے ذریعے ختم ہونے والے تار کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے۔ ایک تیسرا الیکٹروڈ عام طور پر الیکٹرو کیمیکل سینسر (3-الیکٹروڈ سینسر) میں شامل ہوتا ہے۔ ایک نام نہاد حوالہ الیکٹروڈ ایک مقررہ قیمت پر سینسنگ الیکٹروڈ کی صلاحیت کو برقرار رکھنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس مقصد کے لیے اور عام طور پر الیکٹرو کیمیکل سینسر کے آپریشن کے لیے ایک مستقل ممکنہ سرکٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔

Ⅱ الیکٹرو کیمیکل سینسر کے اجزاء

الیکٹرو کیمیکل سینسر مندرجہ ذیل چار اہم اجزاء پر مشتمل ہے:

1. سانس لینے کے قابل جھلی (جنہیں ہائیڈروفوبک جھلی بھی کہا جاتا ہے): یہ جھلی سینسنگ (کیٹلیٹک) الیکٹروڈ کو ڈھانپنے کا کام کرتی ہیں اور بعض صورتوں میں، الیکٹروڈ کی سطح تک پہنچنے والی گیسوں کے مالیکیولر وزن کو کنٹرول کرتی ہیں۔ عام طور پر، یہ جھلیوں کو ٹیفلون فلموں سے کم پوروسیٹی کے ساتھ بنایا گیا ہے۔ جب ان جھلیوں کو الیکٹروڈ کو ڈھانپنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، تو ان سینسر کو لیپت سینسر کہا جاتا ہے۔ متبادل طور پر، الیکٹروڈ کی سطح تک پہنچنے والی گیس کے مالیکیولر وزن کو کنٹرول کرنے کے لیے، کیپلیری کے ساتھ، ایک اعلی پورسٹی ٹیفلون فلم کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس ترتیب کو کیپلیری قسم کے سینسر کے نام سے جانا جاتا ہے۔ سینسر کے لیے مکینیکل تحفظ فراہم کرنے کے علاوہ، فلم ایک فلٹر کے طور پر بھی کام کرتی ہے، جو ناپسندیدہ ذرات کو ختم کرتی ہے۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ گیس کے مناسب مالیکیولر وزن کو گزرنے کی اجازت ہے، یہ ضروری ہے کہ جھلی اور کیپلیری دونوں کے لیے مناسب یپرچر کا سائز منتخب کریں۔ یپرچر کا سائز مائع الیکٹرولائٹ کے رساو یا تیزی سے خشک ہونے کو روکتے ہوئے سینسنگ الیکٹروڈ تک گیس کے کافی مالیکیولز کو پہنچنے دیتا ہے۔

2. الیکٹروڈ: الیکٹروڈ مواد کو احتیاط سے منتخب کرنا بہت ضروری ہے۔ مواد اتپریرک ہونا چاہئے، طویل عرصے تک نیم الیکٹرولائٹک رد عمل انجام دینے کے قابل ہونا چاہئے۔ عام طور پر، الیکٹروڈ قیمتی دھاتوں سے تیار کیے جاتے ہیں، جیسے پلاٹینم یا سونا، جو کیٹالیسس کے ذریعے گیس کے مالیکیولز کے ساتھ موثر ردعمل ظاہر کرتے ہیں۔ سینسر کے ڈیزائن پر منحصر ہے، تین الیکٹروڈ مختلف مواد سے بنائے جاسکتے ہیں تاکہ الیکٹرولیسس ری ایکشن کو آسان بنایا جاسکے۔

3. الیکٹرولائٹ: الیکٹرولائٹ کو الیکٹرولائٹک رد عمل کو آسان بنانے اور الیکٹروڈ میں آئنک چارج کو مؤثر طریقے سے منتقل کرنے کے قابل ہونا چاہئے۔ اسے حوالہ الیکٹروڈ کے ساتھ ایک مستحکم حوالہ پوٹینشل بھی بنانا چاہیے اور سینسر کے اندر استعمال ہونے والے مواد کے ساتھ ہم آہنگ ہونا چاہیے۔ مزید برآں، الیکٹرولائٹ کا تیزی سے بخارات سینسر سگنل کے کمزور ہونے کا باعث بن سکتے ہیں، ممکنہ طور پر اس کی درستگی اور وشوسنییتا پر سمجھوتہ کر سکتے ہیں۔

4. فلٹرز: کبھی کبھار، غیر مطلوبہ گیسوں کو ختم کرنے کے لیے اسکربر فلٹرز سینسر کے سامنے رکھے جاتے ہیں۔ فلٹرز کا انتخاب محدود ہے، ہر قسم کی کارکردگی کی ایک الگ سطح کی نمائش ہوتی ہے۔ فعال کاربن سب سے زیادہ استعمال شدہ فلٹر مواد کے طور پر کھڑا ہے، کاربن مونو آکسائیڈ کو چھوڑ کر زیادہ تر کیمیکلز کو مؤثر طریقے سے فلٹر کرتا ہے۔ مناسب فلٹر میڈیا کو احتیاط سے منتخب کرنے سے، الیکٹرو کیمیکل سینسرز اپنی مطلوبہ گیسوں کی طرف زیادہ سلیکٹیوٹی حاصل کرتے ہیں۔

Ⅲ الیکٹرو کیمیکل سینسر کی درجہ بندی

الیکٹرو کیمیکل سینسر کی درجہ بندی کرنے کے بہت سے طریقے ہیں۔ ان کے مختلف آؤٹ پٹ سگنلز کی بنیاد پر، انہیں پوٹینٹیومیٹرک سینسرز، ایمپرومیٹرک سینسرز، اور کنڈک میٹرک سینسر میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

الیکٹرو کیمیکل سینسرز کے ذریعے پائے جانے والے مادوں کے مطابق، الیکٹرو کیمیکل سینسر کو بنیادی طور پر آئن سینسر، گیس سینسر اور بائیو سینسر میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔

Ⅳ اہم خصوصیات اور اثر انداز کرنے والے عوامل

1. حساسیت

حساسیت کو متاثر کرنے والے اہم عوامل میں شامل ہیں: اتپریرک سرگرمی، ہوا کی مقدار، الیکٹرولائٹ چالکتا، اور محیط درجہ حرارت۔

2. رسپانس ریکوری

ردعمل کی وصولی کی رفتار کو متاثر کرنے والے اہم عوامل کاتالسٹ کی سرگرمی، الیکٹرولائٹ چالکتا، گیس چیمبر کی ساخت، گیس کی خصوصیات وغیرہ ہیں۔

3. سلیکٹیوٹی/کراس مداخلت

سلیکٹیوٹی کو متاثر کرنے والے اہم عوامل میں اتپریرک کی قسم، الیکٹرولائٹ، تعصب وولٹیج، فلٹر وغیرہ شامل ہیں۔

4. تکرار پذیری/طویل مدتی استحکام

ریپیٹبلٹی کو متاثر کرنے والے عوامل میں شامل ہیں: الیکٹروڈ کی ساخت کا استحکام، الیکٹرولائٹ استحکام، گیس سرکٹ کا استحکام، وغیرہ۔

5، اعلی اور کم درجہ حرارت کی کارکردگی

اعلی اور کم درجہ حرارت کے استحکام کو متاثر کرنے والے عوامل میں شامل ہیں: اتپریرک سرگرمی، الیکٹروڈ کی ساخت کا استحکام، اور گیس کی خصوصیات۔

V. الیکٹرو کیمیکل سینسر کے چار بڑے استعمال

الیکٹرو کیمیکل سینسر گیس کا پتہ لگانے کے صنعتی اور شہری علاقوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں، اوزون، فارملڈہائڈ، کاربن مونو آکسائیڈ، امونیا، ہائیڈروجن سلفائیڈ، سلفر ڈائی آکسائیڈ، نائٹروجن ڈائی آکسائیڈ، آکسیجن اور دیگر گیسوں کا پتہ لگا سکتے ہیں، جو عام طور پر پورٹیبل آلات اور گیس آن لائن مانیٹرنگ میں استعمال ہوتے ہیں۔

1. نمی کا سینسر

نمی ہوا کے ماحول کا ایک اہم اشارہ ہے، ہوا کی نمی اور انسانی جسم کا بخارات کی گرمی، زیادہ درجہ حرارت اور زیادہ نمی کے درمیان گہرا تعلق ہے، جس کی وجہ سے انسانی جسم میں پانی کے بخارات کے اخراج میں دشواریوں اور بھرا ہوا محسوس ہوتا ہے، کم درجہ حرارت اور زیادہ نمی، انسانی جسم کی گرمی کی کھپت کا عمل شدید، نزلہ زکام اور ٹھنڈ کا سبب بننا آسان ہے۔ انسانی جسم کے لیے سب سے موزوں درجہ حرارت 18 ~ 22 ℃ ہے، رشتہ دار نمی 35% ~ 65% RH ہے۔ ماحولیات اور صحت کی نگرانی میں، یہ عام طور پر گیلے بلب تھرمو ہائگروومیٹر، ہاتھ سے کرینکڈ ہائیگروومیٹر اور وینٹیلیشن ہائیگروومیٹر اور ہوا کی نمی کا تعین کرنے کے لیے دیگر آلات میں استعمال ہوتا ہے۔

حالیہ برسوں میں، ادب کی ایک بڑی تعداد ہوا میں نمی کا تعین کرنے کے لیے سینسر کے استعمال پر رپورٹ کرتی ہے۔ نسبتاً نمی کے تعین کے لیے استعمال کیے جانے والے لیپت پیزو الیکٹرک کوارٹز کرسٹل کو فوٹو لیتھوگرافی اور کیمیائی اینچنگ تکنیک کے ذریعے چھوٹے کوارٹز پیزو الیکٹرک کرسٹل میں بنایا جاتا ہے، اور چار مادوں کو اے ٹی کٹ 10 میگا ہرٹز کوارٹز کرسٹل پر لیپت کیا جاتا ہے، جو نمی کے لیے بڑے پیمانے پر حساسیت رکھتے ہیں۔ کرسٹل ایک دوہری سرکٹ میں ایک گونجنے والا ہے جس کی تعدد بڑے پیمانے پر مختلف ہوتی ہے، اور مناسب کوٹنگ کا انتخاب کرکے، سینسر کو مختلف گیسوں کی نسبتہ نمی کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سینسر کی حساسیت، ردعمل کی لکیری، رسپانس ٹائم، سلیکٹیوٹی، ہسٹریسس اور زندگی بھر کوٹنگ کیمیکلز کی نوعیت پر منحصر ہے۔

2، نائٹروجن آکسائیڈ سینسر

نائٹروجن آکسائیڈ نائٹروجن کے آکسائیڈ کی ایک قسم ہے جو گیسوں کے مرکب پر مشتمل ہوتی ہے، جسے اکثر NOX کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے۔ نائٹروجن آکسائیڈ میں، نائٹروجن آکسائیڈ کیمیائی استحکام کی مختلف شکلیں مختلف ہوتی ہیں، ہوا کو اکثر نائٹروجن مونو آکسائیڈ اور نائٹروجن ڈائی آکسائیڈ کی نسبتاً مستحکم کیمیائی خصوصیات میں تقسیم کیا جاتا ہے، حفظان صحت میں ان کی اہمیت نائٹروجن آکسائیڈ کی دوسری شکلوں سے زیادہ اہم دکھائی دیتی ہے۔

ماحولیاتی تجزیہ میں، نائٹروجن آکسائیڈ عام طور پر نائٹروجن ڈائی آکسائیڈ سے مراد ہے۔ نائٹروجن آکسائیڈز کی نگرانی کے لیے چین کا معیاری طریقہ نیفتھلین ایتھیلینیڈیامین ہائیڈروکلورائیڈ کا کلوریمیٹرک طریقہ ہے، طریقہ کار کی حساسیت 0.25ug/5ml ہے، تبادلوں کے گتانک کا طریقہ جاذب محلول کی ساخت، نائٹرو آکسائیڈ کی حراستی، رفتار سے متاثر ہوتا ہے۔ گیس جمع کرنے، جذب کرنے والی ٹیوب کی ساخت، آئنوں اور درجہ حرارت کا بقائے باہمی اور بہت سے دوسرے عوامل، مکمل طور پر متحد نہیں ہیں۔ سینسر کا تعین حالیہ برسوں میں تیار کردہ ایک نیا طریقہ ہے۔

3، ہائیڈروجن سلفائیڈ گیس سینسر

ہائیڈروجن سلفائیڈ ایک بے رنگ، آتش گیر گیس ہے جس میں ایک خاص سڑے ہوئے انڈے کی بو آتی ہے، جو جلن اور دم گھٹنے والی اور انسانی جسم کے لیے نقصان دہ ہے۔ زیادہ تر طریقے ہوا میں ہائیڈروجن سلفائیڈ کا تعین کرنے کے لیے کیلوری میٹری اور گیس کرومیٹری کا استعمال کرتے ہیں۔ فضائی آلودگیوں کا تعین جن کا مواد اکثر mg/m3 کی سطح سے کم ہوتا ہے گیس سینسرز کی اہم ایپلی کیشنز میں سے ایک ہے، لیکن سیمی کنڈکٹر گیس سینسرز مختصر مدت میں کچھ آلودگی پھیلانے والی گیسوں کی نگرانی کے لیے حساسیت اور انتخابی ضروریات کو پورا کرنے کے قابل نہیں ہیں۔ وقت کا

سلور ڈوپڈ پتلی فلم سینسر سرنی چار سینسروں پر مشتمل ہے جو ایک ہی وقت میں سلفر ڈائی آکسائیڈ اور ہائیڈروجن سلفائیڈ کے ارتکاز کو کالومیٹرک ٹائٹریشن اور سیمی کنڈکٹر گیس سینسر سرنی سے سگنلز پر مبنی یونیورسل اینالائزر کا استعمال کرتے ہوئے ریکارڈ کرتے ہیں۔ پریکٹس سے پتہ چلتا ہے کہ سلور ڈوپڈ پتلی فلم کے سینسر جو 150 ° C پر مستقل درجہ حرارت میں استعمال ہوتے ہیں شہری ہوا میں ہائیڈروجن سلفائیڈ مواد کی نگرانی کے لیے موثر ہیں۔

4. سلفر ڈائی آکسائیڈ سینسر

سلفر ڈائی آکسائیڈ ہوا کو آلودہ کرنے والے اہم مادوں میں سے ایک ہے، اور ہوا میں سلفر ڈائی آکسائیڈ کا پتہ لگانا ہوا کی جانچ کا ایک باقاعدہ حصہ ہے۔ سلفر ڈائی آکسائیڈ کی نگرانی میں سینسر کے استعمال نے پتہ لگانے کے وقت کو کم کرنے سے لے کر پتہ لگانے کی حد کو کم کرنے تک بڑی برتری دکھائی ہے۔ ٹھوس پولیمر آئن ایکسچینج جھلیوں کے طور پر استعمال ہوتے ہیں، جھلی کا ایک طرف کاؤنٹر اور حوالہ الیکٹروڈ کے لیے اندرونی الیکٹرولائٹس پر مشتمل ہوتا ہے، اور سلفر ڈائی آکسائیڈ سینسر بنانے کے لیے دوسری طرف پلاٹینم الیکٹروڈ ڈالا جاتا ہے۔ سینسر فلو سیل میں نصب ہے اور سلفر ڈائی آکسائیڈ کو 0.65V کے وولٹیج پر آکسائڈائز کرتا ہے۔ اس کے بعد سلفر ڈائی آکسائیڈ کے مواد کی نشاندہی کی جاتی ہے۔ سینسنگ ڈیوائس اعلی موجودہ حساسیت، مختصر ردعمل کا وقت، اچھی استحکام، پس منظر میں کم شور، 0.2 mmol/L کی لکیری رینج، 8*10-6 mmol/L کی شناخت کی حد، اور سگنل ٹو شور کا تناسب ظاہر کرتا ہے۔ 3 کا

سینسر نہ صرف ہوا میں سلفر ڈائی آکسائیڈ کا پتہ لگا سکتا ہے بلکہ اسے کم چالکتا مائع میں سلفر ڈائی آکسائیڈ کا پتہ لگانے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نامیاتی طور پر تبدیل شدہ سلیکیٹ پتلی فلم سلفر ڈائی آکسائیڈ گیس سینسر کی گیس حساس کوٹنگ سول جیل کے عمل اور اسپن ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے بنائی گئی تھی۔ یہ کوٹنگ سلفر ڈائی آکسائیڈ کے تعین میں 20 سیکنڈ سے بھی کم وقت کے تیز ردعمل کے ساتھ بہترین تولیدی صلاحیت اور الٹنے کی صلاحیت کو ظاہر کرتی ہے۔ مزید برآں، یہ دیگر گیسوں کے ساتھ کم سے کم تعامل کا مظاہرہ کرتا ہے اور درجہ حرارت اور نمی میں ہونے والی تبدیلیوں سے کم سے کم متاثر ہوتا ہے۔