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　　申请号：201280022863

　　申请人：六号元素有限公司

　　摘要：一种电化学传感器包括：参考电极(4)，由导电合成掺杂金刚石材料形成，并且被构造为位于与待分析的溶液(8)电接触的位置；感测电极(2)，由导电合成掺杂金刚石材料形成，并且被构造为位于与待分析的溶液(8)接触的位置；电控制器(10)，被构造为：通过向感测电极(2)施加电压来执行溶出伏安测量，相对于参考电极(4)改变施加的电压，并且测量流过感测电极(2)的电流，从而产生伏安数据；以及校准系统，被构造为提供用于在伏安数据中提供参考点的原位校准，因为金刚石参考电极的电位是非固定的且漂移。因此，可以将伏安数据中的峰值(M1,M2,M3)分配到化学物质(M1,M2,M3)，从而允许确定溶液(8)中的化学物质的类型和浓度。原位校准包括：1-使用集成在传感器中的用于X射线、γ射线或荧光测量的分光计，2-使用将在伏安数据中提供参考峰值的被添加到溶液中的已知的氧化还原对，或者3-在参考电极的附近产生原位离子物质。

　　独立权利要求：1.一种电化学传感器，包括：参考电极，由导电合成掺杂金刚石材料形成，并且被构造为位于与待分析的溶液电接触的位置；感测电极，由导电合成掺杂金刚石材料形成，并且被构造为位于与待分析的溶液接触的位置；电控制器，被构造为：向感测电极施加电压，相对于参考电极改变施加的电压，并且测量流过感测电极的电流，从而产生伏安数据；以及校准系统，被构造为提供用于将伏安数据中的峰值分配给化学物质的原位校准，从而允许确定溶液中的化学物质的类型和浓度。

　　2.根据权利要求1所述的电化学传感器，其中校准系统包括分光计，该分光计被集成到电化学传感器中，并且被构造为对溶液中或电沉积在感测电极上的化学物质应用光谱分析技术并产生关于化学物质的识别的光谱数据，从而，能够使用从光谱数据确定的化学物质的识别结合关于识别的化学物质的已知的峰值序列来将伏安数据中的峰值分配给识别出的化学物质，由此允许确定溶液中的化学物质的类型和浓度。

　　3.根据权利要求2所述的电化学传感器，其中校准系统包括窗，并且，分光计被构造为通过窗将光谱分析技术向着电沉积在感测电极上的化学物质的前表面引导。

　　4.根据权利要求2所述的电化学传感器，其中分光计被构造为通过感测电极将光谱分析技术向着电沉积在感测电极上的化学物质的后表面引导。

　　5.根据权利要求2至4中的任意一项所述的电化学传感器，其中分光计被构造为执行元素分析技术。

　　6.根据权利要求2至5中的任意一项所述的电化学传感器，其中分光计被构造为执行反射技术。

　　7.根据权利要求2至6中的任意一项所述的电化学传感器，其中分光计被构造为执行包括x射线或γ射线的光谱分析技术。

　　8.根据权利要求2至7中的任意一项所述的电化学传感器，其中分光计被构造为执行包括x射线荧光元素分析的光谱分析技术。

　　9.根据权利要求1所述的电化学传感器，其中校准系统被构造为：识别与溶液中的已知的氧化还原对相关联的伏安数据中的峰值，所述已知的氧化还原对相对于标准参考电位具有已知的电位；相对于所述已知的氧化还原的已知的电位与标准参考电位的关系，测量所述已知的氧化还原的峰值的偏移；使用测得的偏移来相对于标准参考电位校准伏安数据；以及使用校准的伏安数据来将峰值分配给相对于标准参考电位具有已知的电位的化学物质。

　　10.根据权利要求9所述的电化学传感器，其中校准系统被配置为将预定量的已知的氧化还原对引入到溶液中。

　　11.根据权利要求9或10所述的电化学传感器，其中所述已知的氧化还原对是不会干扰溶液中的关注离子或者与所述关注离子化学反应的氧化还原对。

　　12.根据权利要求1所述的电化学传感器，其中校准系统被构造为：在参考电极上原位地产生近似恒定的已知的浓度的电位确定离子，在包括所述浓度的电位确定离子的溶液中参考电极具有已知的电位；使用所述已知的电位来校准伏安数据；以及使用校准的伏安数据来基于其已知的电位将峰值分配给化学物质。

　　13.根据权利要求12所述的电化学传感器，其中校准系统包括光源，该光源被构造为通过光分解产生电位确定离子，以将参考电极向着所述已知的电位调节。

　　14.根据权利要求12所述的电化学传感器，其中校准系统包括校准电极，该校准电极被构造为在使用中在参考电极之上形成电位确定离子，以将参考电极向着所述已知的电位调节。

　　15.根据权利要求14所述的电化学传感器，其中校准电极包括金属，并且，电位确定离子是通过金属的溶解来形成的金属离子。

　　16.根据权利要求14所述的电化学传感器，其中校准电极被构造为通过产生质子或氢氧化物离子以促进在参考电极之上的反应来改变溶液中的pH条件，以将参考电极向着所述已知的电位调节。

　　17.根据权利要求12至16中的任意一项所述的电化学传感器，其中校准系统被构造为将电位确定离子与感测电极隔离。

　　18.根据任意一项前述权利要求所述的电化学传感器，其中校准系统包括清洁系统，该清洁系统被构造为对参考电极执行原位清洁。

　　19.根据权利要求18所述的电化学传感器，其中清洁系统被构造为使用下述中的一种或多种来清洁参考电极：物理地去除被粘附到参考电极表面的化学物质的喷砂清洁；加热参考电极以破坏化学物质在参考电极表面上的粘附；通过原位地电化学地产生质子或氢氧化物离子的化学清洁。

　　20.根据任意一项前述权利要求所述的电化学传感器，其中电控制器被构造为：向感测电极施加电压以将化学物质从溶液电沉积到感测电极上，改变施加的电压以将电沉积的化学物质从感测电极溶出，并且在溶出期间测量流过感测电极的电流以产生溶出伏安数据。

　　21.根据任意一项前述权利要求所述的电化学传感器，其中参考电极和感测电极被集成到由合成金刚石材料形成的单个感测组件中。

　　22.根据权利要求21所述的电化学传感器，其中感测组件包括由参考电极、感测电极和在它们间设置的本征非导电金刚石材料形成的感测表面。

　　23.根据任意一项前述权利要求所述的电化学传感器，其中校准系统被构造为使用多个伏安峰值的指纹来分配各个峰值。

　　24.一种使用根据任何一项前述权利要求所述的电化学传感器来分析溶液中的化学物质的方法，该方法包括：将感测电极定位为与待分析的溶液接触；向感测电极施加电压；相对于参考电极改变施加的电压；测量在参考电极和感测电极之间流动的电流，从而产生伏安数据；在电化学传感器内原位产生校准数据；使用原位校准数据来校准伏安数据；将伏安数据中的峰值分配给化学物质；确定溶液中的所述化学物质的类型和浓度。

　　25.根据权利要求24所述的方法，其中使用校准数据在多个随后获得的伏安测量结果中分配峰值。

　　26.根据权利要求25所述的方法，其中以足以跟踪伏安数据中的一个或多个独立的峰值的频率来获取所述多个随后获得的伏安测量结果，以即使在条件或浓度改变时也保持其识别。

　　27.根据权利要求24至26中的任意一项所述的方法，其中在多个伏安测量的过程中有意地改变电位确定离子或已知的氧化还原对的浓度，并且，伏安数据中的变化用来帮助峰值识别。

　　28.根据权利要求24至26中的任意一项所述的方法，其中使用已知浓度的电位确定离子或已知的氧化还原对来校准伏安数据，并且，以足以跟踪伏安数据中的一个或多个独立的峰值的频率来获取多个随后获得的伏安测量结果，以即使在条件或浓度改变时也保持其识别。