化學感測器(化學檢測儀器)

化學感測器(Chemical Sensor)是對各種化學物質敏感並將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器。類比於人的感覺器官，化學感測器大體對應於人的嗅覺和味覺器官（見圖）。但並不是單純的人體器官的模擬，還能感受人的器官不能感受的某些物質，如H₂、CO。

基本介紹

• 中文名：化學感測器
• 外文名：Chemical Sensor

用途

化學感測器用於化學測量，常用於生產流程分析和環境污染監測，並在礦產資源的探測、氣象觀測和遙測、工業自動化、醫學上遠距離診斷和實時監測、農業上生鮮保存和魚群探測、防盜、安全報警和節能等各方面都有重要的套用。

分類

按感測方式分

按感測方式，化學感測器可分為接觸式與非接觸式化學感測器。

化學感測器的結構形式有兩種：一種是分離型感測器。如離子感測器，液膜或固體膜具有接受器功能，膜完成電信號的轉換功能，接受和轉換部位是分離的，有利於對每種功能分別進行最佳化；另一種是組裝一體化感測器。如半導體氣體感測器，分子俘獲功能與電流轉換功能在同一部位進行，有利於化學感測器的微型化。

按檢測對象分

按檢測對象，化學感測器分為氣體感測器、濕度感測器、離子感測器和生物感測器。

氣體感測器的感測元件多為氧化物半導體，有時在其中加入微量貴金屬作增敏劑，增加對氣體的活化作用。對於電子給予性的還原性氣體如氫、一氧化碳、烴等，用N型半導體，對接受電子性的氧化性氣體如氧，用P型半導體。將半導體以膜狀固定於絕緣基片或多孔燒結體上做成感測元件。氣體感測器又分為半導體氣體感測器、固體電解質氣體感測器、接觸燃燒式氣體感測器、晶體振盪式氣體感測器和電化學式氣體感測器。

濕度感測器是測定環境中水氣含量的感測器，又分為電解質式、高分子式、陶瓷式和半導體式濕度感測器。

離子感測器是對離子具有選擇回響的離子選擇性電極。它基於對離子選擇性回響的膜產生的膜電位。離子感測器的感應膜有玻璃膜、溶有活性物質的液體膜及高分子膜，使用較多是聚氯乙烯膜（見離子選擇性電極）。

生物感測器是對生物物質敏感並將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器。生物感測器的優點是對生物物質具有分子結構的選擇功能（見生物感測器）。

微型感測器

據美國物理學家組織網報導，美國加州大學聖迭戈分校的研究人員研發出了一種可套用於手機上的微型化學感測器，藉助手機或其他無線通訊設備，這種被稱為“矽鼻”的感測器可在第一時間檢測出空氣中的有害氣體，並自動發出氣體的種類和傳播範圍等信息。

其原理是在具有納米孔的矽晶片上集成數百個獨立的微型感測器，這些感測器可辨別出特定的有毒氣體分子並作出反應。加州大學聖迭戈分校生物學和化學教授麥可.希勒解釋稱，該過程類似於鼻子對氣味的感知：研究人員在感測器上設定了一組能“感知”多種化學物質特性的“感覺細胞”，一旦有特定化學物質出現，感測器將被激活，“大腦”就能判斷出具體化學物品的種類。

希勒表示，現在人人都擁有手機，如果該技術能夠套用於大多數手機當中，一旦發生有毒氣體泄漏或化學污染事故，人們將能利用嵌入手機中的感測器第一時間知道事故地點以及危害程度等信息。

研究人員稱，目前該晶片已可分辨水楊酸甲酯和甲苯，未來該感測器還將識別出數百種有害化合物。下一步，他們將首先考慮在感測器中加入對一氧化碳和甲烷的檢測。在濃煙瀰漫的火災現場，一氧化碳氣體會對消防員的安全造成極大傷害，而安裝在防毒面罩上的感測器可讓消防員們判斷出何時能夠安全地摘掉面罩，採用自主呼吸。類似的感測器也可套用到煤礦當中，當瓦斯等爆炸氣體積聚到一定濃度時，感測器就會提醒礦工及時撤離到安全地帶。

經與聖迭戈的一家公司合作，希勒研究的小組已成功製造出了這種感測器的原型，並與手機相聯進行了初步試驗。