RU194560U1 - Sensor element of the molecular electronic sensor - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к чувствительным элементам (электродным узлам) молекулярно-электронных преобразователей диффузионного типа.Задачей предлагаемого технического решения является создание чувствительного элемента молекулярно-электронного датчика, конструкция которого имеет простую топологию, может быть реализована с применением промышленных технологий, не требующих использования дорогостоящего микроэлектронного оборудования.Технический результат достигается за счет создания чувствительного элемента молекулярно-электронного датчика, погруженного в раствор электролита, содержащего две пары электродов, выполненного в виде трех пластин, прилегающих друг к другу без зазора, при этом внешние пластины имеют сквозные отверстия, и на их поверхностях нанесены проводящие слои электродов, а средняя пластина имеет сквозные отверстия, которые примыкают к углублениям, выполненным на поверхности средней пластины и обеспечивающим протекание раствора электролита параллельно поверхности электродов. При этом оси сквозных отверстий во внешних и средней пластинах смещены друг относительно друга таким образом, что раствор электролита, вытекающий из отверстий каждой из внешних пластин, попадает в отверстия средней пластины, протекая через углубления параллельно поверхности, на которой размещены электроды. При этом электроды полностью покрывают поверхность внешних пластин за исключением области, занятой отверстиями, или электроды представляют собой электрически проводящие полоски, расположенные вокруг сквозных отверстий, выполненных во внешних пластинах. При этом сквозные отверстия имеют круглую форму, или форму многоугольника, или форму длинных узких щелей. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.The utility model relates to measuring technique, in particular, to sensitive elements (electrode nodes) of diffusion-type molecular-electronic converters. The objective of the proposed technical solution is to create a sensitive-element molecular-electronic sensor, the design of which has a simple topology, can be implemented using industrial technologies, not requiring the use of expensive microelectronic equipment. The technical result is achieved by creating a sense of an element of a molecular electronic sensor immersed in an electrolyte solution containing two pairs of electrodes made in the form of three plates adjacent to each other without a gap, while the outer plates have through holes and conductive layers of electrodes are deposited on their surfaces, and the middle plate has through holes that are adjacent to the recesses made on the surface of the middle plate and ensuring the flow of the electrolyte solution parallel to the surface of the electrodes. The axes of the through holes in the outer and middle plates are offset relative to each other so that the electrolyte solution flowing from the holes of each of the outer plates enters the holes of the middle plate, flowing through the recesses parallel to the surface on which the electrodes are placed. In this case, the electrodes completely cover the surface of the outer plates with the exception of the area occupied by the holes, or the electrodes are electrically conductive strips located around the through holes made in the outer plates. In this case, the through holes have a round shape, or the shape of a polygon, or the shape of long narrow slots. 4 s.p. f-ly, 5 ill.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к чувствительным элементам (электродным узлам) молекулярно-электронных преобразователей диффузионного типа.The utility model relates to measuring equipment, in particular, to sensitive elements (electrode nodes) of diffusion-type molecular-electronic converters.

Чувствительные элементы молекулярно-электронных преобразователей используют раствор электролита в качестве рабочего тела и преобразуют поток электролита в электрический сигнал. Конструктивно, они включают две пары электродов, помещенных в канал или группу каналов, заполненных электролитом. В каждой паре один электрод находится при потенциале на 200-400 мВ более высоком относительно второго электрода.Sensitive elements of molecular-electronic converters use an electrolyte solution as a working fluid and convert the electrolyte stream into an electrical signal. Structurally, they include two pairs of electrodes placed in a channel or group of channels filled with electrolyte. In each pair, one electrode is at a potential 200-400 mV higher relative to the second electrode.

В качестве рабочей жидкости чаще всего используется водный раствор йод-йодидного электролита, состоящего из высококонцентрированного водного раствора соли йодида (обычно используется йодид лития или йодид калия) с небольшой добавкой молекулярного йода. Концентрация йодида превышает концентрацию йода в 100 и более раз. Соль в растворе практически полностью диссоциирована, а йод находится в форме ионов трийодида. Могут использоваться и другие окислительно-восстановительные системы.An aqueous solution of iodine-iodide electrolyte, which consists of a highly concentrated aqueous solution of iodide salt (usually lithium iodide or potassium iodide) with a small addition of molecular iodine, is most often used as a working fluid. The iodide concentration exceeds the iodine concentration by 100 or more times. The salt in the solution is almost completely dissociated, and iodine is in the form of triiodide ions. Other redox systems may also be used.

Под действием указанной разности потенциалов на электродах происходит следующая электрохимическая реакция:Under the influence of the indicated potential difference on the electrodes, the following electrochemical reaction occurs:

При этом на анодах происходит реакция образования активных ионов трийодида, а на катодах протекает обратная реакция. При достаточно большой разности потенциалов (режим насыщения) величина токов определяется скоростью доставки к катодам ионов трийодида, возникающих на анодах. В неподвижном электролите доставка активных ионов производится через механизм диффузии. Уменьшение расстояния между анодом и катодом увеличивает скорость диффузии, а, следовательно, межэлектродный ток. Если жидкость приходит в движение, то помимо диффузии перенос активных ионов осуществляется конвекцией. Ток катода возрастает, если жидкость течет по направлению от смежного анода и убывает при противоположном движении жидкости.In this case, the reaction of formation of active triiodide ions occurs at the anodes, and the reverse reaction proceeds at the cathodes. With a sufficiently large potential difference (saturation mode), the magnitude of the currents is determined by the rate of delivery of the triiodide ions to the cathodes arising at the anodes. In a stationary electrolyte, the delivery of active ions is via a diffusion mechanism. Reducing the distance between the anode and cathode increases the diffusion rate, and, consequently, the interelectrode current. If the liquid moves, then in addition to diffusion, the transfer of active ions is carried out by convection. The cathode current increases if the liquid flows in the direction from the adjacent anode and decreases with the opposite movement of the liquid.

Предложено и практически используется несколько конструкций чувствительного элемента. В классической конструкции Ларкама, Инглиша и Эвертсона (English, G. Е. (1975). Response characteristics of polarized cathode solion linear acoustic transducers. The Journal of the Acoustical Society of America, 58(1), 266, Larkam, C. W. (1965). Theoretical Analysis of the Solion Polarized Cathode Acoustic Linear Transducer. The Journal of the Acoustical Society of America, 37(4)) электроды были изготовлены из сеток, расстояние между которыми составляло около 1 мм. Такая конструкция не нашла широкого распространения в силу ограничений частотного диапазона (активные ионы, возникшие на аноде за период изменения сигнала, не успевали достичь катода), а также из-за высоких шумов естественной конвекции в межэлектродном пространстве.Several designs of the sensing element are proposed and practically used. In the classic construct of Larkam, English and Evertson (English, G. E. (1975). Response characteristics of polarized cathode solion linear acoustic transducers. The Journal of the Acoustical Society of America, 58 (1), 266, Larkam, CW (1965 ). Theoretical Analysis of the Solion Polarized Cathode Acoustic Linear Transducer. The Journal of the Acoustical Society of America, 37 (4)). The electrodes were made of grids, the distance between which was about 1 mm. This design was not widely used due to frequency range limitations (active ions that appeared on the anode during the signal change did not have time to reach the cathode), and also due to the high noise of natural convection in the interelectrode space.

Уменьшение межэлектродного расстояния до 100-300 мкм («Введение в молекулярную электронику», под ред., Н.С. Лидоренко, М.,: Энергоатомиздат, 1984 г.) и размещение в пространстве между электродами перфорированных диэлектрических прокладок позволило расширить верхнюю границу частотного диапазона до нескольких десятков Герц и практически полностью устранить вклад естественной конвекции в собственные шумы прибора. Современные преобразователи такого типа имеют межэлектродное расстояние ~40 мкм, частотный диапазон до 300 Гц (V. М. Agafonov, I. V. Egorov, and A. S. Shabalina, "Operating principles and technical characteristics of a small-sized molecular-electronic seismic sensor with negative feedback," Seism. Instruments, vol. 50, no. 1, pp. 1-8, 2014.), демонстрируют высокие выходные параметры, на уровне лучших электромеханических аналогов, и широко используются в сейсмологии, сейсморазведке, мониторинге зданий и сооружений.Reducing the interelectrode distance to 100-300 μm (“Introduction to Molecular Electronics”, ed., NS Lidorenko, M., Energoatomizdat, 1984) and placing perforated dielectric spacers in the space between the electrodes made it possible to expand the upper frequency boundary range up to several tens of Hertz and almost completely eliminate the contribution of natural convection to the inherent noise of the device. Modern converters of this type have an interelectrode distance of ~ 40 μm, a frequency range of up to 300 Hz (V. M. Agafonov, IV Egorov, and AS Shabalina, "Operating principles and technical characteristics of a small-sized molecular-electronic seismic sensor with negative feedback, "Seism. Instruments, vol. 50, no. 1, pp. 1-8, 2014.), demonstrate high output parameters, at the level of the best electromechanical counterparts, and are widely used in seismology, seismic surveying, monitoring of buildings and structures.

Основным недостатком данного типа датчиков является сложность для серийного производства. В частности, изготовление требует большого числа ручных технологических операций. Еще одним недостатком данной технологии является относительно высокий собственный шум. Причина возникновения такого шума обусловлена неэффективным использованием рабочей площади электродов. Фактически, в преобразовании участвует только часть площади, в то время как в генерации шума - вся поверхность.The main disadvantage of this type of sensor is the complexity for mass production. In particular, manufacturing requires a large number of manual technological operations. Another disadvantage of this technology is the relatively high intrinsic noise. The cause of this noise is due to inefficient use of the working area of the electrodes. In fact, only part of the area is involved in the conversion, while the entire surface is involved in the generation of noise.

Высокие технические параметры чувствительных элементов молекулярно-электронных датчиков, изготовленных по сеточной технологии, стимулировали в последние 5 лет многочисленные и вполне успешные попытки создания аналогичных по назначению устройств с применением технологий, максимально ориентированных для массового производства.The high technical parameters of the sensitive elements of molecular-electronic sensors manufactured by grid technology have stimulated in the last 5 years numerous and quite successful attempts to create similar-purpose devices using technologies that are maximally oriented for mass production.

В основном, использовались технологии, разработанные в микроэлектронной промышленности. Можно выделить две основные группы подходов. В одном из подходов используется конструкция, впервые запатентованная в (US 8024971 B2. Convective accelerometer) и представляющая собой структуру в виде чередующихся проводящих и непроводящих слоев со сквозными каналами, пересекающими указанные слои. Реализация такой структуры с помощью микроэлектронных технологий представлена в работе (Z. Sun, D. Chen, J. Chen, T. Deng, G. Li, and J. Wang, "A MEMS based electrochemical seismometer with a novel integrated sensing unit," Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2016, vol. 2016-Febru, pp. 247-250.). В данной реализации указанная структура представляла собой систему кремниевых пластин с отверстиями, на поверхности которых осаждались тонкие платиновые слои. Сквозные отверстия были изготовлены с применением технологии глубокого ионного травления. Изготовленные образцы характеризовались крайне малой толщиной проводящих слоев по сравнению с толщиной канала: 200 нм по сравнению со 10-100 микрон. Как следствие, активные ионы, расположенные в центре канала, не успевают достичь электродов на его стенках за время прохождения жидкости через часть канала, находящуюся внутри электродного материала. Увеличение толщины проводящих слоев увеличивает расход дорогостоящей платины. Еще одна подобная конструкция, с тем отличием, что в качестве субстрата для нанесения платиновых слоев использовался тонкий слой парилена вместо кремниевой подложки, описана в (G. Li et al., "A Flexible Sensing Unit Manufacturing Method of Electrochemical Seismic Sensor," Sensors, vol. 18, no. 4, p. 1165, 2018.) и, в целом, обладает аналогичным недостатком.Mostly, technologies developed in the microelectronic industry were used. Two main groups of approaches can be distinguished. One approach uses a design first patented in (US 8024971 B2. Convective accelerometer) and representing a structure in the form of alternating conductive and non-conductive layers with through channels crossing these layers. The implementation of such a structure using microelectronic technologies is presented in (Z. Sun, D. Chen, J. Chen, T. Deng, G. Li, and J. Wang, "A MEMS based electrochemical seismometer with a novel integrated sensing unit," Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2016, vol. 2016-Febru, pp. 247-250.). In this implementation, this structure was a system of silicon wafers with holes on the surface of which thin platinum layers were deposited. Through holes were made using deep ion etching technology. The fabricated samples were characterized by an extremely small thickness of the conductive layers compared to the channel thickness: 200 nm compared to 10-100 microns. As a result, active ions located in the center of the channel do not have time to reach the electrodes on its walls during the passage of liquid through the part of the channel inside the electrode material. An increase in the thickness of the conductive layers increases the consumption of expensive platinum. Another similar design, with the difference that a thin layer of parylene instead of a silicon substrate was used as a substrate for applying platinum layers, is described in (G. Li et al., "A Flexible Sensing Unit Manufacturing Method of Electrochemical Seismic Sensor," Sensors, vol. 18, no. 4, p. 1165, 2018.) and, in general, has a similar disadvantage.

Другая группа технических решений использует плоские электроды, нанесенные на поверхность (Криштоп, Агафонов патент РФ №2444738, 2012; Не, W. Т., Chen, D. Y., Wang, J. В., & Zhang, Z. Y. (2015). MEMS based broadband electrochemical seismometer. Optics and Precision Engineering, 23(2), 444-451; Krishtop, V. G., Agafonov, V. M., & Bugaev, a. S. (2012). Technological principles of motion parameter transducers based on mass and charge transport in electrochemical microsystems. Russian Journal of Electrochemistry, 48(7), 746-755.; Chen, D., Li, G., Wang, J., Chen, J., He, W., Fan, Y., Wang, P. (2013). A micro electrochemical seismic sensor based on MEMS technologies. Sensors and Actuators A: Physical, 202, 85-89). В таком подходе можно изготовить рабочий электрод со значительной рабочей поверхностью, что исключает снижение чувствительности, связанное с тем, что ионы не успевают достичь поверхности электродов. Основные недостатки конструкций такого рода обусловлены тем, что все электроды расположены на одной поверхности. Это резко усложняет топологию проводящих дорожек, обеспечивающих их соединение с внешними контактными площадками. В частности, чтобы избежать пересечений проводящих дорожек, приходится создавать многослойные структуры, что удорожает изделие, либо использовать длинные дорожки, что, с учетом их малой толщины, увеличивает выходное сопротивление и, в конечном счете, уменьшает коэффициент преобразования чувствительного элемента. Указанные выше технические решения могут рассматриваться как аналоги заявленной полезной модели, в качестве наиболее близкого из которых может быть выбрано изобретение, раскрытое в патенте РФ №2444738.Another group of technical solutions uses flat electrodes deposited on the surface (Krishtop, Agafonov RF patent No. 2444738, 2012; He, W. T., Chen, DY, Wang, J. B., & Zhang, ZY (2015). MEMS based broadband electrochemical seismometer. Optics and Precision Engineering, 23 (2), 444-451; Krishtop, VG, Agafonov, VM, & Bugaev, a. S. (2012). Technological principles of motion parameter transducers based on mass and charge transport in electrochemical microsystems. Russian Journal of Electrochemistry, 48 (7), 746-755 .; Chen, D., Li, G., Wang, J., Chen, J., He, W., Fan, Y., Wang, P. (2013). A micro electrochemical seismic sensor based on MEMS technologies. Sensors and Actuators A: Physical, 202, 85-89). In this approach, it is possible to manufacture a working electrode with a significant working surface, which eliminates the decrease in sensitivity due to the fact that ions do not have time to reach the surface of the electrodes. The main disadvantages of structures of this kind are due to the fact that all the electrodes are located on one surface. This dramatically complicates the topology of the conductive paths, ensuring their connection with external contact pads. In particular, in order to avoid intersections of the conductive tracks, it is necessary to create multilayer structures, which increases the cost of the product, or use long tracks, which, taking into account their small thickness, increases the output resistance and, ultimately, reduces the conversion coefficient of the sensitive element. The above technical solutions can be considered as analogues of the claimed utility model, as the closest of which the invention disclosed in RF patent No. 2444738 can be selected.

Измерительный элемент датчика параметров движения на принципах молекулярно-электронного переноса, представляющий собой разделенные зазором две или более непроводящие пластины со сквозными отверстиями, с нанесенными на одной или на обеих пластинах электродами, помещенные в рабочую жидкость, отличающийся тем, что указанные электроды размещены в указанном зазоре так, что при протекании через измерительный элемент жидкость последовательно проходит через сквозные отверстия в одной пластине, зазор с электродами и сквозные отверстия во второй пластине. Существенным общим недостатком всех подходов, основанных на применении микроэлектронных технологий, является высокая стоимость необходимого для реализации технологического процесса основного оборудования, окупить которую возможно только при очень больших объемах производства, около миллиона чувствительных элементов в год, что исключает возможность использования найденных технических решений малыми производственными компаниями.The measuring element of the motion parameter sensor on the principles of molecular electron transfer, which is two or more non-conductive plates separated by a gap with through holes, with electrodes deposited on one or both plates, placed in a working fluid, characterized in that said electrodes are placed in said gap so that when flowing through the measuring element, the liquid sequentially passes through the through holes in one plate, the gap with the electrodes and the through holes in W shouting plate. A significant common drawback of all approaches based on the use of microelectronic technologies is the high cost of the basic equipment necessary for the implementation of the technological process, which can be recouped only with very large volumes of production, about a million sensitive elements per year, which excludes the possibility of using the technical solutions found by small manufacturing companies .

Задачей и техническим результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции чувствительного элемента молекулярно-электронного датчика с сохранением высокого коэффициента преобразования, обеспечивающее создание чувствительного элемента, имеющего простую топологию, который может быть изготовлен с применением промышленных технологий, не требующих использования дорогостоящего микроэлектронного оборудования.The objective and technical result of the proposed technical solution is to simplify the design of the sensitive element of the molecular-electronic sensor while maintaining a high conversion coefficient, which ensures the creation of a sensitive element having a simple topology that can be manufactured using industrial technologies that do not require the use of expensive microelectronic equipment.

Технический результат достигается за счет создания чувствительного элемента молекулярно-электронного датчика, погруженного в раствор электролита, содержащего две пары электродов, выполненного в виде трех пластин, прилегающих друг к другу без зазора, при этом внешние пластины имеют сквозные отверстия, и на их поверхностях нанесены проводящие слои электродов, а средняя пластина имеет сквозные отверстия, которые примыкают к углублениям, выполненным на поверхности средней пластины и обеспечивающим протекание раствора электролита параллельно поверхности электродов. При этом оси сквозных отверстий во внешних и средней пластинах смещены друг относительно друга таким образом, что раствор электролита, вытекающий из отверстий каждой из внешних пластин, попадает в отверстия средней пластины, протекая через углубления параллельно поверхности, на которой размещены электроды. При этом электроды полностью покрывают поверхность внешних пластин за исключением области, занятой отверстиями, или электроды представляют собой электрически проводящие полоски, расположенные вокруг сквозных отверстий, выполненных во внешних пластинах. При этом сквозные отверстия имеют круглую форму или форму многоугольника, или форму длинных узких щелей.The technical result is achieved by creating a sensitive element of a molecular-electronic sensor immersed in an electrolyte solution containing two pairs of electrodes, made in the form of three plates adjacent to each other without a gap, while the outer plates have through holes and conductive surfaces are deposited on their surfaces layers of electrodes, and the middle plate has through holes that are adjacent to the recesses made on the surface of the middle plate and allowing the electrolyte solution to flow in parallel the surface of the electrodes. The axes of the through holes in the outer and middle plates are offset from each other so that the electrolyte solution flowing from the holes of each of the outer plates enters the holes of the middle plate, flowing through the recesses parallel to the surface on which the electrodes are placed. In this case, the electrodes completely cover the surface of the outer plates with the exception of the area occupied by the holes, or the electrodes are electrically conductive strips located around the through holes made in the outer plates. In this case, the through holes have a round shape or a polygon shape, or the shape of long narrow slots.

Детали, признаки, а также преимущества настоящей полезной модели следуют из описания реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:Details, features, and also advantages of this utility model follow from the description of the implementation of the claimed technical solution using the drawings, which show:

Фиг. 1 - Поперечное сечение чувствительного элемента, состоящего из трех пластин, без зазоров примыкающих друг к другу.FIG. 1 - Cross section of a sensing element consisting of three plates, without gaps adjacent to each other.

Фиг. 2 - Объемное изображение чувствительного элемента, состоящего из трех пластин, без зазоров примыкающих друг к другу. Внешние пластины 1 покрыты с обеих сторон проводящими слоями 2 (электроды) и содержат сквозные отверстия 3. Средняя пластина 4 содержит сквозные отверстия 6 и углубления (каналы) 5, сформированные на поверхностях пластины.FIG. 2 - Three-dimensional image of the sensitive element, consisting of three plates, without gaps adjacent to each other. The outer plates 1 are coated on both sides with conductive layers 2 (electrodes) and contain through holes 3. The middle plate 4 contains through holes 6 and recesses (channels) 5 formed on the surfaces of the plate.

Фиг. 3 - Схематическое изображение средней пластины чувствительного элемента 4 молекулярно-электронного датчика. Стрелками показано направление потока жидкости со стороны прилегающей внешней пластины.FIG. 3 - Schematic representation of the middle plate of the sensitive element 4 of the molecular-electronic sensor. The arrows indicate the direction of fluid flow from the adjacent outer plate.

Фиг. 4 - Схематическое изображение потоков электролита в предлагаемом чувствительном элементе.FIG. 4 - Schematic representation of the flow of electrolyte in the proposed sensitive element.

Фиг. 5 - Пример реализации проводящего электродного покрытия на поверхности внешней пластины, при котором электроды представляют собой замкнутые контуры 7, окружающие сквозные отверстия 3 и соединенные между собой проводящими перемычками 8.FIG. 5 - An example of the implementation of a conductive electrode coating on the surface of the outer plate, in which the electrodes are closed loops 7, surrounding through holes 3 and interconnected by conductive jumpers 8.

Чувствительный элемент молекулярно-электронного датчика состоит из трех без зазора прилегающих друг к другу пластин (фиг. 1). При этом, на поверхностях внешних пластин 1 сформированы проводящие слои 2 (электроды), и указанные внешние пластины 1 содержат сквозные отверстия 3, соединяющие указанные электроды на поверхностях пластин. Средняя пластина 4 содержит углубления 5 и сквозные отверстия 6, показанные на фиг. 3. Углубления и сквозные отверстия в средней пластине расположены так, чтобы сформировать потоки жидкости, протекающей через чувствительный элемент, следующим образом. Жидкость на входе в чувствительный элемент проходит через отверстие во внешней пластине, попадает в углубление, изготовленное в средней пластине, двигаясь по которому, достигает отверстия в средней пластине, перетекает через него на ее противоположную сторону, где попадает в другое углубление, двигаясь по которому, достигает отверстия во второй внешней пластине, через которую выходит на сторону чувствительного элемента, противоположную входу. Схема движения жидкости в чувствительном элементе показана на фиг. 4 стрелками. Преобразование механического сигнала в выходной электрический ток происходит при обтекании жидкостью электродов, расположенных на внутренних сторонах внешних пластин. Эти электроды подключаются к отрицательному источнику напряжения и играют роль катодов в образованной описанными электродами электрохимической ячейке.The sensitive element of the molecular-electronic sensor consists of three plates with no gap adjacent to each other (Fig. 1). In this case, conductive layers 2 (electrodes) are formed on the surfaces of the outer plates 1, and said outer plates 1 contain through holes 3 connecting these electrodes on the surfaces of the plates. The middle plate 4 comprises recesses 5 and through holes 6 shown in FIG. 3. The recesses and through holes in the middle plate are arranged so as to form flows of fluid flowing through the sensing element, as follows. The fluid at the entrance to the sensing element passes through the hole in the outer plate, enters the recess made in the middle plate, moving along which, reaches the hole in the middle plate, flows through it to its opposite side, where it enters another recess, moving along which, reaches the hole in the second outer plate, through which it goes to the side of the sensing element, opposite the entrance. A flow diagram of the fluid in the sensing element is shown in FIG. 4 arrows. The conversion of a mechanical signal into an output electric current occurs when fluid flows around electrodes located on the inner sides of the outer plates. These electrodes are connected to a negative voltage source and play the role of cathodes in the electrochemical cell formed by the described electrodes.

В частном случае реализации заявленного технического решения электроды на поверхности внешних пластин могут представлять собой сплошное покрытие. Этот вариант реализации показан на фиг. 1.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the electrodes on the surface of the outer plates can be a continuous coating. This embodiment is shown in FIG. 1.

В другом частном случае реализации электроды на поверхности внешних пластин могут покрывать только часть поверхности пластин. На фиг. 5 показан пример покрытия поверхности пластины, при котором электроды представляют электрически связанные между собой проводящие полоски, расположенные вокруг сквозных отверстий.In another particular embodiment, the electrodes on the surface of the outer plates can cover only part of the surface of the plates. In FIG. Figure 5 shows an example of a plate surface coating in which the electrodes are electrically interconnected conductive strips located around the through holes.

В отличии от конструкции, описанной в работах (Криштоп, Агафонов патент РФ №2444738, 2012; Не, W. Т., Chen, D. Y„ Wang, J. В., & Zhang, Z. Y. (2015). MEMS based broadband electrochemical seismometer. Optics and Precision Engineering, 23(2), 444-451, Krishtop, V. G., Agafonov, V. M., & Bugaev, a. S. (2012). Technological principles of motion parameter transducers based on mass and charge transport in electrochemical microsystems. Russian Journal of Electrochemistry, 48(7), 746-755., Chen, D., Li, G., Wang, J., Chen, J., He, W., Fan, Y., Wang, P. (2013). A micro electrochemical seismic sensor based on MEMS technologies. Sensors and Actuators A: Physical, 202, 85-89) на каждой поверхности пластины находится только один протяженный электрод и создание контактной площадки для выходного контакта не представляет сложности. Одновременно, чувствительный элемент характеризуется высоким коэффициентом преобразования, поскольку позволяет создать конструкцию, в которой размер электрода в направлении перетекания жидкости сопоставим с толщиной канала.In contrast to the design described in the works (Krishtop, Agafonov RF patent No. 2444738, 2012; He, W. T., Chen, D. Y „Wang, J. B., & Zhang, ZY (2015). MEMS based broadband electrochemical seismometer. Optics and Precision Engineering, 23 (2), 444-451, Krishtop, VG, Agafonov, VM, & Bugaev, a. S. (2012). Technological principles of motion parameter transducers based on mass and charge transport in electrochemical microsystems. Russian Journal of Electrochemistry, 48 (7), 746-755., Chen, D., Li, G., Wang, J., Chen, J., He, W., Fan, Y., Wang, P (2013). A micro electrochemical seismic sensor based on MEMS technologies. Sensors and Actuators A: Physical, 202, 85-89) on each surface of the plate there is only one extended electrode and the creation of a contact area for the output contact is not S THE complexity. At the same time, the sensitive element is characterized by a high conversion coefficient, since it allows you to create a design in which the size of the electrode in the direction of fluid flow is comparable with the thickness of the channel.

Claims (5)

1. Чувствительный элемент молекулярно-электронного датчика, погруженный в раствор электролита, содержащий две пары электродов, отличающийся тем, что выполнен в виде трех пластин, прилегающих друг к другу без зазора, при этом внешние пластины имеют сквозные отверстия, и на их поверхностях нанесены проводящие слои электродов, а средняя пластина имеет сквозные отверстия, которые примыкают к углублениям, выполненным на поверхности средней пластины и обеспечивающим протекание раствора электролита параллельно поверхности электродов.1. A sensitive element of a molecular-electronic sensor immersed in an electrolyte solution containing two pairs of electrodes, characterized in that it is made in the form of three plates adjacent to each other without a gap, while the outer plates have through holes, and conductive surfaces are applied on their surfaces layers of electrodes, and the middle plate has through holes that are adjacent to the recesses made on the surface of the middle plate and allowing the electrolyte solution to flow parallel to the surface of the electrodes. 2. Чувствительный элемент по п. 1, отличающийся тем, что оси сквозных отверстий во внешних и средней пластинах смещены друг относительно друга таким образом, что раствор электролита, вытекающий из отверстий каждой из внешних пластин, попадает в отверстия средней пластины, протекая через углубления параллельно поверхности, на которой размещены электроды.2. The sensitive element according to claim 1, characterized in that the axes of the through holes in the outer and middle plates are offset relative to each other so that the electrolyte solution flowing from the holes of each of the outer plates enters the holes of the middle plate, flowing through the recesses in parallel the surface on which the electrodes are placed. 3. Чувствительный элемент по п. 1, отличающийся тем, что электроды полностью покрывают поверхность внешних пластин, за исключением области, занятой отверстиями.3. The sensing element according to claim 1, characterized in that the electrodes completely cover the surface of the outer plates, with the exception of the area occupied by the holes. 4. Чувствительный элемент по п. 1, отличающийся тем, что электроды представляют собой электрически проводящие полоски, расположенные вокруг сквозных отверстий, выполненных во внешних пластинах.4. The sensitive element according to claim 1, characterized in that the electrodes are electrically conductive strips located around the through holes made in the outer plates. 5. Чувствительный элемент по п. 1, отличающийся тем, что сквозные отверстия имеют круглую форму, или форму многоугольника, или форму длинных узких щелей.5. The sensitive element according to claim 1, characterized in that the through holes have a round shape, or a polygon shape, or the shape of long narrow slots.

Images