非侵入式pH測(cè)量又稱(chēng)非接觸式pH測(cè)量，是區(qū)別于傳統(tǒng)侵入式pH電極的新型測(cè)量技術(shù)，其核心特征是傳感主體的核心測(cè)量部件無(wú)需直接插入被測(cè)介質(zhì)內(nèi)部，僅通過(guò)透明測(cè)量窗口與被測(cè)介質(zhì)形成物理隔離，僅窗口外側(cè)的敏感修飾層與介質(zhì)接觸，從根源上避免了傳統(tǒng)pH測(cè)量中電極污染介質(zhì)、介質(zhì)腐蝕電極的痛點(diǎn)，是高純工業(yè)、高危場(chǎng)景下pH監(jiān)測(cè)的核心方案之一。
當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣的非侵入式pH測(cè)量以光學(xué)原理為主流，典型代表為熒光法測(cè)量技術(shù)：傳感窗口外側(cè)會(huì)修飾特殊的pH敏感熒光涂層，該涂層的分子結(jié)構(gòu)會(huì)隨環(huán)境pH值變化改變熒光發(fā)射強(qiáng)度、壽命或特征峰位置；測(cè)量時(shí)，內(nèi)置光源照射涂層，檢測(cè)模塊接收涂層反射或發(fā)射的熒光信號(hào)，通過(guò)預(yù)設(shè)的信號(hào)-pH對(duì)應(yīng)關(guān)系即可反推介質(zhì)pH值。部分針對(duì)不透明介質(zhì)的pH傳感器則會(huì)采用拉曼散射、介電常數(shù)檢測(cè)原理，無(wú)需依賴(lài)介質(zhì)透光性即可完成測(cè)量。
相比傳統(tǒng)侵入式pH電極，非侵入式方案具備不可替代的適用優(yōu)勢(shì)：首先是無(wú)污染特性，傳感元件與介質(zhì)隔離，不會(huì)引入電極電解液、金屬離子等雜質(zhì)，也不會(huì)被介質(zhì)污染，適配超純水、注射用水、半導(dǎo)體級(jí)試劑、生物發(fā)酵液等對(duì)純度要求高的場(chǎng)景，避免傳統(tǒng)電極污染晶圓、發(fā)酵液的問(wèn)題；其次是強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，無(wú)需接觸介質(zhì)的電極結(jié)構(gòu)可耐受強(qiáng)酸強(qiáng)堿、高溫高壓、高粘度含顆粒介質(zhì)，也無(wú)需擔(dān)心高危、有毒、放射性介質(zhì)的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，適合高壓反應(yīng)釜、密閉管道、海洋監(jiān)測(cè)等難接近、高風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景；第三是免維護(hù)、長(zhǎng)壽命，無(wú)需定期更換電極電解液、清洗結(jié)垢電極，校準(zhǔn)周期可達(dá)3-12個(gè)月，大幅降低現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維成本。
目前非侵入式pH傳感器已在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用：半導(dǎo)體行業(yè)中，超純水系統(tǒng)、晶圓清洗槽、蝕刻液的pH監(jiān)測(cè)是非侵入式方案的核心應(yīng)用場(chǎng)景，避免顆粒污染是行業(yè)強(qiáng)制要求；生物制藥領(lǐng)域，傳感器可耐受CIP原位清洗、SIP高溫蒸汽滅菌，無(wú)需頻繁更換電極，大幅降低發(fā)酵罐的運(yùn)維成本；化工、環(huán)保領(lǐng)域也逐步推廣該技術(shù)用于強(qiáng)腐蝕廢液、含顆粒礦漿的pH監(jiān)測(cè)，減少電極損耗。
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