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Chemical Sensors(springer)(已上传!)
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Chemical Sensors An Introduction for Scientists and Engineers [size=5]http://www.91files.com/?GC7053U2QWY4LQ6P27O0 Contents 1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 SensorsandSensorScience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 Sensors–EyesandEarsofMachines . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.2 TheTerm‘Sensor’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 ChemicalSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.1 Characteristics of a Chemical Sensor . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.2 ElementsofChemicalSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.3 Characterisation of Chemical Sensors . . . . . . . . . . . . . 11 1.3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1 SensorPhysics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.1 Solids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.2 OpticalPhenomenaandSpectroscopy . . . . . . . . . . . . . 25 2.1.3 PiezoelectricityandPyroelectricity . . . . . . . . . . . . . . 37 2.2 SensorChemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.2.1 ChemicalEquilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.2.2 KineticsandCatalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.2.3 ElectrolyticSolutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.2.4 Acids and Bases, Deposition Processes andComplexCompounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.2.5 RedoxEquilibria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 2.2.6 Electrochemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.2.7 Ion Exchange, Solvent Extraction and Adsorption Equilibria . 72 2.2.8 SpecialFeaturesofBiochemicalReactions . . . . . . . . . . . 78 2.3 SensorTechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 2.3.1 Thick-FilmTechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 2.3.2 Thin-FilmTechnologyandPatterningProcedures . . . . . . 85 2.3.3 SurfaceModificationandOrderedMonolayers . . . . . . . . 87 2.3.4 MicrosystemsTechnology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 2.4 MeasurementwithSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 2.4.1 PrimaryElectronics forSensors . . . . . . . . . . . . . . . . 99 2.4.2 InstrumentsforElectricMeasurements . . . . . . . . . . . . 103 2.4.3 Optical Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 2.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 VIII Contents 3 Semiconductor Structures as Chemical Sensors . . . . . . . . . . 115 3.1 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4 Mass-Sensitive Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 4.1 BAWSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 4.2 SAWSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 5 Conductivity Sensors and Capacitive Sensors . . . . . . . . . . . 123 5.1 ConductometricSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5.2 ResistiveandCapacitiveGasSensors . . . . . . . . . . . . . . 126 5.2.1 GasSensorsBasedonPolycrystallineSemiconductors . . . . 126 5.2.2 GasSensorsMadeofPolymersandGels . . . . . . . . . . . . 129 5.3 ResistiveandCapacitiveSensors forLiquids . . . . . . . . . . 130 5.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 6 Thermometric and Calorimetric Sensors . . . . . . . . . . . . . . 133 6.1 SensorswithThermistorsandPellistors . . . . . . . . . . . . 133 6.2 PyroelectricSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 6.3 SensorsBasedonOtherThermalEffects . . . . . . . . . . . . 136 6.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 7 Electrochemical Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 7.1 PotentiometricSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 7.1.1 SelectivityofPotentiometricSensors . . . . . . . . . . . . . . 141 7.1.2 Ion-SelectiveElectrodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 7.1.3 TheIon-SelectiveFieldEffectTransistor (ISFET) . . . . . . . 159 7.1.4 MeasurementwithPotentiometricSensors . . . . . . . . . . 162 7.2 AmperometricSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 7.2.1 SelectivityofAmperometricSensors . . . . . . . . . . . . . . 167 7.2.2 ElectrodeDesignandExamples . . . . . . . . . . . . . . . . 169 7.2.3 MeasurementwithAmperometricSensors . . . . . . . . . . . 173 7.3 SensorsBasedonOtherElectrochemicalMethods . . . . . . 175 7.4 ElectrochemicalBiosensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 7.4.1 Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 7.4.2 ClassesofElectrochemicalBiosensors . . . . . . . . . . . . . 179 7.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 8 Optical Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 8.1 OpticalFibresasaBasis forOpticalSensors . . . . . . . . . . 199 8.2 Fibre SensorsWithout Chemical Receptors (Mediators) . . . 202 8.3 Optodes:FibreSensorswithaChemicalReceptor . . . . . . . 205 8.3.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 8.3.2 OptodeswithSimpleReceptorLayers . . . . . . . . . . . . . 208 8.3.3 OptodeswithComplexReceptorLayers . . . . . . . . . . . . 211 Contents IX 8.4 SensorswithPlanarOpticalTransducers . . . . . . . . . . . . 211 8.4.1 PlanarWaveguides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 8.4.2 Surface Plasmon Resonance andResonant-MirrorPrismCouplers . . . . . . . . . . . . . 213 8.5 OpticalBiosensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 8.5.1 Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 8.5.2 OpticalEnzymeSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 8.5.3 OpticalBioaffinitySensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 8.5.4 OpticalDNASensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 8.6 SensorSystemswithIntegratedOptics . . . . . . . . . . . . . 223 8.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 9 Chemical Sensors as Detectors and Indicators . . . . . . . . . . . 227 9.1 Indicators forTitrationProcesses . . . . . . . . . . . . . . . . 227 9.2 Flow-Through Detectors for Continuous Analysers andforSeparationTechniques . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 9.2.1 ContinuousAnalysers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 9.2.2 SeparationMethods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 9.3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 10 Sensor Arrays and Micro Total Analysis Systems . . . . . . . . . . 241 10.1 TwoTrendsandTheirCauses . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 10.2 SmartSensorsandSensorArrays . . . . . . . . . . . . . . . 242 10.2.1 IntelligenceinSensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 10.2.2 SensorArrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 10.3 Micro Total Chemical Analysis Systems (μ-TASs) . . . . . . . 253 10.3.1 History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 10.3.2 TechnologicalAspects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 10.3.3 Characteristic Operations and Processes inMicroTotalAnalysers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 10.3.4 Examples of μ-TAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 10.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 Subject Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 267 [ Last edited by polymersun on 2007-9-18 at 19:02 ] |
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