WO2005054836A1 - Potentiometric measuring cell used in microprocessing technology - Google Patents

Potentiometric measuring cell used in microprocessing technology Download PDF

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WO2005054836A1
WO2005054836A1 PCT/EP2004/053151 EP2004053151W WO2005054836A1 WO 2005054836 A1 WO2005054836 A1 WO 2005054836A1 EP 2004053151 W EP2004053151 W EP 2004053151W WO 2005054836 A1 WO2005054836 A1 WO 2005054836A1
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WO
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sensor
opening
measuring
measuring cell
channel
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/053151
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German (de)
French (fr)
Inventor
Torsten Pechstein
Robert Scholz
Original Assignee
Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/4035Combination of a single ion-sensing electrode and a single reference electrode
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS

Definitions

  • a conventional sensor must be completely replaced in the event of defects or for maintenance; this usually includes both the actual sensor element and the reference system.
  • unfavorable flow conditions especially in flow shadows, can easily lead to deposits or the blocking of functional components such as diaphragms or the like.
  • static charges can occur due to the friction between the liquid and the pipelines, which can impair potentiometric measurements.
  • the measuring cell according to the invention for detecting a potentiometric variable comprises
  • the measuring channel has a first end section with an inlet opening, a second end section with an outlet opening and a middle section between the first and the second end section, and the middle one Section comprises at least one sensor opening at which the pentiometric sensor is arranged;
  • At least one first reference half-cell which has a first reference chamber and a first reference sensor for providing a reference potential, the reference chamber being connected to the lumen of the measuring channel via a reference opening in the measuring channel.
  • the measuring cell comprises a base body in which the measurement channel and the reference chamber are formed in the base body, for example during production by machining processes (drilling) or casting processes (injection molding).
  • the potentiometric sensor is preferably a semiconductor sensor, in particular an ion-sensitive FET sensor, the principle of which is shown, among other things, in German patent DE 198 57 953 C2.
  • the sensor it is currently preferred for the sensor to have an ion-sensitive section which is arranged at a minimal distance from the inner wall of the measuring channel in the region of the sensor opening. This means that no spur lines lead from the measuring channel to the ion-sensitive section.
  • the ion-sensitive section is at most offset by the wall thickness of the measuring channel and the thickness of a sealing element between the ion-sensitive section and the outer wall of the measuring channel with respect to the inner wall of the measuring channel.
  • the distance of the deepest point of the wettable surfaces in the sensor opening from the deepest plane, which runs perpendicular to an axis of the sensor opening and touches the inner wall of the measuring channel is preferably no more than the maximum diameter of the sensor opening, preferably no more than the minimum diameter of the sensor opening.
  • the distance of the deepest point of the wettable surfaces in the sensor opening from the deepest plane, which runs perpendicular to an axis of the sensor opening and touches the lumen of the measuring channel is more preferably not more than half the maximum diameter of the sensor opening, particularly preferably not more than that half the minimum diameter of the sensor opening.
  • the volume delimited by the wettable surface volume in the sensor opening is preferably constructed to be convex. That is, between any two points within this volume there are no constructive protrusions, which as Flow barriers could act.
  • at least the wettable part of the sensor, which comprises the ion-sensitive section has a planar surface. If the inner wall of the measuring channel is essentially cylindrical at least in sections and the sensor element has a planar surface, it is currently preferred that the outer wall of the measuring channel is adapted to the surface of the sensor element at least in the region of the sensor opening. For this purpose, for example, the outer wall in the area of the sensor opening can be guided planar in a straight cylindrical section in the axial direction parallel to the inner wall.
  • the course of the measuring channel can have a curvature or a kink, in which case the sensor opening is expediently arranged in the area of the curvature or kink, in particular on the convex outside of the curved or kinking measuring channel.
  • the sensor opening can be arranged around the apex or the curvature.
  • the sensor opening can be formed, for example, by a planar section through the measuring channel around the apex of the curvature, the section plane preferably being arranged essentially perpendicular to the radius of curvature of the course of the measuring channel.
  • the measuring cell preferably has a modular structure, the sensor being manufactured as an exchangeable sensor module.
  • the sensor module can have, for example, a semiconductor, in particular an FET sensor, which is pressed against the sensor opening of the measuring channel with a releasable clamping device.
  • the main body of a measuring cell can have a sensor shaft which extends from a surface of the main body to the sensor opening of the measuring channel, the outer wall of the measuring channel around the sensor opening serving as an axial stop surface for the sensor module.
  • the tensioning device can have an elastic element, for example a compression spring, with which the sensor module is pressed against the stop surface.
  • the sensor module can be contacted, for example, via a sealing element which is arranged between the stop surface and the sensor module, the sealing element being anisotropically conductive. Details of this are disclosed in the unpublished application 10260961.6. Likewise, the sensor module can be contacted via ordinary cables or bond wires. [014]
  • the reference opening in the middle section of the measuring channel preferably has a porous diaphragm, which for example comprise an organic material such as PTFE or a ceramic material such as corundum or zirconium dioxide can. In terms of a modular structure, it is expedient if the diaphragm is also interchangeable.
  • a section of the outer wall of the measuring channel, which surrounds the reference opening is designed as a stop surface.
  • suitable clamping means are provided, for example a hollow screw, with which the diaphragm is pressed against the stop surface.
  • KC1 is currently preferred as the reference solution, in which case a reference electrode with a silver wire is provided as the reference sensor.
  • two reference half cells each with a reference chamber and a reference electrode, are provided for providing a reference potential, wherein both reference half cells communicate with the measuring channel via reference openings and a reference diaphragm.
  • a first reference opening of the first reference half-cell is arranged upstream of the sensor opening in the measuring channel
  • a second reference opening of the second reference half-cell is arranged downstream of the sensor opening in the reference channel, the distance from the first reference opening from the sensor opening being substantially equal to the distance from the second reference opening from the sensor opening.
  • the measuring cell can optionally have further sensors, further sensor openings being provided for media-contacting sensors.
  • the measuring cell according to a further embodiment of the invention has a temperature sensor.
  • the temperature sensor can either be guided in a blind hole to the wall of the measuring channel, arranged in a separate sensor opening in contact with the media, or integrated in the sensor module of the pententiometric sensor.
  • connections to the measuring cell are preferably also designed such that no dead volumes between the supply line or discharge line and the measuring channel are avoided.
  • FIG. 1 a schematic section through a measuring cell according to the invention in the Level of the measuring channel
  • the measuring cell 1 comprises a base body with a channel block 2 and a base plate 3.
  • the base body is made of PEEK, with other materials depending on the requirements with regard to temperature, pressure and pH range can be used, for example metallic materials, especially stainless steel.
  • a channel 10 runs in the channel block 2 and has a first channel section 11 and a second channel section 12 which adjoin one another, the measuring channel 10 having a kink of approximately 60 ° in the transition region between the first channel section and the second channel section.
  • the measuring channel is made through bores with a diameter of 2 mm in the channel body 10.
  • a sensor opening 15 is provided in the bend, the axis of the sensor opening 15 running in the plane spanned by the axes of the first channel section 11 and of the second channel section 12 and bisecting the angle between the axes of the channel sections.
  • the sensor opening 15 has a diameter that is smaller than the diameter of the measuring channel. For example, the diameter of the sensor opening is approximately 1 mm.
  • a sensor shaft 4 adjoins the sensor opening 15, which comprises a bore in the channel block 2, the bore having a larger diameter than the sensor opening 15.
  • the outer wall of the measuring channel facing the sensor shaft 4 is planar around the sensor opening and serves as an axial stop surface for a sensor module 20 which comprises an FET sensor chip, in particular an isFET sensor chip.
  • the currently preferred pH-isFET has Ta O as the gate material, with which long-term stable sensor modules with a broad pH, temperature and pressure specification can be provided.
  • the wettable surface of the sensor module 20 is pressed against the sensor opening 15 by means of a compression spring 18, which is axially clamped between a receptacle 5 in the base plate 3 and the sensor module 20, with the sensor opening 15 and the outer wall of the measuring channel Sensor module 20 an annular flat gasket is clamped.
  • the contacting of the sensor module 20 takes place via bond wires, which are led via a cable duct, not shown here, to an interface to which a transmitter can be connected.
  • the structure of the reference half-cell can be seen from FIG. 2.
  • the reference half-cell comprises a reference chamber which is formed by means of a first chamber bore 28 and a second chamber bore 29 in the channel block 2, and a third chamber bore 31 in the base plate 3.
  • the first chamber bore 28 extends from a lateral surface of the channel block 2 horizontally to a region of the wall of the first channel section 11 of the measuring channel in which a reference opening 16 is arranged.
  • the reference opening 16 has a diameter of approximately 1 mm.
  • the diameter of the first chamber opening is a multiple thereof.
  • a thread is provided, into which a pierced clamping screw 27 is screwed in order to press a diaphragm 25 against an annular axial stop surface which passes through the wall of the measuring channel around the Reference opening 16 is formed.
  • annular elastic element can also be arranged in order to keep the contact pressure on the diaphragm sufficiently constant.
  • a diaphragm is preferred which has a large zirconium dioxide.
  • the second chamber opening 29 extends from the underside of the channel block 2 and extends essentially vertically and opens into the first chamber bore 28.
  • the third chamber bore extends from the top of the base plate 3 as the first blind hole 31 into the base plate, the blind hole 31 being aligned with the second chamber bore 29 when the base plate is connected to the channel block.
  • a second blind hole 32 extends horizontally into the base plate, the axis of the second blind hole 32 intersecting the axis of the first blind hole 31.
  • an electrode opening 35 extends along the axis of the second blind hole into the first blind hole 31.
  • the electrode opening 35 has a considerably smaller diameter than the second blind hole 32.
  • an end section of a silver wire electrode 30 is in the first blind hole 31 introduced.
  • the outer surface of the second blind hole has a thread into which a conical screw 38 of a pinch seal is screwed, with which a truncated cone-shaped sealing element 37 of the pinch seal, through which the silver wire electrode 30 is guided, is pressed against the silver wire electrode and against the bottom of the first blind hole 32 , [028]
  • Sacklcchbrritch 13, 14 provided from the bottoms of the first and second channel section 11, 12 extend into the interior of the channel block 2.
  • the blind holes have a considerably larger diameter than the channel sections, so that feed lines or discharges whose inner diameter corresponds to that of the channel sections can be fixed in the blind holes with crimped joint seals without dead space, as was explained in connection with the fixing of the silver wire electrode.
  • adapters for any other connection types can be screwed into the blind holes, for example Swagelock fittings.
  • the reference chamber can be filled with a reference electrolyte through the opening of the first chamber opening 28 on the surface of the channel block 2, KC1 being currently preferred.
  • the opening of the first chamber opening can be closed with a screw plug 34.
  • Table 1 pH measuring range 0 ... 14 temperature range -20 ... + 80 ° C pressure range up to 6bar geometric requirements inner diameter lines 1,5-2 mm, dead volume free, flow geometry with low turbulence volume flow 0.5 to 101 / h
  • the linearity of the measuring cell is shown in FIG. 3.
  • the acid and alkali errors are less than 0.015 pH.

Abstract

Disclosed is a measuring cell (1) for detecting a potentiometric variable, comprising a potentiometric sensor (20), a measurement channel (10) for conducting a measurement medium, and at least one first reference half cell that is provided with a first reference chamber (28, 29, 31) and a first reference sensor (30) for supplying a reference potential. The measurement chamber encompasses a first final section with an inlet, a second final section with an outlet, and a central section which is located between the first and the second final section and is provided with at least one sensor aperture (15) on which the potentiometric sensor (20) is arranged. The reference chamber is connected to the measurement channel via a reference aperture (16).

Description

Beschreibung Potentiometrische Messzelle fürMikroverfahrenstechnik Description Potentiometric measuring cell for micro process engineering
[001] Für die Messung von wichtigen Prozessparametern werden in der Mikroverfahrens- und Mikroreaktortechnik bisher herkömmliche Sensoren eingesetzt, die durch Sonder- armaturen in die entsprechenden Anlagen integriert werden. Hierbei stößt man leicht an Grenzen hinsichtlich der minimalen Leitungsquerschnitte und der angestrebten To- traumfreiheit, sowie Partikelablagerungen und Werkstoffanforderungen. Speziell für die potentiometrischen Parameter in der Prozessanalyse (pH- Wert, Redox-Potential) stehen bisher keine geeigneten Sensoren für miniaturisierte inline Messungen zur Verfügung. Die stattdessen erfolgende Verwendung herkömmlicher Prozessanalysesensoren in der Mikroverfahrenstechnik geht mit den folgenden Nachteilen einher. Es ist die Verwendung von Sonderarmaturen notwendig, welche konstruktionsbedingt ein großes Totvolumen aufweisen. Dies wirkt sich gerade bei kleinen verfügbaren Volumina des Messmediums extrem negativ aus, denn es ist ein relativ großes Mindestvolumen an Messmedium erforderlich, um überhaupt aussagekräftige Messungen durchführen zu können. Zudem muss bei Defekten oder zur Wartung ein konventioneller Sensor komplett gewechselt werden; dies beinhaltet meist sowohl das eigentliche Sensorelement als auch das Referenzsystem. Weiterhin können ungünstige Strömungsverhältnisse, insbesondere in Strömungsschatten, leicht zu Ablagerungen bzw. zur Verblockung von funktionalen Komponenten wie Diaphragmen o. ä. führen. Schließlich kann es insbesondere bei der Untersuchung "von nicht-leitenden Flüssigkeiten aufgrund der Reibung zwischen der Flüssigkeit und den Rohrleitungen zu statischen Aufladungen kommen, welche potentiometrische Messungen beeinträc htigen können.Conventional sensors, which are integrated into the corresponding systems by special fittings, have hitherto been used in microprocessing and microreactor technology for measuring important process parameters. Here one easily comes up against limits with regard to the minimum cable cross-sections and the desired freedom from dreams, as well as particle deposits and material requirements. For the potentiometric parameters in process analysis (pH value, redox potential), no suitable sensors for miniaturized inline measurements are available. The use of conventional process analysis sensors in micro process engineering instead has the following disadvantages. It is necessary to use special fittings that have a large dead volume due to their design. This has an extremely negative effect, especially in the case of small available volumes of the measurement medium, because a relatively large minimum volume of measurement medium is required in order to be able to carry out meaningful measurements at all. In addition, a conventional sensor must be completely replaced in the event of defects or for maintenance; this usually includes both the actual sensor element and the reference system. Furthermore, unfavorable flow conditions, especially in flow shadows, can easily lead to deposits or the blocking of functional components such as diaphragms or the like. Finally, especially when examining "non-conductive liquids", static charges can occur due to the friction between the liquid and the pipelines, which can impair potentiometric measurements.
[002] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die beschriebenen Nachteile mildert oder überwindet. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Messzelle gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1.It is therefore the object of the present invention to provide a device which alleviates or overcomes the disadvantages described. This object is achieved by the measuring cell according to independent patent claim 1.
[003] Die erfindungsgemäße Messzelle zur Erfassung einer potentiometrischen Größe umfasst[003] The measuring cell according to the invention for detecting a potentiometric variable comprises
[004] einen ptentiometrischen Sensor;[004] a pentiometric sensor;
[005] einen Messkanal zum Führen eines Messmediums,[005] a measuring channel for guiding a measuring medium,
[006] wobei der Messkanal einen ersten Endabschnitt mit einer Eintrittsöffnung, einen zweiten Endabschnitt mit einer Austrittsöffnung und einen mittleren Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt aufweist, und der mittlere Abschnitt mindestens eine Sensoröffnung umfasst, an welcher der ptentiometrische Sensor angeordnet ist; und[006] wherein the measuring channel has a first end section with an inlet opening, a second end section with an outlet opening and a middle section between the first and the second end section, and the middle one Section comprises at least one sensor opening at which the pentiometric sensor is arranged; and
[007] mindestens eine erste Referenzhalbzelle, welche eine erste Referenzkammer und einen ersten Referen∑sensor zum Bereitstellen eines Referenzpotentials aufweist, wobei die Referenzkammer über eine Referenzöffnung im Messkanal mit dem Lumen des Messkanals verbunden ist.[007] at least one first reference half-cell, which has a first reference chamber and a first reference sensor for providing a reference potential, the reference chamber being connected to the lumen of the measuring channel via a reference opening in the measuring channel.
[008] In einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Messzelle einen Grundkörper, in welchem der Messkanal und die Referenzkammer, beispielsweise bei der Fertigung durch spanende Verfahren (Bohren) oder Gussverfahren (Spritzguss) im Grundkörper ausgebildet wird.In a currently preferred embodiment of the invention, the measuring cell comprises a base body in which the measurement channel and the reference chamber are formed in the base body, for example during production by machining processes (drilling) or casting processes (injection molding).
[009] Der potentiometrische Sensor, ein pH-Sensor oder ein Sensor zur Bestimmung eines Redox-Potentials, ist vorzugsweise ein Halbleitersensor, insbesondere ein ionensensitiver FET-Sensor, dessen Prinzip unter anderem in dem deutschen Patent DE 198 57 953 C2 dargestellt ist. Zur Minimierung von Totvolumina ist es derzeit bevorzugt, dass der Sensor einen ionensensitiven Abschnitt aufweist, welcher im minimalen Abstand von der Innenwand des Messkanals im Bereich der Sensoröffnung angeordnet ist. D.h., dass keine Stichleitungen von dem Messkanal zum ionensensitiven Abschnitt führen. Insbesondere ist der ionensensitive Abschnitt allenfalls um die Wandstärke des Messkanals, sowie um die Stärke eines Dichtelementes zwischen dem ionensensitiven Abschnitt und der Außenwand des Messkanals gegenüber der Innenwand des Messkanals versetzt.[009] The potentiometric sensor, a pH sensor or a sensor for determining a redox potential, is preferably a semiconductor sensor, in particular an ion-sensitive FET sensor, the principle of which is shown, among other things, in German patent DE 198 57 953 C2. To minimize dead volumes, it is currently preferred for the sensor to have an ion-sensitive section which is arranged at a minimal distance from the inner wall of the measuring channel in the region of the sensor opening. This means that no spur lines lead from the measuring channel to the ion-sensitive section. In particular, the ion-sensitive section is at most offset by the wall thickness of the measuring channel and the thickness of a sealing element between the ion-sensitive section and the outer wall of the measuring channel with respect to the inner wall of the measuring channel.
[010] Weiterhin ist es derzeit bevorzugt, dass das Verhältnis zwischen der Tiefe der Sensoröffnung zu deren Durchmesser minimiert ist. Vorzugsweise beträgt der Abstand des tiefsten Punktes der benetzbaren Oberflächen in der Sensoröffnung von der tiefsten Ebene, die senkrecht zu einer Achse der Sensoröffnung verläuft und die Innenwand des Messkanals berührt, nicht mehr als der maximale Durchmesser der Sensoröffnung, bevorzugt nicht mehr als der minimale Durchmesser der Sensoröffnung. Weiter bevorzugt beträgt der Abstand des tiefsten Punktes der benetzbaren Oberflächen in der Sensoröffnung von der tiefsten Ebene, die senkrecht zu einer Achse der Sensoröffnung verläuft und das Lumen des Messkanals berührt, nicht mehr als der halbe maximale Durchmesser der Sensoröffnung, besonders bevorzugt nicht mehr als der halbe minimale Durchmesser der Sensoröffnung.Furthermore, it is currently preferred that the ratio between the depth of the sensor opening and its diameter is minimized. The distance of the deepest point of the wettable surfaces in the sensor opening from the deepest plane, which runs perpendicular to an axis of the sensor opening and touches the inner wall of the measuring channel, is preferably no more than the maximum diameter of the sensor opening, preferably no more than the minimum diameter of the sensor opening. The distance of the deepest point of the wettable surfaces in the sensor opening from the deepest plane, which runs perpendicular to an axis of the sensor opening and touches the lumen of the measuring channel, is more preferably not more than half the maximum diameter of the sensor opening, particularly preferably not more than that half the minimum diameter of the sensor opening.
[011] Das von den benetzbaren Oberflächen Volumen in der Sensoröffnung begrenzte Volumen ist vorzugsweise konvex konstruiert. D.h., zwischen zwei beliebigen Punkten innerhalb dieses Volumens erheben sich keine konstruktiven Vorsprünge, welche als Strömungsbarrieren wirken könnten. [012] Vorzugsweise weist zumindest der benetzbare Teil des Sensors welcher den ionensensitiven Abschnitt umfasst, eine planare Oberfläche auf. Sofern die Innenwand des Messkanals im wesentlichen zumindest abschnittsweise zylindrisch verläuft, und das Sensorelement eine planare Oberfläche aufweist, ist es derzeit bevorzugt, dass die Außenwand des Messkanals zumindest im Bereich der Sensoröffnung der Oberfläche des Sensorelements angepasst ist. Hierzu kann beispielsweise die Außenwand im Bereich der Sensoröffnung in einem geraden zylindrischen Abschnitt in axialer Richtung parallel zur Innenwand planar geführt werden. Andererseits kann der Verlauf des Messkanal eine Krümmung oder einen Knick aufweisen, wobei die Sensoröffnung in diesem Fall zweckmäßig im Bereich der Krümmung oder des Knicks, insbesondere auf der konvexen Außenseite des gekrümmten oder abknickenden Messkanals angeordnet ist. Beispielsweise kann die Sensoröffnung um den Scheitelpunkt oder der Krümmung angeordnet sein. Die Sensoröffnung kann beispielsweise durch einen planaren Schnitt durch den Messkanal um den Scheitelpunkt der Krümmung gebildet werden, wobei die Schnittebene vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zum Krümmungsradius des Verlaufs des Messkanals angeordnet ist.[011] The volume delimited by the wettable surface volume in the sensor opening is preferably constructed to be convex. That is, between any two points within this volume there are no constructive protrusions, which as Flow barriers could act. [012] Preferably, at least the wettable part of the sensor, which comprises the ion-sensitive section, has a planar surface. If the inner wall of the measuring channel is essentially cylindrical at least in sections and the sensor element has a planar surface, it is currently preferred that the outer wall of the measuring channel is adapted to the surface of the sensor element at least in the region of the sensor opening. For this purpose, for example, the outer wall in the area of the sensor opening can be guided planar in a straight cylindrical section in the axial direction parallel to the inner wall. On the other hand, the course of the measuring channel can have a curvature or a kink, in which case the sensor opening is expediently arranged in the area of the curvature or kink, in particular on the convex outside of the curved or kinking measuring channel. For example, the sensor opening can be arranged around the apex or the curvature. The sensor opening can be formed, for example, by a planar section through the measuring channel around the apex of the curvature, the section plane preferably being arranged essentially perpendicular to the radius of curvature of the course of the measuring channel.
[013] Die Messzelle weist vorzugsweise einen modularen Aufbau auf, wobei der Sensor als austauschbares Sensormodul gefertigt ist. Das Sensormodul kann beispielsweise einen Halbleiter, insbesondere FET-Sensor, aufweisen, welcher mit einer lösbaren Spannvorrichtung gegen die Sensoröffnung des Messkanals gedrückt wird. Hierzu kann der Grundkörper einer Messzelle einen Sensorschacht aufweisen, der sich von einer Oberfläche des Grundkörpers bis zur Sensoröffnung des Messkanals erstreckt, wobei die Außenwand des Messkanals um die Sensoröffnung als axiale Anschlagfläche für das Sensormodul dient. Die Spannvorrichtung kann ein elastisches Element, beispielsweise eine Druckfeder, aufweisen, mit welchem das Sensormodul gegen die Anschlagfläche gedrückt wird. Die Kontaktierung des Sensorsmoduls kann beispielsweise über ein Dichtelement erfolgen, welches zwischen der Anschlagfläche und dem Sensormodul angeordnet ist, wobei das Dichtelement anisotrop leitend ist. Einzelheiten hierzu sind in der unveröffentlichten Anmeldung 10260961.6 offenbart. Gleichermaßen kann das Sensormodul über gewöhnliche Kabel oder Bond-Drähte kontaktiert sein. [014] Die Referenzöffnung im mittleren Abschnitt des Messkanals weist vorzugsweise ein poröses Diaphragma auf, welches beispielsweise ein organisches Material wie PTFE oder ein keramisches Material wie Korund oder Zirkoniumdioxyd umfassen kann. Im Sinne eines modularen Aufbaus ist es zweckmäßig, wenn das Diaphragma ebenfalls austauschbar ist. In diesem Fall ist es derzeit bevorzugt, wenn ein Abschnitt der Außenwand des Messkanals, welcher die Referenzöffnung umgibt, als Anschlagfläche ausgebildet ist. Lm das Diaphragma in Position zu halten, sind geeignete Einspannmittel, beispielsweise eine Hohlschraube, vorgesehen, mit welchen das Diaphragma gegen die Anschlagfläche gedrückt wird.[013] The measuring cell preferably has a modular structure, the sensor being manufactured as an exchangeable sensor module. The sensor module can have, for example, a semiconductor, in particular an FET sensor, which is pressed against the sensor opening of the measuring channel with a releasable clamping device. For this purpose, the main body of a measuring cell can have a sensor shaft which extends from a surface of the main body to the sensor opening of the measuring channel, the outer wall of the measuring channel around the sensor opening serving as an axial stop surface for the sensor module. The tensioning device can have an elastic element, for example a compression spring, with which the sensor module is pressed against the stop surface. The sensor module can be contacted, for example, via a sealing element which is arranged between the stop surface and the sensor module, the sealing element being anisotropically conductive. Details of this are disclosed in the unpublished application 10260961.6. Likewise, the sensor module can be contacted via ordinary cables or bond wires. [014] The reference opening in the middle section of the measuring channel preferably has a porous diaphragm, which for example comprise an organic material such as PTFE or a ceramic material such as corundum or zirconium dioxide can. In terms of a modular structure, it is expedient if the diaphragm is also interchangeable. In this case, it is currently preferred if a section of the outer wall of the measuring channel, which surrounds the reference opening, is designed as a stop surface. In order to hold the diaphragm in position, suitable clamping means are provided, for example a hollow screw, with which the diaphragm is pressed against the stop surface.
[015] Als Referenzlösung wird derzeit KC1 bevorzugt, wobei in diesem Fall als Refe- ren∑sensor eine Referenzelektrode mit einem Silberdraht vorgesehen ist.[015] KC1 is currently preferred as the reference solution, in which case a reference electrode with a silver wire is provided as the reference sensor.
[016] In einer Weiterbildung der Erfindung sind zwei Referenzhalbzellen mit jeweils einer Referenzkammer und einer Referenzelektrode zur Bereitstellung jeweils eines Referenzpotentials vorgesehen, wobei beide Referenzhalbzellen über Referenzöffnungen und ein Referenzdiaphragma mit dem Messkanal kommunizieren. In diesem Fall ist eine erste Referenzöffnung der ersten Referenzhalbzelle stromaufwärts von der Sensoröffnung im Messkanal angeordnet, und eine zweite Referenzöffnung der zweiten Referenzhalbzelle ist stromabwärts von der Sensoröffnung im Referenzkanal angeordnet, wobei der Abstand von der ersten Referenzöffnung von der Sensoröffnung im wesentlichen gleich dem Abstand der zweiten Referenzöffnung von der Sensoröffnung ist. Lhtersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass die beschriebene Anordnung ermöglicht, Referenzpotentialfehler aufgrund elektrostatischer Aufladungen zu minimieren, indem der Mittelwert zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzpotential als Referenzpotential für die ptentiometrische Messung verwendet wird, also U = (U +U )/2. ref refl ref2In a further development of the invention, two reference half cells, each with a reference chamber and a reference electrode, are provided for providing a reference potential, wherein both reference half cells communicate with the measuring channel via reference openings and a reference diaphragm. In this case, a first reference opening of the first reference half-cell is arranged upstream of the sensor opening in the measuring channel, and a second reference opening of the second reference half-cell is arranged downstream of the sensor opening in the reference channel, the distance from the first reference opening from the sensor opening being substantially equal to the distance from the second reference opening from the sensor opening. Earlier investigations by the applicant have shown that the arrangement described enables reference potential errors due to electrostatic charges to be minimized by using the mean value between the first and the second reference potential as a reference potential for the pentiometric measurement, i.e. U = (U + U) / 2. ref refl ref2
[017] Optional kann die Messzelle weitere Sensoren aufweisen, wobei für medienberührende Sensoren weitere Sensoröffnungen vorzusehen sind. Insofern als ptentiometrische Messungen eine Temperaturabhängigkeit aufweisen, weist die Messzelle nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung einen Temperatursensor auf. Der Temperatursensor kann entweder in έinem Sackloch an die Wand des Messkanals herangeführt sein, in einer separaten Sensoröffnung medienberührend angeordnet sein, oder in das Sensormodul des ptentiometrischen Sensors integriert sein.[017] The measuring cell can optionally have further sensors, further sensor openings being provided for media-contacting sensors. To the extent that pentiometric measurements have a temperature dependency, the measuring cell according to a further embodiment of the invention has a temperature sensor. The temperature sensor can either be guided in a blind hole to the wall of the measuring channel, arranged in a separate sensor opening in contact with the media, or integrated in the sensor module of the pententiometric sensor.
[018] Die Anschlüsse an die Messzelle sind vorzugsweise ebenfalls so gestaltet, dass keine Totvolumina zwischen der Zuleitung bzw. Ableitung und dem Messkanal vermieden werden.[018] The connections to the measuring cell are preferably also designed such that no dead volumes between the supply line or discharge line and the measuring channel are avoided.
[019] Die Erfindung wird anschließend anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:The invention is subsequently explained using the exemplary embodiment shown in the figures. It shows:
[020] Fig. 1: einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Messzelle in der Ebene des Messkanals;[020] FIG. 1: a schematic section through a measuring cell according to the invention in the Level of the measuring channel;
[021] Fig. 2: eine perspektivische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Messzelle mit Schnitten in der Ebene des Messkanals und in der Ebene der Referenzkammer; und2: a perspective sectional view through a measuring cell according to the invention with cuts in the plane of the measuring channel and in the plane of the reference chamber; and
[022] Fig. 3: den Linearitätsfehler einer erfindungsgemäßen pH-Messzelle.3: the linearity error of a pH measuring cell according to the invention.
[023] Unter Bezugnahme auf Fign 1 und 2 umfasst die erfinungsgemäße Messzelle 1 einen Grundkörper mit einem Kanalblock 2 und einer Bodenplatte 3. Der Grundkörper ist in diesem Ausführungsbeispiel aus PEEK gefertigt, wobei je nach Anforderungen hinsichtlich Temperatur Druck und pH-Bereich auch andere Werkstoffe verwendet werden können, beispielsweise metallische Werkstoffe, insbesondere Edelstahl.[023] With reference to FIGS. 1 and 2, the measuring cell 1 according to the invention comprises a base body with a channel block 2 and a base plate 3. In this embodiment, the base body is made of PEEK, with other materials depending on the requirements with regard to temperature, pressure and pH range can be used, for example metallic materials, especially stainless steel.
[024] In dem Kanalblock 2 verläuft ein Messkanal 10, der einen ersten Kanalabschnitt 11 und einen zweiten Kanalabschnitt 12 aufweist, die aneinander anschließen, wobei der Messkanal 10 im Übergangsbereich zwischen dem ersten Kanalabschnitt und dem zweiten Kanalabschnitt einen Knick von etwa 60° aufweist. Der Messkanal ist durch Bohrungen mit einem Durchmesser von 2 mm in dem Kanalkörper 10 gefertigt. In dem Knick ist eine Sensoröffnung 15 vorgesehen, wobei die Achse der Sensoröffnung 15 in der Ebene verläuft, die durch die Achsen des ersten Kanalabschnitts 11 und des zweiten Kanalabschnitts 12 aufgespannt ist und den Winkel zwischen den Achsen der Kanalabschnitte halbiert. Die Sensoröffnung 15 weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser des Messkanals. Beispielsweise beträgt der Durchmesser des Sensoröffnung etwa 1mm. An die Sensoröffnung 15 schließt ein Sensorschacht 4 an, welcher eine Bohrung in dem Kanalblock 2 umfasst, wobei die Bohrung einen größeren Durchmesser als die Sensoröffnung 15 aufweist. Die dem Sensorschacht 4 zugewandte Außenwand des Messkanals ist um die Sensoröffnung planar gestaltet und dient als axiale Anschlagfläche für ein Sensormodul 20, welches einen FET-Sensorchip, insbesondere einen isFET-Sensorchip umfasst. Der derzeit bevorzugte pH-isFET weist als Gatematerial Ta O auf, womit langzeitstabile Sen- 2 5 sormodule mit einer breiten pH-, Temperatur- und Druckspezifikation bereitgestellt werden können. [025] Die benetzbare Oberfläche des Sensormoduls 20 wird mittels einer Druckfeder 18, die zwischen einer Aufnahme 5 in der Bodenplatte 3 und dem Sensormodul 20 axial eingespannt ist, gegen die Sensoröffnung 15 gepresst, wobei zwischen der Außenwand des Messkanals um die Sensoröffnung 15 und dem Sensormodul 20 eine ringförmige Flachdichtung eingespannt ist. Die Kontaktierung des Sensormoduls 20 erfolgt über Bonddrähte, die über einen hier nicht gezeigten Kabelschacht zu einer Schnittstelle geführt werden, an die ein Messumformer angeschlossen werden kann. [026] Der Aufbau der Referenzhalbzelle wird anhand von Fig. 2 ersichtlich. Die Referenzhalbzelle umfasst eine Referenzkammer die mittels einer ersten Kammerbohrung 28 und einer zweiten Kammerbohrung 29 im Kanalblock 2, sowie einer dritten Kammerbchrung 31 in der Bodenplatte 3 gebildet ist. Die erste Kammerbohrung 28 erstreckt sich von einer seitlichen Oberfläche des Kanalblocks 2 horizontal bis zu einem Bereich der Wand des ersten Kanalabschnitts 11 des Messkanals, in dem eine Referenzöffnung 16 angeordnet ist. Die Referenzöffnung 16 weist einen Durchmesser von etwa 1 mm auf. Wobei der Durchmesser der ersten Kammerbchrung ein Vielfaches davon beträgt. Zumindest in dem axialen Abschnitt der ersten Kammerbchrung der an die Referenzöffnung 16 grenzt, ist ein Gewinde vorgesehen, in welches eine durchbohrte Spannschraube 27 eingeschraubt ist, um ein Diaphragma 25, gegen eine ringförmige axiale Anschlagfläche zu pressen, welche durch die Wand des Messkanals um die Referenzöffnung 16 gebildet wird. Zwischen der Spannschraube 27 und dem Diaphragma 25 kann noch ein ringförmiges elastisches Element angeordnet sein, um den Anpressduck auf das Diaphragma hinreichend konstant zu halten. Derzeit wird ein Diaphragma bevorzugt welches pröses Zirkoniumdioxyd aufweist.A channel 10 runs in the channel block 2 and has a first channel section 11 and a second channel section 12 which adjoin one another, the measuring channel 10 having a kink of approximately 60 ° in the transition region between the first channel section and the second channel section. The measuring channel is made through bores with a diameter of 2 mm in the channel body 10. A sensor opening 15 is provided in the bend, the axis of the sensor opening 15 running in the plane spanned by the axes of the first channel section 11 and of the second channel section 12 and bisecting the angle between the axes of the channel sections. The sensor opening 15 has a diameter that is smaller than the diameter of the measuring channel. For example, the diameter of the sensor opening is approximately 1 mm. A sensor shaft 4 adjoins the sensor opening 15, which comprises a bore in the channel block 2, the bore having a larger diameter than the sensor opening 15. The outer wall of the measuring channel facing the sensor shaft 4 is planar around the sensor opening and serves as an axial stop surface for a sensor module 20 which comprises an FET sensor chip, in particular an isFET sensor chip. The currently preferred pH-isFET has Ta O as the gate material, with which long-term stable sensor modules with a broad pH, temperature and pressure specification can be provided. The wettable surface of the sensor module 20 is pressed against the sensor opening 15 by means of a compression spring 18, which is axially clamped between a receptacle 5 in the base plate 3 and the sensor module 20, with the sensor opening 15 and the outer wall of the measuring channel Sensor module 20 an annular flat gasket is clamped. The contacting of the sensor module 20 takes place via bond wires, which are led via a cable duct, not shown here, to an interface to which a transmitter can be connected. The structure of the reference half-cell can be seen from FIG. 2. The reference half-cell comprises a reference chamber which is formed by means of a first chamber bore 28 and a second chamber bore 29 in the channel block 2, and a third chamber bore 31 in the base plate 3. The first chamber bore 28 extends from a lateral surface of the channel block 2 horizontally to a region of the wall of the first channel section 11 of the measuring channel in which a reference opening 16 is arranged. The reference opening 16 has a diameter of approximately 1 mm. The diameter of the first chamber opening is a multiple thereof. At least in the axial section of the first chamber opening which borders on the reference opening 16, a thread is provided, into which a pierced clamping screw 27 is screwed in order to press a diaphragm 25 against an annular axial stop surface which passes through the wall of the measuring channel around the Reference opening 16 is formed. Between the clamping screw 27 and the diaphragm 25 an annular elastic element can also be arranged in order to keep the contact pressure on the diaphragm sufficiently constant. Currently, a diaphragm is preferred which has a large zirconium dioxide.
[027] Von der Unterseite des Kanalblocks 2 erstreckt sich die zweite Kammerbchrung 29, die im wesentlichen vertikal verläuft und in die erste Kammerbohrung 28 mündet. Von der Oberseite der Bodenplatte 3 erstreckt sich die dritte Kammerbohrung als erstes Sackloch 31 in die Bodenplatte, wobei das Sackloch 31 mit der zweiten Kammerbohrung 29 fluchtet, wenn die Bodenplatte mit dem Kanalblock verbunden ist. Von einer seitlichen Oberfläche der Bodenplatte 3 erstreckt sich ein zweites Sackloch 32 horizontal in die Bodenplatte, wobei die Achse des zweiten Sacklochs 32 die Achse des ersten Sacklochs 31 schneidet. Vom Boden des zweiten Sacklochs erstreckt sich eine Elektrodenöffnung 35 entlang der Achse des zweiten Sacklochs in das erste Sackloch 31. Die Elektrodenöffnung 35 weist einen erheblich kleineren Durchmesser auf als das zweite Sackloch 32. Durch die Elektrodenöffnung ist ein Endabschnitt einer Silberdrahtelektrode 30 in das erste Sackloch 31 eingeführt. Die Mantelfläche des Zweiten Sacklochs weist ein Gewinde auf, in welches eine Hdilkegelschraube 38 einer Quetschmuffendichtung eingeschraubt ist, mit welcher ein kegelstumpfförmiges Dichtelement 37 der Quetschmuffendichtung, durch welches die Silberdrahtelektrode 30 geführt ist, gegen die Silberdrahtelektrode und gegen den Boden des ersten Sacklochs 32 gepresst wird. [028] Zum Anschluss von Zuleitungen und Ableitungen an die Messzelle sind in dem Kanalblock 2 Sacklcchbchrungen 13, 14 vorgesehen von deren Böden sich jeweils der erste bzw. der zweite Kanalabschnitt 11, 12 in das Innere des Kanalblocks 2 erstrecken. Die Sacklochbohrungen weisen einen erheblich größeren Durchmesser als die Kanalabschnitte auf, so dass Zuleitungen bzw. Ableitungen deren Innendurchmesser dem der Kanalabschnitte entspricht in den Sacklochbohrungen mit Quetschmuffendichtungen totraumfrei fixiert werden können, wie im Zusammenhang mit der Fixierung der Silberdrahtelektrode erläutert wurde. Gleichermaßen können in die Sacklochbohrungen Adapter für beliebige andere Anschlussarten eingeschraubt werden, beispielsweise Swagelock-Fittings.The second chamber opening 29 extends from the underside of the channel block 2 and extends essentially vertically and opens into the first chamber bore 28. The third chamber bore extends from the top of the base plate 3 as the first blind hole 31 into the base plate, the blind hole 31 being aligned with the second chamber bore 29 when the base plate is connected to the channel block. From a lateral surface of the base plate 3, a second blind hole 32 extends horizontally into the base plate, the axis of the second blind hole 32 intersecting the axis of the first blind hole 31. From the bottom of the second blind hole, an electrode opening 35 extends along the axis of the second blind hole into the first blind hole 31. The electrode opening 35 has a considerably smaller diameter than the second blind hole 32. Through the electrode opening, an end section of a silver wire electrode 30 is in the first blind hole 31 introduced. The outer surface of the second blind hole has a thread into which a conical screw 38 of a pinch seal is screwed, with which a truncated cone-shaped sealing element 37 of the pinch seal, through which the silver wire electrode 30 is guided, is pressed against the silver wire electrode and against the bottom of the first blind hole 32 , [028] For connecting leads and leads to the measuring cell are in the Channel block 2 Sacklcchbrrungen 13, 14 provided from the bottoms of the first and second channel section 11, 12 extend into the interior of the channel block 2. The blind holes have a considerably larger diameter than the channel sections, so that feed lines or discharges whose inner diameter corresponds to that of the channel sections can be fixed in the blind holes with crimped joint seals without dead space, as was explained in connection with the fixing of the silver wire electrode. Likewise, adapters for any other connection types can be screwed into the blind holes, for example Swagelock fittings.
[029] Die Referenzkammer ist durch die Öffnung der ersten Kammerbchrung 28 an der Oberfläche des Kanalblockse 2 mit einem Referenzelektrolyten befüllbar, wobei derzeit KC1 bevorzugt ist. Die Öffnung der ersten Kammerbchrung ist mit einem Schraubstepfen 34 verschließbar.[029] The reference chamber can be filled with a reference electrolyte through the opening of the first chamber opening 28 on the surface of the channel block 2, KC1 being currently preferred. The opening of the first chamber opening can be closed with a screw plug 34.
[030] Zwischen der Bodenplatte 3 und dem Kanalblock 2 sind um die Referenzkammer und um den Sensorschacht Dichtringe 39 und 40 angeordnet. [031] Das Ausführungsbeispiel erfüllt die in der folgenden Tabelle I zusammengefassten Anforderungen:[030] Between the base plate 3 and the channel block 2, sealing rings 39 and 40 are arranged around the reference chamber and around the sensor shaft. [031] The exemplary embodiment fulfills the requirements summarized in the following Table I:
[032] Tabelle I [033] Tabelle 1 pH-Messbereich 0...14 Temperatureinsatzbereich -20...+80°C Druckbereich bis 6bar Geometrische Anforderungen Innendurchmesser Leitungen 1,5-2 mm, totvolumenfrei, Strömungsgeometrie möglichst verwir- belungsarm Volumenstrom 0,5-101/h[032] Table I [033] Table 1 pH measuring range 0 ... 14 temperature range -20 ... + 80 ° C pressure range up to 6bar geometric requirements inner diameter lines 1,5-2 mm, dead volume free, flow geometry with low turbulence volume flow 0.5 to 101 / h
[034] Die Linearität der Messzelle ist in Fig 3. dargestellt. Im untersuchten pH-Bereich von pH 1 bis pH 12,45 sind die Säure- und Alkalifehler kleiner als 0,015 pH.The linearity of the measuring cell is shown in FIG. 3. In the investigated pH range from pH 1 to pH 12.45, the acid and alkali errors are less than 0.015 pH.
[035] Bei den durchgeführten Versuchen zeigte sich insgesamt ein sehr stabiles Messverhalten der Messzelle. Auffällig war, dass bei Verwendung von Messmedien mit geringen elektrischen Leitfähigkeiten (< 10 μS/cm) eine starke Strömungsab- hängigkeit der Messwerte zu verzeichnen war. Verursacht wird dieses Verhalten durch elektrostatische Aufladungen entlang des Strömungskanals zwischen Sensorelement und Referenz. Diese kann jedoch durch eine zweite Referenzhalbzelle die Symmetrisch zur ersten Angeordnet ist, kompensiert werden. Eine Zusammenfassung der Versuchsergebnisse und Randbedingungen ist in Tabelle II gegeben.Overall, the tests carried out showed a very stable measuring behavior of the measuring cell. It was striking that when using measuring media with low electrical conductivities (<10 μS / cm) a strong flow dependency of the measured values was recorded. This behavior is caused by electrostatic charges along the flow channel between the sensor element and the reference. However, this can be compensated for by a second reference half-cell which is arranged symmetrically to the first. A summary of the test results and boundary conditions is given in Table II.
[036] Tabelle II Tabelle 2Table II Table 2
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
[037] Die Langzeitstabilität ist in Tabelle III angegebenLong-term stability is given in Table III
[038] Tabelle inTable in
[039] Zeitliche Veränderung der Kalibrierwerte:Change over time of the calibration values:
[040] Tabelle 3Table 3
Figure imgf000010_0002
Figure imgf000010_0002
[041] Die Ergebnisse sind zufrieden stellend und belegen, die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Messzelle. The results are satisfactory and demonstrate the performance of the measuring cell according to the invention.

Claims

Ansprüche [001] 1. Messzelle (1) zur Erfassung einer ptentiometrischen Größe, umfassend: [002] einen ptentiometrischen Sensor (20); [003] einen Messkanal (10) zum Führen eines Messmediums, [004] wobei der Messkanal (10) einen ersten Endabschnitt mit einer Eintrittsöffnung, einen zweiten Endabschnitt mit einer Austrittsöffnung und einen mittleren Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt aufweist, und der mittlere Abschnitt mindestens eine Sensoröffnung (15) umfasst, an welcher der ptentiometrische Sensor (20) angeordnet ist; und Claims [001] 1. Measuring cell (1) for detecting a pentiometric quantity, comprising: [002] a pentiometric sensor (20); A measuring channel (10) for guiding a measuring medium, the measuring channel (10) having a first end section with an inlet opening, a second end section with an outlet opening and a middle section between the first and second end sections, and the middle section comprises at least one sensor opening (15) at which the pententiometric sensor (20) is arranged; and
[005] mindestens eine erste Referenzhalbzelle, welche eine erste Referenzkammer (28, 29, 31) und einen ersten Referenzsensor (30) zum Bereitstellen eines Referenz- ptentials aufweist, wobei die Referenzkammer über eine Referenzöffnung (16) mit dem Messkanal (16) verbunden ist.[005] at least one first reference half-cell, which has a first reference chamber (28, 29, 31) and a first reference sensor (30) for providing a reference potential, the reference chamber being connected to the measuring channel (16) via a reference opening (16) is.
[006] 2. Messzelle nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Grundkörper (2, 3), in welchem der Messkanal und die Referenzkammer ausgebildet sind.2. Measuring cell according to claim 1, further comprising a base body (2, 3) in which the measuring channel and the reference chamber are formed.
[007] 3. Messzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand des tiefsten Punktes der benetzbaren Oberflächen m der Sensoröffnung (15) von der tiefsten Ebene, die senkrecht zu einer Achse der Sensoröffnung verläuft und das Lumen des Messkanals berührt, nicht mehr als den Wert des maximalen Durchmessers der Sensoröffnung, bevorzugt nicht mehr als den Wert des minimalen Durchmessers der Sensoröffnung beträgt.3. Measuring cell according to claim 1 or 2, wherein the distance of the lowest point of the wettable surfaces m of the sensor opening (15) from the deepest plane, which is perpendicular to an axis of the sensor opening and touches the lumen of the measuring channel, no more than the value of the maximum diameter of the sensor opening, preferably not more than the value of the minimum diameter of the sensor opening.
[008] 4. Messzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand des tiefsten Punktes der benetzbaren Oberflächen in der Sensoröffnung von der tiefsten Ebene, die senkrecht zu einer Achse der Sensoröffnung verläuft und das Lumen des Messkanals berührt, nicht mehr als den Wert des halben maximalen Durchmessers der Sensoröffnung, bevorzugt nicht mehr als den Wert des halben minimalen Durchmessers der Sensoröffnung beträgt.4. Measuring cell according to claim 1 or 2, wherein the distance of the lowest point of the wettable surfaces in the sensor opening from the deepest plane, which is perpendicular to an axis of the sensor opening and touches the lumen of the measuring channel, no more than the value of half maximum diameter of the sensor opening, preferably not more than the value of half the minimum diameter of the sensor opening.
[009] 5. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verlauf des Messkanal eine Krümmung oder einen Knick aufweist, wobei die Sensoröffnung im Bereich der Krümmung oder des Knicks angeordnet ist .5. Measuring cell according to one of the preceding claims, wherein the course of the measuring channel has a curvature or a kink, the sensor opening being arranged in the region of the curvature or kink.
[010] 6. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messzelle vorzugsweise einen modularen Aufbau aufweist, wobei der Sensor ein austauschbares Sensormodul umfasst.[010] 6. Measuring cell according to one of the preceding claims, wherein the measuring cell preferably has a modular structure, the sensor comprising an exchangeable sensor module.
[011] 7. Messzelle nach Anspruch 6, wobei das Sensormodul einen FET-Sensor aufweist, welcher mit einer lösbaren Spannvorrichtung gegen die Sensoröffnung des Messkanals gedrückt wird.7. Measuring cell according to claim 6, wherein the sensor module is an FET sensor has, which is pressed with a releasable clamping device against the sensor opening of the measuring channel.
[012] 8. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Referenzöffnung (16) ein pröses Diaphragma (25) aufweist, welches organisches oder ein keramisches Material umfasst.8. Measuring cell according to one of the preceding claims, wherein in the reference opening (16) has a protruding diaphragm (25) which comprises organic or a ceramic material.
[013] 9. Messzelle nach Anspruch 8, wobei das Diaphragma austauschbar ist.[013] 9. Measuring cell according to claim 8, wherein the diaphragm is interchangeable.
[014] 10. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messzelle zwei Referenzhalbzellen mit jeweils einer Referenzkammer und jeweils einer Referenzelektrode zur Bereitstellung jeweils eines Referenzptentials aufweist, wobei beide Referenzhalbzellen über Referenzöffnungen und ein Referenzdiaphragma mit dem Messkanal kommunizieren.10. Measuring cell according to one of the preceding claims, wherein the measuring cell has two reference half cells, each with a reference chamber and a reference electrode for providing a reference potential, wherein both reference half cells communicate with the measuring channel via reference openings and a reference diaphragm.
[015] 11. Messzelle nach Anspruch 10, wobei eine erste Referenzöffnung der ersten Referenzhalbzelle stromaufwärts von der Sensoröffnung im Messkanal angeordnet, und eine zweite Referenzöffnung der zweiten Referenz halbzelle stromabwärts von der Sensoröffnung im Messkanal angeordnet ist, und wobei der Abstand von der ersten Referenzöffnung von der Sensoröffnung im wesentlichen gleich dem Abstand der zweiten Referenzöffnung von der Sensoröffnung ist.11. Measuring cell according to claim 10, wherein a first reference opening of the first reference half cell is arranged upstream of the sensor opening in the measuring channel, and a second reference opening of the second reference half cell is arranged downstream of the sensor opening in the measuring channel, and wherein the distance from the first reference opening from the sensor opening is substantially equal to the distance of the second reference opening from the sensor opening.
[016] 12. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messzelle einen Temperatursensor aufweist.12. Measuring cell according to one of the preceding claims, wherein the measuring cell has a temperature sensor.
[017] [017]
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