pHプローブ

pHプローブは、溶液の水素イオン活性を測定することで機能し、その水素イオンはプローブ先端の高感度ガラス膜で検出される。

水溶液にさらされると、ガラス膜の外面にゲル層が形成される。プローブ内は電解質水溶液で満たされているため、ガラス膜の内側にも同様のゲル層が形成される。pH値によって、ゲル層内外のH+イオンはこの層に拡散したり、この層から出たりする。その結果、溶液のH+イオン濃度が決定される。

溶液がアルカリ性であれば、H+イオンは層から拡散し、膜の外表面に負電荷が形成される。溶液が酸性であれば、H+イオンは層内に拡散し、膜外表面に正電荷が形成される。プローブにはpHが一定の内部バッファーが含まれているため、膜の内表面の電位は測定中一定に保たれます。その結果、pHプローブの電位は膜の内側と外側の電荷の差となります。

pH測定の理論について詳しくは、ウェビナー「pHとは何か」をご覧ください。

pHプローブはいくつかの部品から構成されているが、主なものは以下の通りである：

• ガラス製ボディ／シャフト
• 内部緩衝液で満たされたpH感応ガラス膜
• 参照電極
• 参照電解液
• 接合部またはダイアフラム

pHプローブでpHを測定する際には、pHプローブの電位が測定される基準となる安定した電位を定義するために、参照電極が必要です。そのためには、参照電極は、溶液中のH+イオンに対して敏感でないガラス製である必要があります。また、浸漬されるサンプル環境に対して開放されていなければなりません。これを達成するために、基準電極のシャフトに開口部または接合部を作り、内部の溶液または基準電解液がサンプル環境に流れるようにします。正しい測定のためには、参照電極とpHプローブ(ハーフセル)は同じ溶液中でなければなりません。

pHプローブは、校正前と測定のたびに洗浄する必要があります。pHプローブを洗浄するには、蒸留水で十分にすすぎ、清潔なティッシュで軽くたたいて乾かします。

pHプローブの寿命を延ばし、最も正確な測定結果を得るためには、適切な洗浄とメンテナンスが重要です。使用後に洗浄しなかったり、長期間放置したりしたプローブは精度が低下し、システム全体の測定精度が低下します。詳しくは、pHエッセンシャルズガイドをご参照ください。