第二章第六节微电极
医用电极
针电极一般用不锈 钢材料制成，常用 于肌电的测量，效 果较体表电极大5~7 倍。
经皮注射式针电极（a）和丝电极（b）
金属微电极
●金属微电极是在不锈钢、钨、铂等金属上喷涂聚 合物、玻璃等绝缘材料制成，其尖端裸露。金属 微电极的极化特性使其不宜精确测量细胞的静止 电势，常用于活动电势的检测。
●金属微电极包括单点测量微电极和多重微电极， 后者由多根相互独立的电极组合而成，能同时测 量多点电位。如测量神经纤维束中多根神经纤维 电位的多个单点电极。
1.极化现象 极化现象产生在电极/电解液的接界处。
生物电检测或电刺激时，电极与皮肤（组 织）之间导电膏的存在，构成电极/电解液 接界，于是产生极化现象。
电极的极化
电极与电解液处于静态平衡时，电极 与电解液间没有电流流过。当接上仪器的 电路时，就有电流流过这个界面。原有的 平衡被打破，电极的半电池电位与无电流 时不同。
②电治疗
如治疗神经麻痹症，可采用扎针通 电的方法，达到刺激激活的目的；对 各种因风湿炎症引起的慢性疼痛，施 以适量的电刺激可使疼痛减轻；如临 床上使用的去颤器是对处于纤维性颤 动而杂乱兴奋的心肌细胞给予瞬间高 能量电刺激，强使心肌兴奋相位变为 一致的除颤作用；另外还有其它的电 治疗机。
电刺激治疗：
2.刺激电极
Stimulating electrode
临床医学根据生物体的电生理活 动原理，对生物体导入各种不同的电 信号，以调节和治疗疾病，使肌体获 得康复。这一类电极称为刺激电极。
电刺激的主要用途：
①研究可兴奋组织的传导和反应的 规律
如对神经，肌肉等组织产生人为的 兴奋（物理刺激）以便了解其传导和 反应的规律。
低频脉冲电疗法——应用频率低于1KHz 的脉冲电流治疗疾病的方法。
视电阻率曲线幅度降低实际电位电极系
普通视电 阻率测井
作用：划分高阻层
油气层 致密层
局限性：不能区分油气层与致密层
微电极
电极距极小的电极系 贴井壁测量 探测深度很浅
微电极系测量原理图
一、测量原理 微梯度电极系
A0.025M１0.025M2 电极距：0.0375 探测深度：40mm
微电位电极系
A0.05M2 电极距：0.05 探测深度：100mm
划分高阻目的层界面位置的重要理论依据
一、实测电阻率曲线及其影响因素
0.25m梯度 井径
自然电位
0.45m梯度
新 1 井 底界
0.6米
底界
底1米
1.井眼影响
实际测井，井眼 影响无法避免
地层厚度h
井径d
由于泥浆的电阻率低于地层电阻率，而泥浆又包围电极系，因
此，受井眼影响，实测电阻率总是低于地层真电阻率，井眼越 大，这种影响越大。
实际电位电极系（成对电极间距离不可能无限大） 与梯度电极系（成对电极之间距离不可能无限 小），所以，实测曲线与理想电极系的视电阻率 曲线有一定差别，但其影响因素和变化趋势是一 致的。
3.地层倾斜影响
★随着地层倾角增大，极大值向地层中心移动 ★曲线极大值随地层倾角增大而减小 ★随地层倾角增大，曲线变平缓，极大值模糊不清 ★随地层倾角增大，根据视电阻率曲线划分的地层视厚 度将大于地层真厚度
电法测井
（七）
司马立强
西南石油大学资源与环境学院
第一节 普通电阻率测井基本概念 第二节 普通电阻率测井基本理论 第三节 实测电阻率曲线及应用 第四节 标准测井 第五节 横向测井 第六节 微电极测井
1、介质分类 2、纵向阶跃介质中点电场及其电阻率 3、镜像法求解一个平面界面的电场分布 4、视电阻率曲线在界面的变化特征
针电极、体表电极、微电极
脑电图的波形 很不规则，但 有些类似正弦 波，可以作为 以正弦波为主 体的波动来进 行分析。
通常根据其频率和振幅不同，可以把正常 的脑电图分为四种基本波形： α波：频率8~13次/s，振幅20~100μV β波：频率14~30次/s，振幅5~20μV θ波：频率4~7次/s，振幅约100~150μV δ波：频率1~3.5次/s，振幅20~200μV
体表电极的发展历史
经过80年的艰苦努力，人们终于发现活组织本身就 存在生物电，当肌肉被横切时在局部会产生损伤电 位。另外，电流作用于组织时也会引起组织本身的 兴奋与电位的变化。与此同时，电生理学技术也开 始应用于临床，如对心脏的研究，记录出了心电图。 肌电图、脑电图也在此时相继产生。
体表电极的发展历史
单纤维针电极的临床应用
单纤维针电极最主要的应用在于单纤维肌 电图的检测。
单纤维肌电图(SFEMG)用于研究一个运动单位内不同肌 纤维及其运动终板的电活动。由于单纤维肌电图需要用 一收集范围非常小的针电极，以便个别地收集肌纤维电 位，所以单纤维针电极的特点正好适用于单纤维肌电图 的记录。单纤维肌电图在对重症肌无力（MG）、运动 神经元病（MND）、周围神经病（如糖尿病性神经病、 酒精中毒性神经病、尿毒症性神经病等）、肌病等都有 很重要的检测及预防的意义。
生物电极的基本特点
抗氧化 不腐蚀组织 具有生物惰性 电极电位小
生物电极的分类
宏电极
针电极 体表电极
微电极
针电极
针电极的基本原理
针电极是在使用时需要穿透皮肤直接与细 胞外液接触的电极，能形成良好的电极电解质溶液界面。针电极和其他形式电极 在皮下形成的界面同体表电极相比，能降 低界面阻抗和移动的伪迹。
单极针电极的临床应用
微电极
五、应用
• 划分岩性，作地层对比 • 由于各类岩石声波速度不同， 所以根据声速曲线可以划分 不同岩性的岩石。 • 砂泥岩剖面：一般情况是砂 岩显示为低时差（高声速） 400—180（2500—5500）， 泥岩显示为高时差（低声速） 548—252（1810—3960）， 页岩介于砂岩与泥岩之间， 砾岩一般具有低时差（高声 速），且愈致密时差愈低。 • 膏盐剖面：其中的岩盐和石 膏层，用电测无能为力，用 声速可获得良好效果。岩盐 时差为高值217—193，无水 石膏时差显示为低值164— 193
• 碳酸盐岩剖面： 灰岩156—144、 白云岩125时差最 低，泥灰岩和泥 岩时差较高。当 石灰岩和白云岩 为孔隙性或裂溶 性时，声波时差 就明显地增大。 在纯石灰岩或白 云岩井段，可以 利用时显示为高值，当其致密程度增加时，时差降低。 • 由于在各类岩石中声波不同，因此使声波时差曲线具有一定的对比性。当 一定类型的岩层，且孔隙度和岩性在横向上大体稳定时，时差曲线即可以 用来作地层对比。它的优点是不受井眼大小和井内泥浆矿化度的影响。因 此，如果不能从其它测井方法获得良好的对比标致层时，可试用时差曲线 进行地层对比，有可能获得成功。 • 判断气层 • 在天然气中和在油水中声波速度差别大，一般气比油水中大30—50us/m， 所以当岩层孔隙中含气时，时差将显著增大。此外由于声波在气层中能量 衰减显著，有可能出现周波跳跃现象。
• 一般认为声波测井确定的孔隙度Φ是原生孔隙（均匀粒间孔），不包括 次生孔隙，常用Φs表示。 • 对于固结不好或未固结岩石，Δt要比固结岩石大,那么计算出孔隙度Φ高, 需作校正。 • 校正系数： • 固结不好CP＞1，CP=1固结良好，如含泥质，需作泥质校正 • α—泥质含量校正系数， • 4．为地震勘探提供声速资料：作速度普分析，人工合成地震记录等。 • 5．提供波阻抗和反射系数
微电极技术在电化学研究中的应用实验报告
电极过程动力学实验报告北京理工大学电极过程动力学实验报告姓名班级学号实验日期年月日指导教师同组姓名成绩实验名称一、实验目的1、了解微电极的构造，掌握微电极技术的基本原理及电极行为；2、了解微电极技术在电化学研究中的作用，会用微电极技术解决电化学研究中的实际问题；3、弄清微电极与常规电极的区别，微电极与常规电极比较有何优缺点。
二、实验原理微电极技术也称为微电极伏安技术，是近年来发展起来的一种新的电化学测试技术。
微电极的电极面积非常小，对于微圆盘电极，其电极半径在微米级(一般小于50μm），所以它具有常规电极所没有的优越的电极特性：a、双层电容小。
微电极的时间常数 RC 可低于1μs，因此，它具有相当快的电极响应速度。
溶液中循环伏安扫描速度可高达 20V/s，比常规电极快 3个数量级；b、极化电流微小。
微电极上的极化电流一般在 10-9A (nA)数量级，甚至可达 10-12A (pA)。
这样，电极体系的溶液压降（IR）较小。
由于微电极具有这一特点，可采用双电极体系（研究电极和辅助电极），并且不需要恒电位仪，只用信号发生器即可，从而简化了实验装置，提高测量系统的信噪比，进而提高测量精度。
另外，对于低极性或无局外电解质的溶液体系也可以进行实验；c、高传质速度。
微电极表面液相的传质包括垂直和平行两个方向的传质，存在“边缘效应”，其传质速度远大于常规电极。
据此，微电极可用于快速电极过程的研电极过程动力学实验报告究。
1、微电极的电极结构按电极形状，可将微电极分为微盘、微环、微球和微带电极等，其中微盘电极应用最广泛。
微电极的材料通常为铂、金、钨及碳纤维等。
微电极的电极结构如图1 所示，它由电极丝、接触材料、固定材料、玻璃毛细管及电极引线等组成。
电极丝为Φ1-100μm 的铂、金丝及碳纤维等。
接触材料常用石墨粉，起到连接电极丝与电极引线的作用，由于接触面积大，有利于提高电极的电子导电能力。
固定材料有树脂、汞和石蜡等，用于固定电极丝及引线。
微电极的制作
离子选择性微电极的应用摘要 离子选择电极是一种电化学传感体,它的电势与溶液中给定离子活度的对数成线性关系.离子选择性电极包含由特殊电活性物质组成的敏感膜,这种膜对溶液中某种离子的活度具有选择性响应,从而产生一定的平衡电势.该电势与参比电极的电势差可被测量出来,以计算特定离子的活度.本文论述了离子选择性微电极的制作,工作原理和性能参数.本文还综述了目前应用较广泛的溶解氧微电极的制作以及其工作原理.关键词 离子选择性微电极 敏感膜 电势差 离子活度 溶解氧微电极前言离子选择性电极是分析溶液中离子活度紧张状态的一种新的分析工具,是过去三十多年来发展最迅速的分析技术之一.与其他方法相比,离子选择性电极法具有操作方便,分析速度快.测量范围广,灵敏度高,非破坏性等许多独特的优点.下面介绍离子选择性微电极的基本原理、电极性能参数、制作方法等. 离子选择性电极发展的一个重要方向就是微型化。
七十年代初研制出了第一支直径小于1µm 的液膜微电极[郑筱祥,马忠明,戴欣等.离子选择性微电极技术的研究与应用]. 以后作为一种新型的离子活度测定的技术,离子选择性微电极技术得到了迅速的发展,在环境工程方面也得到应用并逐渐走向成熟. 目前，常用的离子选择性微电极有--+23,,,NO NO H pH 等. 1.离子选择性微电极的制作离子选择性玻璃微电极的研制过程分为2部分，第一部分是玻璃微电极的拉制、硅烷化和灌充,第二部分是离子选择性玻璃微电极的性能测试[薛琳 赵东杰 侯佩臣.自参考离子选择性电极技术应用中的微电极制备及测试]1.1微电极的拉制：微电极采用“2次拉制”的方式，第1次拉制时，先将玻璃细管软化，拉长一段距离，使玻璃管变细。
随后再对玻璃管加热做第2次拉制，使玻璃管拉制成2部分。
在实际拉制过程中，由于受到环境温度、湿度等影响，加热指数需要根据实际情况调整才能得到合适形状的微电极。
1.2微电极的硅烷化：玻璃具有亲水性，而LIX 是一种疏水亲脂有机物，如果不对玻璃进行预处理，则LIX 灌充到玻璃微电极尖端后将逐渐被水相物质所代替，缩短使用寿命。
氢气微电极 -回复
氢气微电极-回复什么是氢气微电极？氢气微电极是一种用于测量和检测氢气浓度及其相关电化学反应的微小电极。
与传统的电极相比，氢气微电极具有更小的尺寸和更高的灵敏度。
它可以在微观尺度上提供准确的氢气浓度测量，从而在许多领域中发挥重要作用。
氢气微电极的制备方法及原理制备氢气微电极的方法通常包括两个关键步骤：电极材料选择和电极制备。
常用的电极材料有纳米碳管、铂、金、银等高电化学活性材料。
首先，在制备电极前，需要在基底表面进行材料修饰。
这可以通过化学处理、物理蒸发或物理溅射等方法实现。
修饰后的基底具有一定的导电性，并且能够在后续步骤中承载活性材料。
接下来，在修饰的基底上沉积活性材料。
这可以通过电沉积、溶液沉积或热蒸发等方法完成。
通过这一步骤，活性材料将与基底紧密结合，并形成氢气微电极的核心部分。
制备完成后，可以对氢气微电极进行表面修饰。
这可以通过离子束刻蚀、化学处理或薄膜涂覆等方法实现。
表面修饰可以提高电极的灵敏度和选择性，以适应不同的实验需求。
氢气微电极的应用领域氢气微电极具有广泛的应用领域。
首先，它可用于燃料电池和水电解中，用于测量和控制氢气浓度。
这对于提高能源转化效率和保证安全运行至关重要。
其次，氢气微电极在环境监测领域中具有重要意义。
通过测量氢气浓度，可以实时监测污染物的扩散和分解情况，从而提供有关环境质量的宝贵信息。
此外，氢气微电极还可用于生物医学研究。
由于氢气在人体内起着重要的生理功能，在治疗疾病和传感器开发方面有着广泛的应用前景。
通过测量局部细胞内外氢气浓度变化，可以深入了解它的生物学效应，并为相关治疗提供依据。
氢气微电极的优势和挑战与传统的电极相比，氢气微电极具有以下优势：1. 高灵敏度：由于其小尺寸和高电化学活性材料的使用，氢气微电极可以提供更敏感的测量结果和更高的响应速度。
2. 高选择性：适当的表面修饰可以使电极对氢气具有较高的选择性，从而减少干扰物质的测量误差。
然而，氢气微电极在实际应用中还面临一些挑战：1. 制备工艺复杂：制备氢气微电极需要精细的制备工艺和复杂的实验条件。
微电极技术
微电极技术简介微电极技术是一种用于测量微观尺度电信号或施加微观尺度电刺激的技术。
它通过使用微小尺寸的电极来实现对生物、化学或物理系统中微小电信号的准确测量与控制。
微电极的尺寸通常在纳米至微米级别，并且可以应用于各种领域，包括神经科学、生物传感器、生物医学工程和纳米技术等。
原理微电极是指直径在纳米至微米级别的电极。
相比于传统的宏观电极，微电极具有更大的比表面积，使其能够更敏感地检测微小的电信号。
此外，微电极还可以提供更小的电刺激区域，能够更精确地控制电刺激的位置和强度。
微电极技术一般包括以下几个方面的内容：1.微电极的制备：微电极通常使用先进的制备技术，例如光刻、电子束曝光或离子束刻蚀等，以获得所需的微小尺寸和形状。
2.微电极的材料：常用的微电极材料包括金属（如铂、金）和导电聚合物。
选择适当的材料能够提高微电极的导电性能和生物相容性。
3.微电极的连接：微电极需要与外部设备进行连接，以测量或施加电信号。
通常使用微焊或导线引线等方法将微电极与外部电路进行连接。
4.微电极的信号采集与处理：微电极所测得的微小电信号需要进行放大、滤波和数字化处理等，以便进行后续的数据分析和解释。
应用领域微电极技术在多个领域具有广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域：神经科学微电极技术在神经科学领域中扮演重要的角色。
它可以用于记录和研究神经元的电活动，揭示神经元功能与行为之间的关系。
例如，通过植入微电极阵列到大鼠脑部，可以实时记录大量神经元的活动，并对其进行分析和建模，以了解神经元网络的活动模式和信息传递过程。
生物传感器微电极技术在生物传感器领域中具有重要的应用价值。
通过将生物分子（如DNA、蛋白质）或细胞固定在微电极表面，可以实现对生物分子的高灵敏检测。
这种生物传感器能够快速、准确地检测微量生物分子，对医学诊断、食品安全监测和环境监测等领域具有重要意义。
生物医学工程微电极技术在生物医学工程领域中也有广泛的应用。
例如，在人工耳蜗中使用微电极来模拟听觉神经，使听力受损者能够恢复听力。
微电极及其传感应用-文档资料
电化学循环伏安法(cyclic voltammetry, CV )对 不同基底材料制备的葡萄糖氧化酶传感器特 性进行表征和比对
设定电压0.6V,对A、B、C型纳米铂掺杂聚苯 胺薄膜葡萄糖传感器进行葡萄糖浓度测试， 该实验对0mmol/L、4mmol/L、8mmol/L、 12mmol/L四个浓度的葡萄糖浓度溶液进行响 应测试
Wu等将Pt纳米粒子修饰到超微碳纤维电极 (Pt/CFUME)表面，再以辣根过氧化酶(HRP)为 酶底，研制了对安培检测H2O2具有较好电催 化还原响应的生物传感器，对H2O2检出限为 0.35μmol/L(S/N=3)。
Zhu等通过电聚合制备了基于多层叉指型超微 阵列电极的吡咯-葡萄糖氧化酶(PPy /GOx)生物 传感器,灵敏度达13.4nA /(mmol /L)。
微电极的类型
随着纳米技术、微系统及机械加工技术、微 电子技术的发展，使制造微小电极成为可能。 目前研制的微电极已由微米级向纳米级发展， 微系统中所用的微电极已可达到纳米级。在 近年来发展起来的基因工程和纳米技术中， 微电极所起的作用至关重要。可以对DNA等 有机大分子进行测定、还可以对痕量金属离 子进行测定，测定数量可达20余种。
随着技术的发展，微盘电极的制备中出现了 等离子轰击法和刻蚀-涂层法。超微碳纤维圆 盘电极的制备则结合了熔焊、胶粘和刻蚀三 种技术。常把超微碳纤维与铜丝焊接,用环氧 树脂粘合剂封入玻璃毛细管，露出电极尖端， 在煤气灯下将毛细管尖端烧融使碳纤维密封 于毛细管内，将碳纤维在煤气灯上继续进行 火焰蚀刻，制得图1所示的超微碳纤维圆盘电 极。
光刻法作为一种现代的电极制备技术，表现 出广阔的应用前景，可以利用它在一定基底 上沉积出图形化的金刚石薄膜，制备出掺硼 金刚石超微阵列电极(D-UMEAs)，其具体的制 备步骤(如图2所示)
微电极系统
微电极系统
微电极系统是一种微型电极阵列的系统，用于记录和刺激生物组织或细胞的电活动。
它由许多微小电极组成，通常具有高密度和高灵敏度，可以用于实时记录和分析生物电信号。
微电极系统常用于神经科学研究中，特别是用于研究大脑的电活动。
通过将微电极阵列植入动物的脑组织中，可以同时记录多个神经元的电活动，并实时观察神经元之间的相互作用和信号传递过程。
这种系统可以提供高时空分辨率的神经活动信息，有助于我们理解神经网络的运作机制和脑功能的研究。
除了神经科学研究，微电极系统还广泛应用于生物学、医学和生物传感器领域。
它可以用于记录心肌细胞、肌肉组织等其他生物组织的电活动，并可以与其他技术结合使用，如成像技术、荧光染料等，从不同层面全面了解生物活动。
总之，微电极系统是一种功能强大的工具，可以提供高时空分辨率的生物电信号记录，并在神经科学和其他生物学领域中被广泛应用。
微电极及其应用
微电极及其应用微电极是指工作面积很小的电极，电极面积大小的界限并不十分严格。
微电极包括两种涵义：①指电极的微型化。
如微型化离子选择性电极，用于直接观察体液甚至细胞内某些重要离子的活度变化。
玻璃毛细管(尖端内径在百万分之一米以下)电极，在微操纵仪控制下，安臵在细胞表面附近或插入细胞内以观察单个细胞的电活动。
在医学上微电极是研究细胞的一种工具。
②指在电化学分析中电极面积很小但整个电极并非微型化的一类电极。
如极谱法和伏安法中用的指示电极、滴汞电极、悬汞电极，库仑滴定中的指示电极、微铂电极等也称为微电极。
这类电极由于电极面积极小，电流密度很大，容易发生浓差极化。
微电极具有极高的传质速率。
以微盘电极为例，在恒电位电解时，电极表面既有垂直方向的轴向扩散，也有来自各个方向的径向扩散。
在线性伏安法和循环伏安法中，微电极也显示了特殊的伏安曲线。
由于电极的边缘效应，电极传质速率较快，在常规扫描速率下，电极电解速率与反应物扩散速率大致相当。
当电流达到稳态，此时得到的伏安图为平台型，而不像常规电极那样成峰性曲线。
只有在快扫描速率下，反应物在电极表面的电解速率大于其扩散速率时，使表面浓度降低，才能获得峰性伏安图。
由于微电极的电极表面极小，其电化学性质具有许多常规电极所没有的独特优点。
另一方面，因为微电极本身的体积也非常小，可以将其插入动物体内进行实时、体内连续分析，直接取得体内化学活动信息，在生命科学研究中获得了重要的应用。
一、钾、钠离子分析：钾、钠离子是维持正常生命活动所必须的几种主要离子，也是人体液内含量最高的几种阳离子。
钾离子在细胞内液中约占阳离子总量的77%，而细胞外部液体中的阳离子中的阳离子主要为钠离子，约占阳离子总量的92%。
它们对维持细胞的正常物质代谢、细胞渗透压和酸碱平衡、以及维持神经肌肉的兴奋具有重要作用。
测定生物体内和细胞中钾、钠离子含量，不仅为生理研究提供直接信息，而且在医学诊断方面具有重要临床价值。
第二章 电化学测量实验的基本知识
盐桥封接方式： 1、盐桥内充满凝胶状电解
质，抑制两边溶液流动。如
琼脂、硅胶。 2、用多孔烧结陶瓷或多孔
烧结玻璃或石棉纤维封住。
3、聚四氟乙烯或聚乙烯管 套接。
三、选择盐桥内溶液应注意
①盐桥内电解液阴阳离子当量电导尽可能相近，且尽量使用高浓
度。扩散系数相当（常用： 水溶液体系用KCl、NH4NO3；有机
三、 对测量和控制电极电势的仪器要求
1、要求有足够高的输入阻抗
（2）
（3）
将（3）带入（2）
（4）
（5） （6）
对于水溶液体系，电池的开路电 压在在1V左右，E=1V，则
（7）
2、要求有适当的精度、量程
一般要求能准确测量或控制到1mV
3、对暂态测量，要求仪器有足够快的响应速度
一、 三电极体系
研究电极的电 极过程是实验 研究的对象
参比电极的选择
测量体系（参）与被测体系（研）具备相同的阴离子（浓度相近）， 则不要盐桥，如没有相同的阴离子，则需要盐桥，常用的是以下三种阴离
子电极（酸、盐、碱）
SO42-：Hg|Hg2SO4|SO42-
Cl-：Hg|Hg2Cl2|Cl- 或 Ag|AgCl|ClOH-：Hg|HgO|OH-
三、双参比电极
（a）
（b）
玻璃套管 注加阴、阳离子电导相等
多孔性陶瓷封口
作用：减少甘汞电极溶液中Cl-离子对研究体系溶液污染。
（c）
KCl溶液 铜导线或铂丝 汞和汞的糊化物
铂丝
汞 汞-氧化汞电极和汞-硫酸汞电极使用此种电极
3、汞-氧化汞电极， Hg|HgO（固）|OH电极反应：
电极电势：
特点： 1、只适用于碱性溶液，因为氧化汞能溶于酸性溶液。 2、pH＜8时， 3、Cl-存在时加速 氯离子浓度 ＜ 生成黑色氧化亚汞并消耗汞 生成甘汞 Hg2Cl2。
《超微电极电化学》课件
01
实验测量
通过实验测量电极反应过程中的电流、电压等参数，分析电极反应的动力学特征和机理。
02
理论计算
利用量子化学理论计算方法，模拟电极反应过程，预测反应机理和反应速率。
超微电极在能源领域的应用
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，超微电极在燃料电池中主要用作催化剂载体和气体扩散层，提高电极反应效率和燃料利用率。
超微电极在其他领域的应用
生物医学领域：超微电极在生物医学领域的应用包括电化学生物传感器、药物传输系统和神经科学工具。它们能够检测生物分子、细胞和组织的电化学性质，为疾病诊断、药物开发和神经科学研究提供有力支持。
传感器领域
超微电极在传感器领域的应用包括气体传感器、湿度传感器和生物传感器等。由于超微电极具有高灵敏度和快速响应的特点，它们能够检测微小的变化，为环境监测、工业控制和医疗诊断等领域提供可靠的检测手段。
微生物燃料电池法
利用微生物在电极上产生电流，从而形成超微电极。该方法具有生物相容性好、环保等优点，但电流大小和稳定性有待提高。
超微电极电化学反应机理
电极反应速率
描述电极反应的快慢程度，主要受反应物质的传递和扩散、反应物质的活化以及反应物质的表面吸附等因素影响。
03
模型建立
根据实验数据和理论计算结果，建立电极反应的动力学模型，用于描述和预测电极反应过程。
废水中有机污染物是环境污染的重要来源之一，对其处理和净化是环境保护的重要任务。超微电极在废水中有机污染物的电化学处理方面发挥了重要作用。
通过电化学反应，超微电极能够将废水中的有机污染物转化为无害或低毒性的物质，降低其对环境的危害。该方法具有高效、环保、处理效果好等优点，在废水处理和环境治理中具有广泛应用前景。
微电极
循环伏安法的原理是利用电压进行线性扫描，记录相应的电流变化。
因此循环伏安法的电位信号为三角波信号，其电位与时间的关系可以由以下方程表示：E =E0+vt ( 0< t≤τ) （1-5）E =E0+2vτ vt (τ< t≤2τ) （1-6）上述式中，E0为电极起始扫描电位，v 为电位扫描速率，τ为三角波电位扫描的半周期。
扫描开始时只有微弱的非法拉第电流流过，随电位增加达到还原电势时，还原反应开始并有电流流过。
还原电位下，电流达到最大值，电极表面的浓度近于零，电极表面浓度梯度达到最大，物质的扩散传递潜力达到最大，形成还原峰。
电位突然反向增大后，表面的电化学过程有利于氧化的方向发展，由于电极附近的阴离子浓度较大，当电势达到并通过氧化电位时，阴离子开始被氧化，阳极电流增大，形成氧化峰。
微电极是一种电化学装置,它融合了化学反应和电信号这两个方面.微电极通常由阴极(工作电极),阳极(参比电极)和电解液这三个部分组成.溶解氧微电极的阴极是由贵金属(铂或者金)制成，其表面不参与化学反应。
它的作用原理是在一定的负电位下，贵金属铂或者金起催化作用同时传递电子,从而使溶解氧在阴极表面获得电子,发生还原反应.微电极的阳极则由可逆性强的银/氯化银电极构成，它的比表面积大，去极化性能良好，在微电极的工作过程中认为它的电位保持恒定，外部所加的极化电压全部加在阴极上.而电解液则是化学反应发生的场所并且将阴极和阳极连接起来形成回路。
阴极和阳极的反应方程式如下[邱玉琴,施汉昌.基于氧微电极的生物膜内反应动力学参数的原位测定研究]：----+→+→++e AgCl Cl Ag OH e O H O 444444222电位微电极氧化还原电位(ORP)微电极离子选择性微电极(ISE ）溶解氧微电极的标定根据氧微电极对测定溶液的响应电流值与溶液中溶解氧浓度成正比,对多支氧微电极进行三点标定(氧分压分别是 0%、10.5%和 21%),标定的目的是给出它的工作直线，在使用时根据该直线可以知道要计算的数值[宋慧敏,周小红,张永明.基于微电极技术的反硝化滤池生物膜特性分析]微电极的性能参数银层作为保护电极后，可以显著降低残余电流，提高测试曲线的线性程度；除此之外，也突出显示了银层保护阴极的存在对电流稳定性的促进作用，但是与此同时电流的分辨率也可能出现略微下降。
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第二 章
2.测井曲线
• 因为微梯度电极系的探测半径约4厘米，微 电位电极系的探测半径约10厘米，故微梯 度反映的主要是泥饼电阻率，微电位反映的 主要是冲洗带电阻率。
• 冲洗带电阻率>泥饼电阻率时，正异常
• 冲洗带电阻率<泥饼电阻率时，负异常
• 冲洗带电阻率与泥饼电阻率相当时，幅度值 可大可小，但无异常，或有正负不定的较小 幅度差。
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第二 章
1.测井原理
• 3）测量原理
– 由于微电极系的K值与极板形状有关，而测 井过程中极板经常与井壁摩擦，测几口井 后就应进行K值的校验。
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第二 章
2.测井曲线
• 通常采用重叠 法将微电位和 微梯度两条视 电阻率测井曲 线绘制在测井 成果图上，见 图2—39。
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第二 章
3.测井曲线的应用
• 主要应用： • 1）详细划分地层剖面 • 2）判断岩性和划分渗透层 • 3）确定含油砂岩的有效厚度 • 4）确定井径扩大井段 • 5）确定冲洗带电阻率及泥饼厚度
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第二 章
3.测井曲线的应用
• 1）详细划分地层剖面
– 由于微电极系的电极距很小，又几乎不受围岩、 高阻邻层和泥浆的影响，因此比普通电极系划分 地层剖面更详细、更准确。在深度比例为1:200的 曲线上可划分出20厘米厚的地层，在条件好的情 况下可以划分10厘米厚的薄层，是目前划分地层 界面的主要测井方法之一。
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第二 章
1.测井原理
• 3）测量原理
– 微梯度与微电位的视电阻率表 示式分别为：
Ra K ΔU M1M 2 I
Ra K ΔU M 2N I
– 式中电极系系数K与电极间的尺寸以 及极板的形状、大小有关，可在己知 电阻率的水中用实验方法求得。微梯 度和微电位的K值约分别为0.3和0.4。
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第二 章
主要内容
• 1.测井原理 • 2.测井曲线 • 3.曲线应用
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第二 章
• 用普通电极系测得的视电阻率曲线划分地层 剖面时，如果地层很薄，视电阻率受邻层及 围岩的影响较大，从曲线上往往不能准确地 划分其界面。
• 此外，在渗透层处为了求得地层真电阻率， 需要对泥浆侵入的影响进行校正，作这一校 正需要知道冲洗带电阻率。为了能解决以上 问题，产生了微电极测井。
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第二 章
1.测井原理
• 2）微电极系探测深度
– 为了确定渗透层靠井壁附近介质的电阻率(冲洗带 电阻率)，微电极测井采用两种电极系：微梯度电 极系(A 0.025M10.025M2，AO＝0.0375米)和微电 位电极系(A0.05M2，AM=0.05米)。
– 实验得到，微梯度电极系的探测半径约4厘米，微 电位电极系的探测半径约10厘米。
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第二 章
3.测井曲线的应用
• 2）判断岩性和划分渗透层
– (1)砂岩
• 若将微梯度电极系和微电位 电极系的两条视电阻率曲线 基线重叠在一起，在渗透层 处就会出现正的幅度差(微电 位读数大于微梯度读数)，或 称正差异。
• 由于泥饼对读数的影响，读 数为中等值，一般为泥浆电 阻率的2～10倍。
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第二 章
1.测井原理
• 3）测量原理
– 微电极测井的测量原理与普通电 阻率测井的测量原理一样。
– 不同之处在于微梯度与微电位是 同时测量的。
– 微梯度电极系(A 0.025M10.025M2， AO＝0.0375米)
– 微电位电极系(A0.05M2，AM=0.05米)。
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第二 章
1.测井原理
• 1）微电极系的结构：
– 三个相矩很近(2.5厘米)直线排 列的铜电极3嵌在硬橡胶制的 绝缘板2上，三个互成120。的 弹簧片1使仪器主体5位于井中 央，绝缘板安在其中一个弹簧 片上，它依靠弹簧的力量紧贴 井壁，每个电极从极板的背面 引出导线4和电缆相接。
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第二 章
2.测井曲线
• 在曲线上可以见到两种 微电极系视电阻率测井 曲线之间的幅度差。
• 当微电位电极系视电阻 率测井曲线幅度大于微 梯度电极系视电阻率测 井曲线幅度时，称为 “正幅度差”；
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第二 章
2.测井曲线
• 当微梯度视电阻率 幅度 差”。
– 地层界面定在曲线的半幅点处。
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第二 章
3.测井曲线的应用
• 2）判断岩性和划分渗透层
– (1)砂岩 • 渗透性砂岩处一般情况下泥饼厚度为 0.3—3厘米，冲洗带深度超过10厘米。
• 泥饼电阻率约为泥浆电阻率的1～3倍， 冲洗带电阻率约为泥饼电阻率的5倍以上。
• 微梯度电极系探测范围比微电位电极系 小，前者受泥饼电阻率影响大，后者受 冲洗带电阻率影响大，所以在渗透性砂 岩处微电位比微梯度视电阻率要高。
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第二 章
2.测井曲线
• 正异常：渗透性地层，Cm<Cw，冲洗带电阻率 是泥饼电阻率的5倍以上；
• 负异常：含高矿化度地层水的大孔隙砂岩层， 这是由于紧靠泥饼的岩石孔隙中充满泥质颗粒， 其电阻率大于未被泥质颗粒充填的冲洗带电阻 率；
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第二 章
2.测井曲线
• 非渗透性地层处的微电极系视电阻率测井曲线无幅 度差或者有正、负不定的较小的幅度差。
第二章 普通电阻率测井
第二 章
主要内容
一、电法测井的基础知识 二、普通电阻率测井的基本概念 三、普通电阻率测井的基本理论 四、地层视电阻率曲线 五、标准测井 六、微电极系视电阻率测井 七、地层微电阻率扫描测井及全井眼地层微电阻率成象
仪简介
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第六节 微电极系视电阻率测井 Resistivity logging with microsonde
– 在砂泥岩剖面上泥岩是常见的非渗透性岩层，其电阻率 值较低，泥质粉砂岩渗透性很差，但其电阻率值比泥岩 要高，随着泥质含量的增多，微电极系视电阻率测井曲 线幅度降低，且幅度差减小。
– 非渗透性的石灰岩和白云岩薄夹层在微电极系视电阻率 测井曲线上视电阻率读数最高，且两条曲线重合或者可 见到正负不定的幅度差，这是由于井壁不光滑造成的。