离子敏感场效应晶体管土壤离子传感器中的应用

    化学传感器的使用值得研究，因为它们可以直接放置在土壤中，并且可以以适中的成本实时或准实时地提供结果。使用传感器控制养分将允许优化灌溉和施肥管理系统，因此将有助于减少因养分流入地表水和地下水而造成的环境影响。在这项工作中，使用基于离子敏感场效应晶体管的化学传感器提出了用于土壤分析（土壤离子传感器）。这些设备采用微电子技术制造，具有一些重要的优势，例如坚固耐用、体积小、输出阻抗低和批量生产。报道了具有光固化聚合物膜的pH、Ca 2+、K +和 NO 3 − 土壤离子传感器 的制造及其在水溶液中的评估。对它们在园艺土壤中的反应进行了研究，并与标准方法进行了比较。结果证实了基于 土壤离子传感器 的传感器在土壤监测中的可行性及其未来应用前景。
 
    化肥被引入土壤作为集约化农业生产的必需养分来源。不受控制地添加这些物质会导致过量的养分流失到地表水和地下水中，从而造成不良的环境影响（即硝酸盐浸滤的影响众所周知），可能会损害植物并无用地增加生产成本。因此，监测土壤中的养分水平将为减少环境影响提供有用的信息，从而同时优化特定作物的整个生产过程。此外，如果实时获取信息，则可以设计智能灌溉和施肥管理系统。     直接测量土壤中离子的系统目前尚未上市。所有标准方法均基于提取过程、样品预处理和使用原子吸收光谱法、分子发射光谱法、色谱技术等进行的分析（Hesse，1972）。这些方法复杂、耗时并且需要昂贵的设施和仪器。此外，结果不是实时产生的，因此无法使用警报驱动的监控。使用传感器进行土壤分析很有趣，因为它开启了将它们与在线系统一起使用以以适中的成本产生实时（或准实时）结果的可能性。这些优势源自关键的 土壤离子传感器 特性。体积小且具有固态性质；低输出阻抗，减少外部电磁场的干扰；批量生产，成本低；将补偿和数据处理电路与传感器集成在同一芯片中的可能性；并且响应时间短。对于硝酸盐、钙和钾的测量，表面已用离子选择性膜进行了修饰。由于此类应用需要更坚固的膜，因此膜基质基于光固化聚合物。将 土壤离子传感器 直接插入土壤的进一步研究是在不同类型的园艺作物土壤中进行的。