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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020年4月2日
13
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。
9
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。
2020年4月2日
10
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。
2020年4月2日
2020年4月2日
16
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
2020年4月2日
17
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。
8
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。
2020年4月2日
第二 章
主要内容
• 1.测井原理 • 2.测井曲线 • 3.曲线应用
2020年4月2日
4
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。
2020年4月2日
6
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。
2020年4月2日
19
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。
2020年4月2日
7
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)。
2020年4月2日
2020年4月2日
5
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。
11
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”；
2020年4月2日
12
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。
2020年4月2日
18
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。
2020年4月2日
14
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；
2020年4月2日
15
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
2020年4月2日
2
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。