Термин "химические
сенсоры" вошел в моду, его часто используют, однако более или менее
согласованной, принятой дефиниции химических сенсоров пока нет. В это понятие
вкладывают разное содержание, причем наблюдается тенденция расширительного
толкования термина, как раз из-за его модности. Иногда под понятие
"химический сенсор" подпадают чуть ли не любые датчики сложных
аналитических приборов или, напротив, простейшие тест-средства анализа. Этому способствуют
и некоторые, опубликованные разными авторами определения химических сенсоров,
часть которых (определений) тоже не обеспечивает конкретного, четкого, зауженного
толкования. В результате мы наблюдаем размытость в употреблении терминов
"датчик", "детектор", "чувствительный элемент",
"сенсор", "первичный преобразователь" и т.д.; то есть
оговоренных различий между этими понятиями мы в сущности не имеем.
Более или менее ясно положение
с детекторами: они ассоциированы с потоком. Можно окончательно договориться, что
детекторы функционируют в потоке и только в потоке. С одной стороны (и главным
образом), в проточных методах анализа, т.е. методах, где поток организуется
самим аналитиком в целях анализа. Это хроматография, капиллярный электрофорез,
проточно-инжекционный анализ и его аналоги. С другой стороны, в on-line анализе технологических растворов, воды по ходу судна и т.д.,
т.е. в условиях анализа "естественных" потоков, не созданных
аналитиком. Еще более важно отметить, что детектор функционирует обратимо,
работает в определенном смысле непрерывно, с малым временем отклика или вообще
фактически в режиме реального времени.
Химическим же сенсором можно
назвать устройство для химического анализа, позволяющее так же обратимо,
непрерывно, в режиме реального времени или с малым временем отклика определять
одно вещество или группу близких веществ в определенной среде; это устройство
часто миниатюрно и может массово тиражироваться. Видно, что обсуждаемые
характеристики детектора и химического сенсора близки; разница в необязательности
потока для сенсора. Прототипом химического сенсора в указанном понимании может
служить сенсор физический — настенный термометр, который непрерывно и,
естественно, обратимо, с малым временем отклика определяет температуру воздуха.
Химический сенсор, например, на монооксид углерода в воздухе, висящий на той же
стене, таким же образом дает сведения о содержании СО в воздухе. Он не требует
градуировки, поскольку проградуирован при изготовлении и сконструирован так,
что колебания температуры, влажности и присутствия других газов не сильно
искажают его показания.
Еще один вопрос, касающийся химически сенсоров, хотелось бы здесь
затронуть. Сенсоры прежде всего газовые, разрабатывают специалисты-материаловеды,
например, работающие с оксидами металлов, специалисты по макроциклическим
органическим соединениям и другие. Они часто обнаруживают зависимость какого-то
физического свойства материала от концентрации того или иного газа и подчас
склонны считать, что практически создали химический сенсор, разработали метод
анализа, решили аналитическую задачу. Однако профессиональный аналитик выразит
сомнения и будет прав. Для аналитика наличие связи сигнала с содержанием - это
только начало пути, который, кстати, легко может завести в тупик. Ведь
необходимо надежно установить уравнение связи сигнала с содержанием. Нужно
оценить возможные мешающие влияния других газов, влажности, температуры. Найти
способы устранения этих влияний, если они есть, а это
нелегкая задача. Оценить диапазон концентраций самого определяемого газа, в
котором сенсор дает надежные результаты; проверить ресурс
сенсора, неизменяемость сигнала во времени; решить разные метрологические
проблемы, например, определить сходимость результатов. Следует проверить, как
работает сенсор, изготовленный из материала разных партий и т.д. Одним словом,
требуется большая работа. Неслучайно, что описания новых сенсоров, которые
разработали, как им кажется, материаловеды, редко публикуются в журналах по
аналитической химии. Эти описания не выдержат требований журналов.