Заполнение электрода

Заготовку заполняют электролитом, чаще всего 2—3 М раствором хлорида калия. Иногда используют электролиты другого состава или заполняют электрод легкоплавким металлом, например, сплавом Вуда^[11].

Заполнение электродов может быть затруднено из-за очень малого диаметра его рабочей части. Для его облегчения предложен ряд методик: заполнение в вакууме, предварительное заполнение спиртом и затем вытеснение спирта электролитом^[12]. В настоящее время широко применяется предложенный Тасаки^[13]метод с использованием вплавленного в микропипетку стеклянного волокна, при этом микроэлектрод заполняется под действием капиллярных сил.

Подключение и контроль

Для подключения электродов к измерительной аппаратуре их фиксируют в заполненном электролитом цанговом держателе или вводят в цилиндрическую часть заполненного электрода хлорированную серебряную проволоку.

Качество заполненного и подключенного микроэлектрода контролируют, измеряя его сопротивление, которое имеет порядок единиц мегаом. Меньшее сопротивление свидетельствует о том, что кончик микроэлектрода обломлен, бо́льшее или хаотично меняющееся — о забитости колющего кончика грязью.

Готовые микроэлектроды плохо хранятся, поэтому изготавливают их обычно непосредственно перед началом эксперимента^[15]. Некоторое время, не более суток, их можно хранить в холодильнике, погрузив в стаканчик с электролитом. При длительном хранении электроды теряют годность из-за кристаллизации электролита, возможно зарастание их колониями микроорганизмов

Физико-химические свойства микроэлектродов

Между микроэлектродом и средой, в которую он погружен (физиологическим раствором, клеточным содержимым), протекают различные физико-химические процессы.

• Диффузия. Концентрация электролита в микроэлектроде выше, чем в окружающей его среде, поэтому вещества электродита будут переходить в физиологический раствор или внутрь клетки за счёт диффузии

• Ионофорез

• Электроосмос

• Гидростатические процессы

Электрические свойства микроэлектродов

Электрическое сопротивление — важнейший параметр микроэлектрода. Сопротивление обязательно контролируется перед началом эксперимента, а в ряде случаев — и в ходе работы. Для годного электрода сопротивление находится в диапазоне между 5 и 20 МОм. Сопротивление менее 1 МОм — признак обломленной колющей части, более 60 МОм — кончик электрода слишком тонок, либо закупорен выпавшими кристаллами или частицами исследуемого объекта^[18]. Хаотично меняющееся сопротивление также характерно для загрязненного электрода^[15]. Электроды с высоким сопротивлением имеют большие собственные шумы и чувствительность к электромагнитным помехам. При токах, превышающих 1 нА, вольт-амперные характеристики микроэлектродов могут становиться нелинейными. Расчёт сопротивления электродов возможен, но он сложен и не дает высокой точности, поэтому на практике сопротивление электрода определяют экспериментально^[19].

Ёмкость электрода. Наличие у микроэлектрода собственной ёмкости искажает форму регистрируемого сигнала. Поэтому предпринимаются усилия для её снижения и компенсации: увеличивают диаметр цилиндрической части электрода, уменьшают его длину, для подключения к усилителю стараются использовать возможно более короткие провода. Для компенсация ёмкости электрода во входном каскаде усилителя применяется ёмкостная отрицательная обратная связь. Компенсирование ёмкости контролируется подачей на электрод прямоугольного сигнала — при верной настройке форма его фронта не искажена

Потенциал смещения. Возникает по нескольким причинам. Основными являются:

• диффузионный потенциал — возникающий между электролитом, заполняющим электрод, и раствором, в который он погружен. Для уменьшения диффузионного потенциала, в качестве электролита используют раствор хлорида калия, так как у ионов K+ и Cl- одинаков заряд и близки коэффициенты диффузии.

• потенциал между серебряными проводниками микроэлектрода и опорного электрода

• потенциал колющей части. Его возникновение связано со свойствами контакта электролита и стекла в узком кончике микропипетки^[21].

Потенциал смещения подключенного к усилителю и погруженного в физиологический раствор электрода компенсируется при регулировке усилителя.

Для уменьшения нежелательного собственного потенциала используют также следующие приёмы^[22]:

• тщательная очистка стеклянных заготовок промывкой в щёлочи и спирте;

• использование свежеизготовленных микропипеток;

• использование для заполнения электролитов высокой концентрации;

• подкисление электролита;

• отбор электродов с малым омическим сопротивлением;

• отбор электродов с низким собственным потенциалом.