微电极技术通过将电极探针微型化至典型尺寸为 100 - 200μm ，并搭配精密信号处理系统，实现了对微区环境的高分辨率探测。其工作原理基于电化学传感，当微电极与微区环境中的物质接触时，会发生特定的电化学反应，产生与被测物质浓度相关的电信号，这些信号经过精密的信号处理系统进行放大、滤波和模数转换等处理，最终转化为可读取和分析的数据。
该技术具有多方面的显著特点。高空间分辨率是其关键特性之一，微小的电极尺寸使得它能够轻易穿透生物膜、沉积物颗粒间隙等传统监测手段难以抵达的微环境。在研究生物膜内部的化学反应时，传统电极因尺寸较大无法深入其中，而微电极凭借其高空间分辨率，可以精确测量生物膜内部不同位置的参数，获取详细的微区信息。
微电极技术还具备快速响应的能力，其毫秒级的信号采集速度，能够敏锐捕捉到微区环境中各种参数的瞬时变化。在一些化学反应快速发生的场景中，如微生物的快速代谢过程，微电极能够及时记录下相关参数的动态变化，为研究反应机理提供准确的数据支持。
多参数集成也是微电极技术的一大优势，通过巧妙的电极阵列设计或借助电化学工作站的多通道模块，能够同时实现对 pH、NO、Eh、DO、H₂S 等多个参数的同步测量。这种多参数集成的特性，使得在一次测量中就可以获取微区环境的多维度信息，避免了传统单参数测量方式因时间差导致的数据不匹配问题，更全面、准确地反映微区环境的真实状态。
多参数同步监测实现方式
对于不同参数的测量，微电极采用了各自独特的原理和方法。pH 微电极常采用玻璃电极或离子选择性场效应晶体管（ISFET）。玻璃电极的敏感膜对氢离子具有选择性响应，当将其浸入溶液中时，溶液中的氢离子会与玻璃膜表面的水化层进行离子交换，从而在膜内外产生电位差，该电位差与溶液中的氢离子浓度相关，通过能斯特方程即可将电位差转换为 pH 值，直接输出酸碱度。离子选择性场效应晶体管（ISFET）则是基于场效应晶体管的原理，通过对栅极进行特殊设计，使其对氢离子具有选择性，当氢离子浓度变化时，会影响晶体管的电学性能，从而实现对 pH 值的测量。
NO 检测可结合 NO 选择性膜电极或生物传感器（如硝化 / 反硝化酶电极）。NO 选择性膜电极利用对 NO 具有选择性透过的膜，当 NO 分子透过膜后，会在电极表面发生氧化还原反应，产生与 NO 浓度相关的电流信号，通过测量该电流信号即可实现对 NO 浓度的检测。生物传感器（如硝化 / 反硝化酶电极）则是利用硝化酶或反硝化酶对 NO 的特异性催化作用，当 NO 与酶发生反应时，会产生可检测的信号，例如电流变化或荧光变化，从而实现对 NO 的检测。
Eh 通过惰性金属电极（如铂 / 甘汞）测量体系氧化还原电位。在测量时，将惰性金属电极和参比电极（如甘汞电极）同时浸入待测体系中，体系中的氧化还原电对会在惰性金属电极表面发生氧化还原反应，从而在两个电极之间产生电位差，该电位差即为体系的氧化还原电位，通过测量这个电位差，就能反映体系的氧化还原状态。
DO 采用克拉克型电极或光学氧传感器（基于荧光猝灭原理）。克拉克型电极由阴极、阳极和电解液组成，当氧分子透过透气膜进入电解液后，会在阴极上发生还原反应，产生扩散电流，该电流的大小与氧浓度成正比，通过测量电流即可得到溶解氧的浓度。光学氧传感器则是基于荧光猝灭原理，某些荧光物质在受到激发时会发出荧光，当环境中的氧分子存在时，氧分子会与荧光物质相互作用，导致荧光强度降低，即发生荧光猝灭现象，荧光猝灭的程度与氧浓度相关，通过测量荧光强度的变化，就能实现对溶解氧浓度的测定。
H₂S 则通过硫化物选择性膜电极或电化学氧化法实现定量。硫化物选择性膜电极利用对硫化物具有选择性透过的膜，当硫化物离子透过膜后，会在电极表面发生反应，产生与硫化物浓度相关的电信号，从而实现对 H₂S 的检测。电化学氧化法是将工作电极、参比电极和对电极浸入含有 H₂S 的溶液中，在工作电极上施加一定的电位，使 H₂S 发生氧化反应，产生氧化电流，通过测量该电流的大小，即可实现对 H₂S 浓度的定量分析。
为了实现多参数的同步监测，这些电极通过多路复用技术集成于同一探头或阵列中。多路复用技术能够将多个电极的信号进行整合和传输，避免信号之间的干扰。配合高速数据采集卡，能够快速采集各个电极产生的信号，并将其传输至计算机进行处理。实时信号处理算法则对采集到的数据进行校正、滤波、分析等处理，确保各参数测量的时间同步性与空间一致性，从而为后续的研究和分析提供准确可靠的数据基础。
智感环境多通道微电极分析系统是一款面向环境科学、土壤学、植物生理学等领域的高精尖监测设备，可灵活搭载DO、pH、Eh、H₂S、NO等2-5通道微电极，凭借微米级电极探测端、毫秒级信号响应速度及微米级步进的自动升降系统，实现对水体、沉积物、土壤、植物根际等微环境的多参数同步原位监测，能精准捕捉各参数的垂向分布与瞬时动态变化，有效避免分次测量导致的数据偏差；系统配套智能化软件支持数据实时绘图、多格式导出及便捷操作，且采用无损式测量设计不破坏待测介质，为解析微界面物质循环机制、评估环境修复效果等研究提供全面、精准、高效的技术支撑。
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