يستخدم محللو جودة المياه في المقام الأول قياس القطب الكهربائي الانتقائي للأيونات -من أجل الكشف الدقيق. يشتمل الجهاز على أقطاب كهربائية للأس الهيدروجيني والفلورايد والصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم وقطب كهربائي مرجعي. يحتوي كل قطب كهربائي على غشاء انتقائي أيوني - يتفاعل مع الأيونات المقابلة في العينة. يعمل الغشاء كمبادل أيوني. التفاعل مع الشحنات الأيونية يغير إمكانات الغشاء، مما يسمح باكتشاف الإمكانات بين المحلول والعينة والغشاء. الفرق المحتمل بين الجانبين المكتشفين للغشاء يولد تيارًا. تشكل العينة والقطب المرجعي ومحلول القطب المرجعي "حلقة" واحدة، بينما يشكل الغشاء ومحلول القطب الداخلي والقطب الداخلي الحلقة الأخرى.
يؤدي اختلاف تركيز الأيونات بين محلول القطب الداخلي والعينة إلى توليد جهد كهروكيميائي عبر غشاء القطب الكهربائي العامل. يتم نقل هذا الجهد إلى مكبر الصوت عبر القطب الكهربائي الداخلي عالي التوصيل، وبالمثل، يتم توصيل القطب المرجعي أيضًا بمكبر الصوت. يتم الحصول على منحنى المعايرة عن طريق قياس محلول قياسي مع تركيز أيون معروف بدقة، وبالتالي تحديد تركيز الأيون في العينة.
عندما تتلامس أيونات المادة التحليلية الموجودة في المحلول مع القطب الكهربي، تحدث هجرة الأيونات داخل طبقة المياه الجوفية لمصفوفة القطب الكهربي الانتقائي -الأيونية. يؤدي التغير في المسؤول عن الأيونات المهاجرة إلى خلق جهد، والذي بدوره يؤدي إلى تغيير في الجهد بين أسطح الغشاء، مما يولد فرق جهد بين قطب القياس والقطب المرجعي.
