Полярограф переменного тока

Полярограф переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«381882 (63) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 220481 (21) 3277589/18-25 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 151282, Бюллетень №46

Дата опубликования описания 15.12,82 и м.кн.

G 01 N 27/48

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (Щ УДК 543. 253 (088.8) A.È. Зиновьев и Ю.A. Иванов (72) Авторы изобретения

7 ! Л ..

Томский ордена Октябрьской Революции,и ордена

Трудового Красного Знамени политехнический --:"., : институт им. С.М. Кирова (71) Заявитель (54) ПОЛЯРОГРАФ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к поляро графическому анализу и может быть использовано в приборах для определения ультрамалых концентраций примесей в веществах высокой чистоты, например, методом инверсионной вольтамперометрии.

Известен полярограф переменного тока, содержащий генератор синусоидального напряжения, фазовращатель, генератор линейно-изменяющегося напряжения, потенциостат, ячейку, усилитель низкой частоты, фазовый детектор, фильтр и регистратор.

Принцип работы этого устройства основан на регистрации активной составляющей переменного тока ячейки— сигнала, вызванного электрохимической реакцией определяемой примеси в зависимости от линейно-изменяющегося напряжения на ячейке (1) .

Недостатком данного устройства является то, что суммарный ток ячейки содержит большой уровень остаточного тока — поМехи, который опреде ляется в основном током, протекающим через емкость двойного слоя ячейки и может в десятки и сотни раз превышать по амплитуде ток сигнала, препятствуя его измерению.

Наиболее близким к предлагаемому является полярограф переменного тока, содержащий фазовращатель, гене5 раторы линейно-изменяющегося и переменного напряжений, потенциостат, ячейку, фазовый детектор, фильтр, регистратор и ключ.

В данном устройстве эффект компенсации достигается за счет применения фазовращателя с управляющим входом, подключенным к выходу запоминающего устройства, вход которого нагружает через контакты выход усилителя постоянного тока, вход которого присоединен к выходу фильтра. 3апоминание оптимального фазового . сдвига происходит непосредственно перед началом электрохимической реакции определяемого элемента. При20 менение этого прибора позволяет в

10-13 раз уменьшить наклон остаточного тока при потенциалах растворения ртути и выделения, водорода (2) .

Однако во время снятия полярограм мы происходит нарушение настройки фазы за счет изменения емкости двойного слоя. Это с свою очередь приводит к нарушению соотношения между активной составляющей остаточного тока и компенсирующей его ем981882 костной составляющей и ухудшению степени компенсации остаточного пере.менного тока. Поэтому при увеличении чувствительности прибора наклон характеристики остаточного тока становится значительным, что также затруд-5 няет анализ и ограничивает применение прибора.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности прибора.

Поставленная цель достигается тем,, что в полярограф, содержащий фазовращатель, генераторы линейноизменяющегося и переменного напряжений, подключенные через потенциостат к аноду ячейки, к катоду которой госледоьательно присоединены усилитель низкой частоты, фазовый детектор; фильтр, к выходу которого подключены регистратор и усилитель постоянного тока, соединенный через ключ с запоминающим устройством, до полнительно введены два сумматора, интегратор, два запоминающих устрой-, ства, четыре ключа, причем выход фильтра подключен к входу первого сумматора, выход которого через первый и второй ключи подключен к обоим дополнительным запоминающим устройствам, выходы которых через третий и четвертый ключи подключены к входу интегратора, выход которого соединен с входами обоих сумматоров,.причем второй вход второго сумматора соединен с выходом основного запоминающего устройства, а выход — с управляющим входом фазовращателя. 35

Па чертеже приведена схема предлагаемого полярографа.

Полярограф содержит генератор 1 линейно-измейяющегося напряжения, нагруженный потенциостатом 2 и 40 схемой 3 управления. К потенциостату присоединены так же ячейка 4 и фазовращатель 5, являющийся нагрузкой генератора 6 синусоидального напряжения. К катоду ячейки присоединены последовательно усилитель 7 низкой частоты, фазовый детектор 8, фильтр 9 и регистратор 10.

К выходу фильтра подключены усилитель 11 постоянного тока, нагруженный через контакт 12 запоминающим устройством 13, выход которого через сумматор 14 подключен к управляющему .входу фазовращателя, и сумматор 15 соединен через ключи 16 и 17 с запоминающими устройствами 18 и 19, выходы которых через ключи 20 и 21 подключены ко входу интегратора 22, управляемого ключом 23, выход которого соединен с входом сумматоров 14 и 15. 60

Полярограф работает следующим образом.

В исходном состоянии перед началом полярографического анализа напряжение на запоминающих устроиствах 18 и 19 устанавливается равныгл нулю, ключи 17 и 21 замкнуты, <лючи 16 и

20 разомкнуты.

На ячейку 4 через потенциостат 2 от генератора 1 подают линейно-изменяющееся поляризующее напряжение, а от генератора 6 через фазовращатель

5 подают переменное напряжение.

Пере ленный ток, протекающий через ячейку, преобразуют в усилителе 7 в напряжение и подают на вход фазового детектора 3. Пульсирующее напряжение с выхода детектора сглаживают фильтром 9 и подают на регистратор 10.

Полярограф работает в двух режимах, причем из первого режима во второй режим работы пЬлярограф переходит при достижении линейно-изменяющимся напряжении потенциала близкого к потенциалу начала электрохимической реакции определяемого элемента.

Первый режим работы — режим автоподстройки фазы — ключи 12 и 23 замкну-ты. При этом постоянное напряжение с выхода фильтра 9 усиливается уси-. лителем 11 и через контакт 12 и запоминающее устройство 13 подается на управляющий вход фазовращателя 5.

При этом настройка фазы происходит до тех пор, пока остаточный ток на регистраторе не будет равен нулю.

В рех<име автоподстройки фазы интегрирующая емкость интегратора 22 закорочена контактом 23, и напряжение на втором входе сумматора 14 равно нулю. Переход из первого режима во второй, при котором происходит измерение тока электрохимической реакции и настройка компенсатора,сдвига фазы, осуществляется размыканием ключей 12 и 23, При размыкании контактов 12 и 23 запоминающее устройство 13 запоминает управляющее напряжение фазовращателя, установившееся в первом режиме и аоответствуищее полной компенсации остаточного тона. После эого при дальP нейшем изменении иоляризующего напряжения происходит дополнительный фазовый сдвиг Ду=arctg R> aCg, где R< — нескомпенсированное сопро.тивление напряжения; (.) — круговая частота переменного напряжения; ьС .<, — изменение емкости двойного слоя.

Это приводит к тому, что активная составляющая остаточного тока оказывается недокоглпенсированной или перекомпенсированной емкостной составляющей. Причем с повышением;чувствительности прибора наклон нескомпенсированного остаточного тока возрастает. для уменьшения наклона характеристики остаточного тока в предлагаемом полярографе применяется компенсатор

981882

1. Цвасман С.Б. Электронные полярографы. М., "Металлургия", 1960, с. 12.

2. Авторское свидетельство. СССР

Р 817577, кл. G 01 и 27/48, 1928 (про- > тотип).. сдвига фазы, который после окончания электрохимической реакции определяемого элемента запоминает напряжение, пропорциональное уровню остаточного тока и затем использует его для фор- мирования управляющего фазовращателем напряжения, компенсирующего сдвиг. фазы. В полярографе это реализуется следующим образом. После окончания электрохимической. реакции определяе- . мой примеси напряжение с выхода фильт- о ра 9, пропорциональное нескомпенси рованной части остаточного тока, пос тупает на первый вход сумматора 15.

При снятии первой полярограммы с интегратора 22 подается нулевое напря- t5 жение. С выхода сумматора 15 напряжение поступает через ключ 17 на запоминающее устройство 18 и запоминается им при размыкании ключа 17, одновременно с которым ключи 12, 16, 2О

20 и 23 замыкаются, а ключ 21 размыкается. При повторном анализе в режиме автоподстройки фазы полярограф работает аналогично работе при перВоМ анализе, а в режиме измерения на сумматор 14 вместе с напряжением с запоминающего устройства 13 подается с интегратора 22 компенсирующее линейное напряжение, наклон которого зависит от уровня остаточного тока, запомненного запоминающим устройством

18 в предшествующем анализе.

Одновременно с этим напряженке с фильтра 9 подается на сумматора 15 и суммируется с компенсирующим напряжением с интегратора 22. Сигнал с выхода сумматора 15 подается через ключ 16 на запоминающее устройство 19 и запоминается им при размыкании ключа 16. Одновременно с этим замыкаются ключи 12, 17, 21 и 23 к раз- 4 мыкаются ключ 20. Из-за временного и температурного дрейфа происходит изменение величины остаточного тока для каждой полярограммы.

Поэтому возникает необходимость 45 коррект: ровни настройки компенсатора двига Фазы перед съемкой каждой полярограммы. При третьем снятии поля-. рограммы в первом режиме полярограф работает аналогично работе при пер": вой съемке, а в режим измерения на сумматор 14 вместе с напряжением с запоминающего устройства 13 пода-, ется с интегратора 22 компенсирующее линейное напряжение, наклон характеристики которого зависит от суммы уровня остаточного тока при первой съемке полярограммы и ошибки компенсации остаточного тока при второй съемке. После окончания съемки полярограммы напряжение, пропорциональное нескомпенсированному остаточному току, суммируется на сумматоре 15 с компенсирующим с интегратора 22 и запоминается запоминающим устройством 18. 6$

При съемке полярограмм управление всеми контактами ос лествляется автоматически схемой управления 3..

При последующих снятиях полярограмм прибор работает аналогично.

Полярограф позволяет в 5-10 раз по сравнению с известным уменьшить наклон характетистики остаточного тока ячейки и, следовательно, повысить чувствительность и точность определения микропримесей.

Кроме того, компенсация остаточного тока производится автоматически, что существенно повышает производительность труда. Указанные преимущества позволяют более интенсивно внедрять полярографический метод в сферу производства для контроля технологических процессов и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и снизить процент брака. Особенно это относится к электронной промышленности, предъявляющей повышенные требования к чистоте используемых материалов и растворов..

Формула изобретения

Полярограф переменного тока, содержащий фазовращатель, генераторы линейно-изменяющегося и переменного напряжений, подключенные через потенциостат к аноду ячейки, к катоду которой последовательно присоединены усилитель низкой частоты, фазовый детектор, фильтр, к выходу которого подключены регистратор и усилитель постоянного тока, соединенный через ключ с запоминающим устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, в не=о дополнительно введены два сумматора, интегратор, два запоминающих устройства, четыре ключа, причем выход фильтра подключен к входу первого сумматора, выход которого через первый и второй ключи подключен к обоим дополнительным запоминающим устрсйствам, выкоды которых через третий и четвертый ключи подключены к входу интегратора, выход которого соединен с входами обогх сумматоров, причем второй вход второго сумматора соединен с выходом основного запоминающего устройства, а выход — c управляющим входом фазовращателя. г

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе с

981882

Составитель В. Немцев

Редактор Н. Еиштулинец Техред Т.Маточка

А

Корректор Г. Реаетник

ПодписноеФилиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9701/63 Тираж 887

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5