Способ полярографического анализа и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01N27/48 

ки фазы, равной П/2, и дополнитель- ньй синхронный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя переменного тока, а выход - с входом запоминающего устройства и с вторыми входами первого вычитающего устройства и умножителя,при1

Изобретение относится к электроаналитическим методам анализа и может быть использовано в электрохимическом приборостроении.

Цель изобретения - повьшение чувс витальности и точности анализа за счет уменьшения емкостной составляющей сигнала во всём диапазоне поляризующих потенциалов.

На фиг. 1 изображены графики поля рограмм, иллюстрирующие способ; на фиг. 2. - блок-схема полярографического устройства.

Способ осуществляется следующим образом.

Рабочий электрод электролитической ячейки поляризуют постоянным (медленно меняющимся) и переменным синусоидальным напряжениями и регистрируют при помощи фазового детектора активную составляющую полного тока ячейки Компенсадия емкостной составляющей осуществляется при напряжении поляри задии Е Ед, что связано с наличием омического сопротивления электролита г г, и нелинейной зависимостью удельной дифференциальной емкости двойно- го слоя С, рабочего электрода от ; поляризующего напряжения Е.Таким образом, выходное напряжение фазового детектора - у.. (Е) при смещении с потенциала полной компенсации всегда .содержит помимо информативной соста вляющей U (Е) нескомпенсированную часть емкостной составляющей .сигнала U, (Е) . Компенсадия достигается только в одной точке и„,,. (Е)

- ЬЫХ о

о (фиг. 1, кривая а ) путем под- , бора фазы опорного канала фазового детектора..

Одновременно с регистрацией поля- рограммы активной составляющей при помощи второго фазового детектора

чем выход иctoчникa переменного напряжения соединен с входом устройства задер;кки фазы, равной П/2, а выход синхронного детектора - с другим входом второго вычитающего устройства, выход которого соединен -с регистрирующим прибором. 2с,п. ф-лы, 2 ил.

измеряют емкостную составляющую полного тока .ячейки.Фаза опорного сигнала при этом на ЛГ/2 сдвинута относительно фазы опорного сигнала первого фазового детектора. В этом случае выходной сигнал второго фазового детектора соответствует составляющей дифференциальной емкости двойного слоя. Измеренное значение запоминают.

Затем измерение емкостной составляющей производят повторно при другом напряжении поляризации Е Е, находят разность значений емкостных составляющих тока, умножают ее на результат второго измерения и произво- дят масштабирование полученной поля- рограммы. Линейным преобразованием добиваются равенства наклона поляро- гамм (активной и емкостной составляющих) при начальном поляризулощем

напряжении Е Е (фиг. 1, кривая S ) Далее строят график разностной поля- porpaisiMbi (фиг. 1, кривая & ), по которому и осуществляют анализ.

,-. .

Полярографическое устройство содержит источник 1 постоянного (или медленно меняющегося) поляризующего напряжения, генератор 2, синусоидального напряжения, фазовращатель 3, сумматор 4, усилитель 5 мощности, трехэлектродную электролитическую ячейку 6j усилитель 7, фазовьй детектор 8, регистратор 9, второй фазовый д€1тектор 10, устройство 11 фазо- вого сдвига, заполняющее устройство 12, вычитающее устройство 13, умножитель 14, масштабирующий усилитель 15 и второе вычитающее устройство 16,

К первому входу сумматора подключен источник 1, к второму через фазовращатель 3 - генератор 2 синусоидального напряжения, третий вход

соединен с одним из электродов ячей- i ки 6. Выход сумматора 4 через усилитель 5 мощности подключен к второму электроду ячейки 6. Третий электрод ячейки через усилитель 7 подклю чей к сигнальному входу первого фазового детектора 8 и к сигнальному входу второго фазового детектора 10. Опорные входы фазовых детекторов подключены к выходу генератора 2; первого детектора 8 - непосредственно, второго детектора 10 - через устройство 11 фазового сдвига на jr/2. Выход второго фазового детектора 10 соединен с входом запомина- ищего устройства 12, первого вычитающего устройства 13 и схемой умножителя 14, причем выход запоминающего устройства 13 подключен к второму входу вычитающего устройст- ва 13,выход которого соединен с вторым входом схемы умножения 14. Выход последней через масштабирующий усилитель 15 подключен к второму вьиитающему устройству 1б,вто- рой вход которого соединен с выходом первого фазового детектора 8. Выход вычитающего устройства 16 соединен с регистратором 9.

Настройкой фазовращателя 3 при потенциале, соответствующим отсутствию деполяризатора Е Е (фиг. 1а) добываются на выходе фазового детектора 8 нулевого уровня сигнала.При этом на выходе второго фазового детектора 10 за счет сдвига фазы опорного напряжения, полученного устройством 11 задержки фазы, равной ТГ/2, напряжение будет строго пропорционально величине дифференциаль- ной емкости двойного слоя, которая и фиксируется запоминающим устройством 12. В этом случае на выходе -как первого, так и второго вычитающих устройств 13 и 16 соответственно сиг налы равны нулю.

При смещении напряжения полной компенсации Е Е, которое возможно и при поляризации от источника постоянного напряжения как вследствие его нестабильности,так и из-за изменния условий поляризации,вызванных причинами природного характера (изменение температуры, состава контролируемого электролита и т.д.) и ее- тественно при поляризации от источника медленно меняющегося напряжения на выходе первого вьиитающего устройства 13 возникает сигнал, равный разности между.текущим и зафиксированным.

Этот сигнал умножается в умнояСите ле 14 на текущее значение, масштабирется усилителем 15 путем соблюдения условий одинакового наклона поляро- грамм. Сформированньй таким образом, компенсирующий сигнал вычитается из полярограммы, снимаемой фазовым детектором 8, и поступает на регис- тор 9.

Формула изобретени

1. Способ полярографического анализа, .заключаюпщйся в том, что осуществляют поляризацию рабочего электрода электролитической ячейки медленно меняющимся и синусоидальным напряжениями и регистрируют при по- мЬЩи первого фазового детектора I полярограмму активной составляющей полного тока ячейки с представлением ее в графическом виде, причем фазу опорного сигнала уста навливают при начальном полЯ:ризующем напряжении, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности анализа, одновременно с регистрацией полярограмм активной составляющей измеряют при помощи второго фазового детектора емкостную составляющую полного тока ячейки,про пор1щональную емкости двойного слоя, запоминают измеренное значение,затем повторно производят измерение емкостной составляющей при другом напряжении находят разность значений емкостных составляющих тока, умножают ее результат второго измерения и произведение изображают в виде , графика полярограммы, приводя его к масштабу полярограммы активной со тавляющей тока ячейки, добиваясь равенства наклона полярограмм при начальном поляризующем напряжении, строят графики разностной полярограммы, по которым проводят анализ.

2. Устройство для полярографического анализа, содержащее трехэлек- тродную электролитическую ячейку, пер вьй источник медленно меняющегося поляризующего напряжения, второй источник синусоидального поляризующего напряжения, первый фазовьш детектор, сумматор, усилитель, усилитель мощности, фазовращатель и регистратор.

к первому входу сумматора подключен первьй источник напряжения к второму через фазовращатель - второй источник напряжения, третий вход соединен с одним из электродов ячейки, а выход сумматора через усилитель мощности подключен к второму электроду ячейки причем третий электрод ячейки через усилитель подсоединен к сигнальному входу первого фазового детектора, опорный вход которого соединен с выходом второго источника напряжения отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительнодти и точности анализа, в него введены второй фазовьй детектор и последовательно включенные запоминающее устройство, первое вычитающее устройство, умножитель, масштабирукшшй усиитель постоянного тока, второе вычитающее устройство, сигнальный вход второго фазового детектора подлючен к выходу усилителя, опорный вход через устройство фазового сдвига на ,ТГ/2 соединен с выходом второго источника напряжения, а выход второго фазового детектора соединен с входом запоминающего устройства и с вторыми входами первого вычита- НЕцего устройства и умножителя, причем выход, первого фазового детектора соединен с вторым входом второго вычитающего устройства, к выходу которого подключен регистратор.

Способ полярографического а на- лиза относится к электролитическим методам анализа, а устройство для его осуществления может быть исполь- зовано в электрохимическом приборостроении. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности анализа за счет уменьшения емкостной составляющей сигнала во всем диапазоне поляризующих потенциалов.Способ полярографического анализа заключается в поляризации рабочего электрода электролитической ячейки постоянным или медленно меняющимся и переменным синусоидальным напряжениями,фазоселективном вьщелении в качестве выходного сигнала: измерения информативной составляющей синусоидального тока ячейки путем установки опорного сигнала, соответствующей полному устранению емкостной составляющей этого тока при начальном поляризующем Напряжении. Дополнительно и одновременно.с основным сигналом при помощи другого полярографического устройства выделяют при начальном поляризующем напряжении первый сигнал, пропорциональный дифференциальной емкости двойного слоя, значение которого запоминают.Затем выделяют второй аналогичный сигнал при потенциалах, отличных от начального, и вычитают из него значение первого сигнала„ Полученную разндсть сигналов умножают на значения второго сигнала, а произведение масштабируют к уровню сигнала основного канала измерения, добиваясь одинакового наклона полярограмм в районе начального поляризующего напряжения. Приведенный таким образом, сигнал вычитают из вьосодного и по полученной разности сигналов проводят анализ. Устройство, реализующее указанный способ, содержит источник постоянного или медленно меняющегося поляризующего напряжения и источник переменного синусоидального поляризующего напряженияс фазовращателем,соединенные с электролитической ячейкой через сумматор и усилитель мощности, усилитель переменного тока,синхронный детектор,. опорный вход которого соединен с источником переменного поляризующего напряжения и регистратор. В устройство введены последовательно включенные запоминающее устройство, первое вычитающее устройство, умножитель, масштабируемый усилитель постоянного тока, второе вычитающее устройство, а также устройство задержс Ь5 . СП ) 00 &0

.

Ad

-W--aJ

-10

-1-0

4D4

-10

Фиг.1

Составитель Ю.Коршунов Редактор Н.Яцола Техред И.Попович Корректор-А.Тяско

Заказ 3992/36 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного ко1 1Итета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

.