Полярограф вторых разностей Советский патент 1987 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится и полярсТ- графическому анализу и может быть использовать для определения малых концентраций примесей в веществах высокой чистоты, например, методом инверсионной вольтамперометрии.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений.

На чертеже приведена блок-схема полярографа вторых разностей.

Полярограф содержит источник 1 поляризующего напряжения, потенцио- стат 2, электрохимическую ячейку 3 с рабочим и вспомогательным электродами, электродом сравнения и двумя Ьомпенсирующими электродами, три усилителя 4-6, три масштабирующих усилителя 7-9, три вычитающих уст- ройства 10-12, блок 13 управления устройство 14 выбора полярности, три автоматических компенсатора 15-17 и регистратор 18, Выход источника 1 поляризующего напряжения соединен с управляющими входами блока 13 управления и потенциостата 2, выходы которого подключены соответственно к электроду сравнения и вспомогательному электроду электрохимической ячейки 3, компенсирующие электроды подключены к входам соответствующих усилителей 5 и 6, а рабочий электрод к входу усилителя 4, причем управляющие входы второго 5 и третьего 6 уси лителей соединены с первым выходом блока 13 управления, второй выход которого подключен к управляющим входа первого 7 и второго 8 масштабирующих усилителей,выходы которых подключены к первым входам соответственно первого 10 и второго 11 вычитающих устройств, выходы которых: соединены с первыми входами соответственно первого 7 и второго 8 масштабирующих уси- лителей, при этом выход первого вычитающего устройства 10 соединен с первым входом третьего вычитающего .устройства 12, выход которого подключен к регистратору 18 и к первому входу третьего масштабирующего усилителя 9, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока 13 управления. Выход устройства 14 выбора полярности подсоединен к второ- му входу третьего масштабирующего усилителя 9, управляющий вход подключен к четвертому выходу блока 13 управления, а два других входа - соответственно к выходам первого 10 и второго 11 вычитаюшлх устройств, первый компенсатор I5 подключен между выходо,м первого усилителя 4 и вторым входом первого вычитающего устройства 10, второй компенсатор 16 подключен между выходом второго усилителя

5и вторым входом первого масштабирующего усилителя 7, соединенного с вторым входом второго вычитающего устройства I 1, третий компенсатор 17 поключен между выходом третьего усилител

6и вторым входом второго масштабирующего усилителя 8, причем управляющие входы всех компенсаторов соединены между собой и подключены к пятому выходу блока 13 управления.

Устройство работает следующим образом.

Сначала проводят предварительный электролиз на рабочем электроде при активном перемешивании раствора, затем отключают перемешивание и на обоих компенсирующих и рабочем электродах уста,навливают потенциал начала развертки Е„р и после некоторой выдержки, необходимой для успокоения раствора, включают развертку. Потенциал Е„р выбирается таким, что после включения развертки через электроды протекают только остаточные токи. При этом блок 13 управления включает масштабирующие усилители 7 и 8, которые обеспечивают коэффициенты преобразования

IL 1

.. 1г М,

()

где. I,, 1, Ij - текущие значения остаточнь1Х токов компенсирующих и рабочего электродов зависящие от поляризующего потенщга- ла Е;

М,, М - коэффициенты преобразования усилителей 7 -и 8 соответственно.

При некотором заданном потенциале Е, схемы установки первых двух коэффициентов преобразования переводятся в режим памяти и в процессе дальнейшей развертки потенциала на ячейки эти коэффициенты остаются постоянными:

М, lt/I°; Мг 1°/1з,

(2)

1°, 3 нач ени я о с та точ ных

где I,, Ij, л, токов электродов при потенциале Е.

Токи первых разностей, равные нулю при потенциале Е, согласно (2), начинают возрастать по мере дальней- гаего изменения потенциала на ячейке. При соответствующей полярности первых разностей в диапазоне потенциалов E,-E,j регистрируется, а при Е фиксируется коэффициент преобразования Mj масштабирующего усилителя 9:

М,

л:

где U,

ности токов при потенциале i:,

- первая и вторая разЕ

С потенциала Ej начинается регистрация вольтаМПерограммы второй разности

Л 1° + (I,-M,I,)-M,(,) (4

где 1 - ток аналитического сигнала первого катода, за счет проведения на нем предварительного электролиза. После проведения предварительного электролиза, во время успокоения раствора при потенциале Е ц „, автоматические компенсаторы 15-1/ обеспечивают режим, когда напряжение на выходе каждого компенсатора всегда равно нулю. После включения развертки и затухания переходного процесса, связанного с емкостным током, по коман

Формула из-обретения 30 Полярограф вторых разностей, содержащий источник поляризующего напряжения, потенциостат, электрохимическую ячейку с электродом сравнения рабочим, вспомогательным и двумя комде с блока 13 управления при неко- д пенсирующими электродами, три усилитором потенциале Е компенсаторы запоминают величину постоянной составляющей остаточного тока с учетом емкостной составляющей и вычитают ее из последующих значений тока. Таким 40 образом, постоянная составляющая остаточного тока при EJJ оказывается скомпенсированной до нуля. Начиная с этого момента на выходах компенсаторов 15-17 по мере развертки поляризу- 45 ющего потенциала появляется напряжение, которое в узком интервале , определяется, в основном, линейной составляющей остаточного тока« Поэтому можно считать, что коэффициенты 50 преобразования М, и М, устанавливаемые в интервале ,, равны соотношениям линейных составляющих остаточных токов соответствующих электродов. Начиная с потенциала Е на выходах gg вычитающих устройств 10 и 11 возникают напряжения первых разностей, которые пропорциональны, в основном, нелинейным составляющим остаточных

теля, три масштабирующих усилителя, три вычитающих устройства, блок управления и регистратор, выход источника поляризующего напряжения соединен -с управляющими входами блока управления и потенциостата, выходы которого подключены соответственно к электроду сравнения и вспомогательному электродам электрохимической ячейки, компенсируюш е и рабочий электроды подключены к входам соответствующих усилителей, причем управляющие входы второго и третьегр усилителей соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляющим входам первого и второго масштабирующих усилителей, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго вычитающих устройств, входы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго масштабирующих усилителей, при этом выход первого вычита1347001

,

20

)

токов электродов. При этом по сигналу с блока 13 управления устройство 14 осуществляет выбор полярности сиг- (. нала первой разности с выхода вычитающего устройства 10 в соответствии с условием его вычитания из сигнала первой разности с выхода вычитающего устройства 11. После этого устройство

10 14 переводится в режим памяти, при потенциале Е заканчивается установка коэффициента преобразования М по соотношению токов первых разностей и начинается регистрация вольтамперо15 граммы аналитического сигнала с помощью регистратора 18.

Таким образом, осуществляется последовательная , раздельная компенсация всех трех основных составляющих остаточного тока, чем и обеспечивается его более полная компенсация и повьппение точности измерений. Кроме того, благодаря использованию в поля- рографе устройства выбора полярности 25 существенно повышается его производительность и снижается трудоемкость анализов.

Формула из-обретения 30 Полярограф вторых разностей, содержащий источник поляризующего напряжения, потенциостат, электрохимическую ячейку с электродом сравнения, рабочим, вспомогательным и двумя пенсирующими электродами, три усилителя, три масштабирующих усилителя, три вычитающих устройства, блок управления и регистратор, выход источника поляризующего напряжения соединен -с управляющими входами блока управления и потенциостата, выходы которого подключены соответственно к электроду сравнения и вспомогательному электродам электрохимической ячейки, компенсируюш е и рабочий электроды подключены к входам соответствующих усилителей, причем управляющие входы второго и третьегр усилителей соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляющим входам первого и второго масштабирующих усилителей, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго вычитающих устройств, входы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго масштабирующих усилителей, при этом выход первого вычитакщего устройства соединен с первым входом третьего вычитающего устройства, выход которого подключен к регистратору и к первому входу третьего масштабирующего усилителя, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока управления, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, в полярограф введены три автоматических компенсатора и устройство выбора полярности, выход которого подсоединен ко второму входу третьего масштабирующего усили- теля, управляющий вход подключен к четвертому выходу блока управления.

Составитель Ю. Коршунов Редактор И. Николайчук Техред М.Ходанич Корректор Г, Решетник

5115/42

Тираж 775Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

выходам первого вычитающего и второго вычитающего устройств, первый ког-шен- сатор подключен между выходом первого усилителя и вторым входом первого вычитающего устройства, второй компенсатор подключен между выходом второго усилителя и вторым входом первого масштабирующего усилителя, соединенного с вторым входом второго вычитающего устройства, третий компенсатор подключен между выходом третьего усилителя и вторым входом второго масштабирующего усилителя, причем управляющие входы всех компенсаторов соединены между собой и подключены к пятому выходу блока управления.

Изобретение относится к полярографическому анализу и может быть использовано для определения малых концентраций примесей в веществах. Цель изобретения - повьшение точности и производительности полярографического анализа. В разностный по- лярограф с тремя рабочими каналами введены три автоматических компенсатора остаточного тока и устройство выбора полярности. Введенные блоки обеспечивают в автоматическом режиме по командам с блока управления последовательную компенсацию всех трех составляющих остаточного тока. За счет автоматической инверсии знака поправки устройством выбора полярности устраняется необходимость ручных операций и повышается производительность полярографического анализа. 1 ил. с S (Л СА: 4