Способ измерения времен жизни промежуточных реакционноспособных частиц Советский патент 1989 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью спин-эффектов, а именно к способам изучения механизмов химических реак-. ций и других физико-химических процессов, протекающих в конденсированной- фазе, и может быть использовано в ,Научных исследованиях для определения времен жизни промежуточных реакцион- носпособных частиц, установления их

роли в механизме реакции и выявления стадий реакции, на которых происходит взаимодействие парамагнитных частиц (например, свободных радикалов).

Целью изобретения является повышение точности и воспроизводимости результатов, измерения.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

31467474

Способ основан на измерении амплитуды сигнала отклика системы на воздействие на нее постоянным и синусо- вдально меняющимся магнитньми полями при двух различных значениях-фаз переменного магнитного поля.

Блок-схема устройства содержит исследуемую систему 1, систему 2 синхронного детектирова1шя сигнала, Q градуированный фазовращатель 3, фотоэлектронный умножитель 4, катуипси постоянного магнитного поля 5 и си- нусоидальноменяющегося магнитного поля 6, источник 7 питания катушек па- |5 ременного магнитного поля и источник

8 питания катушек постоянного магнитного поля. . ;

Способ осуществляют следуюпщм образом.

Отклик исследуемой системы 1 подают на систему 3 синхронного детектирования. Амплитуд у сигнал а -Jf- на выходе фазового детектора системы 2 синхронного детектирбванкя сигнала 25 регистрируют без предварительной настройки фазового детектора. Величина Jf связана с величиной сигнала на входе фазового детектора (А) и разностью фаз между входным -и опорным зо сигналами (V -0) формулой у А cos х X С V-0), где - фаза исследуемого сигнала; 0- фаза, синусоидально меняющегося магнитного поля,устанавливаемая с помощью градуированного фазовращателя 3, Зная первоначальное значение фазы синусоидально меняющегося магнитного поля Q и введя дополнительно произвольно значение фазы Q 5 измеряют соответствующие величи- .Q

го

35

ны у формуле

у и вычисляют величину f по

arctg

У,, cos (3, - -J- cos Q J 2,- ZL.

Уг

(1)

sin - sin 6,

45

Величины магнитных полей устанавливают с помощью катушек 5 и 6 от соответствующих источников 7 и 8, При этом выходной сигнал источш ка 7 пи- тания (звуковой генератор) одновременно подается в качестве опорного ригнала на систему 2 синхронного детектирования. Отклик системы регистрируется с помощью фотоэлектронного умношстеля 4,

Теперь с ромощью соотношения tg4 получают выражение для определения искомой величины времени жизни

50

55

нш н ди ра

но н пе но ни .ещ та

л ;к р ни во .вы ка ду д из но в ус це го ма ку ин

па с ча из ст . НИ

и

вр

ли др - ну де (Ла

7г . Предлагаемый способ по сравне- ншо с известным позволяет значительно увеличить точность и воспроизводимость измерений, сократить время и расход реагентов. В ходе работы мож

,У при

но, снимая значения у,, нескольких различных 0. ,..., перебирая при вычислении по приведенному вьфажению различные сочетания (у ; У;), получить несколько, значений , которые затем усредняют, что .еще более повышает точность резуль-- татов..

Работоспособность способа проверялась на измерении времени жизни ради- ;калов люмннола, в хемилюминесцентной реакции окисления люминола феррициа- нидом калия. Реакцию проводят в водной щелочной среде. Концентрации .выбирают для люминолг и феррицианида калия по 10 М и рН 13. Одним из продуктов этой реакции является возбужденный ион аминофталевой кислоты, излучающий свет, интенсивность которого измеряют с помощью фотоэлектрон- ного умножителя 4. Процесс проводят в проточной кювете, обеспечивающей устойчивый сигнал и помещен-ной в центре двух соосных пар катушек Гельм- гольца. Одна пара катушек 5 своим магнитным полем задает рабочую точку на линейном участке зависимости интенсивности света от напряженности .

пара б создает синусоидальное поле с амплитудой в несколько зрстэд и с частотой . Частота выбирается из условия, чтобы фазовый сдвиг был близок к 45 ( ), что соответствует максимальной точности измере- НИИ L , Так, например, измерение (- 2 мс требует использования

и; -480 . с

С помощью градуированного фазовращателя устанавливают произвольную фазу б. 10 опорного сигнала .на

фазовом детекторе и регистрируют величину его выходного сигнала Y 4,0. Проведят эту операцию при другой фазе & 60 , получают Y , - 4,9. После чего вычисляют величину фазового сдвига V по формуле (1). Когда известна величина f , определяют время жизни радикалов люмино- (Ла по известной формуле

.

UJ

Для приведенных концентраций реагентов величина V составляет 47, а величина 2,2 мс. Точность измерений времени жизни определяется уровнем шумов фотоэлектронного умножителя и составляет около 15% от измеряемого времени жизни частиц. При воспроизведении измерений разброс результатов не превышает ошибку .эксперимента. Время, затрачиваемое на снятие одной экспериментальной точки составляет 30 с, что позволяет сни

зить расход реагирующих веществ в 5-6 раз.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность и воспроизводимость результатов в 2-3 раза за счет введения усреднения и накопления сигнала в RC - цепочке фазового детектора, отказаться от точной настройки фазового детектора на максимум сигнала.

Формула изобретения

Способ измерения времен жизни промежуточньгх реакционноспособных частиц в физико-химических процессах в конденсированной фазе, включающий воздействие на систему постоянным и

,

15

20

25

30

467474

синусоидальном магнитными полями и регистрацию амплитуды отклика системы на это воздействие, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и воспроизводимости результатов измерения, в процессе воздействия дополнительно изменяют фазу синусоидального магнитного поля, ре- 10 гистрацию амплитуды отклика осуществляют при двух значениях фазы синусоидального магнитного поля, а время жизни Г частиц определяют из вьфа- жения у

. cos е, - у-- cos 2

л- t

2 - - sin 0,- ,

У

где &f - первоначальное значение фазы синусоидального магнитного поля;

измененное значение фазы синусоидального магнитного поля;

амплитуда сигнала при первоначальном значении фазы G амплитуда сигнала при измененном значении фазы (S g циклическая частота магнитного поля.

У- OJ

Изобретение относится к области физико-химических методов анализа пород-коллекторов и может быть использовано при моделировании процессов нефтевытеснения, разработке новых методов повьшения нефтеотдачи пластов и изучении процессов, в которых требуется определение начальных и остаточных количеств нефти и воды. Целью изобретения является расширение диапазона определяемых параметров за счет оценки нефтевытесняющих свойств химических реагентов. В основе способа лежит явление модуляции внешним магнитным полем константы скорости взаимодействия парамагнитных частиц. Наличие в исследуемой системе долго- живущих частиц, характеризующихся временем жизни , приводит к тому, что отклик ее на синусокдалькое воздействие магнитным полем окажется сдвинутым по фазе относительно магнитного поля. Связь между фазовьпч сдви-. гом / , частотой магнитного поля t-J и вр-еменем жизни определяется простой формулой tg f uj c , позволяющей установить величину t . Этот способ позволяет значительно рас1йирить класс процессов, доступных иссяедова- ниям подобного рода, повысить точ- ность и воспроизводимость измерений, сократить время измерений и расход химических веществ. 1 ил. 9 сл 4;: сз: 4