Хронопотенциометр Советский патент 1989 года по МПК G01N27/26 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для электрохимического определения микропримесей в различных материалах.

Целью изобретения является повышение экспрессности определения путем компенсации влияния растворенного кислорода, а также дальнейшего снижения фоновых токов.

На чертеже представлена схема хро- нопотенциометра.

Хронопотенциометр содержит регистратор 1, первое запоминающее устройство 2, двигатель 3, вращающий индикаторный электрод, второе запоминающее устройство 4, сумматор 5, задатчик 6, вычитающее устройство 7, электрохимическую ячейку 8, усилитель 9, компаратор 10, интегратор 11, третье запоминающее устройство 12, гальваностат 13, регистр 14 сдвига, первьй элемент 11ЛИ 15, реле 16 времени, блок

17формирования экспоненты, задатчик

18тока, второй элемент 11ПИ 19.

( Электрохимическая ячейка 8 соединена через усилитель 9 с первым вхо- хом компаратора 10, а через гальваностат 13 с задатчиком 18 тока, один вход которого соединен с выходом блока 17 формирования экспоненты, третий вход соединен с его входом и третьими и седьмым выходами регистра 14 сдвига, четвертьй выход соединен с

СП

О Х

СО ISD

четвертым и восьмым выходами регистра 14 сдвига. Второй вход компаратора 10 соединен с выходом сумматора 5, первый вход которого через второе запоминающее устройство 4 связан с вькодом усилителя 9, а второй вход - с эадатчиком 6 напряжения. Один выход компаратора 10 соединен со счетным входом регистра 14 сдвига, а второй - с управлякяцим входом интегратора 11, выход которого соединен как непосредственно с вычитагацим устройством 7, так и через запоминающее устройство 12,

Вычитающее устройство 7 через первое запоминающее устройство 2 соединено с регистратором 1. Выходы регистра 14 сдвига соединены с реле 16 времени, элементами 1ШИ 15 и 19, с управляющими входами запоминанлцих устройств 2, 4 и 12 и интегратора 11 а также с блоком 17 формирования экспоненты и двигателем 3, вал которого жестко соединен с индикаторным элек- тродом электрохимической ячейки 8.

Принцип действия хронопотенциомет ра основан на инверсионном хронопо- тенциометрическом (ИХП) методе.

Циклограмма работы устройства включает подготовительный и измери- тельньп циклы, ка}кдый из которых состоит из четырех стадий: катодного электроосаркдения, успокоения раство- ра, анодного электрорастворения, ре- генера1щи индикаторного электрода.

Подготовительный цикл служит для нахождения и учета фонового сигнала. Подготовительный цикл включает все операции метода ИХП, с той лишь раз- ницей, что длительность катодного осаждения в подготовительном цикле составляет 1-2% от длительности осаждения в измерительном цикле. Такое время необходимо дпя катодной поляри зации индикаторного электрода. За столь мапьй промежуток времени выделением анализируемого металла на индикаторном электроде можно пренебречь, В этом случае в анодной стади фиксируется только фоновый сигнал, который вычитается впоследствии из аналитического сигнала, определяемог в измерительном цикле,

Хронопотенциометр позволяет исключить влияние на определение растворенного кислорода и других окислителей, а также снизить уровень фонового тока. Исключение влияния раст

5

0 з п

5

воренного кислорода и других окислителей осуществляется за счет задания в период успокоения раствора катодного тока, равного по величине току окисления, которым в период успокоения изменяется по экспоненциальному закону. Величина компенсационного тока и форма экспоненты задается исходя из максимального количества окислителей в растворе. При уменьшении количества окислителей в стадии успокоения подготовительного цикла на индикаторном электроде выделяется некоторое малое количество анализируемого металла. Однако это не отражается на результате анализа, поскольку такое же количество металла вьщеляется в стадии успокоения измерительного цикла (ток и время успокоения в подготовительном и измерительных циклах одинаковы) и, следовательно, компенсируются устройством, В результате устранения потерь анализируемого металла с индикаторного электрода влияние окислителей на анализ исключается,

Компенсация фоновых токов достигается за счет использования совершенно инденти-чных поляризационных токов при проведении всех стадий метода ИХП и прежде всего стадии успокоения в подготовительном и измерительном циклах. Различия в поляризации электрода в стадии успокоения в подготовитель- Hovi и измерительном циклах, связанные с тем, что электрод в подготовительном цикле не покрывается металлом, устраняются путем обеспечения идентичности ширины хронопотенциограм- мы (разность потенциалов электрода в начале и конце стадии растворения) в подготовительном и измерительном циклах.

Работа устройства начинается с проведения подготовительного цикла. По команде регистра 14 сдвига через элемент ИЛИ 15 включается реле 16 времени, которое формирует дпительность стадии регенерации. Через элемент ИЛИ 15 поступает сигнал на первьй вход задатчика 18 тока и, соответственно, на выходе гальваностата 13 формируется ток регенерации электрода. По окончании стадии регенерации выходной сигнал с реле 16 времени поступает на счетный вход регистра 14 сдвига, который переводит реле 16 времени в режим осаждения. Через элемент ИЛИ 19 включается второй вход

15

задатчика 18 тока и гальваностат 13 переводится в режим осаждения. Одновременно включается двигатель 3, вращающий индикаторный электрод. Через некоторое время (2-3 с), необходимое на катодную поляризацию индикаторного электрода и стабилизацию гидродинамических условий перемешивания раствора, реле 16 времени подает сигнал на счетньй вход регистра 14 сдвига, начинается успокоение раствора. Двигатель 3 останавливается, с выхода блока 17 формируется экспоненциально из- менягадийся сигнал, который отрабатывается гальваностатом 13, Блок 17 представляет собой RC-цепь, причем конденсатор предварительно заряжается до определенной величины, а по команде с регистра 1А сдвига начинается разряд конденсатора через резистор. Подбором величины RC устанавливается необходимая форма экспоненты, В период всего измерения значение потенциала индикаторного электрода поступает на усилитель 9, После успокоения раствора (20-40 с) регистр 14 сдвига подает сигнал на управляющий вход второго запоминающего устройства 4 для фиксации напряжения с выхода усилителя 9, через задатчик 18 тока переводит гальваностат в анодный режим и осуществляет пуск интегратора 1 1, При этом с вьсхода интегратора формируется напряжение, пропорциональное фоновому сигналу. Напряжение с выхода ,второго запоминающего устройства поступает на первый вход сумматора 5, на второй вход которого поступает напряжение с задатчика 6, С выхода сумматора 5 напряжение поступает на второй вход компаратора 10, на первый вход которого поступает напряжение с выхода усилителя. При равенстве напряжений с выхода усилителя и сумматора компаратор 10 срабатывает. Последний прекращает интегрирование интегратора 11 и подает сигнал на счетный вход регистра 14 сдвига, которьш с пятого выхода через элемент ИЛИ 15 и задатчик 18 тока переводит гальваностат 13 в режим регенерации, при этом третье запоминающее устройство 12 фиксирует напряжение с выхода интегратора 11, Таким образом учитывается и фиксируется фоновый сигнал. По истечении периода регенерации регистр 14 сдвига сбрасывает показания интегратора, включает реле времени в режим

26

осаждения, начинается измерительный цикл. Длительность стадии осаждения составляет 200-300 с. Остальные стадии измерительного цикла индентичны подготовительному циклу. Причем по окончании анодной стадии измерительного цикла напряжение с вьсхода интегратора I1 поступает на первый вход

вычитающего устройства 7, из этого напряжение вычитается напряжением, которое поступает на второй вход вычитающего устройства 7 с выхода третьего запоминающего устройства, т,е,

осуществляется компенсация фонового сигнала. Выходное напряжение с вьрсо- да вычитающего устройства 7 по команде с регистра сдвига фиксируется первым запоминающим устрО11ством 2 до

следующего цикла измерения Содержание анализируемого металла (в мг/л) отображается регистратором 1,

Пррменение предлагаемого устройст- 25 ва повышает чувствительность определения микропримесей и экспрессность

анализа.

Формула изобретения

30

Хронопотенциометр, содержащий электрохимическую ячейку, усилител, компаратор, Гальваностат, интегратор, регистратор, первое запоминающее устройство, задатчик напряжения, реле времени, вычитающее устройство и двигатель для вращения индикаторного электрода электрохимической ячейки, в котором выход электрохимической

ячейки соединен через усилитель с первым входом компаратора, ее управляющий вход - с выходом гальваностата, первый вход интегратора соединен с первым выходом компаратора, а вход

регистратора соединен с выходом первого запоминающего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения экспрессности определения, в хронопотенилометр дополнитель-

но введены блок формирования экспоненты, задатчик тока, второе и третье запоминакщие устройства, сумматор, два элемента ИЛИ и весьмиразрядный регистр сдвига, причем его первый выход соединен с управлягацим входом первого запоминающего устройства и через первый вход первого элемента ИЛИ - с первыми входами реле времени и задатчика тока, его второй выход соединен

с вторым входом реле времени и с первым входом элемента 1-ШИ, выход которого соединен с вторыми входами чика тока и интегратора и входом двигателя для вращения индикаторного электрода, третий и четвертьо выходы регистра сдвига соединены с третьими входами реле времени и задатчика тока, управляюцим входом второго запоми мающего устройства, а через блок формирования экспоненты - с четвертым входом задатчика тока, пятый и шестой выходы регистра сдвига соединены с пятым входом чадатчика тока и третьим входом интегратора, седьмой выход регистра сдвига соединен с вторым пхо- дом- первого элемента ИПИ и первым входом третьего запоминающего устройства восьмой выход регистра сдвига соеди- нен с четвертым входом реле времени

и вторым входом второго элемента И.Г1И вход регистра сдвига соединен с выходом реле времени и вторым выходом компаратора, выход задатчика тока соединен с входом гальваностата, ин- формагцюнНый вход второго запоминаю- 1дего устройства связан с выходом усилителя, а выход второго запоминающег устройства связан с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком напряжения, выход сумматора соединен с вторым входом компаратора, при этом выход интегратора соединен с вычитающим устройством и вторым входом третьего запоми- нагацего устройства, связанного выходом с вторы1ч входом вычитающего устройства, выход которого подключен к информационному входу первого запоми- на 01дего устройства.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для электрохимического определения микропримесей в различных материалах. Целью изобретения является повышение чувствительности и экспрессности определения. Устройство содержит регистратор, три запоминающих устройства, двигатель для вращения индикаторного электрода, сумматор, задатчик напряжения, вычислительное устройство, электрохимическую ячейку, усилитель, компаратор, интегратор, гальваностат, восьмиразрядный регистр сдвига, два элемента ИЛИ, реле времени, блок формирования экспоненты и задатчик тока. Устройство позволяет исключить влияние кислорода и уменьшить ток фона. 1 ил.

Редактор Н.Бобкова

Составитель Р„Салихджанова

Техред Л.ОлийныкКорректор М.Шароши

Заказ 638А/46

Тираж 789

ВНИНПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное