Способ определения поверхностного натяжения на границе рабочего электрода с твердым электролитом Советский патент 1991 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к средствам изучения поверхностных электрохимических явлений на границе раздела твердый электрод - твердый электролит и может быть использована в электронной промышленности для разработки радиокомпонентов с использованием поверхностных акустических-волн,

Целью изобретения является увеличение чувствительности определения.

На чертеже приведена схема устройства для реализации способа.

Устройство для определения поверхностного натяжения состоит из образца 1 твердого электролита в виде пластины, на одной из сторон которой установлен рабочий электрод 2, выполненный в виде системы пластин, расположенных параллельно и на одинаковом расстоянии одна от другой. На противоположной стороне образца 1 твердого электролита установлен вспомогательный электрод 3. Ряд четных и нечетных пластин рабочего электрода 2 подключен соответственно к крайним точкам двух последовательно соединенных индуктивно- стей 4, к которым подключен также источник

о ю со

4

о ю

5 переменного тока. Средняя точка индук- тивностей 4 через генератор 6 линейно нарастающего напряжения подсоединена к вспомогательному электроду 3, Устройство содержит также измеритель механических колебаний образца 1 твердого электролита, выполненный в виде датчика поверхностно- акустических волн.

Способ осуществляют следующим образом.

Источником линейно нарастающего напряжения 6 с помощью вспомогательного электрода 3 через одинаковые катушки индуктивности 4 изменяют потенциал на границе рабочего электрода 2 с образцом 1 твердого электролита. Так как индуктивности 4 одинаковы, имеют одно и то же активное сопротивление, то ряд четных и нечетных пластин рабочего электрода 2, также находится под одним и тем же потен- циалом по постоянному току. При изменении потенциала изменяются силы поверхностного натяжения на межфазной границе рабочего электрода 2 с образцом 1 твердого электролита. На эту границу также действуют переменным током от источника 5 переменного тока. При этом ряд четных и нечетных пластин рабочего электрода 2 возбуждается протиоофазно. Действие переменного тока на межфазной границе вызывает изменение сил поверхностного натяжения. Это изменение сил поверхностного натяжения действует в противофазе на межфазной поверхности ряда четного и нечетного пластин рабочего электрода 2 с об- разцом 1 твердого электролита.

Таким образом в образце 1 твердого электролита возникают механические колебания. Механические колебания значительно усиливаются, если устанавливают частоту источника переменного тока на частоту акустосинхроиизма. Частота зкусто- синхронизма в данном случае определяется по формуле:

f V/2d,

где f - частота акустосинхронизма, Гц;

V - скорость звука в твердом электролите, см/с;

с - расстояние между пластинами электрода на поверхности электролита, см.

В этом случае акустические колебания, излучаемые на межфазной границе каждой пластины четного и нечетного ряда рабочего электрода с твердым электролитом, находятся в фазе с колебаниями, приходящими от других пластин своего ряда. При этом механические колебания складываются в фазе и усиливаются, а по поверхности образца 1 электролита распространяется поверхностная акустическая волна. По

поверхности твердого тела (точнее, вблизи поверхности твердого тела) могут распространяться несколько типов волн. В данном случае будет распространяться вдоль поверхности электролита волна релеевского типа, так как волновой вектор характеризуется отсутствием нормальной составляющей к поверхности пластины электролита, а компоненты смещений в волне затухают при удалении от поверхности распростра- нения внутрь электролита. Волновой вектор определяется силами поверхностного натяжения на межфазной границе твердого электролита с твердым электролитом, которые не имеют нормальной составляющей к плоскости пластины электролига. Условия затухания компоненты смещения поверхностной акустической волны выполняются практически при толщине пластины электролита, сравнимой с длиной поверхностной акустической волны в электролите.

Чтобы определить поверхностное натяжение, измеряют поверхностную акустическую волну з плоскости поверхности электролита. Для получения информации о поверхностном натяжении необходимо знать изменение амплитуды и фазы поверхностной акустической волны при изменении потенциала на грзш де твердый электрод - твердый эчектролит При этом силы, возбуждающие поверхност ную акустическую волну, - это приращения сил поверхностного натяжения за счет возбуждения межфазной границы твердого электрода с твердым электролитом переменным током. Поэтому возбуждающие поверхностную акустическую волну силы определяют производную поверхностного натяжения, в данном случае по заряду, о поверхностная акустическая волна несет информацию о производной поверхностного натяжения на исследуемой границе, причем изменение фазы определяет знак производной поверхностного натяжения.

Измерение поверхностей акустической волны можно осуществить с помощью известных технических средств: клинового преобразователя поверхностных колебаний в объемные с последующим преобразованием их в электрический сигнал пьезодатчи- ком, оптическими методами измерений и т.д. Регистрируется форма кривой производной поверхностного натяжения на исследуемой границе Б зависимости от потенциала по постоянному току на этой i ранице. На этой зависимости при дальнейшей обработке выявляются характерные точки (максимумы, минимумы, изменение знака) и потенциалы по постоянному току, которые этим характерным точкам соответствуют, что, в конечном итоге, позволяет сделать выводы о характере электрохимических процессов, проходящих на границе.

Формула изобретения Способ определения поверхностного натяжения на границе рабочего электрода с твердым электролитом заключающийся в том, что твердый электролит приводят в контакт с рабочим и вспомогательным электролитами, пропускают переменный ток через границу раздела рабочий электрод - твердый электролит при различном потенциале границы раздела и измерении колебаний

0

твердого электролита, по которому определяют поверхностное натяжение, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности определения, рабочий и вспомогательный электроды устанавливают по обе стороны твердого электролита, рабочий электрод выполняют в виде системы пластин, расположенных параллельно и на оди- наковом расстоянии друг от друга, устанавливают частоту переменного тока, равную частоте акустосинхронизма системы рабочий электрод - твердый электролит и измеряют поверхностную акустическую волну в твердом электролите.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к средствам изучения поверхностных электрохимических явлений на границе раздела твердый электрод - твердый электролит, и может быть использовано в электронной промышленности для разработки рэдиокомпонентов с использованием поверхностных акустических волн. Целью изобретения является повышение чувствительности определения. Твердый электролит приводят в контакт с рабочим и вспомогательным электролитами. Пропускают переменный ток через границу раздела рабочий электрод - твердый электролит при различном потенциале границы раздела. Измеряют колебания твердого электролита, по которому определяют поверхностное натяжение. При этом рабочий и вспомогательный электроды устанавливают по обе стороны твердого электролита. Рабочий электрод выполняют в виде системы пластин, расположенных параллельно и на одинаковом расстоянии одна от другой. Устанавливают частоту переменного тока, равную частоте акусто- синхронизма системы рабочий электрод - твердый электролит, и измеряют поверхностную акустическую волну в твердом электролите, t ил, сл с

ill 1 1 Т

,

Ц- 4

.ТТЛ

-п

з 1