Электродная сборка с жидкометаллическим электродом Советский патент 1992 года по МПК G01N27/48 

1

(21)4356657/25

(22)04.10.88

(31) 4464/87

(32)05.10.87

(33) HU

(46) 30.06.92. Бюл. М 24

(71)Мадьяр Тудоманьош академиа Кутаташ- еш сервезетэлемзе интезете (HU)

(72)Геза Надь. Йожеф Тарцали. Ерне Пунгор. Клара Тот, Вероника Карпати, Жофия Фехер, Дьердь Хорваи, Петер Шаркани и Иштван Бокор (HU)

(53) 543.253 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

Мг 172112, кл. G 01 N 27/34, 1962.

Авторское свидетельство СССР № 87091. кл. G 01 N 27/34, 1944.

Пеперсон В.М. и до. Ат.ла5. (Фэарфилд Коннектикут. США), 1974. № 12, с.69.

(54) ЭЛЕКТРОДНАЯ СБОРКА С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ЭЛЕКТРОДОМ (57) Изобретение относится к электродной сборке с жидкометаллическим электродом, имеющим управляемую площадь поверхности, и может быть использовано для определения концентрации ионов и молекул. Цель изобретения - повышение точности и надежности измерений. Указанная цель достигается тем, что устройство содержит узел формирования капли жидкого металла заданной площади, термостатирующий блок для жидкого металла и термостатирующий блок для измерительной ячейки. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электродной сборке с жидкометаллическим электродом, имеющим управляемую площадь поверхности, которая может применяться для определения концентрации ионов и молекул.

Для классических полярографических измерений применяются ртутные электроды, постоянно выделяющие капли под воздействием гидростатического давления. Помимо положительных свойств каплевыде- ляющих ртутных электродов у них имеются некоторые недостатки. В результате постоянного изменения площади поверхности капли через электрод протекает конденра- ционный ток, создавая сигнал помехи. Кроме того, в результате каплеобразования имеет место так называемый капиллярный эффект. Указанные явления приобретают особую значимость в основном с аналитическими измерениями, выполняемыми в диапазоне низких концентраций, где они снижают чувствительность и воспроизводимость опытов.

Для устранения указанных мешающих явлений был разработан многократно обновляемый ртутный электрод, который обеспечивает в ходе экспериментов постоянную площадь поверхности. Это решение позволило значительно увеличить эффективность полярографических методов. Вследствие его разработки удалось обеспечить постоянный размер капли ртути в ходе проведения измерений. Таким образом, конденсационный ток, появляющийся вследствие изменений поверхностной площади и являющийся помехой, больше не появляется. Удалось предотвратить влияние на размер капли со стороны электрод Ч СЛ

Ј О

со

ного потенциала, происходившее вследствие влияния на поверхностное натяжение. Размер капли и ее полезное время жизни могут изменяться в весьма широком диапазоне. Такие электродные сборки выполняются с игольчатым или тарельчатым клапанами.

В известной электродной сборке, имеющей тарельчатый клапан, общая конструкция такая же, как в сборке с игольчатым клапаном. В этом случае стеклянный капилляр так же соединен с резервуаром для ртути, однако конец капилляра, обращенный к резервуару, закрыт тарельчатым клапаном, включающим закрывающий элемент, выполненный из резины. Тарельчатый клапан также приводится в действие пружиной и электромагнитом. Кольцевая пленка из электропроводной двуокиси олова, нанесенная на поверхность стеклянного капилляра, взаимодействующего с клапанной тарелкой и обращенного к резервуару со ртутью, образует электрический контакт между входной линией измерительного устройства и каплей ртути.

Основной причиной недостатков прототипа является использование в качестве электрического проводника пленки двуокиси олова. Двуокись олова химически нестабильна, в процессе использования она становится негомогенной в результате разложения, ее сопротивление увеличивается и следовательно она становится ненадежной в качестве электрического проводника Еще один недостаток состоит в том, что вследствие движений закрывающего элемента тонкая пленка просто изнашивается за сравнительно короткий промежуток времени, вследствие чего электропроводность исчезает. Еще один недостаток известного решения состоит в том, что сера, являющаяся компонентом резины, из которой изготавливается закрывающий элемент тарельчатого клапана, реагирует с ртутью и загрязняет ее. Кроме того, температура ртути, используемой в качестве электрода, изменяется в зависимости от воздействия окружающей среды и одновременно изменяются также величина тока Фарадея, представляющего собой измеряемый сигнал, в результате чего воспроизводимость измерений уменьшается. Недостатком является и то, что а качестве электродного материала может применяться только металл, находящийся в жидком состоянии при комнатной температуре, т.е. ртуть.

Цель изобретения - повышение точности и надежности измерений.

На фиг.1 приведена конструкция устройства; на фиг.2 - конструкция жвдкометаллического электрода; на фиг.З - конструкция измерительной ячейки и жидко- металлического электрода, сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит основание 1, к которому посредством держателя 2 прикреплена измерительная ячейка 3. в которую погружены жидкометаллический электрод 4, электрод 5 сравнения, вспомогательный

электрод 6. В основании размещены емкость 7 для жидкого металла и каплесбрасы- ватель 8, причем емкость 7 для жидкого металла соединена с жидкометаллическим электродом 4 посредством патрубка 9. Жидкометаллический электрод 4 (фиг.2) содержит резервуар 10 для жидкого металла, к нижней части которого посредством закрывающего элемента 11 из силиконовой резины прикреплено металлическое тело 12,

поджатое к резервуару 10 концевой гайкой 13. В металлическом теле выполнено капиллярное отверстие 14, в которое вставлен стеклянный капилляр 15. Через резервуар 10 для жидкого металла проходит стержень

клапана 16, который нижним концом упирается в закрывающий элемент 11, а верхний конец закреплен в электромагнитной катушке 17, закрепленной с помощью держателя 18 в верхней части резервуара 10 для

жидкого металла. Для регулировки хода стержня клапана 16 в верхней его части установлена пружина 19, сжатие которой регулируют с помощью регулировочных винтов 20 и 21. Резервуар 10 для жидкого

металла разделен направляющим диском 22, в котором выполнены отверстия для перемещения жидкого металла и стержня клапана 16. Зона контакта металлического тела 12 и стержня клапана 16 помещена в термостатирующий блок 23 с нагревательным элементом 24 и датчиком 25 температуры. При этом термостатический блок помещен в резервуар 10 для жидкого металла. Измерительная ячейка 3 помещена в термостатирующий блок 26 с нагревательным элементом 27 и датчиком 28 температуры. Измерительная ячейка 3 закрыта крышкой 29. К корпусу 1 или к стеклянному капилляру 15 прикреплен каплесбрасыватель 8, состоящий из толкателя 30. электромагнитной ка- тушки 31 и пружины 32. Электроды 4-6 электрически подсоединены к измерительному устройству 33. Термостатирующие блоки 23, 26 и электромагнитные катушки

17 и 31 электрически соединены с регулирующим устройством 34, причем блоки 33 и 34 совместно с устройством обработки данных и управления образуют электронный блок 35.

Устройство работает следующим образом.

В измерительную ячейку 3 заливают анализируемую пробу, закрывают крышкой 29, погружают электроды 4-6, пробу термостатируют с использованием термо- статирующего блока 26. Жидкий металл, помещенный в резервуар 10, термостатируют с использованием термостатирующего блока 23. После термостатирования пробы и жидкого металла регулирующий блок 34 вырабатывает команду на поднятие стержня клапана 16 и жидкий металл, протекая по капилляру 15, выступает в виде капли на торце жидкометаллического электрода 4. Действием пружины 19 и регулировочных винтов 20 и 21 площадью капли можно управлять. Для сбрасывания капли регулирующий блок 34 вырабатывает команду на отключение электромагнитной катушки 31 и действием пружины 32 толкатель 30, ударяя по стеклянному капилляру 15, сбрасывает каплю жидкого металла. Цикл измерения повторяется. Уровень жидкого металла в резервуаре 10 поддерживается путем перетекания жидкого металла из емкости 7 через патрубок 9. Сигналы, полученные блоком 33, являются основой для вырабатывания блоком 35 сигналов блока 34.

Устройство позволяет повысить время измерений, использовать другие металлы, кроме ртути.

Формула изобретения 1. Электродная сборка сжидкометалли- ческим электродом, имеющим управляемую площадь поверхности, содержащая резервуар с жидким металлом, к которому через электрически управляемый клапан с резиновым закрывающим элементом подсоединен стеклянный капилляр, опущенный в

измерительную ячейку, снабженную электродом сравнения, и электронный блок, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения точности анализа и надежности устройствэ, она дополнительно содержит тело, выполненное из металла, химически не взаимодействующего с жидким металлом, в котором выполнен по крайней мере один капиллярный канал с внутренним диаметром от 200 до 600 мкм, причем тело верхним торцом установлено в контакте с закрывающим клапан элементом, выполненным из силиконовой резины, в капиллярный канал в теле введен стеклянный капилляр с внутренним диаметром от 50 до 300 мкм, а зона контакта тела и резервуара с жидким металлом помещена в термостат, электрически соединенный с электронным блоком.

дополнительный термостатирующий блок, электрически соединенный с электронным блоком.

потенциала на жидкометаллический электрод.

и

ОП9т

А-Л

26