УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Советский патент 1974 года по МПК G01N27/48 

1

Предлагаемое устройство может быть использовано в приборах для анализа особо чистых веществ, & также электрохимических исследований, например, в полярографах постоянного и переменного тока, принцип работы которых основан на снятии вольтамперных характеристик электрохимической ячейки, содержащей рабочий электрод, электрод сравнения и в некоторых случаях вспомогательный электрод.

Известны устройства электрохимических исследований, содержащие интегрирующую цепь с конденсатором и резистором, компенсатор суммарного сопротивления в цепи исследуемого электрода, к выходу которого подключены последовательно измерительное сопротивление и ячейка, и повторитель напряжения, подключенный к вспомогательному электроду ячейки.

Упрощение конструкции и повышение надежности и экономичности устройства обеспечивается за счет того, что интегрирующий конденсатор включен между выходом повторителя и входом компенсатора, к которому подключен интегрирующий резистор.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства, содержащего усилитель-потенциостат 1, несимметричный вход которого подключен к общему контакту двухпозиционного переключателя 2 с нейтральным положепием и через конденсатор 3 - к выходу следящего

усилителя-повторителя 4 в цепи отрицательной обратной связи, причем первый и второй контакты переключателя 2, соответственно через резистор 5 и параллельную RC-цепь 6, 7, подключены к источникам постоянного напряжения 8, 9; кроме того, второй контакт переключателя через резистор 10 подключен к выходу следящего усилителя 4. К выходу усилителя 1 подключена ячейка 11 и измерительное

сопротивление 12. Ячейка II представлена в виде эквивалентной схемы, где резисторы 13, 14 - сопротивления цепей электродов сравнения и вспомогательного, резистор 15 - сопротивление рабочего электрода, резистор 16 -

объемное сопротивление раствора. Устройство для подключепий измерителей напряжения и тока рабочего электрода, генератора переменного напряжения и регулируемой положительной обратной связи содержит цепи 16, 17,

18, 19 соответственно.

Усилитель 1 по цепи 3, 4 охвачен отрицательной обратной связью. При достаточно высоком коэффициенте усиления /С усилителя 1 можно считать, что вход усилителя потенциально заземлен. Это означает, что усилитель 1 поддерживает на своем выходе такое папряжение, при котором напряжение отрицательной обратной связи U, снимаемое с ячейки, равно напряжению f/c на кондепсаторе 3.

При переводе переключателя 2 в положение I и равенстве постоянных времени цепей 6, 7 и 3, 10 на конденсаторе 3 практически мгновенно устанавливается напряжение

ис. ..

где RU, Rio - сопротивления резисторов 6, 10, Ua - напряжение источника 9. Если переключатель 2 из положения 1 перевести в положение II, то через конденсатор 3 потечет ток

сз -- , А6

где t/8 - напряжение источника 8; R - сопротивление резистора 5. При этом напряжение на конденсаторе 3

:

З/СгСз ь

где U& - напряжение источника 8,

t - время с момента переключения переключателя 2 в положение И; Сз Rb - величины элементов 3, 5.

Для обеспечения достаточной линейности развертки необходимо, чтобы С2Сз/ 5-К1. Остановка развертки напряжения на конденсаторе 3 осуществляется переводом переключателя 2 в положение III.

Изменение напряжения UQC, например, изза падения , где А/я - изменение тока ячейки; R - суммарное сопротивление в цепи ячейки, охваченной отрицательной обратной связью, приводит к появлению разности напряжений и ос-Uc, , которая, оказываясь приложенной к входу усилителя 1, изменяет его выходное напряжение в сторону уменьшения этой разности до величины , т. е. влияние сопротивления R на величину Uoc уменьшено в () раз.

Потенциал исследуемого электрода может быть записан в виде:

-и.

+ /. X

+

C,R,

К- 1

+ ra-JJ

X U:

Очевидно, что усилитель 1 уменьшает в (+К) раз нелинейность развертывающего напряжения и влияние суммарного сопротивления R- на потенциал исследуемого электрода.

Для компенсации второго члена в квадратных скобках, характеризующего собой нескомпенсированную часть падения IR в цепи рабочего электрода, на дополнительный вход 20

усилителя 1, например в катодную цепь лампы входного каскада, синфазно с напряжением основного входа по цепи 19 подается напряжение регулируемой положительной обратной связи, пропорциональное току ячейки.

Источник переменного напряжения может быть также подключен к дополнительному входу 20 через цепь 18. При этом влияние R на амплитуду и фазу переменной составляющей потенциала рабочего электрода уменьщается в (К+1) раз. На дополнительный вход 20 может быть подана также регулируемая положительная обратная связь по переменному току. В тех случаях, когда ток через конденсатор

3 в режиме развертки достаточно мал, из схемы предлагаемого устройства, с целью его упрощения, может быть исключен усилительповторитель 4. При этом резистор 10 может быть отсоединен от конденсатора 3 и подключен к выходу усилителя 1.

Предмет изобретения

Устройство для электрохимических исследований, содержащее интегрирующую цепь с

конденсатором и резистором, компенсатор суммарного сопротивления в цепи исследуемого электрода, к выходу которого подключены последовательно измерительное сопротивление и ячейка, и повторитель напряжепия, подключенный к вспомогательному электроду ячейки, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства и повышения его надежности, интегрирующий конденсатор включен между выходом повторителя и входом компенсатора, к которому подключен интегрирующий резистор.