Устройство для регистрации максимума полярографической волны Советский патент 1979 года по МПК G01N27/48 

I

Изобретение относится к области электро механического приборостроения и может быть использовано в осциллополярографах в виде составной части общей конструкции или в виде отдельной приставки к серийно выпускаемым приборам.

В полярографии известны устройства, позволяющие снизить уровень остаточного тока. Такие устройства содержатся, например, в осциллополярографах, реализующих разностный метод получения волны, при котором сигнал остаточного тока получается с помощью опорного раствора, не содержащего исследуемого деполяризатора 1. Такие устройства, состоящие из двух идентичных ячеек и измерительных каналов, достаточно сложны, так как точность их работы определяется степенью идентичности ячеек и измерительных каналов. Кроме того, их использование в тех случаях, когда подлежащий устранению остаточный ток вызван присутствием других электроактивных веществ, требует приготовления опорного раствора, содержащего эти вещества в той же концентрации, что и в исследуемом растворе.

эта операция всегда занимает много времени и в больщинстве случаев практически не осуществима из-за отсутствия информации о концентрации других веществ.

Известен полярограф, содержащий две ячейки с исследуемым и эталонным растворами, конденсатор, а также ограничитель и токовый повторитель 2. Однако в данном полярографе также необходимо иметь две идентичные ячейки.

Из известных устройств формирования остаточного тока наиболее близким по своей сущности к изобретению является устройство, в котором остаточный ток в области волны исследуемого деполяризатора, вызванный волной предществующего вещества, формируется путем фиксации поляризующего потенциала на уровне, расположенном между пиками предществующего и исследуемого деполяризаторов. Оно содержит вычитающее и регистрирующее устройства, формирователь остаточного тока, нуль-орган и схему задержки 3. Устройство позволяет получать информацию о волне исследуемого деполяризатора с учетом остаточного тока на основе сравнения двух последовательно полученных полярограмм. Первая снимается при полной развертке поляризующего напряжения и содержит как волну исследуемого деполяризатора, так и остаточный ток, вторая волна снимается с фиксацией поляризующего напряжения на выше указанном уровне. Последовательный характер получения полярограмм определяет основные недостатки устройства: практическую невозможность автоматизации процесса их сравнения (вычитания); сложность и несоверщенство формирования сигнала емкостного тока после момента фиксации поляризующего напряжения (при использовании RC-цепи воспроизводится лищь постоянный уровень емкостного тока, требующий к тому же специальной регулировки в процессе измерения).

Целью изобретения является повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дифференцирующее и интегрирующее устройства, а также формирователь производной остаточного тока, при этом выход дифференцирующего устройства соединен с вычитающим устройством и через переключатель - с формирователем производной остаточного тока, выход которого соединен с вычитающим устройством, подключенным к интегрирующему устройству.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема формирователя производной остаточного тока на операционном усилителе.

Устройство содержит дифференцирующие устройства 1 и 2, нуль-орган 3 и 4, устройство 5 задержки импульса переключения, формирователь 6 производной остаточного тока, вычитаюихее устройство 7, интегратор 8, регистраторы 9 и 10 максимума тока анализируемой волны и потенциала этого максимума.

При работе устройства для регистрации максимума осциллополярографической волны используются следующие обстоятельства

В большинстве случаев остаточный ток в области анализируемой волны в основном определяется нисходящей частью волны предществующего деполяризатора или током емкости двойного слоя. Закон изменения нисходящей части осциллополярографической волны в общем виде известен и определяется выражением

i(t) AVt + д t;

где At - некоторый промежуток времени от момента 1„, соответствующего максимуму предшествующей волны;

А - постоянный коэффициент.

Изменение емкостного тока в малой области потенциалов (времени) от начала волны до ее максимума можно считать линейным.

Устройство для регистрации максимума полярографической волны работает слеДующи.м образом.

На вход дифференцирующего устройства 1 подается измеряемый полярографический сигнал. Продифференцированный сигнал с выхода устройства 1 подают на вход нульограна 3 и вход вычитающего устройства 7. Нуль-орган 3 в момент прохождения продифференцированного напряжения через нуль, соответствующий максимуму полярографического сигнала, вырабатывает импульс для запуска устройства 5 задержки. Устройство 5 задержки через время t коммутирует переключатель 11 из положения I в положение И, и с этого момента формирователь б формирует напряжение по закону производной остаточного тока электрохимической ячейки. Полученный сигнал вычитается в устройстве 7 из сигнала, поступающего с выхода дифференцирующего устройства 1. Полученный результат проходит операцию интегрирования в интеграторе 8. С выхода интегратора 8 обработанный сигнал подается на регистратор 9 амплитуды максимума и дифференцирующее устройство 2. Нуль-орган 4 в момент прохождения продифференцированного сигнала с выхода устройства 2 через нуль вырабатывает импульс, идущий на вход регистратора 10 потенциала максимума полярографической волны, на второй которого подано полярографическое напряжение. В положении I переключателя 1 1 RCцепи 12 и 13 обеспечивают неискаженное прохождение сигнала с входа на выход схемы, при этом напряжение на запоминающем конденсаторе 14 равно напряжению на входе схемы. В момент t О при переходе переключателя в положение II напряжение на выходе схемы определяется разрядом конденсатора 14 через формирующую цепь, состоящую из RC-звеньев 15,обеспечивающих необходимый закон изменения сигнала на выходе устройства. В разомкнутом положении ключа 16 конденсатор 14 не разряжается, обеспечивая постоянство напряжения на выходе схемы, соответствующее линейному изменению остаточного тока для случая, когда последний опреде.тяется емкостным током ячейки.

Описанное устройство имеет в сравнении с известными то преимущество, что оно позволяет автоматически определять координаты максимума осциллополярографической волны исследуемого деполяризатора с учетом остаточного тока с помощью одной полярографической ячейки при однократной развертке поляризующего напряжения. Его использование существенно сокращает время на получение информации о концентрации исследуемого вещества (в соответствующих условиях регистратор пика может быть непосредственно прокалиброван в единицах концентрации этого вещества).

Формула изобретения

Устройство для регистрации максимума полярографической волны, содержащее вычитающее и регистрирующее устройства, формирователь остаточного тока, нуль-орган и схему задержки, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений, в него введены дифференцирующее и интегрирующее устройства, а также формирователь производной остаточного тока, при этом выход дифференцирующего устройства соединен с вычитающим устройством и через переключатель - с формирователем производной остаточного тока, выход которого соединен с вычитающим устройством, подключенным к интегрирующему устройству.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Брук Б. С. Полярографические методы. М., 1965, с. 102.

2.Авторское свидетельство СССР № 505953, кл. G 01 N 27/48, 31.01.62.

3.Вестник АН СССР. т. 32, 1962, с. 90.

L.d

иг. f

1раг.2