Полярограф вторых разностей Советский патент 1980 года по МПК G01N27/48 

1

Изобретение относится к полярографическому анализу и может быть использовано для определения малых концентраций примесей в веществах высокой чистоты, например, методом 5 инверсионной вольтамперометрии.

Известен разностный полярограф, в котором для компенсации остаточного тока используют две ячейки рабочую и вспомогательную 1 . 10

На практике не удается обеспечить достаточнуто идентичность ячеек, что существенно ограничивает аналитические возможности этого полярографа. 15

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущHocTli к заявленному устройству, является полярограф вторых разностей, содержеииий источник поляризующего 20 напряжения, выход которого подключен к потенциостату, нагруженному ячейкой, электроды которой попарно: рабочий - компенсирующий, компенсирующий - компенсирующий, подключены че- 25 рез соответствующие измерительные усилители и схемы установки масштабных коэффициентов в цепи одной из составляющей каждой пары к входам соответствующих вычитающих устройств,ЗО

выходы которых непосредственно и через еще одну схему установки масштабного коэффициента подключены к следующему вычитающему устройству, нагруженному регистратором. На рабочем катоде проводят электрохимическое накопление определяемой примеси, а затем на все три катода ячейки подают линейно-изменяющееся напряжение. Каждый катод соединен со . измерительным усилителем, который преобразует сигнал тока в сигнал напряжения. Напряжение с выходов измерительных усилителей рабочего и одного из компенсирующих катодол через схемы установки масштабных коэффициентов подают на входы двух вычитающих устройств, на вторые входы которых поступает напряжение с выхода измерительного усилителя второго компенсирующего катода. Затем с помсмдью третьего вычитающего устройства производят взаимное вычитание напряжений с выходов первых двух вычитающих устройств, при чем, одно из напряжений подают через схему ус тановки масштабного коэффициента.

Разностное напряже1ййё на выходе третьего вычитающего устройства пропорциональное накопленной на ра|бдчем катоде определяемой примеси регистрируется регистратором. Масшта ные коэффициенты передачи при форми ровании первых разностей устанавливают пропорциональньвли отношению пло щадей катодов, токи которых вычитают J Масштабный коэффициент при формировании второй разности устанавливаю методом подбора по наилучшему резуль тату. Полярограф вторых разностей позволяет на.1,5-2 порядка снизить предел обнаружения.микропримесей в веществах высокой частоты 2J . Однако, прибор сложен и трудоемок в эксплуатации и не позволяет в полной мере реализовать возможности спо соба в отношении повышения чувствительности. .Трудоемкость эксплуатации прибора связана с необходимостью проведения предварительных сложных измерений поверхностей катодов для последующей установки масштабных коэффициентов при формировании первых разностей. Выбор масштабного .коэффициента при формировании второй разности также трудоемок из-за Необходимости многократной съемки полярограмм для последующего уточне,ния величины коэффициента. Кроме того, отличие геометричес|ких измеряемых площадей катодов от эффективных рабочих и их изменения со временем, как и составляющих остаточного тока, компенсируемых во второй разности ограничивают сте пень компенсации остаточного тока в целом, а следовательно и чувствитель ность прибора. Цель изобретения - упрощение эксплуатации прибора, повышение его чув ствительности и производительности и более полная компенсация остаточного . тока. Поставленная цель достигается тем, что полярограф дополняют схемой управления, вход которой подключен к выходу источника полйрйзующего напряжения, а Все схемы установки ма штабных коэффициентов выполнены в ви управляемых делителей с автоматйчёско{Г устанрвкой величины масштабного коэффйцйёнта, причем два дополнитель ных ,входа схемы установки масштабных коэффициентов подключены к выходам соответственно схемы управления и сврегд вычитающего устройства. На чертеже показана блок-схем а предлагаемого полярографа. Полярограф содержит трехкатодную ячейку 1, потеНциостат 2, источник 3 поляризующего напряжения, измеритель ные уеилители-преобраЭоватёли тока 4 - б в напряжение, вычитающие устро ства 7-9, регистратор 10, схему 11 управления, схемы 12-14 установки масштабных коэффициентов, содержащие например усилителя 15 - 17 рассоглас вания и управляемые делители 18 - 2D представляющие собой потенциометры, снабженныепрйвбдами. Полярограф работает следующим образом. На ячейку 1 через потенциостат 2 от источника 3 подается поляризующее напряжение. После проведения предварительного электролиза на рабочем катоде, на ячейке устанавливают потенциал начала развертки и включают линейно измеряющееся напряжение. Сигнал тока рабочего и компенсирующих катодов преобразуется измерительными усилителями 4 - б в сигнал напряжения. Напряжение с выходов измерительных усилителей 4 и 6 через Схемы 12 и 13 установки масштабных коэффициентов (через управляемые делители 18 и 19) поступает на входы вычитающих устройств 7 и 8, вторые входы которых подключены к выходу измерительного усилителя 5. На выходах вычитающих устройств 7 и В формируются два разностных напряжения. Напряжение с выхода вычитающего устройства 8 поступает на дополнительный вход схемы 13 установки масштабных коэффициентов (на,вход усилителя 16 рассогласования) и через схему 14 установки масштабных коэффициентов (через управляемый делитель 20) на вход вычитающего устройства 9. Напряжение с выхода вычитающего устройства 7 поступает на дополнительный вход схемы 12 установки масштабных коэффициентов (на вход усилителя 15 рассогласования) и на второй вход вычитающего устройстра. Разностное напряжение с выхода вычитающего устройства 9 поступает на вход регистратора 10 и на дополнительный вход схемы 14 установки масштабных коэффициентов, (на вход усилителя 17 рассогласования). Все схемы установки масштабных .коэффициентов работают аналогично. Если разностный ток на выходах вычитающих устройств не райен нулю, то на выходах усилителей 15, 16 или 17 рассогласования появляется напряжение , которое воздействует на привод движка потенциометра и изменяет величину масштабного коэффициента в сторону уменьшения разностного напряжения до нуля. При достижении линейно измен.яющимся напряжением некоторого регулируемого значения, схема 11 управления отключает входы усилителей 15 и 1б рассогласования от выходов своих вычитающих устройств 7 и 8. При этом делители 18 и 19 фиксируют значения масштабных коэффициентов вычитания при первых разностях. Величина масилтабного коэффициента при второй разности фиксируется делителем 20 по сигналу со схемы 11 управления .при другом значении потенциала на ячейке. При этом отключается вход усилителя 17 рассогласования от выхода вычитающего уст ройства 9. Потенциалы фиксации величин масштабных коэффициентов первых и второй разностей должны отличаться не менее чем на 5 мВ, а настройку в целом заканчивают до потенциала начала электрохимической реакции определяемой примеси. После окончания настройки величина масшта ных коэффициентов не изменяется и регистратор 10 регистрирует сигнал напряжения второй разности, определяемый в основном током электрохимического процесса определяемой примеси. При повторной съемке полярограммы или съемке следующего пика происходит аналогичная установка мас табных коэффициентов. Возможность корректировки величин масштабных коэ фициентов перед съемкой каждой полярограммы и более высокая точность их установки позволяет брле:е полно компенсировать остаточный ток. Прибор существенно проще в эксплу тации, так как исключаются какие либ предварительные измерения и все масш табные коэффициенты устанавливают- . ся автоматически. Указанные преимущества предлагаемого полярографа позволяют более интенсивно внедрять метод инверсионной вольтамперометрии в сферу производства, для контроля технологических процессов и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и снизить процент брака. Формула изобретения Полярограф вторых разностей, .содержащий источник поляризующего напр жёния, выход которого подключен к потенциостату, нагруженному ячейкой, электроды которой, попарно: рабочийкомпенсирующий; компексирующий-компенсирующйй, подключены через соответствующие измерительные усилители и схемы установки масштабных коэффициентов в цепи одной из составляющей Кс1ждой паш к входам соответствующих вычитанзщих устройств, выхоfipji которых непосредственно и через :еще одну схему установки масштабного коэффициента подключены к следующему выиитаквдему устройству, нагруженному регистратором, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и чувствительности прибора в негр дополнительно введена схема управления, вход которой подключен к выходу источника поляризующего напряжения, а схе,мы установки масштабных коэффициентов -выполнены в виде управляемых делителей с автоматической установкой вел11чины масштабного коэффициента, йрич1ем два дополнйте ль ных входа схемы установки масштабных коэффициентов подключены к выходам соответственно схемы управления и своего вычитающего устройства. Источники информации, (Принятые во внимание при экспертизе 1. Прикладная химия, 1944, 17, с. 514. 2. Аналитическая химия 1976, Т. XXXI, с. 170-171 (прототип).