Устройство для полярографическогоАНАлизА Советский патент 1981 года по МПК G01N27/48 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

1

Изобретение относится к электрохимическим методам анализа и может быть использовано в полярографичес.ком приборостроении.

Известны устройства для полярографического анализа, основанные на поляризации ртутно-капельного электрода постоянным (медленнеменяющимся) напряжением и регистрации тока ячейки f .0

Известно также устройство для полярографического анализа, содержащее последовательно соединенные источник постоянного линейно изменяющегося поляризующего напряжения, эдектролитическую ячейку с ртутно-капельным электродом, временной селектор и регистратор. Выделение и измерение тока электрода производится в конце жизни капли, когда емкостной ток имеет минимальное, а фарадеевский ток максимальное значение, т.е. в отнсяаёнии полеаногр сигнала к помехе достигает наибольшей величины 2 .

Известное устройство для полярографического анализа дает некоторое увеличение чувствительности (примерно в 1,5 раза) по сравнению с классическим методом, основанным на регистрации постоянной составляющей

тока. Однако чувствительность всеже остается невысокой, что ограничивает точность полярографического анализа. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности полярографического анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для полярографического анализа, содержащее последоваtoтельно соединенные источник постоянного линейно изменяющегося поляризующего напряжения, электролитическую ячейку с ртутно-капельным электродом, временной селектор и регистратор, а

15 также синхронизирующее устройство, соединенное с ячейкой и формировате-. лем строб-импульса, выход которого подключен к второму входу временного селектора, введена цепь дифференцирования дробного порядка, включенная между ячейкой и временным селектором.

На фиг. 1 показаны сигналы фарадеевского ф емкостного с токов 25 ртутно-капельного электрода; на

фиг. 2 - блок-схема устройства,реализующего предлагаемый способ.

Известно, что изменение фарадеев30 ского и емкостного токов в течение

жизни капли описывается степенньоми зависимостями (фиг. 1а).

,, (1)

о Bt- (2) где А,В - коэффициенты пропорциональности, t - время.

Из (1) и (2) видно, что в конце жизни капли, соответствующем моменту измерения, отношение максимально. Подвергая сигнал тока ячейки операции дифференцирования соответствующего (нецелого) порядка/можно повысить отношение сигнал/помеха в конце жизни капли. Для степенной функции вида ot t операция дифференцирования дробного (нецелого) порядка ОС запишется следующим образом

oV.a.,..i(3)

I L J . r Ufi-ot г где а - коэффициент пропорциональности,

об - порядок дифференцирования ,

( - показатель степени, r(Vt р, rll+p-oc полные гамма-функции. Преобразуя при помощи выражения (3) сигналы фарадеевской и емкостной составляющих тока ячейки, получаем выражение для отношения сигнал/ ./помеха после дробного дифференцирования

r(.|).r(,-lN..(4)

r(,.i).r(,.l.«)

Из (4) следует, что после преобразования тока ячейки операцией дробного дифференцирования порядка о6 выбранного в интервале 0-2/3, отношение сигнал/помеха в конце жизни капли увеличивается.

Например, при порядке ОС , близком к 2/3, отношение М значительно возрастает, так как емкостная составлякяцая тока преобразуется в узкий импульс, а фарадеевская доставляющая после преобразования спадает пропорционально (фиг. 1б), Однако при .этом будет крайне высока чувствительность к отклонению дифференцирования об от принятого/ поэтому в зависимости от требуемой точности анализа и возможной точности изготовления дробнодифференцирующей цепи порядок-дробного дифференцирования о4 может быть- выбран в интервале 0-2/3. Например, .приОС 0,5 отношение сигнал/помеха в конце жизни капли повышается примерно а 3 раза (фиг. 1в), а при об - 0,6 - уже в 5 раз.

Устройство содержит источник 1 постоянного (медленно меняющегося) поляризугадего напряжения, электролитическую ячейку с ртутно-капельным

электродом 2, дробно-дифференцируюую цепь 3, реализованную, например, ри помощи линейного резистивно-емостного двухполюсника, временной селектор 3, регистратор 5, синхронизирующее устройство б, формирователь 7 стробгимпульса.

Устройство работает следующим обазом.

Источник 1 подает на рабочий электрод 2 ячейки медленно изменяюееся по линейному закону или постоянное поляризующее напряжение. Ток Ячейки через дробно-дифференцирующую цепь 3 после преобразования подается н.а первый 1вход временного селектора 4, который осуществляет стробирование сигнала, т.е. пропускает на регистратор 5 сигнал лишь в конце жизни капли (фиг. 1, интервал tg). Синхронизирующее устройство б осуществляет синхронизацию формирователя 7 строб-импульсов, который управляет работой временного селектора 4, с частотой капания ртути в ячейке.

Предлагаемое изобретение позволяет уменьшить время анализа (при сохранении прежнего отношения сигнал/помеха) . Нетрудно показать, воспользовавшись выражением (4), что время анализа уменьшается пропорционально квадрату увеличения отношения сигнал/помеха в конце жизни капли.

Предлагаемое устройство может быть реализовано в виде самостоятельного прибора или в виде приставки к любой одели широко применяющихся в заводский и научных лабораториях постояннотоковых полярографов. Повышение чувствительности и точности анализа при использовании предлагаемого устройства дает значительный экономический эффект.

Формула изобретения

Устройство для полярографического анализа, содержгицее последовательно соединенные источник постоянного линейно изменяющегося поляризующего напряжения, электролитическую ячейку с ртутно-капельным электродом, временной селектор и регистратор, а также синхронизирующее устройство, соединенное с ячейкой и формирователем строб-импульса, выход которого подключен к второму входу временного селектора, отличающеес я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, в него введена цепь дробного дифференцирования, включенная между ячейкой и временным селектором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Брук Б.С. Полярографические методы. М., 1972, с. 14 (прототип).