УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Советский патент 1950 года по МПК G01N27/52 

В последнее время для измерения разностей потенциалов, возникающих в системах с высоким омическим сопротивлением (порядка 10⁷ ом и более), нашли широкое применение различные устройства, в которых используются электронные лампы. В частности, такого рода устройства применяются в химических и физикохимических лабораториях для измерения концентрации водородных ионов при помощи стеклянных электродов и т.п.

Важнейшим недостатком этих устройств является недостаточная чувствительность.

Поэтому для возможности измерения концентрации водородных ионов с достаточной точностью при помощи стеклянного электрода приходится прибегать либо к применению электрических ламп специальных конструкций, либо к использованию слишком чувствительных гальванометров, либо, наконец, ко всякого рода мерам, направленным в сторону повышения электропроводности самого стеклянного электрода.

Предлагаемое устройство типа лампового потенциометра (с двумя лампами) позволяет производить измерения концентрации водородных ионов стеклянным электродом с точностью до 0,01-0,02 рН (т.е. с точностью до 0,5-1 мв), используя при этом обычные усилительные радиолампы, стрелочный гальванометр, чувствительность которого может не превышать 0,5·10^-6 А на 1 деление, и обычного типа стеклянные электроды, сопротивление цепи которых составляет величину порядка 10⁸ ом. Стабильность анодного тока в этом устройстве достигается применением в качестве плечей мостовой схемы двух ламп, имеющих общие источники накала и анодного напряжения. Повышение чувствительности, согласно изобретению, достигается путем соединения через сопротивление анода первой лампы, на сетку которой подается заряд от стеклянного электрода, с сеткой второй.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. При помощи вспомогательного потенциометра 1 подбирается такое соотношение анодных напряжений ламп 2 и 3, при которых проходящий через гальванометр 4 ток достигает некоторого постоянного и близкого к нулю значения. Следует отметить, что установленное таким образом состояние прибора является достаточно стабильным, так как колебания э.д.с. в анодной батарее и батарее накала (в широких пределах изменения) в одинаковой степени влияют на величину анодного тока обеих ламп. Для измерения разности потенциалов исследуемого элемента (стеклянный электрод, погруженный в анализируемую жидкость в паре с каломелевым полуэлементом) нажимается кнопка 5. При этом сетка лампы 2 приобретает некоторый заряд, вследствие чего происходит изменение внутреннего сопротивления обеих ламп (2 и 3) в противоположные стороны. Например, если сетка лампы 2 заряжается отрицательно, то, очевидно, положительный потенциал ее анода возрастает, а так как анод лампы 2 через сопротивление соединен с сеткой лампы 3, то заряд сетки этой последней лампы изменяется в положительную сторону. Таким образом, подача некоторого заряда на сетку лампы 2 уменьшает (или увеличивает) внутреннее сопротивление лампы 3. Эта деталь схемы позволяет значительно повысить общую чувствительность прибора.

В остальном предлагаемый ламповый потенциометр не является оригинальным. Для определения величины рН вначале производится юстировка прибора: ползунок потенциометра 6 устанавливают в положение, соответствующее значению рН стандартного буферного раствора, в который предварительно погружают стеклянный электрод. Затем подбирают такое напряжение потенциометра 7, при котором нажатие кнопки 5 (при этом кнопка 8, конечно, тоже должна быть нажата) не вызывает отклонения стрелки гальванометра, что должно свидетельствовать об отсутствии э.д.с. в цепи: элемент 9 - потенциометр 7 - потенциометр 6; далее стеклянный электрод переносят из стандартного буферного раствора в испытуемый, а состояние прибора, при котором нажатие кнопки 5 не вызывает отклонения стрелки гальванометра 4, достигается уже путем подбора положения ползунка на потенциометре 6. Соответствующее этому положению число делений на потенциометре 6 указывает значение рН испытуемой жидкости.

Величина сопротивлений 10 и 11 может колебаться в пределах от 0,1 до 10 мегом; их оптимальные значения должны подбираться в зависимости от характеристики применяемых ламп и режима их работы (величина анодного напряжения батареи 12 и батареи накала 13); реостат 14 служит для установления цены делений потенциометра 6, что осуществляется путем сравнения показаний потенциометра с э.д.с. нормального элемента, не показанного на схеме.

Устройство для потенциометрического анализа с индикатором, включенным в диагональ мостовой схемы, составленной из двух одинаковых электронных ламп и реохорда, с подачей измеряемого напряжения на сетку одной из электронных ламп, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, анод электронной лампы, на сетку которой подается измеряемое напряжение, соединен через сопротивление с сеткой второй лампы.