Способ полярографического анализа и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к электрохимическим методам анализа и может быть использовано в полярографическом приборостроении. По основному айт. св. If 920500 известен способ полярографического анализа, заключающийся в том, что при наложении на ячейку с ртутно-ка пельным электродом постоянного (мед ленно изменяющегося) поляризующего напряжения из общего тока ячейки, после предварительного стробирования путем избирательной фильтрации выделяют переменную составляющую с частотой, равной или кратной частот .изменения площади ртутного электрод а затем проводят фазовое отделение фарадеевской части тока от емкост,ной с ее последующей регистрацией Устройство для реализации указан ногб способа состоит из источника . поляризующего напряжения, потенциостата, электролитической ячейки с ртутно-капельным электродом, избирательного усилителя, синхронного детектора, регистратора частоты капания, устройства сброса капли, умножителя частоты, регулируемого фазовращателя , временного селектора и устройства формирования строб-импульсов, при этом последовательно соединенные избирательный усилитель и синх ронный детектор включены между выходом ячейки и входом регистратора, а последовательно соединенные умножитель и фазовращатель включены между выходом генератора и вторь1М входом синхронного детектора, между электролитической ячейкой и входом избирательного усилителя включен временной селектор, а между выходом умножителя частоты и вторым входом временного селектора - устройство формирования строб-импульсов. Для оптимального фазового выделения фарадеевской составляющей тока от емкостной фаза опорного сигнала, поступающего с регулируемого фазовра щателя на синхронный детектор, должна быть выбрана равной 90 по отношению к емкостной составляющей и сов падать с фазой фарадеевского тока Для этого выбирают оптимальное время стробирования тока ячейкиГт, Недостатком такого способа и соответствующего ему устройства является трудность разделения синхронным детектором фарадеевской и емкостной составляющих тока ячейки при низких концентрациях деполяризатора, так как в этом случае емкостной ток существенно превосходит фарадеевский и малейшая нестабильность фазы емкостного сигнала приведет к большой ошибке измерения. Этот недостаток сн жает точность и чувствительность ана

лиза.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности анализа .

Эта цель достигается тем, что согласно способу полярографического анализа до выделения переменной составляющей проводят вычитание-емкостного тока из общего тока ячейки.

При этом в устройство для полярографического анализа дополнительно введены два .усилителя, два®вычитающих устройства, устройство формирования степенных функций, временной селектор, генератор пилообразного напряжения и усредняющее устройство, при этом к выходу синхронного детектора подключены последовательно соединенные первый усилитель, первое вычитающее устройство, второй усилитель, устройство формирования степенных функций и временной селектор, выход которого подключен, к второму входу второго вычитающего устройства, включенного между временным селектором известной схемы и избирательным усилителем, а второй вход - к устройству формирования строб-импульсов, причем между вторым входом первого вычитающего устройства и ячейкой включено усредняющее устройство, а между вторым входом устройства формирования стеШвнных функций и устройством сброса капли включен генератор пилообразно. го напряжения.

На фиг. 1 показаны сигналы фарадеевского 1ф и емкостнрго I с токов

поляризующегося напряжения, потенциостат 2, электролитическую ячейку 3 с ртутно-капельным электродом, избирательный усилитель , 4, синхронный детектор 5, регистратор 6, генератор 7 частоты капания, устройство 8 сброса капли, умножитель 9 частоты, регулируемый фазовращатель 10, временный селектор П формирсватспь

12 строб-импульсов, усредняющее уст- |ройство 13, вычитаюшее устройство 14, временный селектор If, устройство 1б формирования степенных функций, усилитель 17, вычитающее устройство

18, усилитель 19 и генератор 20 пилообразного напряжения с

Источник 1 через потенциостат 2 подает на рабочий электрод ячейки 3 медленно изменяю-щееся по линейному (ступенчатому)закону или постоянное поляризующее напряжение, Потенциостат 2 поддерживает на ячейке 3 напряжение, в точности равное напряжению источника .1. Сигнал, пропорциональный общему току ячейки 3, через временный селектор 11 поступает на первый вход вычитающего устройства 14, Временный селектор 11 осуществляет стробиррвание токаячейки , т.е. он пропускает сигнал через определенное время t после начала формирования поверхности капли (фиг. laj Си-гнал с вь1хода вычитающего устрой- . ства 14 поступает на вход избирательного усилителя 4, а с его выхода усиленная гармоническая составляющая тока ячейки поступает на сигнальный вход синхронного детектора ртутно-капельного электрода (график а), сигналы на выходе устройст- . ва формирования степенных функций (график б) и сигналы на выходе второго вычитающего устройства (график в)J на фиг. 2 - блок-схема устройства;Вычитание емкостного тока из общего тока ячей.ки, представляющего сумму фарадеевского 1ф и емкостного i.j, (токов фиг. 16) приводит к увеличению чувствительности и точности анализа, так как в этом случае значительно увеличивается отношение фарадеевского тока к емкостному, что обеспечивает лучшие условия фазового разделения составляющих тока ячейки. Устройство содержит источник 1 постоянного (медленно изменяющегося) 5, который осуществляет фазовое отделение фарадеевской состаапяющей. I Постоянное. Напряжение с выхода дете тора 5i пропорциональное амплитуде гармонической составлякщёй фарадеев ского тока, поступает на регистратор 6, в качестве которого может быть самописец, и на вход усилителя 19. Цепь, состоящая из последовательно соединенных усилителя 19f вы читающего устройства 18, усилителя 17, устройства 1б формирования степенных функций и временного селекто ра 15, а также генератора 20 пилообразного напряжения и усредняющего устройства 13 служит для формирования сигнала емкостного тока, ко торый вычитается в устройстве И из общеготока ячейки,3. Сигнал с выхода усилителя 19 поступает rta первый вход вычитающего -устройства 18, на другой вход котор го поступает сигнал с выхода усредняющего устройства 13 Сигнал с выхода вычитающегоустройства 18 пост пает через усилитель 17 напервый вход устройства 16 формирования сте пенных функций. На выходе усилителя 17 имеем: Т,,.т. -r-v) К A4:4Bi- )d-t-K JK,- ДС . где фарадеевский ток 1 обратимых реакций)} В€ - емкостной TOKj А, В коэффициенты пропорционал ности период капания, коэффициенты усиления уси лителей 17 и 1У. Из этого выражения сидно что при m-vi получим на выходе усилителя 17 . На вхорой вход устройства формирования степенных функций 16 поступает сигнал, пропорциональный времени, прошедшему с момента отрыва предыдущей капли, с выхода генерато ра 20 пилообразного напряжения. Вы-. ходной сигнал с устройства 16 формирования степенных функций вида через временный селектор 15, который пропускает сигнал в интервале {t гТ5, подается на второй вход вычитающего устройства И, где вычитается из общего тока -ячейки и на 78$ вход избирательного усилителя k подается сигнал с существенным подавлением ёмкостного тока. Генератор 7 задает частоту капания ртути в ячейке 3 и запускает генератор 20 пилообразного напряжения через устройс-тво 8 сброса капли. Одновременно сигнал с выхода генератора 7 подается на умножитель 9 частоты для формирования, опорного напряжения нужной частоты и фазы, которое с выхода умножителя 9 частоты через регулируемый фазрвращатель 10 подается на второй вход синхронного детектора 5 и одновременно подается на формирователь 12-сугроб-импульсов. Строб-импульсы с выхода формирователя 1 подаются на временные селекторы 11, 15 и открывают их спустя определенное время t после начала каждой капли. Коэффициент умножения умножителя 9 частоты может быть 2, 3 и т.д., в зависимости от номера высшей гармоники, подлежащей выделению и регистрации. При работе на основной частоте умножение -не требуется, умножитель 9 отключается и сигнал с генератора 7 поступает непосредственно на фазовращатель 10 и формирователь 12. Для выделения фарадеевской составляющей тока ячейки разность фаз между емкостной составляющей и опорным напряжением должна быть установлена равной 90. . Предлагаемый способ и устройство для его .осуществления позволяют также регистрировать емкостную составляющую тока ячейки при наличии фарадеевской. Для этого Тцостаточно изме- ) нить коэффициент усиления усилителей 17 и 15 изменить показатель степени устройства 1б формирования степенных функций и выбрать фазу опорного напряжения, равной 90 по отношению к фарадеевскому току. Предлагаемый способ полярографического анализа и устройство для его осуществления в совокупности с овновHbtM изобретением могут быть легко реализованы в виде самостоятельного рибора или в аиде приставки к любой одели широко применяющихся постояннотоковых полярографов. Повышение точности и 4yBqTBHTenb- . ности анализа при использовании данного изобретения должно дать значительный экономический эффект. формула изобретения 1.Способ полярографического анализа по авт. ев, № 920500, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности анализа, до выделения переменной составляющей проводят вычитание емкостного тока из общего тока ячейки. 2,Устройство для полярографического анализа, отли чающееся тщ, что в него дополнительно введены два усилителя, два вычитающих устройства, устройство формирования степенных функций, временной селектор, генератор пилообразного напряжения и усредняющее устройство, при этом к выходу синхронного детектора подключены последовательно соединенные первый усилитель, первое вы 9 88 читающее устройство, второй усилитель, устройство формирования степенных функций и временной ,селектор, выход которого подключен к второму(входу второго вычитающего устройства, включенного между временным селектором известной схемы и избирательным усилителем, г второй вход - к устройству формирования строб-импульсов, причем между вторым входом первого вычитающего устройства и ячейкой включено усредняющее устройство, а между вторым входом устройства формирования степенных функций и устройством сброса капли включен генератор пилообразного напряжения. Источники информации, принять1е во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N920500, кл. G .01 N , 1978.

cpu&.l