Устройство для полярографического анализа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА, содержащее источник постоянного или медленно меняющегося напряжения, подключенный к электрохимической ячейке, соединенной с входом синхронизатора, два усилителя, выходы которых соединены с входами вьгчитающего устройства, и регистратор , вход которого соединен с выходом вычитающего устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, оно дополнительно содержит два умножителяJпервые входы которых соединены с выходом электрохимической ячейки, a вьрсоды - с входами двух интеграторов, выходы которых подключены к входам усилителей, две схемы возведения в степень, входы которых подключены к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, a выхоСП ды соединены с вторыми входами-умнос жителей, причем выход синхронизатора подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и управляющиц входам интеграторов. сд х

СОКИ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11) ЗУ11 G 01 N 27/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3542792/18-25 (22) 13.01.83 (46) 30.07.84. Бюл. К - 28 (72) M.P. Вяселев, К.В. Сиразиев, А.Ю. Левенец и И.А. Чугунов (71) Казанский ордена Трудового Крас. ного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А.Н. Туполева (53) 543.253(088.8) (56)1. Брук Б.С. Полярографические методы. M., "Энергия", 1972, с. 435.

2. Авторское свидетельство СССР

И 811132, кл. G 01 N 27/48, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

В 851251, кл..G 01 N 27/48, 1979 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛЯРОГРАфИЧЕСКОГО АНАЛИЗА, содержащее источник постоянного или медленно меняющегося напряжения, подключенный к электрохимической ячейке, соединенной с входом синхронизатора, два усилителя, выходы которых соединены с входами вычитающего устройства, и регистратор, вход которого соединен с выходом вычитающегo устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, оно дополнительно содержит два умножителя, первые входы которых соединены с выходом электрохимической ячейки, а выходы — с входами двух интеграторов, выходы которых подключены к входам усилителей, две схемы возведения в степень, входы которых

Р подключены к выходу генератора линей- Е но изменяющегося напряжения, а выходы соединены с вторыми входами ° умиожителей, причем выход синхронизатора подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и уп- Я равляющиы входам интеграторов. l105800

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для электрохимических методов анализа и может быть использовано в полярографическом приборостроении.

Известны способы и устройства для полярографического анализа, принцип действия которых основан на поляризации постоянным или медленно меняющимся напряжением ртутно-капельного 1О электрода и регистрации тока электрохимической ячейки (1), Данные устройства имеют невысокую чувствительность и точность измерения, связанные с наличием емкостного тока }5 двойного слоя.

Известен полярограф, содержащий последовательно соединенные источник поляризующего напряжения, ячейку и регистратор, причем между ячейкой и щ регистратором подключены интегратор со сбросом в конце жизни каждой капли, умножитель, счетчик времени, блок формирования масштабного коэффициента и вычитающее устройство f2j

Однако указанное устройство характеризуется недостаточной компенсацией .емкостного тока ячейки в процессе роста капли.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство (3) для полярографического анализа, соцержащее источник постоянного или медленно меняющегося напряжения, подключенный к электрохимической ячейке, соединенной с входом синхронизатора, два усилителя, выходы которых соединены с входами вычитающего устройства, и регистратор, вход которого соединен с выходом вычита- 4О ющего устройства. Кроме того, устройство содержит два запоминающих устройства, подключенных между электрохимической ячейкой и входами усилителей, а также ключ, установленный между вычитающим устройством и регистратором.

Принцип действия указаного устройства основан на запоминании значений и л тока ячейки в моменты времени а и ь 5О в процессе роста капли, которые после усиления поступают на вычитающее устройство, с выхода которого через ключ, которьпr открывается с момента сброса предыдущей капли до момента 55 (,, подаются на регистратор. Синхронизатор осуществляет синхронизацию моментов выборки запоминающих устройств и работу ключа. Значение концентрации вычисляется по формуле

1 ( л где с< — время, прошедшее от начала капли;. л г — полное время жизни капли; — ток электрохимической ячейки.

Однако известное устройство характеризуется недостаточными чувствитель ностью и точностью измерения, обусловленные тем, что при измерении тол л ка в моменты времени с< и возможны выбросы тока из-за наличия помех.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерения при полярографическом анализе.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для полярографического анализа, содержащее источник постоянного или медленно меняющегося напряжения, подключенный к электрохимической ячейке, соединенной с входом синхронизатора, два усилителя, выходы которых соединены с входами вычитающего устройства, и регистратор, вход которого соединен с выходом вычитающего устройства, дополнительно введены два умножителя, первые входы которых соединены с выходом электрохимической ячейки, а выходы — с входами двух интеграторов, выходы которых подключены к входам усилителей, две схемы возведения в степень, входы которых подключены к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, а выхОды соединены с вторыми входами умножителей, причем выход синхронизатора подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и управляющим входам интеграторов.

Известно, что изменение фарадеевского и емкостного токов в течение жизни капли в классической полярографии описывается степенными зависимостями ор

= et-1 з . 2)

) где t — время;

А и  — коэффициенты пропорциональности, зависящие от потенциала поляризации.

1105800

At(6 в -1(3

Z. (3) 5 (6) 4р

ВНИИПИ Закаа 5593/34 . Тираж 823 Подписное

Филиал ШШ "Паааии ", г. Ужгород, ул.Проектная,4

Общий ток ячейки, величина которого флуктуирует вследствие помех, ь равен сумме указанных токов

Для обеспечения минимальной чувствительности к воздействию помех необходимо, чтобы значение интеграла J = J(z> - At — Bt ) d t быпо 1р минимальным. При этом, определив значение производных указанного интеграла, приравняв их к нулю

--2 i -At -и )д dt=0

ДД

- р 13 (4) аа и приняв пределы интегрирования от нуля до Т (Т вЂ” период капания), а также учитывая, что величины А и В за время жизни капли практически не изменяются, так как поляризация идет при постоянном или медленно меняющимся 2 напряжении, система уравнений (4) может быть представлена в следующем виде т т в т 1(Ь /3(4 т113 Ь(5 5(6

11 ь (s)

j;zt д д-д"дт "д ьт д. о

Решая систему уравнений относительно А и обозначив коэффициенты К . и К,15 зависящие от периода капания т 1 3

Э(4 Т3)4. тчз-(6(5 т 3(ь)

6(АРЧЬ

Явить(3. 5Т i3-(ь(6 T 5(Ь) получим окончательное выражение для А

6=k((i t dt-v Ji t ". dt. (7) о о

Таким образом, обеспечив с помощью, соответствующих блоков выполнение выражения (7), может быть определена с высокой точностью концентрация исследуемого вещества.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 постоянного или медленно меняющегося поляризующего напряжения, электрохимическую ячейку с ртутно-капельным электродом 2, умножители 3 и 4, первые входы которых связаны с выходом ячейки, а выходы - с входами интеграторов 5 и 6 ° Выходы интеграторов подключены к входам усилителей 7 и 8, выходы которых связаны с вычитающим устройством 9 и регистратором 10. Кроме того, устройство содержит две схемы 11 и 12 возведения в степень, выходы которых связаны с вторыми входами умножителей 3 и 4, а входы подключены к выходу генератора 13 линейно изменяющего напряжения, вход которого через синхронизатор 14 связан с электрохимической ячейкой.

Синхронизатор связан также с управляющими входами интеграторов

5 и 6.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 подает на рабочий электрод 2 ячейки поляризующее напряжение.

Сигнал с выхода ячейки поступает на первые входы умножителей 3 и 4. Генератор 13 линейно изменяющегося напряжения подает сигнал, пропорциональный времени, по схемам 11 и 12 возведения в степень соответственно 1/3 и 1/6, выходы которых. соединены с вторыми входами умножителей 3 и 4. С умчожителей 3 и 4 сигналы поступают соответственно на интеграторы 5 и 6, а через усилители 7 и 8, коэффициенты усиления которых К 1 и К выбраны иэ выражения (6), на входы вычитающего устройства 9, где находится разность .между ними. Выходной сигнал вычитающе" го устройства 9 подается на регистратор 10. Синхронизатор 14 осуществляет синхронизацию генератора 13 и момента сбрасывания интеграторов 5 и 6.

По сравнению с прототипом использование предлагаемого устройства позволяет более чем на порядок уменьшить погрешность измерения, величина которой для предлагаемого устройства составляет ЗХ.