Способ полярографического анализа и устройство для его осуществления

 

Способ полярографического а нализа относится к электролитическим методам анализа, а устройство для его осуществления может быть использовано в электрохимическом приборостроении . Цель изобретения - повышение чувствительности и точности анализа за счет уменьшения емкостной составляющей сигнала во всем диапазоне поляризующих потенциалов.Способ полярографического анализа заключается в поляризации рабочего электрода электролитической ячейки постоянным или медленно меняющимся и переменным синусоидальным напряжениями ,фазоселективном вьщелении в качестве выходного сигнала: измерения информативной составляющей синусоидального тока ячейки путем установки опорного сигнала, соответствующей полному устранению емкостной составляющей этого тока при начальном поляризующем Напряжении. Дополнительно и одновременно.с основным сигналом при помощи другого полярографического устройства выделяют при начальном поляризующем напряжении первый сигнал, пропорциональный дифференциальной емкости двойного слоя, значение которого запоминают.Затем выделяют второй аналогичный сигнал при потенциалах, отличных от начального , и вычитают из него значение первого сигнала„ Полученную разндсть сигналов умножают на значения второго сигнала, а произведение масштабируют к уровню сигнала основного канала измерения, добиваясь одинакового наклона полярограмм в районе начального поляризующего напряжения. Приведенный таким образом, сигнал вычитают из вьосодного и по полученной разности сигналов проводят анализ. Устройство, реализующее указанный способ, содержит источник постоянного или медленно меняющегося поляризующего напряжения и источник переменного синусоидального поляризующего напряженияс фазовращателем,соединенные с электролитической ячейкой через сумматор и усилитель мощности, усилитель переменного тока,синхронный детектор,. опорный вход которого соединен с источником переменного поляризующего напряжения и регистратор. В устройство введены последовательно включенные запоминающее устройство, первое вычитающее устройство, умножитель , масштабируемый усилитель постоянного тока, второе вычитающее устройство, а также устройство задержс Ь5 . СП ) 00 &0

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 N 27/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3841645/24-25 (22) 11.01.85 (46) 23.07.86. Бюл. N- 27 (71) Казанский ордена Трудового

Красного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) М.P.Вяселев, 10.Г.Новопп нов и А.Э.Григорьева (53) 543.25(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 609084, кл. G 01 N 27/48, 1978.

Цфасман С.Б. и др. Автоматический полярографический концентратомер. — Заводская лаборатория, 1962, т.23, N - 4, с. 28-30. (54) СПОСОБ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛЙЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (5?) Способ полярографического анализа относится к электролитическим методам анализа, а устройство для

его осуществления может быть исполь- зовано в электрохимическом приборостроении. Цель изобретения — повышение чувствительности и точности анализа за счет уменьшения емкостной составляющей сигнала во всем диапазоне поляризующих потенциалов.Способ полярографического анализа заключается в поляризации рабочего электрода электролитической ячейки постоянным или медленно меняющимся н переменным синусоидальным напряжениями,фазоселективном выделении в качестве выходного сигнала измерения информативной составляющей синусоидального тока ячейки путем установки фазы опорного сигнала, соответствующей полному устранению емкостной

„„Я0„„ 245983 Л1 составляющей этого тока при начальном поляризующем напряжении. Дополнительно и одновременно с основным сигналом при помощи другого полярографического устройства выделяют при начальном поляризующем напряжении первый сигнал, пропорциональный дифференциальной емкости двойного слоя, значение которого запоминают. Затем вьщеляют второй аналогичный сигнал при потенциалах, отличных от начального, и вычитают из него значение первого сигнала. Полученную раэндсть сигналов умножают на значения второго сигнала, а произведение масштабируют к уровню сигнала основного канала измерения, добиваясь одинакового наклона полярограмм в районе начального поляризующего напряжения.

Приведенный таким образом, сигнал вычитают из выходного и по полученной разности сигналов проводят анализ.

Устройство, реализующее указанный способ, содержит источник постоянного или медленно меняющегося поляризующего напряжения и источник переменного синусоидального поляризующего напряжения.с фазовращателем,соединенные с электролитической ячейкой через сумматор и усилитель мощности, усилитель переменного тока, синхронный детектор, опорный вход которого соединен с источником переменного поля- ризующего напряжения и регистратор.

В устройство введены последовательно включенные запоминающее устройство, первое вычитающее устройство, умножитель, масштабируемый усилитель постоянного тока, второе вычитающее устройство, а также устройство задерж.

1245983

1О

40 ки фазы, равной П/2, и дополнительный синхронный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя переменного тока, а выход— с входом запоминающего устройства и с вторыми входами первого вычитающего устройства и умножителя,приИзобретение относится к электроаналитическим методам анализа и может быть использовано в электрохимическом приборостроении.

Цель изобретения — повышение чувст . вительности и точности анализа за счет уменьшения емкостной составляющей сигнала во всем диапазоне поляризующих потенциалов.

На фиг. 1 изображены графики полярограмм, иллюстрирующие способ; на фиг. 2, — блок-схема полярографического устройства, Способ осуществляется следующим образом.

Рабочий электрод электролитической ячейки поляризуют постоянным (медленно меняющимся) и переменным синусоидальным напряжениями и регистрируют при помощи фазового детектора активную составляющую полного тока ячейки.

Компенсация емкостной составляющей осуществляется при напряжении поляризации Е = Е, что связано с наличием омического сопротивления электролита

r и нелинейной зависимостью удельной дифференциальной емкости двойно- го слоя Сд, рабочего электрода от поляризующего напряжения Е.Таким образом, выходное напряжение фазового детектора — Б ;„„. (Е) при смещении с потенциала полной компенсации всегда.содержит помимо информативной составляющей Ц„(Е) нескомпенсированную часть емкостной составляющей .сигнала U < (E). Компенсация достигается только в одной точке Б,„(Е)

;- О (фиг.. 1, кривая ск ) путем подбора фазы опорного канала фазового детектора..

Одновременно с регистрацией полярограммы активной составляющей при помощи второго фазового детектора чем выхоц источника переменного напря жения соединен с входом устройства задержки фазы, равной П/2, а выход синхронного детектора — с другим входом второго вычитающего устройства, выхоц которого соединен с регистрирующим прибором. 2с,п, ф-лы, 2 ил„ измеряют емкостную составляющую полного тока .ячейки.Фаза опорного сигнала при этом на К /2 сдвинута относительно фазы опорного сигнала первого фазового детектора. В этом случае выходной сигнал второго фазового детектора соответствует составляющей дифференциальной емкости двойного слоя. Измеренное значение запоминают.

Затем измерение емкостной составляющей производят повторно при другом напряжении поляризации Е Е, находят разность значений емкостных составляющих тока, умножают ее на результат второго измерения и произво дят масштабирование полученной полярограммы. Линейным преобразованием добиваются равенства наклона полярогамм (активной и емкостной составляющих) при начальном поляризующем напряжении E = E, (фиг. 1, кривая 8 )

Далее строят график разностной полярограммы (фиг. 1, кривая Ь ), по которому и осуществляют анализ. !

Полярографическое устройство содержит источник 1 постоянного (или медленно меняющегося) поляризующего напряжения, генератор 2, синусоидального напряжения, фазовращатель 3, сумматор 4, усилитель 5 мощности, трехэлектродную электролитическую ячейку б, усилитель 7, фазовый детектор 8, регистратор 9, второй фазовый детектор 1О, устройство 11 фазо-, вого сдвига, заполняющее устройство

12, вычитающее устройство 13, умножитель 14, масштабирующий усилитель

15 и второе вычитающее устройство 16.

К первсму входу сумматора подключен источник 1, к второму через фаэовращатель 3 — генератор 2 синусоидального напряжения, третий вход

1245983 1 соединен с одним из электродов ячейки 6. Выход сумматора 4 через усилитель 5 мощности подключен к второму электроду ячейки 6. Третий электрод ячейки через усилитель 7 подклю- чен к сигнальному входу первого фазового детектора 8 и к сигнальному входу второго фазового детектора

10. Опорные входы фазовых детекторов подключены к выходу генератора 20

2; первого детектора 8 — непосредственно, второго детектора 10 — через устройство 11 фазового сдвига на ,1Г /2. Выход второго фазового детектора 10 соединен с входом запомина- f5 ющего устройства 12, первого вычитающего устройства 13 и схемой умножителя 14, причем выход запоминающего устройства 13 подключен к второму входу вычитающего устройст- 20 ва 13,выход которого соединен с вторым входом схемы умножения 14.

Выход последней через масштабиру— ющий усилитель 15 подключен к второму вычитающему устройству 16,вто- 25 рой вход которого соединен с выходом первого фазового детектора 8. Выход вычитающего устройства 16 соединен с регистратором 9 °

Настройкой фазовращателя 3 при потенциале, соответствующим отсутствию деполяризатора Е = Е (фиг. 1а) добываются на выходе фазового детектора 8 нулевого уровня сигнала.При этом на выходе второго фазового З5 детектора 10 за счет сдвига фазы опорного напряжения, полученного устройством 11 задержки фазы, равной

1Г /2, напряжение будет строго пропорционально величине дифференциаль- О ной емкости двойного слоя, которая и фиксируется запоминающим устройством 12, В этом случае на выходе как первого, так и второго вьгчитающих устройств 13 и 16 соответственно сиг- налы равны нулю.

При смещении напряжения полной компенсации E = E, которое возможно и при поляризации от источника постоянного напряжения как вследствие

50 его нестабильности,так и из-за изменения условий поляризации-,вызванных причинами природного характера (изменение температуры, состава контролируемого электролита и т.д.) и естественно при поляризации от источника медленно меняющегося напряжения, на выходе первого вычитающего устройства. 13 возникает сигнал, равный разности между текущим и зафиксированным.

Этот сигнал умножается в умножителе 14 на текущее значение, масштабируется усилителем t5 путем соблюдения условий одинакового наклона полярограмм. Сформированный таким образом, компенсирующий сигнал вычитается из полярограммы, снимаемой фазовым де= тектором 8, и поступает на регистор 9 °

Формула изобретения

1. Способ полярографического анализа,,заключающийся в том, что осуществляют поляризацию рабочего электрода электролитической ячейки медленно меняющимся и синусоидальным напряжениями и регистрируют при помощи первого фазового детектора Г полярограмму активной составляющей полного тока ячейки с представлением ее в графическом виде, причем фазу опорного сигнала устанавливают при начальном поляризующем напряжении, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности анализа, одновременно с регистрацией полярограмм активной составляющей измеряют при помощи второго фазового детектора емкостную составляющую полного тока ячейки,пропорциональную емкости двойного слоя, запоминают измеренное значение,затем повторно производят измерение емкостной составляющей при другом напряжении находят разность значений емкостных составляюших тока, умножают ее результат второго измерения и произведение изображают в виде графика полярограммы, приводя его к масштабу полярограммы активной сотавляюшей тока ячейки, добиваясь равенства наклона полярограмм при начальном поляризующем напряжении, строят графики разностной полярограммы, по которым проводят анализ.

2. Устройство для полярографического анализа, содержащее трехэлектродную электролитическую ячейку, первый источник медленно меняющегося поляризующего напряжения, второй источник синусоидального поляризующего напряжения, первый фазовый детектор, сумматор, усилитель, усилитель мощности, фазовращатель и регистратор, 1245983

6Ьа 2

Фиг.1

Составитель 10.Коршунов

Редактор Н.Яцола Техред И.Попович Корректор А.Тяско

Заказ 3992/36 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.,Ужгород, ул. Проектная, 4 к первому входу сумматора подключен первый источник напряжения к второму через фазовращатель — второй источник напряжения, третий вход соецинен с одним из электродов ячейки, а выход сумматора через усилитель мощности подключен к второму электроду ячейки причем третий электрод ячейки через усилитель подсоединен к сигнальному входу первого фазового детектора, опорный вход которого соединен с выходом второго источника напряжения о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности анализа, в него введены второй фазовый детектор и последовательно включенные запоминающее устройство, первое вычитающее устройстФ J во, умножитель, масштабирующии усилитель постоянного тока, второе вычитающее устройство, сигнальный вход второго фазового детектора подключен к выходу усилителя, опорный вход через устройство фазового сдвига на,Н /2 соединен с выходом вто10 рого источника напряжения, а выход второго фазового детектора соединен с входом запоминающего устройства и с вторыми входами первого вычитающего устройства и умножителя, при15 чем выход первого фазового детектора соединен с вторым входом второго вычитающего устройства, к выходу которого подключен регистратор.