Способ сравнительной оценки скачка электрохимического потенциала

 

Е 717627

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29 .08. 78 (21) 266104 5/18-25 (51)M. Кл.

Q 01 и 13/04 с присоединением заявки №

1Ьаудерственный комитет

СССР

an делам изобретений и атнрытий. (23) Приоритет (53) УДК 532.71 (088,8 ) Опубликовано 25.02,80. Б оллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 28.02.80 (72) Автор изобретения

В. Г. Полников

° °

Морской гидрофизический институт AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) СПОСОБ СРАВНИТРЛЬНОЙ ОЦЕНКИ СКАЧКА

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА

Изобретение относится к обласги ис- следования свойств границы раздела двух фаз и может быть использовано для быстрого выбора оптимальных пар жидкостьтвердая фаза", например, в электрохимических устройствах.

Известен способ измерения скачка электрохимического потенциала на грани- це "жидкость-твердая фаза", гак называеемого (потенциала, по электросмосу (1) .

Этот способ предлагает наряду с измерением электрических величин измерение" объема протекшей жидкости, что .делает . его слбжным и неудобным.

Более простой способ измерения 1-nof тенциала осутпествляется по измерению потенциала протекания а т в электрокине гическом эффекте на пористых диафрагмах с использованием формулы Смолу-. ховского ьМ= аР т=

2 где h,Р- перепад давления на диафрагме;

9 — диэлек грическая проницаемость;

rj — вязкость и

8e — удельная элекгропроводность

I исследуемой жидкости $2)

Способ предлагает измерение электрической величины ЛЧ в специальной измерительной ячейке с пористой диафрагмой, на которой создан известный перепад давления ЬР . При этом величины

1О 9, I) е предполагаются известными. Практически 3 и г) берутся из таблиц, а н2 измеряется дополни гельно в каждом конкретном случае. Недостатки этого способа - продолжительность измерений, многочисленнос гь измеряемых величин, 15 сложность измеряемой ячейки и большой расход жидкости .

Цель изобретения — повысить быстроту измерения и упростить измерения.

Это достигается тем, что определяют

20 измерение сопротивления д Й тонкого слоя полупроводника при нанесении на его поверхность слоя исследуемой жидкости и

1 сравнивают полученное значение 4R со

3 7176 значением а Ro дпя эталонной жидкости, Величину "тонкого слоя попупроводника выбирают из соотношения д ) 10

На чертеже изображена схема измерений, где 1 - контакты; 2 — изоляция контактов от жидкости; 3 — жидкость; 4— тонкий слой попупроводника.

Способ реализуется следующим образом.

Измеряют A R кремниевой ппасгины

11 — титана с удельным сопротивпением о;10 Ом.см, и топщиной 4 1 мкм, расположенной на сапфировой подпожке с.се- ребряными контактами. В качестве жид кости можно взять ацетон, воду и т,д, Вначале измеряют сопротивление В пластины полупроводника 4, затем наносят слой исследуемой жидкости 3 и вновь из« меряют R. Значение лВ сравнивают с AR© для эталонной жидкости, в качестве которой может быть принята дисгилпированная водами

Принцип, на котором основан способ, закпючаеъся в следующем. При образовании двойного слоя на границе раздепа фаз, на поверхности твердой фазы покапизуются заряды определенного знака и поверхностной плотности и . При этом

-заряды создают электрическое попе E+ нормальное поверности раздела фаэ, В гонком полупроводниковом слое попе Г, изменяет концентрацию носителей ("эффект поля"), что приводит к изменению сопротивления hй споя попупроводника, измеряемое при реализации способа„ Так как -. цогенциап увепичивается с ростом N+, Е N>, а йВ увепичивается с ростом Е, го очевидно, что чем больше hR, тем больше с, .— потенциал. Наличие неподвижной части двойного слоя не позволяет указать аналитическую зависимостью (A ), но не является критичным дпя реализации способа в силу своей малости.

В предлагаемом способе измеряется 4> относительное значение исследуемой жидкости по сравнению с Е, этапонной о жидкости. Чем больше AR, тем бопьше . Полярность определяется знаком величины йй . Такое измерение 4 - -rroгенциала достаточно для практических целей, например, дпя экспрес1ного выбора жидкости с оптимальным Р, из большого числа жидкостей с близким эначе ,. нием параметра (9 ) 3e).

27 4

Лабораторные испытания на ячейке из

0 -кремния с параметрами p" 10 Ом,см. и с1 — 1 мкм дпя ацетона, эганопа и воды показали

< ф, Е ац этанол soAcl ) что находится в соответствии с измерениями Р - потенциалов этих жидкостей методом потенциала протекания.

Преимущества предпагаемого способа заключаются в простоте измерений и резком их ускорении. Для серий жидкостей выигрыш по времени достигает 10-30раз.

Кроме того, снижается расход жидкости приблизительно на 2-3 порядка. Точность измерения 1 -потенциала зависит от величин с» и 3 ппастины полупроводника. Оптимально высокая точность реализуется при соотношении параметров р10<» .

Формупа изобретени я

1.,Способ сравнительной оценки скачка эпектрохимического потенциала, вкпючаюший измерение эпектрической вепичины в ячейке с границей раздела "жидкостьтвердаяфаза, о T JIB чаюшийс я тем, что, с цепью упрощения и ускорения измерения скачка потенциала, определяют изменение сопротивления л R тонкого слоя полупроводника при нанесении на его поверхность слоя исследуемой жидкости и сравнивают полученное значение AR co значением алло дпя эталонной жидкости.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю—

m и и с я тем, что величину тонкого споя полупроводника выбирают со значениями удельного сопротивления и толщины, удовлетворяющимии соотношению у О» где P — удельное сопротивление, Ом.см, Д толщина пластины, мкм, причем значения d лежат в диапазоне

0,1 (б 4 10.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Эпектрохимические свойства капиллярных систем. Под ред. Ребиндера П. А., М.-Л., 1956, с. 115.

2. Эпектрохимические свойства капиппярных систем. Под ред. Ребиндера П. А., М.-Л., 1956, с. 116.

717627

Составитель H. Некрасов

Редактор О. C енина Техред О. Легеза Корректор Г. Назарова

Заказ 9831/60 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент",. г. Ужгород, ул. Проектная, 4