專利名稱：一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)電位分析儀器，尤其涉及一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的電化學(xué)分析中涉及電極上有氧化還原反應(yīng)，檢測時(shí)間電位關(guān)系稱之為計(jì)時(shí)電位分析方法和相應(yīng)的分析儀器，文獻(xiàn)報(bào)道有兩種，一種稱之為計(jì)時(shí)電位，另一種稱之為電位溶出。計(jì)時(shí)電位X方向記錄的為時(shí)間函數(shù)t，Y方向記錄的為電位E函數(shù)，獲得的曲線為E-t曲線，電位溶出獲得的曲線為t-E曲線，這涉及到兩種電位分析方法和儀器，這兩種分析方法都是單一的過程，即從某一時(shí)刻到另一時(shí)刻電位的變化曲線，或從某一電位到另一電位的時(shí)間變化曲線，不能連續(xù)不間斷地觀察檢測電極的電位變化，也不能連續(xù)不間斷地觀察到電位時(shí)間的變化曲線。計(jì)時(shí)電位分析方法的靈敏度低，起始電位和終止電位沒有確定的值，因此難以定性和定量，一般只能用于研究，難以實(shí)際應(yīng)用，不能連續(xù)檢測。另一種依據(jù)離子在電極表面產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)而檢測時(shí)間電位的分析方法，稱為電位溶出，電位溶出的特點(diǎn)是在長時(shí)間在工作電極上施加一個(gè)富集電位，對待測離子進(jìn)行富集，然后再利用氧化劑或還原劑，或利用恒電流對已富集的離子進(jìn)行溶出，這種方法有起始電位和終止電位可以定性定量分析，靈敏度高，但屬于間斷工作，工作效率較低，不能連續(xù)測定，其中的計(jì)時(shí)微分電位溶出，獲得的是dt/dE-E曲線。還有一種分析方法稱為示波滴定分析方法，是利用示波器觀察循環(huán)示波曲線的缺口進(jìn)行滴定分析，可以代替化學(xué)指示劑，過去一直歸類于交流極譜，應(yīng)用于滴定分析，最近有研究將這種分析方法歸類于計(jì)時(shí)電位，命名為交流循環(huán)示波計(jì)時(shí)電位滴定或交流循環(huán)示波計(jì)時(shí)電位分析。這是一種循環(huán)顯示方式的分析方法，將正弦50赫茲交流電流、直流電位混合和同時(shí)疊加在電極上進(jìn)行分析，這種分析方法由于靈敏度較低，適用范圍較窄，一般用于滴定分析?？捎糜谘芯?，尚難以推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析方法和分析儀器，在Y軸上顯示時(shí)間信號t，也可對電位E微分。獲得dt/dE和d2t/dE2。在X軸上將起始電位到終止電位，又從終止電位回到起始電位，循環(huán)方式變化的電位E，變換成以起始電位為起點(diǎn)，終止電位為終點(diǎn)，再以終止電位為起點(diǎn)，將電位E反相后單一方向連續(xù)變化到2E為終點(diǎn)，并重復(fù)發(fā)生的電位信號用作掃描信號，形成t-2E、dt/dE-2E和d2t/dE2-2E圖形?？梢赃B續(xù)不間斷實(shí)時(shí)顯示，具有更高的靈敏度和使用價(jià)值，是一種新的計(jì)時(shí)電位分析方法和分析儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，涉及有起始電位給定電路、終止電位給定電路、正極性恒電流給定電路、負(fù)極性恒電流給定電路、恒電位發(fā)生電路、恒電流發(fā)生電路、三電極體系、電解池、阻抗變換電路、起始/終止電位給定轉(zhuǎn)換開關(guān)、正極性/負(fù)極性恒電流給定轉(zhuǎn)換開關(guān)、恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)、起始電位檢測電路、終止電位檢測電路、時(shí)間信號發(fā)生電路、掃描電位變換電路、顯示電路和t-2E曲線組成，所說的三電極體系涉及由工作電極W、輔助電極C和參比電極R組成，三電極體系作為將化學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電信號的傳感器。三電極同時(shí)浸入同一有導(dǎo)電離子的溶液組成的電解池內(nèi)，工作電極W接地電位，恒電位發(fā)生電路和恒電流發(fā)生電路通過輔助電極C，再通過電解池中的溶液對工作電極W分時(shí)不間斷地輪流施加預(yù)先設(shè)定的起始電位、終止電位和不同極性的電流，通過參比電極R檢測在工作電極W上產(chǎn)生變化的電位信號E，經(jīng)過阻抗變換電路變換阻抗后，用作掃描電位E，同時(shí)輸出至起始電位檢測電路、終止電位檢測電路進(jìn)行比較檢測，產(chǎn)生到達(dá)起始電位的信號和到達(dá)終止電位的信號，分別由起始電位檢測電路和終止電位檢測電路再輸出至程序控制電路，由程序控制電路去控制恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)，將來自恒電位發(fā)生電路、恒電流發(fā)生電路所發(fā)生的電位和電流，輪流通過輔助電極C，再通過溶液，對工作電極W分時(shí)施加由恒電位發(fā)生電路發(fā)生的起始電位和終止電位，由恒電流發(fā)生電路發(fā)生的正極性或負(fù)極性直流或恒定速率變化的線性電流，同時(shí)控制掃描電位變換電路，將原來循環(huán)方式變化的電位E變換成非循環(huán)方式連續(xù)變化的電位2E，用作掃描電位。在施加至輔助電極C再通過溶液施加到工作電極W上的起始電位或終止電位通過恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯耐瑫r(shí)，時(shí)間信號發(fā)生電路開始計(jì)時(shí)，獲得的時(shí)間信號t在Y軸顯示，連續(xù)掃描電位2E在X軸顯示，最終獲得t-2E時(shí)間電位曲線。掃描電位變換電路把來自阻抗變換電路輸出的自起始電位到終止電位，再從終止電位回到起始電位，循環(huán)變化的電位E，轉(zhuǎn)換成從起始電位到終止電位，再以終止電位為起點(diǎn)，將電位E反相后單一方向連續(xù)變化到2E的單一方向連續(xù)電位，用作掃描電位，在X方向反復(fù)顯示，與傳統(tǒng)的示波器顯示方式一致。時(shí)間信號發(fā)生電路在通過輔助電極C再通過溶液對工作電極W所施加的起始電位或終止電位轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘柕耐瑫r(shí)開始計(jì)時(shí)，停止施加電流時(shí)，計(jì)時(shí)停止。所說的三電極中的工作電極W采用表面為汞(Hg)金屬材料、銀(Ag)金屬材料、鉑(Pt)金屬材料、金(Au)金屬材料中的任一種金屬材料制作，輔助電極C采用鉑(Pt)金屬材料制作，或金(Au)金屬材料，參比電極R可采用飽和甘汞電極或銀-氯化銀電極中的任意一種。通過程序控制電路分時(shí)對輔助電極C再通過溶液對工作電極W上施加電位和電流的順序?yàn)?，先施加預(yù)先設(shè)定的電位為起始電位，之后立即轉(zhuǎn)換為預(yù)先設(shè)定的某一極性(正或負(fù))恒定直流電流或者恒定速率變化的線性電流，使工作電極W上的電位向終止電位方向變化，當(dāng)終止電位比起始電位正時(shí)施加負(fù)極性電流，當(dāng)終止電位比起始電位負(fù)時(shí)，施加正極性電流。到達(dá)終止電位后，立即施加預(yù)先設(shè)定的終止電位，之后再立即通過恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換成預(yù)先設(shè)定大小的通過輔助電極C施加的極性相反的電流，使工作電極W上的電位又向起始電位變化，周而復(fù)始，連續(xù)不斷，轉(zhuǎn)換頻率為0.1至20Hz。所說的施加電位和電流，都是由通過恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換后再通過輔助電極C，再通過溶液施加到工作電極W上的。參比電極R檢測的電位信號輸出至高輸入阻抗，低輸出電阻的由運(yùn)算放大器組成阻抗變換電路。由阻抗變換電路輸出的電位信號E，分別輸至由比較器組成的起始電位檢測電路、終止電位檢測電路，經(jīng)過比較檢測后，確定到達(dá)起始電位和終止電位時(shí)，由起始電位檢測電路和終止電位檢測電路分別輸出信號至程序控制電路，也同時(shí)輸出至掃描電位變換電路，作為開始變換的通知信號。所說的起始電位發(fā)生電路和終止電位發(fā)生電路為一由運(yùn)算放大器構(gòu)成的恒電位發(fā)生器構(gòu)成，其特點(diǎn)是通過輔助電極C，再通過溶液施加至工作電極W上的電位，等于輸入控制端的電位，與溶液的電阻值無關(guān)。起始電位給定電路和終止電位給定電路，通過起始/終止電位給定轉(zhuǎn)換開關(guān)控制，輪流導(dǎo)通，輸出至恒電位發(fā)生電路，產(chǎn)生起始電位或終止電位。通過輔助電極C再通過溶液對工作電極W施加的電流，是由正極性恒電流給定電路或負(fù)極性恒電流給定電路，通過正/負(fù)極性恒電流給定轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出至恒電流發(fā)生電路，產(chǎn)生正極性或負(fù)極性恒電流，恒電流發(fā)生電路產(chǎn)生的電流I的極性、大小和變化速率只與控制端電壓Vi和電流取樣電阻Rs有關(guān)，I＝Vi/Rs，與電解池內(nèi)溶液電阻值無關(guān)。電流的給定范圍為0-±1000μA，時(shí)間信號發(fā)生電路開始記時(shí)與加在輔助電極C上的起始電位或終止電位轉(zhuǎn)變?yōu)槭┘雍汶娏魍剑赬方向記錄電極電位E變化的同時(shí)在Y方向記錄并顯示每一電位停留時(shí)間t，與在X方向顯示的經(jīng)過掃描電位變換電路輸出的掃描信號2E，組成t-2E圖形，可再令t對E進(jìn)行微分，獲得dt/dE或者d2t/dE2，為Y方向的顯示信號，最終形成dt/dE-2E或者d2t/dE2-2E圖形。通過輔助電極C再通過溶液施加到工作電極W上的電流，由恒電流發(fā)生電路產(chǎn)生，電流值I只決定于輸入電壓Vi和電流取樣電阻Rs，符合關(guān)系式I＝Vi/Rs，恒流范圍是0-±1000μA。起始電位檢測電路和終止電位檢測電路對通過參比電極R檢測到，又經(jīng)阻抗變換的電位信號E進(jìn)行比較檢測，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的起始電位或終止電位時(shí)，分別發(fā)出通知信號，用于通知電位電流轉(zhuǎn)換及掃描電位轉(zhuǎn)換。掃描電位變換電路將原來自起始電位到終止電位，又從終止電位返回起始電位，循環(huán)方式變化的電位E，變換成由起始電位到終止電位，再以終止電位為起點(diǎn)，將電位E反相單一方向變化至2E為終點(diǎn)，單一方向連續(xù)變化的2E，用作掃描電位。通過輔助電極C再通過溶液對工作電極W施加恒電流的同時(shí)，時(shí)間信號發(fā)生電路開始計(jì)時(shí)，到停止施加恒電流時(shí)結(jié)束，獲得的時(shí)間信號t最終以電壓方式輸出。由程序控制電路控制恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)通過輔助電極C再通過溶液對工作電極W施加電位和電流的順序?yàn)?，先施加起始電位，再施加某一極性的恒電流，再施加終止電位，再施加與先施加的恒電流極性相反的電流，一個(gè)周期結(jié)束之后，順序不變地進(jìn)入下一個(gè)周期，連續(xù)進(jìn)行，一個(gè)周期的占用時(shí)間從10秒到50毫秒，頻率從0.1至20Hz之間選定。顯示電路在X方向的顯示連續(xù)掃描信號2E，在Y方向顯示時(shí)間信號t，曲線為t-2E，t對E微分后，顯示dt/dE-2E或d2t/dE2-2E曲線，工作期間反復(fù)不停地顯示。三電極體系涉及有工作電極W、輔助電極C和參比電極R組成，工作電極W由表面為汞(Hg)金屬材料、銀(Ag)金屬材料、鉑(Pt)金屬材料、金(Au)金屬材料中任意一種金屬材料組成，輔助電極C由鉑(Pt)金屬材料制成，參比電極R由甘汞電極或銀氯化銀電極中的任意一種組成。
本發(fā)明所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，可以連續(xù)實(shí)時(shí)地對有氧化還原反應(yīng)的電極電位顯示進(jìn)而進(jìn)行分析，采用了對電極分時(shí)施加起始電位和終止電位及可改變極性的恒電流，提高了靈敏度，可以直接進(jìn)行定性定量分析，彌補(bǔ)了現(xiàn)有電化學(xué)分析方法和儀器的不足，增加了新的選擇。


附圖是本發(fā)明所述一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀電路原理圖。1—起始電位給定電路 2—終止電位給定電路 3—正極性恒電流給定電路 4—負(fù)極性恒電流給定電路 5—起始/終止電位給定轉(zhuǎn)換開關(guān) 6—恒電位發(fā)生電路 7—恒電流發(fā)生電路 8—程序控制電路 9—恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)10—電解池 11—掃描電位變換電路 12—起始電位檢測電路 13—終止電位檢測電路 14—阻抗變換電路 15—時(shí)間信號發(fā)生電路 16—顯示器 17—t-2E曲線 18—三電極體系 19—正/負(fù)極性恒電流給定轉(zhuǎn)換開關(guān)
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參照附圖，結(jié)合實(shí)施例說明如下本發(fā)明所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，涉及有起始電位給定電路1、終止電位給定電路2、正極性恒電流給定電路3、負(fù)極性恒電流給定電路4、起始/終止電位給定轉(zhuǎn)換開關(guān)5、恒電位發(fā)生電路6、恒電流發(fā)生電路7、程序控制電路8、恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)9、電解池10、掃描電位變換電路11、起始電位檢測電路12、終止電位檢測電路13、阻抗變換電路14、時(shí)間信號發(fā)生電路15、顯示器16、t-2E曲線17、三電極體系18和正/負(fù)極性恒電流給定轉(zhuǎn)換開關(guān)19組成，恒電流發(fā)生電路7涉及有正極性恒電流給定電路3、負(fù)極性恒電流給定電路4和正/負(fù)極性恒電流給定轉(zhuǎn)換開關(guān)19組成，所說的三電極體系18涉及由工作電極W、輔助電極C和參比電極R組成，三電極體系作為將化學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電信號的傳感器。由工作電極W、輔助電極C和參比電極R組成的三電極同時(shí)浸入同一有導(dǎo)電離子的溶液組成的電解池10內(nèi)，工作電極W接地電位，通過輔助電極C，再通過電解池10中的溶液對工作電極W分時(shí)不間斷地輪流施加預(yù)先設(shè)定的起始電位、終止電位和不同極性的電流，通過參比電極R檢測在工作電極W上產(chǎn)生變化的電位信號E，經(jīng)過阻抗變換電路14變換阻抗后，輸出至起始電位檢測電路12和終止電位檢測電路13進(jìn)行比較檢測，產(chǎn)生到達(dá)起始電位信號和到達(dá)終止電位信號，再由起始電位檢測電路12和終止電位檢測電路13分別再輸出至程序控制電路8，由程序控制電路8去控制恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)9將來自恒電位發(fā)生器6、恒電流發(fā)生器7所發(fā)生的電位和電流，通過浸于電解池10中的輔助電極C，再通過電解池10中的溶液，對工作電極W分時(shí)施加不同的電位和電流，由程序控制電路8輸出的信號同步控制掃描變換電路11。將由阻抗變換電路輸出的循環(huán)變換的電位E，變換成2E用作掃描電位。由程序控制電路8控制通過對輔助電極C，再通過溶液，對工作電極W分時(shí)施加由起始電位給定電路1、終止電位給定電路2，通過起始/終止電位給定轉(zhuǎn)換開關(guān)5輸出至恒電位發(fā)生器6發(fā)生的起始電位和終止電位，或分別施加有正極性恒電流給電路3、負(fù)極性恒電流給定電路4，通過正/負(fù)極性電流給定轉(zhuǎn)換開關(guān)19輸出至恒電流發(fā)生器7，由恒電流發(fā)生器7發(fā)生的正極性或負(fù)極性直流或恒定速率變化的線性電流，在施加至輔助電極C再通過溶液施加到工作電極W上的起始電位或終止電位轉(zhuǎn)變電流的同時(shí)，時(shí)間信號發(fā)生器15開始計(jì)時(shí)，獲得的時(shí)間信號t在顯示器16的Y軸顯示，掃描電位2E在X軸顯示，最終獲得t-2E曲線17。掃描變換電路11把來自阻抗轉(zhuǎn)換電路輸出的自起始電位到終止電位，再從終止電位回到起始電位，循環(huán)變化的電位E，轉(zhuǎn)換成從起始電位到終止電位，再以終止電位為起點(diǎn)，將電位E反相后單一方向連續(xù)變化到2E的單一方向連續(xù)電位，用作掃描電位在顯示器16的X方向反復(fù)顯示，與傳統(tǒng)的示波器顯示方式一致。時(shí)間信號發(fā)生器15在通過輔助電極C再通過溶液對工作電極W所施加的起始電位或終止電位通過恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)9轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘柕耐瑫r(shí)開始計(jì)時(shí)，停止施加電流時(shí)，計(jì)時(shí)停止。所說的三電極體系18中的工作電極W采用表面為汞(Hg)金屬材料、銀(Ag)金屬材料、鉑(Pt)金(Au)金屬材料中的任一種金屬材料制作，輔助電極C采用鉑(Pt)金屬材料制作，或金(Au)金屬材料，參比電極R可采用飽和甘汞電極或銀-氯化銀電極中的任意一種。通過程序控制電路8控制分時(shí)對輔助電極C再通過溶液對工作電極W上施加電位和電流的順序?yàn)?，先施加預(yù)先給定的電位為起始電位，之后立即轉(zhuǎn)換為預(yù)先給定的某一極性(正極性恒電流或負(fù)極性恒電流)恒定直流電流或者恒定速率變化的線性電流，使工作電極W上的電位向終止電位變化，當(dāng)終止電位比起始電位正時(shí)施加負(fù)極性電流，當(dāng)終止電位比起始電位負(fù)時(shí)，施加正極性恒流。到達(dá)終止電位，立即施加預(yù)定的終止電位之后，再立即轉(zhuǎn)換成預(yù)定大小與原來對輔助電極C施加極性相反的電流，使工作電極W上的電位又向起始電位變化，周而復(fù)始，連續(xù)不斷，轉(zhuǎn)換頻率為0.1至20Hz。所說的施加電位和電流，都是由通過恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)9轉(zhuǎn)換后再通過輔助電極C，再通過溶液施加到工作電極W上的。參比電極R檢測的電位信號E輸出至高輸入阻抗，低輸出電阻的由運(yùn)算放大器組成阻抗變換電路14。由阻抗變換電路14輸出的信號E，分別輸至由比較器組成的起始電位檢測電路12、終止電位檢測電路13，經(jīng)過比較后，確定到達(dá)起始電位和終止電位時(shí)，由起始電位檢測電路12和終止電位檢測電路13分別輸出信號至程序控制電路8，也同時(shí)輸出至掃描變換電路11，作為開始變換的通知信號。所說的起始電位和終止電位由運(yùn)算放大器構(gòu)成的恒電位發(fā)生器6發(fā)生，其特點(diǎn)是通過輔助電極C，再通過溶液施加至工作電極W上的電位，等于輸入控制端的電位，與溶液的電阻值無關(guān)。起始電位和終止電位，通過起始/終止電位轉(zhuǎn)換開關(guān)5控制，輪流導(dǎo)通。通過輔助電極C再通過溶液對工作電極W施加的電流，是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的恒電流發(fā)生器7產(chǎn)生。電流I的極性、大小和變化速率只與控制端電壓Vi和電流取樣電阻Rs有關(guān)，I＝Vi/Rs，與電解池10內(nèi)溶液電阻值無關(guān)。電流的給定范圍為0-±1000μA，時(shí)間信號發(fā)生電路15開始記時(shí)與加在輔助電極C上的起始電位或終止電位轉(zhuǎn)變?yōu)槭┘雍汶娏魍剑陲@示器16的X方向記錄電極電位E變化的同時(shí)在Y方向記錄并顯示每一電位停留時(shí)間t，與在X方向顯示的經(jīng)過掃描電位變換電路11輸出的2E作為掃描電位，組成t-2E圖形，可再令t對E進(jìn)行微分，獲得dt/dE或者d2t/dE2信號，為顯示器16的Y方向的顯示信號，最終形成dt/dE-2E或者d2t/dE2-2E圖形。起始電位檢測電路12和終止電位檢測電路13對通過參比電極R檢測，又經(jīng)阻抗變換的電位信號E進(jìn)行比較檢測，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的起始電位或終止電位時(shí)，分別發(fā)出通知信號，用于通知電位電流轉(zhuǎn)換及掃描電位轉(zhuǎn)換。掃描電位變換電路11將原來自起始電位到終止電位，又從終止電位返回起始電位，循環(huán)方式變化的電位E，變換成由起始電位到終止電位，再以終止電位為起點(diǎn)，將電位E反相單一方向變化至2E為終點(diǎn)的電位用作掃描電位。通過輔助電極C再通過溶液對工作電極W施加恒電流的同時(shí)，時(shí)間信號發(fā)生電路15開始計(jì)時(shí)，到停止施加恒電流時(shí)結(jié)束，獲得的時(shí)間信號t最終以電壓方式輸出。由程序控制電路控制對輔助電極C再通過溶液對工作電極W施加電位和電流的順序?yàn)?，先施加起始電位，再施加正極性恒電流或者負(fù)極性恒電流，再施加終止電位，再施加與先施加的恒電流極性相反的電流，一個(gè)周期結(jié)束之后，順序不變地進(jìn)入下一個(gè)周期，連續(xù)進(jìn)行，一個(gè)周期的占用時(shí)間從10秒到50毫秒頻率從0.1至20Hz之間選定。顯示器16的顯示電路在X方向的顯示掃描電位2E，在Y方向顯示時(shí)間信號t，曲線為t-2E，t對E微分后，顯示dt/dE-2E或d2t/dE2-2E曲線，工作期間反復(fù)不停地顯示。三電極體系18涉及有工作電極W、輔助電極C和參比電極R組成，工作電極W由表面為汞(Hg)金屬材料、銀(Ag)金屬材料、鉑(Pt)金屬材料、金(Au)金屬材料中任意一種金屬材料組成，輔助電極C由鉑(Pt)金屬材料制成，參比電極R由甘汞電極或銀氯化銀電極中的任意一種組成。三電極體系18浸入電解池10內(nèi)同一有導(dǎo)電離子的溶液中，由程序控制電路8控制，首先對輔助電極C再通過溶液對工作電極W施加由恒電位發(fā)生器6發(fā)生的起始電位，之后立即通過恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)9將起始電位轉(zhuǎn)換成一預(yù)定的恒電流，在恒電流作用下，工作電極W電位向預(yù)定的終止電位方向變化。此時(shí)，參比電極R檢測工作電極W上變化的電位，并通過阻抗變換電路14輸出至起始電位檢測電路12，終止電位檢測電路13，當(dāng)?shù)竭_(dá)終止電位時(shí)，終止電位檢測電路13輸出一個(gè)信號，至程序控制電路8，由程序控制電路8發(fā)出信號，將通過在輔助電極C通過溶液施加在工作電極W上的電流轉(zhuǎn)換為施加終止電位。之后，仍由程序控制電路8控制，將施加在輔助電極C上的終止電位更換成與原來極性相反一定大小的恒電流。在恒電流的作用下，工作電極W上的電位又向起始電位方向變化，到達(dá)起始電位時(shí)，起始電位檢測電路12又輸出一個(gè)信號至程序控制電路8，由程序控制電路8控制，將施加在輔助電極C上的恒電流通過恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)9轉(zhuǎn)變成起始電位。這一過程反復(fù)進(jìn)行。由程序控制電路8輸出的到達(dá)終止電位的信號，同時(shí)控制掃描變換電路11，把原來從起始電位到終止電位又返回起始電位，循環(huán)變化的電位E，變換成從起始電位到終止電位，又以終止電位為起點(diǎn)將電位E反相后，單一方向連續(xù)變化，到2E為終點(diǎn)，作為掃描信號。在通過輔助電極C對工作電極W施加起始電位或終止電位轉(zhuǎn)變?yōu)槭┘雍汶娏鞯耐瑫r(shí)，時(shí)間信號發(fā)生電路15開始計(jì)時(shí)，以獲得的時(shí)間信號t對顯示器16上的Y軸作圖，以掃描信號2E對X軸作圖，獲得t-2E曲線。令t對E微分，可獲得dt/dE-2E和d2t/dE2-2E曲線。
本發(fā)明所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，可以連續(xù)實(shí)時(shí)地對有氧化還原反應(yīng)的電極電位顯示進(jìn)而進(jìn)行分析，采用了對電極分時(shí)施加起始電位和終止電位和可改變極性的恒流電流，提高了靈敏度，可以直接進(jìn)行定性定量分析，彌補(bǔ)補(bǔ)充了現(xiàn)有電化學(xué)分析方法和儀器的不足，增加了新的選擇。
權(quán)利要求
1.一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，涉及有起始電位給定電路(1)、終止電位給定電路(2)、正極性恒電流給定電路(3)、負(fù)極性恒電流給定電路(4)、起始/終止電位給定轉(zhuǎn)換開關(guān)(5)、恒電位發(fā)生電路(6)、恒電流發(fā)生電路(7)、程序控制電路(8)、恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)(9)、電解池(10)、掃描電位變換電路(11)、起始電位檢測電路(12)、終止電位檢測電路(13)、阻抗變換電路(14)、時(shí)間信號發(fā)生電路(15)、顯示器(16)、t-2E曲線(17)、三電極體系(18)和正/負(fù)極性恒電流給定轉(zhuǎn)換開關(guān)(19)組成，所說的三電極體系(18)涉及由工作電極W、輔助電極C和參比電極R組成，三電極體系(18)作為將化學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電信號的傳感器，其特征在于三電極體系(18)同時(shí)浸入電解池(10)中同一有導(dǎo)電離子的溶液中，工作電極W接地電位，通過輔助電極C，再通過電解池(10)中的溶液對工作電極W分時(shí)不間斷地輪流施加預(yù)定的起始電位、終止電位和不同極性的電流，通過參比電極R檢測在工作電極W上產(chǎn)生變化的電位信號E，經(jīng)過阻抗變換后，同時(shí)輸入至起始電位檢測電路(12)、終止電位檢測電路(13)進(jìn)行檢測，產(chǎn)生到達(dá)起始電位的信號和到達(dá)終止電位的信號，再輸出至程序控制電路(8)，由程序控制電路(8)發(fā)出信號控制起始/終止電位給定轉(zhuǎn)換開關(guān)(5)，將由起始電位給定電路(1)、終止電位給定電路(2)所產(chǎn)生的信號分時(shí)送至恒電位發(fā)生電路(6)，由程序控制器(8)發(fā)出信號控制正極性/負(fù)極性恒電流給定轉(zhuǎn)換開關(guān)(19)，將正極性恒電流給定電路(3)和負(fù)極性恒電流給定電路(4)產(chǎn)生的信號送至恒電流發(fā)生電路(7)，由程序控制器(8)控制通過恒電位/恒電流轉(zhuǎn)換開關(guān)(9)對輔助電極C，再通過溶液，對工作電極W分時(shí)施加由恒電位發(fā)生電路(6)發(fā)生的起始電位和終止電位，由恒電流發(fā)生電路(7)發(fā)生的正或負(fù)極性直流或恒定速率變化的線性電流，同時(shí)控制掃描電位變換電路(11)，將通過阻抗變換電路(14)獲得的以循環(huán)方式變化的電位E變換成非循環(huán)方式單一方向連續(xù)電位2E，用作掃描電位，在施加至輔助電極C再通過溶液施加到工作電極W上的起始電位或終止電位轉(zhuǎn)變?yōu)槭┘与娏鞯耐瑫r(shí)，時(shí)間信號發(fā)生電路(15)開始計(jì)時(shí)，停止施加電流時(shí)計(jì)時(shí)停止，獲得的時(shí)間信號t在Y軸顯示，掃描電位2E在X軸顯示，最終獲得t-2E時(shí)間電位曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，其特征在于起始電位和終止電位，分時(shí)通過輔助電極C再通過溶液施加到工作電極W上的電位，由恒電位發(fā)生電路(6)發(fā)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，其特征在于通過輔助電極C再通過溶液分時(shí)施加到工作電極W上的電流，由恒電流發(fā)生電路(7)產(chǎn)生，電流值I只決定于輸入電壓Vi和電流取樣電阻Rs，符合關(guān)系式I＝Vi/Rs，恒流范圍是0-±1000μA。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，其特征在于參比電極R獲得的電位信號E，通過由運(yùn)算放大器構(gòu)成的跟隨器用作阻抗變換電路(14)后輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，其特征在于通過參比電極R檢測，又經(jīng)阻抗變換電路變換輸出電阻的電位信號輸出至起始電位檢測電路(12)和終止電位檢測電路(13)進(jìn)行比較檢測，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的起始電位或終止電位時(shí)，分別發(fā)出通知信號，用于通知電位電流轉(zhuǎn)換及掃描電位轉(zhuǎn)換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，其特征在于掃描電位變換電路(11)將原來自起始電位到終止電位，又從終止電位返回起始電位，循環(huán)方式變化的電位E，變換成由起始電位到終止電位，再以終止電位為起點(diǎn)，將電位E反相單一方向變化至2E為終點(diǎn)，用作掃描電位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，其特征在于通過輔助電極C再通過溶液對工作電極W施加恒電流的同時(shí)，時(shí)間信號發(fā)生電路(15)開始計(jì)時(shí)，到停止施加恒電流時(shí)結(jié)束，獲得的時(shí)間信號t最終以電壓方式輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，其特征在于由程序控制電路(8)控制電位/電流轉(zhuǎn)換開關(guān)(9)，對輔助電極C再通過溶液對工作電極W施加電位和電流的順序?yàn)?，先施加起始電位，再施加某一極性的恒電流，再施加終止電位，再施加與先施加的恒電流極性相反的電流，一個(gè)周期結(jié)束之后，順序不變地進(jìn)入下一個(gè)周期，連續(xù)進(jìn)行，一個(gè)周期的占用時(shí)間從10秒到50毫秒頻率從0.1至20Hz之間選定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，其特征在于顯示電路在X方向的顯示掃描信號2E，在Y方向顯示時(shí)間信號t，為t-2E曲線(18)，t對E微分后，顯示dt/dE-2E或d2t/dE2-2E曲線，工作期間反復(fù)不停地顯示。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，其特征在于三電極體系涉及有工作電極W、輔助電極C和參比電極R組成，工作電極W由表面為汞(Hg)金屬材料、銀(Ag)金屬材料、鉑(Pt)金屬材料、金(Au)金屬材料中任意一種金屬材料組成，輔助電極C由鉑(Pt)金屬材料制成，參比電極R由甘汞電極或銀氯化銀電極中的任意一種組成。
全文摘要
一種用于電化學(xué)分析的連續(xù)計(jì)時(shí)電位分析儀，涉及有起始電位給定電路、終止電位給定電路、正極性恒電流給定電路、負(fù)極性恒電流給定電路、恒電流發(fā)生電路、起始/終止電位給定轉(zhuǎn)換開關(guān)、正/負(fù)極性恒電流給定轉(zhuǎn)換開關(guān)、三電極體系、電解池、阻抗變換電路、起始電位檢測電路、終止電位檢測電路、時(shí)間信號發(fā)生電路、掃描電位變換電路、顯示電路和t－2E曲線組成，所說的三電極體系涉及由工作電極W、輔助電極C和參比電極R組成，參比電極R檢測電位信號E，經(jīng)過變換，將原來循環(huán)方式電位E變換成2E作為掃描電位在X方向顯示，時(shí)間信號發(fā)生電路產(chǎn)生t信號，在Y方向顯示最終獲得t－2E時(shí)間電位曲線。本發(fā)明可連續(xù)實(shí)時(shí)定性定量分析，提高了靈敏度。
文檔編號G01N27/26GK1392410SQ02135290
公開日2003年1月22日 申請日期2002年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月30日
發(fā)明者許一楠, 許建民 申請人:許一楠