RU2003113035A - Способ измерения активности ионов в растворах и устройство для его осуществления - Google Patents

Claims (2)

1. Способ измерения активности ионов в растворах, заключающийся в том, что в исследуемый электролит помещают индикаторный ионоселективный полевой транзистор, вспомогательный электрод и датчик температуры на поверхности ионоселективной мембраны полевого транзистора, измеряют потенциал с истока ионоселективного полевого транзистора, по которому находят искомую активность, отличающийся тем, что дополнительно измеряют температуру вспомогательного электрода, а искомая активность ионов находится по соотношению

где Т₁ - температура на поверхности ионоселективной мембраны;

V_D - напряжение на стоке ионоселективного полевого транзистора;

I_D - ток канала;

V_SD - разность потенциалов между входом и выходом ионоселективного полевого транзистора;

L - длина канала;

Z - ширина канала;

d - толщина диэлектрика;

z_i - заряд контролируемого иона в единицах заряда протона;

- относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика под управляющим электродом;

N_D - концентрация донорной примеси;

a'_j - активность мешающего иона в растворе;

F - число Фарадея;

R - универсальная газовая постоянная;

k - постоянная Больцмана;

Е - ЭДС электрохимической цепи;

В - опытный коэффициент;

Е_G(0) - значение ширины запрещенной зоны, экстраполированное к T=0;

К $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{Pot}}{\text{i,j}}$ - коэффициент потенциометрической селективности;

j - индекс мешающего иона;

μ _n - подвижность носителей заряда, определяемая по соотношению

где μ _ст выражается как

Q_s - заряд в канале, который рассчитывается по зависимости

E₀(T₂) - стандартный потенциал вспомогательного электрода при температуре электрода Т₂, например для хлорсеребряного электрода рассчитываемый по зависимости

E_O(T₂)=0,22239-645,52· 10^-6· (T₂-298,15)-3,284· 10^-6· (T₂-298,15)²+9,948· 10^-9· (T₂-298,15)³.

2. Устройство измерения активности ионов в растворах, содержащее вспомогательный электрод, индикаторный ионоселективный полевой транзистор и датчик температуры мембраны ионоселективного полевого транзистора, размещаемые в исследуемом растворе, операционный усилитель, построенный по компенсационной схеме, инвертирующий вход которого соединен и со стоком ионоселективного полевого транзистора, а выход подключен к истоку ионоселективного полевого транзистора, резистор, соединяющий исток ионоселективного полевого транзистора и неинвертирующий вход операционного усилителя, три источника тока, первый и второй соответственно подсоединены к инвертирующему и неинвертирующему входу операционного усилителя, а третий соединен с выходом операционного усилителя, источник напряжения, первый выход которого соединен с первым и вторым источником тока, второй выход с третьим источником тока, а третий выход соединяется со вспомогательным электродом, коммутатор, два входа которого соединены со стоком и истоком ионоселективного полевого транзистора, а третий и четвертый входы с двумя выходами датчика температуры, второй усилитель, вход которого подсоединен к выходу коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом второго усилителя, микропроцессор, блок управления, индикаторное устройство, причем, первый вход микропроцессора соединен с пятым входом коммутатора, второй вход микропроцессора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход источника напряжения подключен к третьему входу процессора, остальные входы микропроцессора соединены с блоком управления и индикатором, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик температуры, помещенный на вспомогательном электроде, два выхода которого соединены с шестым и седьмым входом коммутатора.