專利名稱：電位溶出分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)化電化學(xué)分析儀器，特別涉及微機(jī)化電位溶出分析儀。
現(xiàn)有技術(shù)的微機(jī)控制的電位溶出分析儀器，其采樣方法的基本原理是將溶出起始電位Estar至終止電位Estop分成若干相等的電位窗△E，利用軟件控制A/D以△t間隔采進(jìn)電位值，并比較采進(jìn)的電位值是否在相應(yīng)的電位窗內(nèi)，若在相應(yīng)的電位窗內(nèi)，則計數(shù)一次直至電位移至下一電位窗口記下上一電位窗計數(shù)值，并將其依次送至內(nèi)存對應(yīng)單元，然后進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理，扣除背景，繪制曲線，打印濃度分析結(jié)果，由于采用12位高速A/D采樣，其接口電路復(fù)雜，成本高，且無法克服過零死區(qū)問題。
本發(fā)明的目的在于，克服公知技術(shù)的缺點，簡化接口電路，降低成本，解決溶出電位的過零死區(qū)的問題，提高電位溶出分析儀的靈敏度、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。
本發(fā)明所說的電位溶出分析儀，其微分電位溶出分析理論曲線方程(1)和定量分析公式(2)為dtdE=nERT[2τe2(E-E′)/f+1e2(E-E′)/f4τe-2(E-E′)/f+1-]e-2(E-E′)/f---(1)]]>
上兩式中
dt/dE＝溶出時間t對電極電位E的導(dǎo)數(shù)n＝電子轉(zhuǎn)移數(shù)F＝法拉第常數(shù)R＝摩爾氣體常數(shù)T＝絕對溫度τ＝溶出過渡時間e(數(shù)學(xué)常數(shù))＝2.71828…E′＝E0+f·ιn(2ι/Dnm+ π]]>)E0＝標(biāo)準(zhǔn)電極電位值f＝RT/nF(dt/dE)max＝DPSA曲線峰高D0＝氧化劑擴(kuò)散系數(shù)Dn+m＝金屬離子擴(kuò)散系數(shù)ω1＝電解時電極的轉(zhuǎn)動角速度ω2＝溶出時電極的轉(zhuǎn)動角速度tp＝預(yù)電解時間m＝比例常數(shù)
＝金屬離子的本體溶液濃度C0＝氧化劑的本體溶液濃度ι＝汞膜厚度方程(1)為微機(jī)化微分電位溶出分析的數(shù)學(xué)模型。由方程(1)可知，只要記下整個溶出過程中的dt/dE～E關(guān)系，則根據(jù)公式(2)，其最大值(dt/dE)max，即為與本體濃度成正比的信號。由公式(2)可知，在給定條件下，(dt/dE)max正比于C＊n+m，電位溶出分析儀的靈敏度、準(zhǔn)確度取決于(dt/dE)max值的大小和穩(wěn)定程度。如果能在有限小的電位變化dE中，以某種量綱準(zhǔn)確地采集進(jìn)一個很大的可轉(zhuǎn)化為電信號輸出的dt值，則電位溶出分析儀將有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。
為此，本發(fā)明采用取CTC常數(shù)的方式。其原理為系統(tǒng)硬件中采用微處理機(jī)Z80-CPU時鐘頻率為1.996MHz，與其對應(yīng)的Z80-CTC在設(shè)定計數(shù)方式時每個計數(shù)為0.5μs。工作時首先將給定的電位范圍分成256個相等的電位窗△E(
＝dE N為電位窗數(shù))，則工作電極在E～E+△E電位區(qū)間內(nèi)的持續(xù)時間為△t(
＝dt)。計算機(jī)內(nèi)存的某一存貯區(qū)內(nèi)，一個內(nèi)存單元對應(yīng)著一個電位窗。不斷檢測工作電極的溶出電位，每檢測出電位進(jìn)入一個新的電位窗中時則將上一個電位窗中的CTC常數(shù)讀出并存至對應(yīng)內(nèi)存中，直至結(jié)束。這樣存貯的數(shù)據(jù)為CTC常數(shù)，設(shè)兩個相鄰CTC常數(shù)之差為△n，計數(shù)靈敏度為η，則溶出電位在某電位區(qū)間停留的時間△t＝0.5η·△nμs(η可取1～255)，這樣記錄下的信號經(jīng)處理后便可得到一條微分電位溶出曲線，輸出信號時，由于△t∝△n，因此，只要將△n轉(zhuǎn)化為信號輸出即可。
采樣時使用的轉(zhuǎn)換器是轉(zhuǎn)換時間為25μsAD570芯片，每間隔25μs啟動一次AD570芯片，判斷是否到新的電位窗，以確定是否讀出該電位窗的CTC常數(shù)?？紤]溶出時間有時較長，將CTC的四個通道串聯(lián)使用，并均置成計數(shù)方式。CTC通道的常數(shù)η作為靈敏度調(diào)整用，η＝1，則計數(shù)周期為0.5μs，約為2MHz，η＝2則計數(shù)周期為1μs，約為1MHZ，以此類推，可選用255檔靈敏度。
顯然，將已采進(jìn)數(shù)據(jù)處理后，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器換成可記錄的信號，在對應(yīng)的電位上輸出對應(yīng)的CTC常數(shù)差值△n，便可得到微分電位溶出分析的譜圖曲線。
依本發(fā)明制作的電位溶出分析儀，有效地克服了溶出電位過零死區(qū)問題，降低了成本，提高了檢測靈敏、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，檢測下限(電沉積400秒)為0.05PPb，檢出限(電沉積600秒)為0.025PPb。
附圖
是符合本發(fā)明主題思想的程序方框圖。
本發(fā)明的解決方案，可進(jìn)一步用以下附圖結(jié)合實施例進(jìn)行說明。
電源接通后，“起始電平”調(diào)節(jié)電位器(1)給定記錄范圍的上、下限電壓和預(yù)電解電壓。由恒電勢給定系統(tǒng)(2)，保證電解池電極上的富集電壓恒定，不因底液內(nèi)阻的改變而變化。低通濾波器(3)，將電解池上的感應(yīng)50周工頻濾掉，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器(4)，通過“調(diào)零”與“調(diào)滿”電路提供A/D轉(zhuǎn)換器(5)的輸出電壓。將起始電位Estar至終止電位Estop進(jìn)行電平放大轉(zhuǎn)移，使其電壓范圍正好與A/D的電壓采集范圍一致，共采集256個數(shù)值。從而解決了過零死區(qū)的問題，Z80的CTC定時計數(shù)器(6)為計數(shù)方式，四個通道串聯(lián)使用，零通道的常數(shù)作為靈敏度控制。軟件控制A/D轉(zhuǎn)換器(5)。cpu微處理器(7)，配接部分芯片指揮計算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作，每當(dāng)采集一個新的溶出電壓值，就取一次CTC常數(shù)并存貯在內(nèi)存里，通過CTC計數(shù)的多少檢測溶出電位在每個窗口△E中停留的時間，讀得的CTC常數(shù)進(jìn)行插補(bǔ)后，再進(jìn)行減法運(yùn)算、平滑濾波、字節(jié)變換，并由D/A轉(zhuǎn)換器(8)，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換和扣除背景處理，將溶出曲線和濃度結(jié)果在熒光屏上凍結(jié)顯示并打印輸出。
權(quán)利要求
1.一種電位溶出分析儀，是由“起始電平”調(diào)節(jié)電位器，恒電勢給定系統(tǒng)，低通濾波器，電平轉(zhuǎn)移調(diào)節(jié)器、A/D轉(zhuǎn)換器、CTC定時計數(shù)器，cpu微處理機(jī)和D/A轉(zhuǎn)換器組成，其特征在于采用了電平轉(zhuǎn)移電路，采樣方式是取CTC常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電位溶出分析儀，其特征在于電解池恒電勢系統(tǒng)的起始電位和終止電位范圍正好與A/D轉(zhuǎn)換器的電壓采集范圍一致。
全文摘要
一種電位溶出分析儀，是由“起始電平”調(diào)節(jié)電位器、恒電勢給定系統(tǒng)、低通濾波器、電平轉(zhuǎn)移調(diào)節(jié)器、A/D轉(zhuǎn)換器、CTC定時計數(shù)器、CPU微處理機(jī)和D/A轉(zhuǎn)換器組成。電平轉(zhuǎn)移電路，使電解池恒電勢系統(tǒng)的起始電位和終止電位范圍正好與A/D轉(zhuǎn)換器的電壓采集范圍一致，共采集256個數(shù)值，從而解決了過零死區(qū)問題，采樣方式是取CTC常數(shù)。
文檔編號G01N27/26GK1037395SQ88105268
公開日1989年11月22日 申請日期1988年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月7日
發(fā)明者張伯奇 申請人:山東電訊七廠