Устройство для спектральных измерений при протекании электрохимических процессов

 

Изобретение относится х устройствам для спектральных исследований, в частности гамна-резонансной спектроскопии поверхностных слоев металлических материалов в условиях электрохимической поляризации. В предложенном устройстве с целью повышения достоверности измереиий исследуемый пористый электр од размещен горизонтально , над Him расположены анод н сетка детектора, источник излучения установлен над устройством, а приемник излучения - под ним. 1 ил.

СС103 СОНЕТСКИХ

tONMNWH

РЕСГ1УБ ЛИК

„.SU„„1224692 др 4 Q 01 N 23/227 27/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! "

Н ASTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Ф (21) 3781128/24-25 (22) 28.04.84 (46) 15.04.86. Бюл. Р 14 (71) Ордена Ленина институт химиЧеской физики АН СССР (72) И.В.Балдохин, В.И.Гольданский, Б.Н.Ефремов, П.Я.Колотыркин, M.P.Тарасевич и А.П.Шведчиков (53) 543.42(088.8) (56) Simmons G.W. Leidheiser H., "Application of Mossbauer spectroвсору to in situ studies of the

anodic and cathodie behauior of cobalt Surfaces" in the book "Application of Mossbauer effect methodology" 1976, ч. 10, рр. 215-225.

0 Grady W.S. "Mossbauer study of

the passived oxide film on iron" in

Journal of Electrochemical Society, 1980, ч. 127. В 3, рр. 555-563. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЮИЕРЕНИЙ ПРИ ПРОТЕКАНИИ ЗЛЕКТЮХИИИ"

ЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к устрой" ствам для спектральных исследований, в частности гамма-резонансной спектроскопии поверхностных слоев металлических материалов в условиях электрохимической поляризации. В предлохеннои устройстве с целью повьвения достоверности измерений исследуеиый пористый электрод размещен горизонтально, над ним располоаены анод и сетка детектора, источник излучения установлен над устройством, а приемник излучения - под нии. 1 ил.

1224692

Изобретение относится к спектроскопии, а именно к гамма-резонансной (мессбауэровской) спектроскопии, и моможет быть использовано в химической промьшшенности, металлургии и металло- 5 ведении, в электрохимии и для исследования процессов коррозии.

Цель изобретения — повышение точности спектральных измерений и достоверности сведений о химическом и 10 фазовом составе на поверхности исследуемого пористого электрода.

На чертеже представлена схема устройства для спектральных измерений 15 при протекании электрохимических процессов с некоторыми блоками гамма-резонансного спектрометра.

Устройство состоит из герметичной емкости, верхняя часть 1 которой из- 20 готовлена из тефлона, а нижняя часть

2 — из тонкого стекла. Исследуемый ,пористый электрод 3 установлен горизонтально, что позволяет минимально уменьшить толщину слоя электролита и резко снизить интенсивность гамма-излучения, поглощаемого слоем электролита 4. Вспомогательный электрод 5 изготовлен иэ платиновой проволоки и отделен от рабочего объема устройства шлифом. Капилляр электрода 6 сравнения размещен в одном из отверстий исследуемого электрода 3. Для продувки через устройство газон в нем предусмотрены труб- 35 ки для ввода 7 и вывода 8 газов. В сменном чувствительном элементе-детекторе 9 имеется входное окно 10 из оргстекла, алюминия или бериллия, являющееся одновременно фильтром от 40 рентгеновского излучения мессбауэровского источника 11-Со, который крепится или непосредственно на вибраторе 13 допплеровского датчика скоростей, или соединен с вибратором с помощью штока 12, Кроме того, в детекторе 9 имеются анод детектора 14 и сеточный электрод 15 для подачи тормозящего потенциала ° Сетчатый электрод 15 необходим для уменьшения 50 фона от стенок и отбора различных энергий электронов, получающихся при поглощении исследуемым электродом мессбауэровских гамма-квантов. Для измерений в сухом устройстве преду- 55 смотрена трубка 16 для слива электролита. На чертеже изображены также приемники 17 и 18 мессбауэровскоro излучения и регулятор l9 уровня электролита.

Устройство работает следующим образом.

В емкость 2 заливают раствор щелочи,, служащий электролитом, через который продувают инертный газ для удаления из электролита растворенного кислорода. Затем рабочий электрод 3 подвергают электрохимической;поляризацйи. Фазовые превращения, протекающие на поверхности исследуемого электрода, регистрируют путем измерения соответственно мессбауэровских конверсионных и Оже-электронов на мессбауэровском спектрометре. В процессе поляризации электродов как при электрохимических, так и при химических и коррозионных процессах могут проводиться следующие режимы спектральных измерений.

1. Исследование фазовых превращений на поверхности образцов путем рассеяния мессбауэровских гамма квантов (исследуемые глубины до

20 мкм) . Измерения ведут как в режиме углового рассеяния с использованием наполненных пропорциональных счетчиков, так и рассеяния в геометрии 21 с использованием специальных пропорциональных счетчиков 18 со сквозным отверстием через объем счетчика (в этом режиме измерений используются вибратор 13, мессбауэровский источник 11 и приемник 18).

2. Измерения в геометрии 21Г рассеяния на.глубину до 10 мкм путем регистрации рентгеновского излучения с энергией 6,3 КэВ и вероятностью перехода 0,24 (s этом варианте измерений используют вибратор 13, мессбауэровский источник 11 и детектор 9).

3. Измерения на глубину до 0,4 мкм в геометрии 2 И рассеяния путем регистрации К вЂ” конверсионных электронов с энергией 7,3 КэВ и вероятностью перехода — 0,63. В этом варианте измерений вместо азота (режим 1) и смеси аргона с 5Х СН1 (режим 2) через ячейку пропускают смесь

Не + 5X СН„ (используют вйбратор 13, мессбауэровский источник и детектор 9) °

4. Исследование фазовых превращений в еще более тонких поверхностных слоях путем заполнения всего объема ячейки газом (например СН ) при давлении 5-10 торр и использования по1224692 ниженного высокого напряжения для анода сменной чувствительной ячейки — счетчика конверсионных и Ожеэлектронов. В устройстве имеется сеточный электрод 15, на который подается изменяемый отрицательный потенциал, позволяющий увеличить отношение сигнал-фон и производить отбор энергий регистрируемых электронов.

Используют вибратор 13, мессбауэров- 10 ский источник 11 и детектор 9.

При режимах 2-4 (проведение потен. циодинамических и потенциостатических исследований in situ) устройство одновременно является н детекто.ром для анализа энергетических распределений излучений. Исследуемый электрод всегда находится под нулевым потенциалом (земля) и является катодом детектора, а анодная или ка- 2д тодная поляризация задаются изменением полярности пояяризующего источника. Оптимальные условия для каждого из приведенных примеров достигаются сменой чувствительного элемен- д та. Например, для режима 2 расстояние между анодом (нить диаметром 20 мкм или тонкая легкая пластинка из магниesoro сплава или бериллия) и катодом (исследуемым образцом) выбирается около 8 мм или более, а для режимов 3 и 4 расстояние выбирается около 24 мм.

Формула изобретения

Предлагаемое устройство позволяет, проводить одновременно электрохими" веские и спектральные измерения образца в режиме in situ, не допуская контакта образца с воздухом, что реэко повышает достоверность информации о химической и фазовой структуре приповерхностных слоев образца.

При электрохимической поляризации пористый мелкодисперсный образец полностью находится в электролите, Устройство может применяться при исследовании образцов с естественным (не обогащенным) содержанием мессбауэровского изотопа, позволяет изучать химические превращения на поверхности образцов.

Устройство для спектральных измерений при протекании электрохнмических процессов, содержащее герметичную емкость с электролитом, снабженную входной и выходной трубками для продувки газа, источник и детектор электромагнитного излучения, причем в емкости размещены погруженные в электролит исследуемый и вспомогательный электроды к выполнены окна для электромагнитного излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности спектральных измерений и достоверности сведений о хиьжческом и фазовом составе на поверхности исследуемого пористого электрода, устройство дополнительно содержит анод и сетчатый электрод, расположенные над слоем электролита перпендикулярно направлению распространения излучения, источник которого расположен над емкостью, а приемник - под емкостью..1224Ü92

Составитель Е.Анисимов

Техред И.Верес Корректор М.Демчик

Редактор И ° Касарда

Заказ 1944/43 „ 778 Подпи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Проивводгтвенно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4