JPH0692958B2 - Automatic photothermal spectrophotometer for electrolytic electrodes - Google Patents
Automatic photothermal spectrophotometer for electrolytic electrodesInfo
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- JPH0692958B2 JPH0692958B2 JP58247460A JP24746083A JPH0692958B2 JP H0692958 B2 JPH0692958 B2 JP H0692958B2 JP 58247460 A JP58247460 A JP 58247460A JP 24746083 A JP24746083 A JP 24746083A JP H0692958 B2 JPH0692958 B2 JP H0692958B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は電解電極反応進行中においてその場(in sit
u)で電極表面を分析するための分光測定装置に関し、
特に光熱分光法により電極表面を自動的に分析する装置
に関するものである。Description: INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to in-situ (in sit
u) concerning a spectroscopic measurement device for analyzing the electrode surface,
In particular, it relates to an apparatus for automatically analyzing the electrode surface by photothermal spectroscopy.
従来技術 周知のように電解質を含む溶液中に2本の電極を浸漬
し、両電極間に充分な電圧を加えれば電解質は電解され
る。このような電解にともなう陰極反応もしくは陽極反
応を利用して目的とする物質を分離生成させ、定量分析
する方法を電解分析法と称している。この電解分析法に
は定電流電解法と定電位電解法とがあり、このうち定電
位電解法は、作用電極(目的とする反応が起こる電極、
したがって試料電極)と、飽和カロメル電極などからな
る基準電極(参照電極もしくは照合電極)と、対極との
三つの電極を用い、基準電極に対する作用電極の電位を
ポテンショスタットによって保ちながら電解を行なう方
法である。この定電位電解法は、基準電極に対する作用
電極の設定電位を変えることによって電極反応すなわち
酸化もしくは還元の強さを任意に変えることができ、そ
のため共存物質下での分離定量に適している。As is well known in the prior art, an electrolyte is electrolyzed by immersing two electrodes in a solution containing an electrolyte and applying a sufficient voltage between both electrodes. Such a method of separately producing a target substance by utilizing a cathodic reaction or an anodic reaction associated with electrolysis and quantitatively analyzing it is called an electrolytic analysis method. This electrolytic analysis method includes a constant current electrolysis method and a constant potential electrolysis method. Among them, the constant potential electrolysis method is a working electrode (an electrode in which a target reaction occurs,
Therefore, by using three electrodes, a sample electrode), a reference electrode (reference electrode or reference electrode) composed of a saturated calomel electrode, and a counter electrode, electrolysis is performed while maintaining the potential of the working electrode with respect to the reference electrode with a potentiostat. is there. This potentiostatic electrolysis method can arbitrarily change the strength of the electrode reaction, that is, the oxidation or reduction by changing the set potential of the working electrode with respect to the reference electrode, and is therefore suitable for separation and quantification under coexisting substances.
ところで前述のような電解分析においては、電極反応が
現に進行している時点でその電解液雰囲気中において電
極表面の状況についての情報を得ることは、電極反応の
研究において有用である。例えば電極反応中においてそ
の場で電極表面の生成物の膜厚を検出したり、また電極
反応中においてその場で電極表面のスペクトルを分析し
たりすれば、電極反応の進行状況を知ることができる。By the way, in the electrolytic analysis as described above, it is useful in the study of the electrode reaction to obtain information about the condition of the electrode surface in the electrolyte atmosphere at the time when the electrode reaction is actually proceeding. For example, the progress of the electrode reaction can be known by detecting the film thickness of the product on the electrode surface in-situ during the electrode reaction or analyzing the spectrum of the electrode surface in-situ during the electrode reaction. .
従来、上述のように電解電極反応中においてその場でし
かも非破壊的に電極表面を観察する手法としては、透過
法、内部反射法、鏡面反射法、偏光解析法、あるいは光
電分極法などが知られている。しかしながらいずれの手
法も種々の欠点があり、満足できるものではなかった。Conventionally, as a method for observing the electrode surface in situ and nondestructively during the electrolytic electrode reaction as described above, a transmission method, an internal reflection method, a specular reflection method, an ellipsometry method, or a photoelectric polarization method is known. Has been. However, each method has various drawbacks and is not satisfactory.
すなわち前述の各種の手法のうち、透過法および内部反
射法は、適用可能な電極が光透過性のものに限られる問
題があり、またこれらの手法で用いる薄膜の厚さは50〜
200Å程度と自由電子の平均自由行程に近く、分極その
他に影響を及ぼすおそれがある問題もある。また鏡面反
射法は電極表面の電気化学過程を入射光と反射光の差か
ら観測する手法であり、電極表面のその場観測法として
は比較的一般的な手法があるが、この手法では鏡面とし
ての基板の安定性が極めて高いことが要求され、また測
定対象の電極は厳密に研磨された表面を持つ必要がある
ことから、電極反応に伴って表面の粗度が著しく変化す
る系では正確な測定が困難となるなど、測定対象および
条件が限定される欠点がある。さらに偏光解析法も、鏡
面反射法と同様に測定対象が厳密に研磨された試料に限
られる欠点があるほか、精度の高い機械系を必要とする
ため装置が複雑かつ高価となる欠点がある。一方光電分
極法は光の照射により生じた光起電力または光電流を測
定して電極面の変化を測定する手法であるが、この手法
が適用されるのは光電効果を生じる試料電極に限られ
る。That is, among the various methods described above, the transmission method and the internal reflection method have a problem that the applicable electrodes are limited to those having a light-transmitting property, and the thickness of the thin film used in these methods is 50-
It is close to the mean free path of free electrons, around 200Å, and there is also the problem that polarization and other factors may be affected. The specular reflection method is a method of observing the electrochemical process on the electrode surface from the difference between the incident light and the reflected light.There is a relatively common method for in-situ observation of the electrode surface. The stability of the substrate is required to be extremely high, and the electrode to be measured needs to have a strictly polished surface, so it is not accurate in a system where the surface roughness changes significantly with electrode reaction. There is a drawback that the measurement target and conditions are limited, such as the difficulty of measurement. Further, the ellipsometry method has a drawback that the measurement target is strictly limited to a sample which is polished as in the specular reflection method, and has a drawback that the apparatus is complicated and expensive because a highly accurate mechanical system is required. On the other hand, the photoelectric polarization method is a method of measuring the change in the electrode surface by measuring the photoelectromotive force or photocurrent generated by the irradiation of light, but this method is applied only to the sample electrode that produces the photoelectric effect. .
以上のように電解電極の表面をその場で観察するための
従来の手法は、観察し得る電極の材料や条件が限定され
たり、さらには装置が複雑高価となるなどの問題があ
り、電極材質に限らずに任意の試料電極の表面状態を簡
単かつ容易に電極反応時にその場で観察することは困難
とされていた。As described above, the conventional method for observing the surface of the electrolytic electrode in-situ has problems that the material and conditions of the observable electrode are limited, and that the device is complicated and expensive. However, it has been difficult to easily and easily observe the surface condition of any sample electrode in situ during the electrode reaction.
発明の目的 この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、電極素
材の制限や電解条件の制限を伴うことなく、任意の電極
について任意の条件で電解電極の電極反応時における電
極表面状態をその場で、すなわち電解液雰囲気での電極
反応進行中に測定し得るようにした装置、特にスペクト
ル分析を行ない得るようにした装置を提供することを目
的とするものである。OBJECT OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and the electrode surface state at the time of the electrode reaction of the electrolytic electrode under any condition can be performed for any electrode without being restricted by the electrode material and the electrolytic conditions. It is an object of the present invention to provide an apparatus capable of performing measurement in situ, that is, while an electrode reaction is proceeding in an electrolytic solution atmosphere, particularly an apparatus capable of performing spectrum analysis.
そしてこの発明は、本発明者等が別途に新しく発明した
光熱分光法(PTS;Photothermal Spectroscopy)を電解
電極のその場測定に適用する新規な装置を提供すること
を目的とする。It is an object of the present invention to provide a novel apparatus that applies the photothermal spectroscopy (PTS) newly invented by the present inventors to in-situ measurement of electrolytic electrodes.
従来、各種物質の光による分光法としては、光の透過度
を測定することによってその透過度の逆数である吸光度
を求める吸光度測定法が広く知られているが、不透明な
固体試料である電極には適用できない。また最近では光
音響効果を利用して吸光度を測定する方法が注目を浴び
ている。この光音響分光法は、不活性ガスを封入したセ
ル(光音響セル)内に試料を入れ、一定の周波数で断続
させた光を照射し、試料の光吸収による温度上昇が密封
ガスの圧力膨張に変換されることを利用して、光の断続
周波数(変調周波数)に対応するセル内ガス圧変化を音
波として高感度マイクロホンにより検出し、前記周波数
に同期してロックインアンプで同期整流を行なうことに
より、光の吸光度を音波の強度として検出するものであ
って不透明な固体試料に広く適用可能であるが、密閉セ
ルを使用する関係上、電極反応のその場測定に適用しよ
うとする場合、取扱いが著しく面倒となり、実用的では
ない。Conventionally, as a light-based spectroscopic method for various substances, an absorbance measurement method is widely known in which the absorbance, which is the reciprocal of the transmittance, is measured by measuring the transmittance of light. Is not applicable. Recently, a method of measuring the absorbance by utilizing the photoacoustic effect has been receiving attention. In this photoacoustic spectroscopy, the sample is placed in a cell (photoacoustic cell) in which an inert gas is sealed, and the intermittent light is radiated at a constant frequency, and the temperature rise due to the light absorption of the sample causes the pressure expansion of the sealed gas. By utilizing the fact that the light is converted into, the change in gas pressure in the cell corresponding to the intermittent frequency (modulation frequency) of light is detected as a sound wave by the high-sensitivity microphone, and synchronous rectification is performed by the lock-in amplifier in synchronization with the frequency. Therefore, the absorbance of light is detected as the intensity of sound waves, and is widely applicable to opaque solid samples.However, in the case of applying the in-situ measurement of the electrode reaction due to the use of a closed cell, Handling is extremely troublesome and not practical.
これに対し本発明者等は新しい第3の分光法とも称され
るべき光熱分光法を開発している。この光熱分光法は、
試料に波長の異なる光を照射して、試料に直接接触して
配置したサーミスタなどの高感度感熱素子によって照射
光の波長に対する試料の温度上昇値を直接検出し、照射
光に対する試料の温度上昇のスペクトルを測定するもの
である。この光熱分光法によれば、光の吸収による試料
温度の上昇を直接検出するため、電解液中における電極
反応時に電極の状態をその場で知ることができる。した
がってこの発明は光熱分光法を利用して電解電極のその
場測定を自動的に行ない得るようにした分光測定装置を
提供することを目的とする。On the other hand, the present inventors have developed a photothermal spectroscopic method which should be called a new third spectroscopic method. This photothermal spectroscopy
The temperature rise value of the sample with respect to the wavelength of the irradiation light is directly detected by irradiating the sample with light of different wavelengths and using a high-sensitivity thermosensitive element such as a thermistor placed in direct contact with the sample, The spectrum is measured. According to this photothermal spectroscopy, since the rise in the sample temperature due to the absorption of light is directly detected, the state of the electrode can be known on the spot during the electrode reaction in the electrolytic solution. Therefore, it is an object of the present invention to provide a spectroscopic measurement device capable of automatically performing in-situ measurement of an electrolytic electrode by utilizing photothermal spectroscopy.
発明の構成 上述のような目的を達成するため、この発明の電解電極
自動光熱分光測定装置は、基本的には次のような構成と
されている。Configuration of the Invention In order to achieve the above-mentioned object, the electrolytic electrode automatic photothermal spectroscopic measurement device of the present invention is basically configured as follows.
すなわち第1発明の電解電極自動光熱分光測定装置は、 電解による電極反応進行中にその場で電解電極の表面状
態を光熱分光法により分析するための自動光熱分光装置
において: 周囲から熱的に分離された、電解液を収容するための試
料室と; 測定すべき試料電極とともに前記試料室内の電解液中に
浸漬される基準電極および対極と、その基準電極に対す
る試料電極の電位を設定電位に保持しかつその設定電位
を変化させ得るようにした電位印加部とからなるポテン
ショスタット装置と; その試料室内の試料電極に対して選択された波長の光を
照射する選択照射手段と; 試料電極に対する照射光束の照射を断続するための照射
光断続手段と; 照射光による試料電極の温度上昇値を直接検出するため
の温度検出手段と; その温度検出手段により検出された試料電極の温度上昇
値、前記試料電極に流れた電流および基準電極に対する
試料電極の電位を記録表示する記録表示手段と; 前記選択照射手段、照射光断続手段、および電位印加部
を制御する制御手段とを有して構成される。That is, in the automatic photothermal spectrophotometer for electrolytic electrodes of the first invention, the automatic photothermal spectroscopic apparatus for analyzing the surface state of the electrolytic electrode by photothermal spectroscopy in situ while the electrode reaction by electrolysis is performed: A sample chamber for accommodating the electrolytic solution; a reference electrode and a counter electrode which are immersed in the electrolytic solution in the sample chamber together with a sample electrode to be measured, and the potential of the sample electrode with respect to the reference electrode is maintained at a set potential. And a potential applying unit capable of changing its set potential; a selective irradiation means for irradiating the sample electrode in the sample chamber with light of a selected wavelength; and irradiation for the sample electrode Irradiation light interrupting means for interrupting the irradiation of the light beam; temperature detecting means for directly detecting the temperature rise value of the sample electrode due to the irradiation light; A record display means for recording and displaying the temperature rise value of the sample electrode detected, the current flowing through the sample electrode and the potential of the sample electrode with respect to the reference electrode; the selective irradiation means, the irradiation light interrupting means, and the potential applying section. And a control means for controlling.
ここで前記制御手段は、例えば試料電極に対する照射光
の波長を選択された一定の波長に保持した状態で照射光
の断続を繰返すように照射光断続手段を制御するととも
に、基準電極に対する試料電極の電位を予め定めたプロ
グラムに従って変化させるように電位印加部を制御する
ように構成され、かつ前記記録表示手段が、試料電極に
流れる電流および照射光断続手段による各照射時ごとの
試料電極の温度上昇値を試料電極電位に対応して記録表
示するように構成される。Here, the control means controls the irradiation light interrupting means so as to repeat the interrupting of the irradiation light in a state where the wavelength of the irradiation light with respect to the sample electrode is held at a selected constant wavelength, and the sample electrode with respect to the reference electrode The potential applying section is controlled to change the potential according to a predetermined program, and the recording and displaying means increases the temperature of the sample electrode at each irradiation by the current flowing through the sample electrode and the irradiation light interrupting means. The value is recorded and displayed corresponding to the sample electrode potential.
また前記制御手段は、例えば照射光断続手段による試料
電極に対する1回以上の所定回数の照射が終了するたび
ごとに照射光の波長を変えて全測定波長領域にわたって
波長を走査させるように選択照射手段を制御する構成と
され、かつ前記記録表示手段は照射光波長に対応して各
波長での試料電極温度上昇値を記録表示するよう構成さ
れる。なおこの波長走査測定においては、試料電極の表
面状態(例えば表面の電極反応生成物の厚み)が実質的
に一定に保たれるように基準電極に対する試料電極の電
位を制御するか、あるいは、流す電気量を一定に制御す
る。The control means changes the wavelength of the irradiation light each time the irradiation of the sample electrode by the irradiation light interrupting means is performed once or more times a predetermined number of times, so that the wavelength is scanned over the entire measurement wavelength range. The recording / displaying means is configured to record and display the sample electrode temperature rise value at each wavelength corresponding to the wavelength of the irradiation light. In this wavelength scanning measurement, the potential of the sample electrode with respect to the reference electrode is controlled or flowed so that the surface state of the sample electrode (for example, the thickness of the electrode reaction product on the surface) is kept substantially constant. The amount of electricity is controlled to be constant.
ここで前記温度検出手段としては、例えば、測定範囲内
において実質的に特性が同じで2個の感熱素子を用い
て、一方の感熱素子は試料電極温度を直接検出するべく
試料電極に接触して配置するとともに、他方の感熱素子
は試料電極の周囲の電解液の温度を検出するべく試料電
極近傍に配置し、両感熱素子の検出信号を例えば直流ブ
リッジあるいは交流ブリッジにより処理することにより
周囲の温度変化の影響を除去した試料電極のみの温度上
昇を検出するように自動光熱分光装置を構成する。Here, as the temperature detecting means, for example, two thermosensitive elements having substantially the same characteristics in the measurement range are used, and one thermosensitive element is in contact with the sample electrode to directly detect the sample electrode temperature. The other heat-sensitive element is placed near the sample electrode to detect the temperature of the electrolyte around the sample electrode, and the detection signals of both heat-sensitive elements are processed by, for example, a DC bridge or an AC bridge to detect the ambient temperature. The automatic photothermal spectroscope is configured to detect the temperature rise only in the sample electrode from which the influence of the change is removed.
また前記選択照射手段は、例えば高輝度光源と、複数個
のバンドパスフィルターもしくは分光器からなる波長選
択器とにより構成し、前記照射光断続制御手段からの信
号によりフィルターの交換もしくは分散素子の波長選択
用駆動器の駆動を行なうことによって、試料電極に入射
させる波長を変え得るように構成する。Further, the selective irradiation means is composed of, for example, a high-intensity light source and a wavelength selector composed of a plurality of bandpass filters or spectroscopes, and the filter is replaced or the wavelength of the dispersion element is changed by a signal from the irradiation light intermittent control means. By driving the selection driver, the wavelength incident on the sample electrode can be changed.
あるいは選択照射手段としては、複数個の単一波長レー
ザー光源としくは可変波長レーザー光源を用いる。Alternatively, a plurality of single wavelength laser light sources or variable wavelength laser light sources are used as the selective irradiation means.
一方前記照射断続手段としては、光路に挿入・離脱され
る光遮断器(いわゆるシャッター)あるいは光束を交番
的に断続させる光断続器(いわゆるチョッパー)を用
い、タイマーで光遮断器の開閉時間を制御するか、ある
いは温度検出手段の出力信号を処理して例えばその出力
信号の微分値が一定値以下となったタイミングで光遮断
器の開放を制御するか、さらには光断続器(チョッパ
ー)を予め設定した速度で回転させて予め定めたタイミ
ングで光路の開閉を行なうように構成する。On the other hand, as the irradiation interrupting means, an optical interrupter (so-called shutter) that is inserted into or removed from the optical path or an optical interrupter that interrupts the light beam alternately (so-called chopper) is used, and the opening / closing time of the optical interrupter is controlled by a timer. Or processing the output signal of the temperature detecting means to control the opening of the optical circuit breaker at the timing when the differential value of the output signal becomes equal to or less than a certain value, or the optical interrupter (chopper) is set in advance. The optical path is rotated at a set speed to open and close the optical path at a predetermined timing.
また第2発明の自動光熱分光測定装置は、 電解による電極反応進行中にその場で電解電極の表面状
態を光熱分光法により分析するための自動光熱分光装置
において: 周囲から熱的に分離された、電解液を収容するための試
料室と; 測定すべき試料電極とともに前記試料室内の電解液中に
浸漬される基準電極および対極と、その基準電極に対す
る試料電極の電位を設定電位に保持しかつその設定電位
を変化させ得るようにした電位印加部とからなるポテン
ショスタット装置と; 前記試料室内の試料電極に対して選択された波長の光を
照射する選択照射手段と; 試料電極に対する照射光束の照射を断続するための照射
光断続手段と; 照射光による試料電極の温度上昇値を直接検出するため
の試料電極用温度検出手段と; 前記試料室内の電解液に浸漬された標準用カーボンブラ
ックと; 試料電極に対する照射光の少なくとも一部を前記標準用
カーボンブラックへ切換可能に導くための手段と; 前記標準用カーボンブラックの温度上昇値を直接検出す
るための標準用温度検出手段と; 前記標準用温度検出手段により得られた温度検出信号に
よって、前記試料電極用温度検出手段により測定された
試料電極の温度上昇値を補正する手段と; その補正された試料電極の温度上昇値、前記試料電極に
流れた電流、および基準電極に対する試料電極の電位を
記録表示する記録表示手段と; 前記選択照射手段、照射光断続手段、および電位印加部
を制御する制御手段とを有してなることを特徴とするも
のである。Also, the automatic photothermal spectroscopic measuring device of the second invention is an automatic photothermal spectroscopic device for analyzing the surface condition of the electrolytic electrode in situ by photothermal spectroscopy while the electrode reaction by electrolysis is in progress: Thermally separated from the surroundings A sample chamber for accommodating the electrolytic solution; a reference electrode and a counter electrode which are immersed in the electrolytic solution in the sample chamber together with a sample electrode to be measured, and the potential of the sample electrode with respect to the reference electrode is held at a set potential and A potentiostat device comprising an electric potential applying section capable of changing the set electric potential; a selective irradiation means for irradiating the sample electrode in the sample chamber with light of a selected wavelength; Irradiation light interrupting means for interrupting irradiation; sample electrode temperature detecting means for directly detecting a temperature rise value of the sample electrode due to irradiation light; electrolyte solution in the sample chamber A standard carbon black dipped in; a means for switchably guiding at least a part of the irradiation light to the sample electrode to the standard carbon black; and a means for directly detecting the temperature rise value of the standard carbon black. Standard temperature detecting means; means for correcting the temperature rise value of the sample electrode measured by the sample electrode temperature detecting means by the temperature detection signal obtained by the standard temperature detecting means; and the corrected sample Record display means for recording and displaying the temperature rise value of the electrode, the current flowing through the sample electrode, and the potential of the sample electrode with respect to the reference electrode; It is characterized by having and.
この第2発明の装置においては、前記照射光断続手段に
より試料電極に対する光束の1回以上の所定回数の照射
が終了するたびごとに、試料電極に照射する照射光の波
長を前記選択照射手段により切替え、これによって測定
波長全領域での試料電極温度上昇値を測定し、かつその
試料電極の測定と同時にもしくは別にカーボンブラック
に測定波長全領域にわたって順次照射光を照射して、標
準用温度検出手段から得られた検出信号により測定全領
域にわたつて試料電極の温度上昇値を補正し、これによ
り照射光の各波長エネルギーの相違に基く測定誤差を較
正する。In the apparatus according to the second aspect of the invention, the wavelength of the irradiation light with which the sample electrode is irradiated is determined by the selective irradiation means each time the irradiation of the light beam with respect to the sample electrode by the irradiation light interrupting means is completed once or more times. Switching, thereby measuring the temperature rise value of the sample electrode in the entire measurement wavelength region, and simultaneously or separately with the measurement of the sample electrode, the carbon black is sequentially irradiated with irradiation light over the entire measurement wavelength region, and the standard temperature detection means The temperature rise value of the sample electrode is corrected over the entire measurement region by the detection signal obtained from the measurement signal, thereby calibrating the measurement error based on the difference in each wavelength energy of the irradiation light.
さらにこの第2発明の装置においては、例えば、前記試
料電極用温度検出手段を、測定範囲内において実質的に
特性が同じ2個の感熱素子によって構成し、それらのう
ちの第1の感熱素子を試料電極温度を直接検出するべく
試料電極に接触して配置するとともに第2の感熱素子を
試料電極の周囲の電解液の温度を検出するべく試料電極
近傍に配置し、また前記標準用温度検出手段を、カーボ
ンブラックに接触して配置された第3の感熱素子と、カ
ーボンブラックの近傍に配置された、前記第2の感熱素
子を兼ねるかもしくは第2の感熱素子とは別の感熱素子
とによって構成し、前記第1の感熱素子および第2の感
熱素子の出力信号を処理することによって周囲の温度変
化の影響を除去した試料電極のみの温度上昇値を検出す
るとともに、前記第3の感熱素子とその近傍の第2の感
熱素子もしくは別の感熱素子の出力信号を処理すること
によって周囲の温度変化の影響を除去したカーボンブラ
ックのみの温度上昇値を検出するように構成する。Further, in the apparatus of the second invention, for example, the temperature detecting means for the sample electrode is constituted by two heat-sensitive elements having substantially the same characteristics within the measurement range, and the first heat-sensitive element among them is used. The second thermosensitive element is arranged in contact with the sample electrode in order to directly detect the temperature of the sample electrode, and the second thermosensitive element is arranged in the vicinity of the sample electrode in order to detect the temperature of the electrolytic solution around the sample electrode, and the standard temperature detecting means is provided. By a third heat-sensitive element arranged in contact with carbon black and a heat-sensitive element arranged in the vicinity of carbon black, which doubles as the second heat-sensitive element or which is different from the second heat-sensitive element. And detecting the temperature rise value of only the sample electrode from which the influence of the ambient temperature change is removed by processing the output signals of the first heat sensitive element and the second heat sensitive element. 3 heat sensitive element and by processing the output signal of the second heat sensitive element or another heat-sensitive element in the vicinity thereof configured to detect a temperature rise value of the carbon black only removing the influence of changes in ambient temperature.
実施例 以下この発明の一実施例の電解電極自動光熱分光測定装
置について図面を参照して詳細に説明する。Examples Hereinafter, an electrolytic electrode automatic photothermal spectroscopic measurement apparatus according to an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図はこの発明の一実施例を示すものであって、周囲
から熱的に分離された試料室2内には、電解液が収容さ
れている。そしてこの電解液中には、測定対象となる試
料電極1ととともに、飽和カロメル電極などからなる基
準電極31と、対極32とが浸漬されている。これら試料電
極1、基準電極31、対極32は、電位印加部33とともにポ
テンショスタット装置30を構成する。電位印加部33は、
基準電極31に対する試料電極1の電位を設定電位に保持
するとともに、その設定電位が後述するデータ処理・制
御部27の制御部27Cからの信号によって制御されて変化
せしめられるように構成されている。なお電位印加部33
に設定された試料電極1の基準電極31に対する電位Vお
よび試料電極1に流れた電流iの値はデータ処理・制御
部27の信号処理部27Aに送られる。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which an electrolytic solution is contained in a sample chamber 2 which is thermally separated from the surroundings. A sample electrode 1 to be measured, a reference electrode 31 such as a saturated calomel electrode, and a counter electrode 32 are immersed in the electrolytic solution. The sample electrode 1, the reference electrode 31, and the counter electrode 32 constitute a potentiostat device 30 together with the potential applying section 33. The potential applying unit 33,
The potential of the sample electrode 1 with respect to the reference electrode 31 is held at a set potential, and the set potential is controlled and changed by a signal from a control unit 27C of a data processing / control unit 27 described later. The potential applying unit 33
The value of the electric potential V of the sample electrode 1 with respect to the reference electrode 31 and the value of the current i flowing in the sample electrode 1 which are set to 1 are sent to the signal processing unit 27A of the data processing / control unit 27.
前記試料室2は、図示の例では断熱材からなる内壁2Aと
同じく断熱材からなる外壁2Bとの二重壁で構成し、その
内壁2Aと外壁2Bとの間の空間に液体を充填して、より断
熱性に優れた構成としているが、場合によっては一重の
壁でもよい。前記試料室2の外壁2Bの一方の面には照射
光を試料電極に向けて集光するための集光レンズ3が設
けられており、また内壁2Aには集光レンズ3に対応する
位置に透過窓4が設けられている。したがって試料室外
部からの照射光は集光レンズ3および透過窓4を介して
試料電極1に照射される。但し光源がレーザー光のよう
な場合には集光レンズは不要である。In the illustrated example, the sample chamber 2 is composed of a double wall including an inner wall 2A made of a heat insulating material and an outer wall 2B made of a heat insulating material, and a space between the inner wall 2A and the outer wall 2B is filled with a liquid. Although the structure is more excellent in heat insulation, a single wall may be used in some cases. A condensing lens 3 for condensing the irradiation light toward the sample electrode is provided on one surface of the outer wall 2B of the sample chamber 2, and the inner wall 2A is provided at a position corresponding to the condensing lens 3. A transparent window 4 is provided. Therefore, the irradiation light from the outside of the sample chamber irradiates the sample electrode 1 through the condenser lens 3 and the transmission window 4. However, if the light source is a laser beam, a condenser lens is not necessary.
前記試料電極1にはその試料電極1の温度を検出するた
めの高感度感熱素子5、例えばサーミスタが直接取付け
られ、またその試料電極1の近傍の位置には前記試料電
極用の感熱素子5と実質的に特性が同じサーミスタ等の
高感度感熱素子からなる参照用の感熱素子6が配置され
ている。後者の感熱素子6は、試料1の周囲の電解液の
温度による測定誤差への影響を除去して、試料電極1自
体の温度上昇を検出するために設けられている。なおい
ずれの感熱素子5、6も直接照射光が入射されない位置
に配置することが望ましい。A high-sensitivity heat sensitive element 5 for detecting the temperature of the sample electrode 1, for example, a thermistor, is directly attached to the sample electrode 1, and a heat sensitive element 5 for the sample electrode is provided at a position near the sample electrode 1. A reference thermosensitive element 6 composed of a high-sensitivity thermosensitive element such as a thermistor having substantially the same characteristics is arranged. The latter heat-sensitive element 6 is provided to remove the influence of the temperature of the electrolyte solution around the sample 1 on the measurement error and detect the temperature rise of the sample electrode 1 itself. In addition, it is desirable that any of the heat sensitive elements 5 and 6 is arranged at a position where the irradiation light is not directly incident.
さらに試料室2内には、集光レンズ3から試料電極1に
至る照射光路付近に必要に応じてハーフミラー7が配設
されている。このハーフミラー7は、後述する光源8の
波長分布に対する較正を行って、光源8の波長による強
度のばらつきに起因する測定誤差を解消するため(すな
わち出力データの規格化のため)、照射光の一部を必要
に応じて試料室2内の電解液中に浸漬させたカーボンブ
ラック9に導くためのものであり、図示しないモータ等
の回転駆動手段により、照射光路中の位置(すなわち照
射光の一部をカーボンブラック9へ反射させる位置)
と、照射光路から離脱した位置(すなわち照射光の一部
をカーボンブラック9へ反射させない位置)との間で回
転もしくは進退移動せしめられるように構成されてい
る。そして前記カーボンブラック9にも、前述の各感熱
素子5、6と実質的に同じ特性のサーミスタ等の標準用
感熱素子10が、照射光を直接受けない位置に取付けられ
ている。なお前述のごとき光源8の波長分布の較正を行
なわない通常の測定時においてはハーフミラー7は照射
光路から離脱させておく。Further, in the sample chamber 2, a half mirror 7 is arranged near the irradiation optical path from the condenser lens 3 to the sample electrode 1 as required. The half mirror 7 calibrates the wavelength distribution of the light source 8 to be described later to eliminate a measurement error caused by a variation in intensity depending on the wavelength of the light source 8 (that is, for normalization of output data). This is for guiding a part to the carbon black 9 immersed in the electrolytic solution in the sample chamber 2 as needed, and is rotated by a rotation driving means such as a motor (not shown) in the irradiation optical path (that is, the irradiation light (Position to reflect a part of it to carbon black 9)
And a position separated from the irradiation light path (that is, a position where a part of the irradiation light is not reflected on the carbon black 9). A standard thermosensitive element 10 such as a thermistor having substantially the same characteristics as the thermosensitive elements 5 and 6 described above is attached to the carbon black 9 at a position where it does not directly receive the irradiation light. The half mirror 7 is removed from the irradiation optical path during the normal measurement in which the wavelength distribution of the light source 8 is not calibrated as described above.
前記光源8は、高輝度光源例えばキセノン光源等からな
るものであり、その前面側には光源8からの不要な赤外
領域の光をカットするフィルタ11と、集光レンズ12とが
その順に配置されている。さらにその集光レンズ12と試
料室2の側の集光レンズ3との間の光路には、第1の照
射光断続手段13の一部を構成する光遮断器としてのシャ
ッター14と、第2の照射光断続手段15の一部を構成する
回転型の光断続器としてのチョッパー16と、選択照射手
段の一部を構成する波長選択器としての分光器17とがそ
の順に設けられている。The light source 8 is composed of a high-intensity light source such as a xenon light source, and a filter 11 for cutting unnecessary light in the infrared region from the light source 8 and a condenser lens 12 are arranged in that order on the front side thereof. Has been done. Further, in the optical path between the condenser lens 12 and the condenser lens 3 on the side of the sample chamber 2, a shutter 14 as a light blocker forming a part of the first irradiation light interrupting means 13, and a second shutter The chopper 16 as a rotary type optical interrupter which constitutes a part of the irradiation light interrupting means 15 and the spectroscope 17 as a wavelength selector which constitutes a part of the selective irradiation means are provided in that order.
前記シャッター14は、そのシャッターを光路中に挿入お
よび離脱させて光路の開閉を行うためのモータ等の駆動
手段18に連結されており、そのシャッター駆動手段18は
これを駆動制御するための駆動回路19に電気的に接続さ
れている。一方チョッパー16は、回転中心に対し所定角
度をなす範囲が切欠かれて光透過部とされ、残りの角度
範囲が光遮蔽部とされて、予め設定した回転速度で回転
させることにより所要の周期で光路の開閉が繰返される
ように構成されている。このチョッパー16にはモータ等
のチョッパー駆動手段20が連結されており、そのチョッ
パー駆動手段20にはこれを駆動制御するための駆動回路
21が電気的に接続されている。なおチョッパー16に対し
ては、そのチョッパー16による光路の開閉と同期した信
号を出力させるための同期信号発生器22が付設されてい
る。The shutter 14 is connected to a driving means 18 such as a motor for opening and closing the optical path by inserting and removing the shutter into and from the optical path, and the shutter driving means 18 is a drive circuit for driving and controlling the same. Electrically connected to 19. On the other hand, the chopper 16 has a range that forms a predetermined angle with respect to the center of rotation as a light transmitting part by being cut out, and the remaining angle range as a light shielding part, which is rotated at a preset rotation speed to have a required cycle. The optical path is configured to be repeatedly opened and closed. A motor or other chopper drive means 20 is connected to the chopper 16, and the chopper drive means 20 has a drive circuit for driving and controlling the chopper drive means 20.
21 is electrically connected. A synchronization signal generator 22 for outputting a signal synchronized with the opening and closing of the optical path by the chopper 16 is attached to the chopper 16.
なお上述の例ではシャッター14等からなる第1の照射光
断続手段13と、チョッパー16等からなる第2の照射光断
続手段15との両者を配置した構成としたが、実際には両
者をともに設置しておく必要はなく、いずれか一方のみ
を設置しておいても良い。In the above-mentioned example, both the first irradiation light interrupting means 13 including the shutter 14 and the second irradiation light interrupting means 15 including the chopper 16 are arranged. However, both are actually provided. It is not necessary to install it, and only one of them may be installed.
前記分光器17は、光源8から試料電極1に照射すべき照
射光の波長を選択するためのものであって、回折格子等
の分散素子17Aを回転させて選択波長を変化させるため
の波長選択用駆動器50が付設されている。なお波長選択
器としては、分光器17の代りに、それぞれ異なる波長帯
域を有する複数のバンドパスフィルタで構成し、光源8
からの光が通過すべきフィルタを交換することにより試
料電極1に対する照射光の波長を選択するように構成し
ても良い。この場合複数のフィルタを例えば回転円板に
取付け、例えばモータ等の波長選択用駆動器によりその
回転円板を回転させることによって試料電極1への照射
光の波長を変えるように構成することができる。The spectroscope 17 is for selecting the wavelength of the irradiation light to be irradiated from the light source 8 to the sample electrode 1, and is a wavelength selection for changing the selection wavelength by rotating the dispersion element 17A such as a diffraction grating. A driver 50 is attached. As the wavelength selector, instead of the spectroscope 17, a plurality of bandpass filters each having a different wavelength band is used, and the light source 8
The wavelength of the irradiation light with respect to the sample electrode 1 may be selected by exchanging the filter through which the light from the. In this case, a plurality of filters may be attached to, for example, a rotating disk, and the wavelength of the irradiation light to the sample electrode 1 may be changed by rotating the rotating disk with a wavelength selection driver such as a motor. .
また、光源としては1または2以上の単一波長レーザー
光源、または可変波長レーザー光源を用いても良く、こ
の場合には前述の分光器17もしくは複数のバンドパスフ
ィルタからなる波長選択器を省くことができる。As the light source, one or more single wavelength laser light sources or variable wavelength laser light sources may be used. In this case, the spectroscope 17 or the wavelength selector consisting of a plurality of bandpass filters is omitted. You can
前記試料電極用感熱素子5および参照用感熱素子6は、
それらの出力差を検出する出力差検出回路23に接続され
ている。この出力差検出回路23は、周囲の電解液の温度
の影響を除去した試料電極1のみの温度上昇値を検出す
るためのもので、図示の例では前記感熱素子5、6をそ
れぞれ一端に組込んだ交流ブリッジ24と、その交流ブリ
ッジ24を駆動するための例えば10kHzの交流信号を発生
する発振器25とから構成されている。この交流ブリッジ
24の出力は同期検出回路26に送られる。この同期検出回
路26は、前記発振器25の交流信号と同期して交流ブリッ
ジ24の出力を同期整流(同期検波)するためのものであ
り、従って同期検出回路26の出力レベルが周囲温度を補
正した試料電極1の温度上昇値に相当する。そしてこの
同期検出回路26の出力はデータ処理・制御部27へ送られ
る。The sample electrode thermal element 5 and the reference thermal element 6 are
It is connected to an output difference detection circuit 23 that detects the difference between these outputs. The output difference detection circuit 23 is for detecting the temperature rise value of only the sample electrode 1 from which the influence of the temperature of the surrounding electrolytic solution is removed, and in the illustrated example, the heat sensitive elements 5 and 6 are assembled at one end respectively. It is composed of an embedded AC bridge 24 and an oscillator 25 for generating an AC signal of, for example, 10 kHz for driving the AC bridge 24. This AC bridge
The output of 24 is sent to the synchronization detection circuit 26. The synchronization detection circuit 26 is for synchronously rectifying (synchronous detection) the output of the AC bridge 24 in synchronization with the AC signal of the oscillator 25. Therefore, the output level of the synchronization detection circuit 26 corrects the ambient temperature. It corresponds to the temperature rise value of the sample electrode 1. The output of the synchronization detection circuit 26 is sent to the data processing / control unit 27.
ここで前記同期検出回路26は、照射光断続手段としてチ
ョッパー16を用いる場合には、交流ブリッジ24の駆動用
の交流信号とチョッパー16の同期信号(同期信号発生器
22が発生する信号)との2種の信号に同期させた二重同
期検波とする。Here, when the chopper 16 is used as the irradiation light connecting / disconnecting means, the synchronization detection circuit 26 uses an AC signal for driving the AC bridge 24 and a synchronization signal of the chopper 16 (synchronization signal generator).
The signal generated by 22) and the two types of signals are used for double coherent detection.
なお上述の例では出力差検出回路23を交流ブリッジ24で
構成したが、場合によっては直流ブリッジで構成しても
良いことはもちろんである。Although the output difference detection circuit 23 is composed of the AC bridge 24 in the above example, it may be composed of a DC bridge depending on the circumstances.
なおまた前述のように必要に応じて配置される標準用カ
ーボンブラック9に関しても、周囲の電解液の温度の影
響を除去したカーボンブラック自体の温度上昇値を検出
するように構成する。すなわち、カーボンブラック9に
取付けられた標準用感熱素子10も前記出力差検出回路23
に接続し、その出力差検出回路23を、試料電極用感熱素
子5と参照用感熱素子6との出力差を検出するブリッジ
および標準用感熱素子10と参照用感熱素子6との出力差
を検出するブリッジを組合わせた二重のブリッジで構成
することができる。また場合によっては単独のブリッジ
の一端を、前記試料電極用感熱素子5と参照用感熱素子
10とで切替えるように構成しても良い。Further, as for the standard carbon black 9 arranged as necessary as described above, the temperature rise value of the carbon black itself, which is free from the influence of the temperature of the surrounding electrolytic solution, is also configured to be detected. That is, the standard thermal element 10 attached to the carbon black 9 is also used in the output difference detection circuit 23.
The output difference detection circuit 23 for detecting the output difference between the sample electrode thermal element 5 and the reference thermal element 6 and the output difference between the standard thermal element 10 and the reference thermal element 6. It can be configured with a double bridge that is a combination of the bridges. In some cases, one end of a single bridge is connected to the sample electrode thermal element 5 and the reference thermal element.
You may comprise so that it may switch with 10.
なお前述の例では標準用カーボンブラック9の周囲温度
を検出する手段として試料電極1の周囲温度を検出する
ための感熱素子を共通に用いているが、場合によっては
別の感熱素子をカーボンブラック9の近傍に設置しても
良い。In the above-mentioned example, the heat sensitive element for detecting the ambient temperature of the sample electrode 1 is commonly used as a means for detecting the ambient temperature of the standard carbon black 9, but in some cases, another heat sensitive element may be used as the carbon black 9. You may install in the vicinity of.
前記データ処理・制御部27は、前記ポテンショスタット
装置30における基準電極31に対する試料電極1の電位V
とのその試料電極1に流れた電流iと同期検出回路26の
出力とを処理する信号処理部27Aと、信号処理部27Aで得
られたデータを記録表示する記録表示部27Bと、予め設
定したプログラムや前記信号処理部27Aからの信号に応
じて前記電位印加部33、シヤッター駆動回路19、チョッ
パー駆動回路21、および波長選択用駆動器50を制御する
制御部27Cとを有する構成とされている。The data processing / control unit 27 controls the potential V of the sample electrode 1 with respect to the reference electrode 31 in the potentiostat device 30.
A signal processing section 27A for processing the current i flowing in the sample electrode 1 and the output of the synchronization detection circuit 26, a recording display section 27B for recording and displaying the data obtained by the signal processing section 27A, and a preset value. It is configured to have the potential applying unit 33, the shutter drive circuit 19, the chopper drive circuit 21, and the control unit 27C for controlling the wavelength selection driver 50 according to a program or a signal from the signal processing unit 27A. .
ここでシャッター駆動回路19の制御に関しては、例えば
制御部27Cを、前記同期検出回路26から出力される試料
電極自体の温度上昇値に相当する信号を処理・判定する
回路と、シャッター14の開放時間を設定するタイマーと
を備えた構成とし、温度上昇値信号を処理判定した結果
に基いてシャッター開放指令信号を出力させるととも
に、タイマーに設定された開放時間が経過した時にシャ
ッター遮断指令信号を出力させれば良い。上述のように
試料電極温度上昇値信号を処理・判定する回路として
は、具体的には、温度上昇値を微分する回路およびその
微分値を基準レベルと比較判定する回路によって構成
し、温度上昇値の微分値が負の値である場合(すなわち
温度上昇値が下降しつつあるとき)に、その微分値の絶
対値があるレベル以下となった時にシャッター開放指令
信号を出力するように構成すれば良い。Regarding the control of the shutter drive circuit 19, for example, the control unit 27C, a circuit for processing and determining a signal corresponding to the temperature rise value of the sample electrode itself output from the synchronization detection circuit 26, and the opening time of the shutter 14. And a timer to set the shutter temperature, and outputs a shutter release command signal based on the result of processing judgment of the temperature rise value signal, and also outputs a shutter cutoff command signal when the opening time set in the timer has elapsed. Just go. As described above, the circuit for processing and determining the sample electrode temperature rise value signal is specifically configured by a circuit that differentiates the temperature rise value and a circuit that determines and compares the differentiated value with a reference level. If the differential value of is a negative value (that is, the temperature rise value is decreasing), the shutter open command signal is output when the absolute value of the differential value falls below a certain level. good.
あるいはまたシャッター駆動回路の制御に関して、制御
部27Cがシャッター14の遮断時間を設定するタイマーと
シャッター14の開放時間を設定するタイマーとを備えた
構成とし、設定された遮断時間が経過した時点でシャッ
ター開放指令信号を出力し、設定された開放時間が経過
した時点でシャッター遮断指令信号を出力するように構
成しても良い。Alternatively, regarding the control of the shutter drive circuit, the control unit 27C is configured to include a timer that sets the shutoff time of the shutter 14 and a timer that sets the open time of the shutter 14, and the shutter is released when the set shutoff time elapses. It may be configured to output the opening command signal and output the shutter cutoff command signal when the set opening time elapses.
一方チョッパー駆動回路21の制御に関しては、制御部27
Cを、チョッパー16の回転速度を予め設定した速度に制
御するチョッパー回転速度制御手段を備えた構成とし、
その回転速度を制御することによりチョッパー16による
照射光の照射時間、遮断時間が定められる構成とすれば
良い。On the other hand, regarding the control of the chopper drive circuit 21, the control unit 27
C is a configuration including a chopper rotation speed control means for controlling the rotation speed of the chopper 16 to a preset speed,
The irradiation time of the irradiation light by the chopper 16 and the interruption time may be determined by controlling the rotation speed.
さらに波長選択用駆動器23の制御に関しては、例えば制
御部27Cが、シャッター14あるいはチョッパー16による
照射光の断続をカウントする計数手段を備えた構成と
し、ある波長での照射回数が予め設定したある回数に達
した時点で照射波長を変える指令信号を出力させれば良
い。具体的には、シャッター14の開放指令信号もしくは
遮断指令信号、あるいはチョッパー16の同期信号発生器
22からのチョッパー16の動作に同期した信号をカウント
し、その計数値が予め設定した値に達した時に波長変更
指令信号を出力し、その指令信号によって波長選択用駆
動器を動作させるとともに、計数手段をリセットさせれ
ば良い。Further, regarding the control of the wavelength selection driver 23, for example, the control unit 27C is configured to include a counting unit that counts the interruption of the irradiation light by the shutter 14 or the chopper 16, and the number of irradiations at a certain wavelength is preset. A command signal for changing the irradiation wavelength may be output when the number of times is reached. Specifically, the shutter 14 opening command signal or shutoff command signal, or the chopper 16 synchronization signal generator
The signal synchronized with the operation of the chopper 16 from 22 is counted, and when the count value reaches a preset value, a wavelength change command signal is output, and the wavelength selection driver is operated by the command signal and counting is performed. Just reset the means.
また前述のように照射光断続手段としシャッター14を用
いかつ温度上昇値を微分により処理判定してシャッター
14を開放させる場合、その処理判定結果によりチョッパ
ー開放指令信号とともに波長変更指令信号を出力させて
も良い。Further, as described above, the shutter 14 is used as the irradiation light intermittent means, and the shutter is determined by processing the temperature rise value by differentiation.
When opening 14, the wavelength change command signal may be output together with the chopper open command signal depending on the processing determination result.
なお場合によっては波長を一定として試料電極1の電位
を変えて測定することもあり、その場合には波長変更指
令信号を出力させないようにしておけば良い。In some cases, the wavelength may be fixed and the potential of the sample electrode 1 may be changed to perform the measurement. In that case, the wavelength change command signal may not be output.
一方電位印加部33における試料電極1の基準電極31に対
する設定電位の制御に関しては、測定の具体的態様によ
って異なるが、例えば設定電位Vを一定の変化速度で連
続的かつサイクリックに印加させたり、あるいはある一
定電位とそれとは異なる一定電位との間でパルス的に変
化させるなど、予め設定したプログラムに従って変化さ
せるように制御部27Cを構成すれば良い。On the other hand, the control of the set potential of the sample electrode 1 with respect to the reference electrode 31 in the potential applying section 33 varies depending on the specific mode of measurement, but for example, the set potential V is continuously and cyclically applied at a constant change rate, Alternatively, the control unit 27C may be configured to change in accordance with a preset program, such as a pulse-like change between a certain constant potential and a different constant potential.
第2図には、試料電極用感熱素子5および参照用感熱素
子6の出力差を検出するための出力差検出回路23に用い
られる交流ブリッジ24の具体例を示す。第2図におい
て、演算増幅器28は交流ブリッジの作動アンプとして動
作し、演算増幅器29は発振器25の発振周波数例えば10kH
Zの帯域フィルタとして動作する。FIG. 2 shows a specific example of the AC bridge 24 used in the output difference detection circuit 23 for detecting the output difference between the sample electrode thermal element 5 and the reference thermal element 6. In FIG. 2, the operational amplifier 28 operates as an operational amplifier of an AC bridge, and the operational amplifier 29 is an oscillation frequency of the oscillator 25, for example, 10 kHz.
Acts as a Z bandpass filter.
第3図には前記ポテンショスタット装置30の電位印加部
33の具体例を示す。第3図において40は加電圧回路、4
1、42、43はそれぞれ増幅器であり、また44は電流測定
感度調整用の可変抵抗器である。加電圧回路40はデータ
処理・制御部27の制御部27Cからの信号により制御され
るものであり、また電圧出力端子45、電流出力端子46は
それぞれデータ処理・制御部27の信号処理部27Aに接続
されている。FIG. 3 shows the potential applying section of the potentiostat device 30.
33 shows specific examples. In FIG. 3, 40 is a voltage application circuit, 4
1, 42 and 43 are amplifiers, respectively, and 44 is a variable resistor for adjusting current measurement sensitivity. The voltage application circuit 40 is controlled by a signal from the control unit 27C of the data processing / control unit 27, and the voltage output terminal 45 and the current output terminal 46 are connected to the signal processing unit 27A of the data processing / control unit 27, respectively. It is connected.
次に上述のような自動分光光熱測定装置により試料電極
の測定を行なう際の装置の全体的な動作ないし測定方法
を説明する。Next, a description will be given of the overall operation or measuring method of the apparatus when the sample electrode is measured by the above-described automatic spectrophotothermal measuring apparatus.
予め測定すべき試料電極1に感熱素子5を取付けるとと
もにその試料電極1、基準電極31、対極32に電位印加部
33を接続し、試料室2内の電解液中にそれらの電極1、
31、32を浸漬させる。また波長選択器例えば分光器17あ
るいはバンドパスフィルタによって最初に照射すべき光
の波長を設定しておく。そして測定の目的に応じ、基準
電極に対する試料電極1の電位Vを予め設定したプログ
ラムに従って制御し、電極反応を進行させる。その電極
反応において試料電極1に流れた電流iと電位Vは、記
録表示部27Bに記録表示される。The thermosensitive element 5 is attached to the sample electrode 1 to be measured in advance, and the sample electrode 1, the reference electrode 31, and the counter electrode 32 are provided with a potential applying portion.
33 to connect the electrodes 1 in the electrolyte in the sample chamber 2,
Soak 31 and 32. In addition, the wavelength of the light to be first irradiated is set by the wavelength selector such as the spectroscope 17 or the bandpass filter. Then, the potential V of the sample electrode 1 with respect to the reference electrode is controlled according to a preset program according to the purpose of measurement, and the electrode reaction proceeds. The electric current i and the electric potential V that have flowed to the sample electrode 1 in the electrode reaction are recorded and displayed on the recording / display unit 27B.
この状態でシャッター14もしくはチョッパー16により光
路を開放させれば、前記波長の光が試料電極1に照射さ
れ、その照射光のエネルギーのうち試料電極1に吸収さ
れたエネルギーは熱となり、試料電極1の温度が上昇す
る。この試料電極1の温度は感熱素子5によって検出さ
れる。一方試料電極1の周囲の温度も上昇し、その周囲
温度は感熱素子6によって検出される。両者の温度差が
出力差検出回路23によって検出され、試料電極1の温度
から周囲温度を差引いた温度、すなわち周囲温度に対す
る補正を行なった試料電極1のみの温度上昇値に相当す
る信号が同期検出回路26から出力されて、その信号がデ
ータ処理・制御部27に送られる。If the optical path is opened by the shutter 14 or the chopper 16 in this state, the light of the wavelength is irradiated to the sample electrode 1, and the energy absorbed by the sample electrode 1 out of the energy of the irradiation light becomes heat, and the sample electrode 1 Temperature rises. The temperature of the sample electrode 1 is detected by the thermosensitive element 5. On the other hand, the ambient temperature of the sample electrode 1 also rises, and the ambient temperature is detected by the thermosensitive element 6. The temperature difference between the two is detected by the output difference detection circuit 23, and the temperature corresponding to the temperature obtained by subtracting the ambient temperature from the temperature of the sample electrode 1, that is, the signal corresponding to the temperature rise value of only the sample electrode 1 corrected for the ambient temperature is synchronously detected. The signal is output from the circuit 26 and sent to the data processing / control unit 27.
試料電極1に対する照射時間がタイマーで予め設定した
シャッター14の開放時間に達した時、あるいはチョッパ
ー16の回転速度で定まる光透過時間に達した時に、試料
電極1への照射光の光路がシャッター14またはチョッパ
ー16の遮蔽部によって遮断される。この光路遮断によっ
て試料電極1の温度は急速に下降するのに対し周囲の電
解液の温度はほとんど下降しないが、前述のように周囲
温度に対する補正を行なっているから、データ処理・制
御部27には周囲温度の影響を除去した試料電極1自体の
照射光による温度上昇値が与えられることになる。When the irradiation time of the sample electrode 1 reaches the opening time of the shutter 14 preset by the timer or the light transmission time determined by the rotation speed of the chopper 16, the optical path of the irradiation light to the sample electrode 1 is changed. Alternatively, it is shut off by the shielding part of the chopper 16. The temperature of the sample electrode 1 rapidly drops due to the blocking of the optical path, while the temperature of the surrounding electrolytic solution hardly drops. However, since the ambient temperature is corrected as described above, the data processing / control unit 27 Means that the temperature rise value due to the irradiation light of the sample electrode 1 itself from which the influence of the ambient temperature is removed is given.
上述のようにして試料電極1に対する照射光が遮断され
た後、再び光路が開放されて照射光が試料電極1に照射
される。ここで光路遮断後、再び照射が開始されるタイ
ミングは、シャッター14の場合は前述のようにタイマー
の設定によって制御されるか、あるいは温度上昇値の微
分値がある値以下となることによって制御され、またチ
ョッパー16が用いられている場合にはその回転速度によ
って定められる。いずれにしても、光路遮断後に再び照
射が開始されるタイミングは、試料電極1の温度が充分
に低下して周囲温度とほぼ同じとなった時点となるよう
に設定もしくは制御される。そして前記同様にして同じ
波長での2回目の測定がなされ、以下順次同様にして繰
返し測定がなされる。もちろん場合によってはある波長
での測定は1回のみとし、1回のある波長での測定が終
了した時点で後に説明するように波長を変えて次の波長
での測定に移行しても良い。After the irradiation light to the sample electrode 1 is blocked as described above, the optical path is opened again and the irradiation light is irradiated to the sample electrode 1. Here, after the light path is blocked, the timing at which irradiation is started again is controlled by setting the timer as described above in the case of the shutter 14 or by controlling the differential value of the temperature rise value to be below a certain value. Also, if the chopper 16 is used, it is determined by its rotational speed. In any case, the timing at which the irradiation is started again after the light path is blocked is set or controlled so that the temperature of the sample electrode 1 is sufficiently lowered to become substantially the same as the ambient temperature. Then, the second measurement at the same wavelength is performed in the same manner as described above, and the subsequent repeated measurement is similarly performed. Of course, in some cases, the measurement at a certain wavelength may be performed only once, and when the measurement at one wavelength is completed once, the wavelength may be changed and the measurement at the next wavelength may be performed as described later.
このようにして測定した試料電極1の温度変化の時間に
対する波形を第4図に示す。第4図において破線Aは周
囲温度に対する補正を行なわない場合の試料電極1の温
度変化を示し、破線Bは周囲温度の変化を示し、線Cは
周囲温度に対する補正を行なった試料電極1の温度変化
すなわち同期検出回路26の出力波形を示す。この同期検
出回路26の出力波形Cをおよび各照射期間中の最大温度
上昇値(第4図のΔT)が試料電極1のそのときの測定
電位あるいは測定波長における温度上昇値として記録表
示部27Bに記録・表示される。FIG. 4 shows the waveform of the temperature change of the sample electrode 1 measured as described above with respect to time. In FIG. 4, a broken line A shows a temperature change of the sample electrode 1 when the ambient temperature is not corrected, a broken line B shows a change of the ambient temperature, and a line C is a temperature of the sample electrode 1 corrected with respect to the ambient temperature. A change, that is, an output waveform of the synchronization detection circuit 26 is shown. The output waveform C of this synchronization detection circuit 26 and the maximum temperature rise value (ΔT in FIG. 4) during each irradiation period are recorded on the recording display section 27B as the temperature rise value of the sample electrode 1 at the measurement potential or the measurement wavelength at that time. Recorded and displayed.
なお実際の測定においてはシャッター14とチョッパー16
のいずれを用いても良いが通常は感熱素子の応答速度が
遅い場合にはシャッター14を用い、応答速度が充分に速
い場合にはチョッパー16を用いることができる。In the actual measurement, the shutter 14 and chopper 16
Any of the above may be used, but normally the shutter 14 can be used when the response speed of the heat sensitive element is slow, and the chopper 16 can be used when the response speed is sufficiently fast.
一方、波長を走査させて試料電極1の表面生成物のスペ
クトルなどを調べたい場合には、前述のようにして1回
または2回以上、同じ波長での試料電極温度上昇値の測
定が終了したときに、その波長での照射回数をカウント
する計数手段あるいは温度上昇値を微分する回路などを
備えた制御部27Cから波長変更指令信号を出力させ、波
長選択用駆動器50を動作させ、次の波長を選択させる。
そして前記同様にしてその新たに選択された波長での測
定を行なわせる。さらに順次異なる波長での測定を行な
わせれば、最終的に全測定波長領域での測定が終了す
る。すなわち、電極間で反応が進行しているその場で
(in situ)電極表面の状態を観測するために、照射光
の波長全領域での波長走査測定の開始から終了まで試料
電極1の電位Vを一定に制御するか、あるいは電極間を
流れる電気量を一定に制御して行なう。On the other hand, when it is desired to scan the spectrum of the surface product of the sample electrode 1 by scanning the wavelength, the measurement of the sample electrode temperature rise value at the same wavelength is completed once or twice or more as described above. At this time, a wavelength changing command signal is output from the control unit 27C equipped with a counting unit that counts the number of irradiations at the wavelength or a circuit that differentiates the temperature rise value, and the wavelength selecting driver 50 is operated. Select the wavelength.
Then, the measurement at the newly selected wavelength is performed in the same manner as described above. If measurements are sequentially performed at different wavelengths, the measurement in all measurement wavelength regions is finally completed. That is, in order to observe the state of the electrode surface in situ where the reaction is proceeding between the electrodes, the potential V of the sample electrode 1 from the start to the end of the wavelength scanning measurement in the entire wavelength region of the irradiation light. Is controlled to be constant or the amount of electricity flowing between the electrodes is controlled to be constant.
上述のような波長走査測定における各波長での測定値は
標準用カーボンブラック9の感熱素子10の測定値によっ
て補正することが望ましい。すなわち光源8には波長特
性が存在し、波長によって強度が相異するから、絶対的
な試料電極1の吸光特性を得るためには、光源8の波長
特性の影響を除去するための補正を行うことが望まし
い。前述の装置では、ハーフミラー7を光路中に挿入し
て照射光をカーボンブラック9に導き、感熱素子10によ
って全測定波長領域の各波長についてその温度上昇値を
測定する。この場合の具体的測定方法は試料電極1につ
いての測定と同様である。このようにして得られたカー
ボンブラック9の各波長での温度上昇値により前記試料
電極1の温度上昇値を割算することによって試料電極1
の温度上昇値が補正されて、光源8の波長特性による影
響が除去される。なお前述のようにハーフミラー7を設
けた場合には試料電極1における温度上昇値の測定と同
時にカーボンブラック9における温度上昇値の測定を行
なうことができ、このような同時測定の場合には試料電
極1の温度上昇値をその場でカーボンブラック9の温度
上昇値で割算して、波長特性による影響を除去する補正
をその場で行なうことができるが、勿論カーボンブラッ
ク9の測定を試料電極1の測定とは別に行ない、その測
定値を記憶させておいて試料電極1の測定時にカーボン
ブラック9の測定値を読み出して割算し、試料電極1の
測定値を補正しても良い。後者の場合にはハーフミラー
7の代わりに通常のミラーを用いることができる。It is desirable that the measured values at each wavelength in the above wavelength scanning measurement be corrected by the measured values of the thermosensitive element 10 of the standard carbon black 9. That is, since the light source 8 has a wavelength characteristic and the intensity differs depending on the wavelength, in order to obtain an absolute light absorption characteristic of the sample electrode 1, a correction for removing the influence of the wavelength characteristic of the light source 8 is performed. Is desirable. In the above-mentioned device, the half mirror 7 is inserted in the optical path, the irradiation light is guided to the carbon black 9, and the temperature rise value is measured by the heat sensitive element 10 for each wavelength in the entire measurement wavelength region. The specific measurement method in this case is the same as the measurement for the sample electrode 1. The sample electrode 1 was obtained by dividing the temperature rise value of the sample electrode 1 by the temperature rise value of the carbon black 9 thus obtained at each wavelength.
The temperature rise value of is corrected and the influence of the wavelength characteristic of the light source 8 is removed. When the half mirror 7 is provided as described above, it is possible to measure the temperature rise value of the carbon black 9 at the same time as the temperature rise value of the sample electrode 1. The temperature rise value of the electrode 1 can be divided by the temperature rise value of the carbon black 9 on the spot, and the correction for removing the influence of the wavelength characteristics can be performed on the spot. It is also possible to correct the measured value of the sample electrode 1 by performing the measurement separately from the measurement of No. 1 and storing the measured value and reading out and dividing the measured value of the carbon black 9 when measuring the sample electrode 1. In the latter case, a normal mirror can be used instead of the half mirror 7.
以上のように試料電極1の温度上昇値をカーボンブラッ
ク9の温度上昇値によって全波長領域にわたって補正す
ることにより、試料電極1の温度上昇値スペクトルを得
ることができる。ここで試料電極1の温度上昇値は、試
料電極が吸収した光の度合、すなわち吸光度に対応する
から、温度上昇値のスペクトルは吸光度スペクトルに相
当することになり、したがってこの温度上昇値スペクト
ルにより試料電極の分析を行なうとができる。As described above, the temperature rise value of the sample electrode 1 is corrected by the temperature rise value of the carbon black 9 over the entire wavelength range, whereby the temperature rise value spectrum of the sample electrode 1 can be obtained. Here, the temperature rise value of the sample electrode 1 corresponds to the degree of light absorbed by the sample electrode, that is, the absorbance, so that the spectrum of the temperature rise value corresponds to the absorbance spectrum. Electrode analysis can be performed.
以上のところにおいて、実施例の構成と、特許請求の範
囲第1項で規定する第1発明に関して特許請求の範囲第
2項〜第18項に記載した各実施態様、および特許請求の
範囲第19項で規定する第2発明に関して特許請求の範囲
第20項〜第22項に記載した各実施態様との関係について
簡単に説明する。In the above description, the configurations of the embodiments and the respective embodiments described in claims 2 to 18 with respect to the first invention defined in claim 1 and claims 19 With respect to the second invention defined in paragraph (1), the relationship with each of the embodiments described in claims 20 to 22 will be briefly described.
先ず第1発明に関しての実施態様に関して説明すれば、
実施例における制御手段としての制御部27Cは、照射光
断続手段としてのシャッター14もしくはチョッパー16に
よる照射光の断続をカウントする計数手段を備えた構成
として、ある波長での照射回数が予め設定した回数に達
した時点で照射波長を変える指令信号を出力する構成と
しているが、場合によっては波長変更指令信号を出力さ
せないように構成し、波長を一定とする一方、試料電極
1の電位を変えて測定することもでき、これが特許請求
の範囲第2項の実施態様に対応する。すなわちこの場
合、制御手段としての制御部27Cは、試料電極1に対す
る照射光の波長を選択された一定の波長に保持した状態
で照射光の断続を繰返すように照射光断続手段としての
シャッター14もしくはチョッパー16を制御するととも
に、基準電極31に対する試料電極1の電位を予め定めた
プログラムに従って変化させるように電位印加部33を制
御するように構成され、かつ記録表示手段としての記録
表示部27Bは、試料電極1に流れる電流およびシャッタ
ー14もしくはチョッパー16による各照射時ごとの試料電
極1の温度上昇値を試料電極電位に対応して記録表示す
るように構成される。First, the embodiment of the first invention will be described.
The control unit 27C as the control means in the embodiment is configured as a configuration including a counting means for counting the interruption of the irradiation light by the shutter 14 or the chopper 16 as the irradiation light interrupting means, and the number of times of irradiation at a certain wavelength is set in advance. Is configured to output a command signal to change the irradiation wavelength when the temperature reaches, but in some cases, the wavelength change command signal is not output to keep the wavelength constant while measuring the potential by changing the potential of the sample electrode 1. It is also possible, which corresponds to the embodiment of claim 2. That is, in this case, the control unit 27C as the control means, the shutter 14 as the irradiation light interrupting means so as to repeat the interrupting of the irradiation light while maintaining the wavelength of the irradiation light with respect to the sample electrode 1 at the selected constant wavelength. The record display unit 27B, which is configured to control the chopper 16 and to control the potential applying unit 33 so as to change the potential of the sample electrode 1 with respect to the reference electrode 31 according to a predetermined program, and as the record display unit, The current flowing through the sample electrode 1 and the temperature rise value of the sample electrode 1 at each irradiation by the shutter 14 or the chopper 16 are recorded and displayed corresponding to the sample electrode potential.
一方、実施例における制御手段としての制御部27Cを、
前述のように照射光断続手段としてのシャッター14もし
くはチョッパー16による照射光の断続をカウントする計
数手段を備えた構成として、ある波長での照射回数が予
め設定した回数に達した時点で波長変更指令信号を出力
させる構成とした例は、特許請求の範囲第3項で規定し
た実施態様に対応する。すなわちこの場合、制御手段と
しての制御部27Cは、照射光断続手段としてのシャッタ
ー14もしくはチョッパー16による試料電極1に対する1
回以上の所定回数の照射が終了するたびごとに照射光の
波長を変えて全測定波長領域にわたって波長を走査させ
るように選択照射手段としての分光器17を制御する構成
とされ、かつ記録表示手段としての記録表示部27Bは、
照射光波長に対応して各波長での試料電極温度上昇値を
記録表示する構成とされている。On the other hand, the control unit 27C as the control means in the embodiment,
As described above, the wavelength change command is issued when the number of irradiations at a certain wavelength reaches a preset number, as a configuration provided with a counting means for counting the number of interruptions of the irradiation light by the shutter 14 or the chopper 16 as the irradiation light interrupting means. The example in which the signal is output corresponds to the embodiment defined in claim 3. That is, in this case, the control unit 27C as the control means controls the sample electrode 1 by the shutter 14 or the chopper 16 as the irradiation light intermittent means.
Each time the irradiation of a predetermined number of times or more is completed, the spectroscope 17 as the selective irradiation means is controlled so that the wavelength of the irradiation light is changed and the wavelength is scanned over the entire measurement wavelength region, and the recording / display means The record display section 27B as
The sample electrode temperature rise value at each wavelength corresponding to the wavelength of the irradiation light is recorded and displayed.
一方、波長測定時における試料電極に対する電位、電流
の制御も制御手段としての制御部27Cが行なうが、前述
の実施例の場合はその制御部27Cは電位印加部33を通じ
て試料電極1の電位を制御する。すなわち特許請求の範
囲第4項の実施態様で示すように、制御手段としての制
御部27Cは、波長走査測定時において試料電極1の表面
状態を実質的に一定に保つべく基準電極に対する試料電
極の電位を制御するように構成される。On the other hand, the control unit 27C as the control means also controls the potential and the current with respect to the sample electrode at the time of wavelength measurement. In the case of the above-mentioned embodiment, the control unit 27C controls the potential of the sample electrode 1 through the potential applying unit 33. To do. That is, as shown in the embodiment of claim 4, the control unit 27C as the control means controls the sample electrode with respect to the reference electrode to keep the surface state of the sample electrode 1 substantially constant during the wavelength scanning measurement. It is configured to control the electric potential.
但し、特許請求の範囲第5項で規定する実施態様で示す
ように、制御手段を、波長走査測定時において試料電極
1の表面状態を実質的に一定に保つべく電極間に流す電
気量を一定に制御するように構成しても良い。However, as shown in the embodiment defined in claim 5, the control means sets the amount of electricity flowing between the electrodes to be constant in order to keep the surface state of the sample electrode 1 substantially constant during wavelength scanning measurement. You may comprise so that it may be controlled to.
また、前述の実施例における高輝度光源8と波長選択器
としての分光器17は、特許請求の範囲第6項の実施態様
において規定しているように、試料電極1に選択された
波長の光を照射するための選択照射手段に相当する。Further, the high-intensity light source 8 and the spectroscope 17 as the wavelength selector in the above-described embodiment are provided with the light of the wavelength selected for the sample electrode 1 as defined in the embodiment of claim 6. Corresponds to a selective irradiation means for irradiating.
ここで上記波長選択器は、実施例に示される分光器に限
らず、所定の帯域幅を有する複数のバンドパスフィルタ
で構成して、前記照射光断続手段からの信号によって光
源からの光が通過すべきフィルタを順次交換させるよう
に構成しても良く、この実施態様が特許請求の範囲第7
項に相当する。Here, the wavelength selector is not limited to the spectroscope shown in the embodiment, and is constituted by a plurality of bandpass filters having a predetermined bandwidth, and the light from the light source passes by the signal from the irradiation light interrupting means. The filters to be replaced may be sequentially replaced, and this embodiment has the following features.
Corresponds to the term.
一方実施例では、前記波長選択器を、光源からの光を分
光する分散素子17Aを備えた分光器17で構成しており、
照射光断続手段としてのシャッター14もしくはチョッパ
ー16からの信号によって分散素子17Aの波長選択用駆動
器50を駆動させるようにしており、この構成が特許請求
の範囲第8項記載の実施態様に相当する。On the other hand, in the embodiment, the wavelength selector is composed of a spectroscope 17 including a dispersive element 17A that disperses light from a light source,
The wavelength selection driver 50 of the dispersive element 17A is driven by a signal from the shutter 14 or the chopper 16 as the irradiation light connecting / disconnecting means, and this configuration corresponds to the embodiment described in claim 8. .
さらに、前述の波長選択手段としては、実施例のような
高輝度光源8および分光器17に限らず、特許請求の範囲
第9項の実施態様で示すように、1個もしくは複数個の
単一波長レーザー光源で構成しても良く、あるいは特許
請求の範囲第10項の実施態様に示すように、可変波長レ
ーザー光源で構成することができる。Further, the above-mentioned wavelength selecting means is not limited to the high-intensity light source 8 and the spectroscope 17 as in the embodiment, but as shown in the embodiment of claim 9, one or a plurality of single It may be composed of a wavelength laser light source, or may be composed of a variable wavelength laser light source as shown in the embodiment of claim 10.
一方前述の実施例においては、試料電極1に対する照射
光束の照射を断続するための照射光断続手段として、シ
ャッター(光遮断器)14とチョッパー(光断続器)16と
の両者を用いているが、既に述べた通りいずれか一方の
みを用いることができる。そして特にシャッター(光遮
断器)14を用いた場合についての実施態様を規定したの
が特許請求の範囲第11項〜第13項であり、またチョッパ
ー(光断続器)16を用いた場合についての実施態様を規
定したのが特許請求の範囲第14項〜第16項である。On the other hand, in the above-described embodiment, both the shutter (light blocker) 14 and the chopper (light interrupter) 16 are used as the irradiation light interrupting means for interrupting the irradiation of the irradiation light beam to the sample electrode 1. As described above, only one of them can be used. Further, it is the claims 11 to 13 that define the embodiment especially when the shutter (optical breaker) 14 is used, and when the chopper (optical interrupter) 16 is used. The embodiments are defined in claims 14 to 16.
さらに前述の実施例では、温度検出手段として、測定温
度範囲内において実質的に特性が同じ2個の感熱素子5,
6を用い、そのうち一方の感熱素子5は試料電極温度を
直接検出するべく試料電極1に接触して配置するととも
に、他方の感熱素子6は試料電極1の周囲の電解液の温
度を検出するべく試料電極近傍に配置し、両感熱素子5,
6の検出信号の出力差を出力差検出回路23によって検出
することにより周囲の電解液の温度変化の影響を除去し
た試料電極のみの温度上昇を検出するように構成してお
り、このような構成が特許請求の範囲第17項で規定する
実施態様に相当する。Further, in the above-mentioned embodiment, as the temperature detecting means, two heat-sensitive elements 5, which have substantially the same characteristics within the measurement temperature range,
6, one of the heat-sensitive elements 5 is arranged in contact with the sample electrode 1 to directly detect the temperature of the sample electrode, and the other heat-sensitive element 6 is used to detect the temperature of the electrolyte solution around the sample electrode 1. Placed near the sample electrode,
By detecting the output difference of the detection signal of 6 by the output difference detection circuit 23, the temperature rise of only the sample electrode from which the influence of the temperature change of the surrounding electrolyte solution is removed is configured to be detected. Corresponds to the embodiment defined in claim 17.
またここで、出力差検出回路23としては直流ブリッジも
しくは交流ブリッジが用いられるが、このような構成が
特許請求の範囲第18項で規定する実施態様に相当する。Further, here, a DC bridge or an AC bridge is used as the output difference detection circuit 23, and such a configuration corresponds to the embodiment defined in claim 18.
次に第2発明に関しての実施態様について説明すれば、
第2発明についての実施例自体は第1発明の実施例と共
通であり、この実施例では、照射光断続手段としてのシ
ャッター14もしくはチョッパー16により試料電極1に対
する1回以上の所定回数の照射が終了するたびごとに、
照射光の波長を選択照射手段としての分光器17により変
えて測定波長全領域にわたって波長を走査させるように
選択照射手段としての分光器17を制御し、かつその試料
電極1の測定と同時もしくは別にカーボンブラック9に
測定波長全領域にわたって順次照射光を照射して、標準
用温度検出手段としての感熱素子10から得られた検出信
号により測定全領域にわたって試料電極1の温度上昇値
を補正し、これにより照射光の各波長エネルギーの相違
に基く測定誤差を較正するようにしており、このような
構成が特許請求の範囲第20項記載の実施態様に相当す
る。Next, the embodiment of the second invention will be described.
The embodiment itself of the second invention is the same as the embodiment of the first invention, and in this embodiment, the shutter 14 or the chopper 16 as the irradiation light intermittent means irradiates the sample electrode 1 a predetermined number of times or more. Every time I finish,
The wavelength of the irradiation light is changed by the spectroscope 17 as the selective irradiation means to control the spectroscope 17 as the selective irradiation means so as to scan the wavelength over the entire measurement wavelength region, and simultaneously with or separately from the measurement of the sample electrode 1. The carbon black 9 is sequentially irradiated with irradiation light over the entire measurement wavelength region, and the temperature rise value of the sample electrode 1 is corrected over the entire measurement region by the detection signal obtained from the thermosensitive element 10 as the standard temperature detection means. By this, the measurement error based on the difference in the wavelength energy of the irradiation light is calibrated, and such a configuration corresponds to the embodiment described in claim 20.
さらに実施例では、測定範囲内において実質的に特性が
同じ2個の感熱素子5,6のうちの第1の感熱素子5を試
料電極温度を直接検出するべく試料電極1に接触して配
置するとともに、第2の感熱素子6を試料電極1の周囲
の電解液の温度を検出するべく試料電極近傍に配置し、
一方カーボンブラックに接触して第3の感熱素子10を配
置し、さらに必要に応じてカーボンブラックの近傍に別
の感熱素子を配置した構成としているが、このような構
成が特許請求の範囲第21項記載の実施態様に相当する。Further, in the embodiment, the first heat sensitive element 5 of the two heat sensitive elements 5 and 6 having substantially the same characteristics within the measurement range is arranged in contact with the sample electrode 1 so as to directly detect the sample electrode temperature. At the same time, the second heat sensitive element 6 is arranged in the vicinity of the sample electrode in order to detect the temperature of the electrolytic solution around the sample electrode 1,
On the other hand, the third heat sensitive element 10 is arranged in contact with the carbon black, and another heat sensitive element is arranged near the carbon black if necessary. Such a construction is claimed in claim 21. It corresponds to the embodiment described in the paragraph.
そして実施例では、上述の感熱素子を直流ブリッジもし
くは交流ブリッジに組込んだ構成としており、このよう
な構成が特許請求の範囲第22項記載の実施態様に相当す
る。Further, in the embodiment, the above-mentioned heat-sensitive element is incorporated in a DC bridge or an AC bridge, and such a configuration corresponds to the embodiment described in claim 22.
以下にこの発明の装置を用いて実際に各種試料電極の測
定を行なった例を示す。The following is an example of actual measurement of various sample electrodes using the apparatus of the present invention.
第5図はAu電極上へのCu電析および表面酸化皮膜の生成
反応を調べるため、試料電極としてAu電極、基準電極と
して飽和カロメル電極を用いるとともに0.005モル濃度
のCuイオンを有する0.1モル濃度のNa2SO2を電解液とし
て用いて、照射光波長を一定として試料電極の電位をサ
イクリックに変化させたときのV−i曲線(サイクリッ
クポルタメトリー)およびV−ΔT(試料電極の温度上
昇値)曲線を測定した結果を示す。なお照射光の断続は
チョッパーを用いて8Hzで行ない、照射光としては光強
度0.8W、波長541.5nmのアルゴイオンレーザー光を用い
た。Fig. 5 shows the results of investigating the reaction of Cu electrodeposition on the Au electrode and the formation reaction of the surface oxide film. The Au electrode was used as the sample electrode and the saturated calomel electrode was used as the reference electrode. Using Na 2 SO 2 as the electrolyte, the potential of the sample electrode was cyclically changed with the irradiation light wavelength kept constant, and the V-i curve (cyclic portometry) and V-ΔT (temperature rise of the sample electrode) (Value) shows the result of measuring the curve. The irradiation light was interrupted at 8 Hz using a chopper, and the irradiation light was an Argo ion laser light having a light intensity of 0.8 W and a wavelength of 541.5 nm.
第5図に示すように電位Vが負となってCuが電析される
に伴い、ΔTは増加傾向に変化する。これは、Cu電析に
より電極表面での光吸収が増加していることを示す。さ
らに電位Vを正方向へ変化させてCuが溶出するに伴い、
ΔTは減少し、Cuが完全に表面から溶液側へ溶出して表
面が元のAuにもどることでΔTは最初の点へもどること
がわかる。このようなΔTの挙動は、V−i曲線と同様
に繰返しの電位掃引に対し良い再現性を示し、したがっ
てV−ΔT曲線から、金の表面に銅が電析したり溶解し
たりする様子を、光を吸収するか反射しやすくなったか
により、即ちΔTの変化として観測することができる。As shown in FIG. 5, as the potential V becomes negative and Cu is electrodeposited, ΔT tends to increase. This indicates that the light absorption on the electrode surface is increased by Cu electrodeposition. Furthermore, as the potential V is changed in the positive direction and Cu elutes,
It can be seen that ΔT decreases and Cu elutes completely from the surface to the solution side and the surface returns to the original Au, and ΔT returns to the initial point. Such a behavior of ΔT shows good reproducibility with respect to repeated potential sweeps as in the case of the V-i curve. Therefore, it can be seen from the V-ΔT curve that copper is electrodeposited or dissolved on the surface of gold. Can be observed depending on whether light is absorbed or reflected easily, that is, as a change in ΔT.
第6図は、第5図の測定と同じ電極、電解液を用い、か
つ照射条件も同じとし、Cu電析−Cu溶出に伴うΔTの相
対変化を流れた電気量に対してプロットしたものであ
る。ここで試料電極の電位は前半期間では−0.5VのCu析
出電位で一定とし、後半期間では+0.5VのCu溶出電位で
一定とした。第6図から、ΔTは析出層が薄い領域では
電気量に対しほぼ直線的に増加し、その後飽和に達す
る。これは、電析した量に関係しておこり、ある厚さに
なると光を全部吸収して飽和することを表わしている。
従って、これより表面電析状態の解析も可能となる。FIG. 6 is a plot of the relative change in ΔT accompanying Cu electrodeposition-Cu elution with respect to the amount of electricity flowing, using the same electrodes and electrolytes as in the measurement of FIG. 5 and the same irradiation conditions. is there. Here, the potential of the sample electrode was kept constant at a Cu deposition potential of −0.5 V in the first half period, and was kept constant at a Cu elution potential of +0.5 V in the second half period. From FIG. 6, ΔT increases almost linearly with the amount of electricity in the region where the deposited layer is thin, and then reaches saturation. This occurs in relation to the amount of the electrodeposited, and indicates that the light is completely absorbed and saturated at a certain thickness.
Therefore, it becomes possible to analyze the surface electrodeposition state.
第7図はAu電極のアノード酸化皮膜の生成反応を調べる
ため、試料電極としてAu電極、基準電極として飽和カロ
メル電極を用い、電解液として1モル濃度のHClO4を用
いた場合の第5図と同様な測定結果を示す。なお照射条
件は第5図の場合と同じである。FIG. 7 is a graph showing the formation reaction of the anodic oxide film on the Au electrode, as shown in FIG. 5 when the Au electrode was used as the sample electrode, the saturated calomel electrode was used as the reference electrode, and 1 molar HClO 4 was used as the electrolyte. Similar measurement results are shown. The irradiation conditions are the same as in FIG.
第8図は同じくAu酸化皮膜生成およびAu酸化皮膜溶出に
伴うΔTの相対変化を流れた電気量に対してプロットし
たものである。なお、電極、電解液、照射条件は第7図
の場合と同じであり、また試料電極の電位は中途までは
+1.2Vで一定としその後+0.5Vに変えた。金は、酸化皮
膜が一層か二層しか出来ない非常に酸化しにくい安定な
金属である。しかしながら第8図の結果より、本発明の
方式によれば、ΔTが直線的に変化する領域及び飽和領
域も観測され、酸化皮膜の一層か二層程度のものでも分
解能良く充分検出出来る感度であることが判る。Similarly, FIG. 8 is a plot of the relative change in ΔT associated with Au oxide film formation and Au oxide film elution with respect to the amount of electricity flowing. The electrodes, the electrolytic solution, and the irradiation conditions were the same as in the case of FIG. 7, and the potential of the sample electrode was kept constant at +1.2 V until the middle, and then changed to +0.5 V. Gold is a stable metal that is very hard to oxidize because it has only one or two oxide layers. However, from the results of FIG. 8, according to the method of the present invention, a region where ΔT changes linearly and a saturation region are also observed, and the sensitivity is sufficient to detect even one or two layers of oxide film with good resolution. I understand.
第9図は白金電極にDHV+Br-フィルムを電着させた際の
波長走査測定による光熱分光スペクトルを示す。この測
定においては、−0.2Vと−0.55Vとの間で変化するパル
ス電位を試料電極に印加させて電着フィルム厚さを一定
に保ち、その状態で波長を走査させてΔTを測定した。
このように波長走査によって光熱分光スペクトルを得
て、電極表面の生成物を調べることもできる。FIG. 9 shows a photothermal spectroscopic spectrum obtained by wavelength scanning measurement when a DHV + Br − film was electrodeposited on a platinum electrode. In this measurement, a pulse potential varying between −0.2 V and −0.55 V was applied to the sample electrode to keep the thickness of the electrodeposition film constant, and the wavelength was scanned in that state to measure ΔT.
In this way, it is also possible to obtain a photothermal spectrum by wavelength scanning and examine the products on the electrode surface.
第10図は第9図の場合と同様に白金電極にDHV+Br-フィ
ルムを電着させた際のクーロンメータで測定した単位面
積当りに流れた電荷とΔTとの関係を示す。この場合試
料電極電位は−0.5Vで一定とし、500nmの照射光によっ
てΔTを経時的に測定した。3×10-3クーロン/cm2程
度まではΔTはほぼ直線的に増加する。電荷量は膜厚に
ほぼ比例するから、ΔTの測定によって膜厚を知ること
も可能である。Similar to the case of FIG. 9, FIG. 10 shows the relation between ΔT and the charge flowing per unit area measured by a Coulomb meter when a DHV + Br − film was electrodeposited on a platinum electrode. In this case, the sample electrode potential was kept constant at -0.5 V, and ΔT was measured over time with irradiation light of 500 nm. ΔT increases almost linearly up to about 3 × 10 -3 coulomb / cm 2 . Since the amount of charge is almost proportional to the film thickness, it is possible to know the film thickness by measuring ΔT.
発明の効果 この発明の電解電極の自動分光測定装置によれば、電解
液中において電極反応が進行している電解電極を、その
場で測定することができ、したがって電極反応の進行状
況等をその場で知ることができるから、電極反応の研究
その他に寄与することができ、特に電解液中で固体であ
る電極表面生成物がスペクトルを得ることができるとと
もに、生成物の膜厚を知ることができるなど、顕著な効
果を奏することができる。そしてまたこの発明の装置
は、電解電極のその場測定を自動的に行なうことがで
き、また温度上昇によって測定するものであるため、試
料電極を厳密に研磨する必要もなく、さらには対象とな
る試料電極の光学的厚みも限定されない等、従来の電解
電極その場測定法では得られない特徴を有するものであ
る。EFFECTS OF THE INVENTION According to the automatic spectroscopic measurement apparatus for electrolytic electrodes of the present invention, the electrolytic electrode in which the electrode reaction is progressing in the electrolytic solution can be measured in situ, and therefore the progress of the electrode reaction and the like can be measured. Since it can be known in the field, it can contribute to the research of electrode reactions and the like. In particular, it is possible to obtain a spectrum of the electrode surface product that is solid in the electrolytic solution and to know the film thickness of the product. It is possible to achieve a remarkable effect. Further, since the apparatus of the present invention is capable of automatically performing in-situ measurement of the electrolytic electrode and measuring by the temperature rise, it is not necessary to strictly polish the sample electrode, and further, it is a target. The sample electrode has a feature that cannot be obtained by the conventional in-situ measurement method of the electrolytic electrode, such as the optical thickness is not limited.
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の電解電極自動光熱分光測定装置の一
実施例を示す略解図、第2図は第1図の装置に使用され
る出力差検出回路としての交流ブリッジの一例を示す結
線図、第3図は第1図の装置に使用されるポテンショス
タット装置の電位印加部の具体例を示す結線図、第4図
はこの発明の装置を用いて試料電極の測定を行なった場
合の試料電極の温度変化の一例(周期検出回路26の出力
波形)を模式的に示す波形図、第5図はAu電極へのCu電
析実験におけるサイクリックなV−i曲線およびV−Δ
T曲線を示す図、第6図は同じくAu電極へのCu電析実験
におけるΔTと電気量との関係を示す図、第7図はAu電
極のアノード酸化実験におけるサイクリックなV−i曲
線およびV−ΔT曲線を示す図、第8図は同じくAu電極
のアノード酸化実験におけるΔTと電気量との関係を示
す図、第9図はDHV+Br-フィルムの電着実験における光
熱分光スペクトルを示す図、第10図は同じくDHV+Br-フ
ィルムの電着実験におけるΔTと電荷との関係を示す図
である。 1……試料電極、2……試料室、5……試料電極用感熱
素子、6……参照用感熱素子、8……光源、9……カー
ボンブラック、10……標準用感熱素子、13……第1の照
射光断続手段、14……シャッター(光遮断機)、15……
第2の照射光断続手段、16……チョッパー(光断続
機)、17……波長選択器としての分光器、17A……分散
素子、18……シャッター駆動手段、20……チョッパー駆
動手段、23……出力差検出回路、24……交流ブリッジ、
26……同期検出回路、27……データ処理・制御部、30…
…ポテンショスタット装置、31……基準電極、32……対
極、33……電位印加部。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an electrolytic electrode automatic photothermal spectroscopic measurement device of the present invention, and FIG. 2 is an alternating current as an output difference detection circuit used in the device of FIG. FIG. 4 is a connection diagram showing an example of a bridge, FIG. 3 is a connection diagram showing a specific example of the potential applying section of the potentiostat device used in the device of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a waveform diagram schematically showing an example of the temperature change of the sample electrode (output waveform of the period detection circuit 26) when the measurement is performed, and FIG. 5 is a cyclic V-i curve in the Cu electrodeposition experiment on the Au electrode. And V-Δ
FIG. 6 is a diagram showing a T curve, FIG. 6 is a diagram showing a relationship between ΔT and an electric quantity in the Cu electrodeposition experiment on the Au electrode, and FIG. 7 is a cyclic V-i curve in the anodic oxidation experiment of the Au electrode and FIG. 8 is a view showing a V-ΔT curve, FIG. 8 is a view showing a relationship between ΔT and an electric quantity in the anodic oxidation experiment of the Au electrode, and FIG. 9 is a photothermal spectroscopic spectrum in the electrodeposition experiment of the DHV + Br − film. Similarly, FIG. 10 and FIG. 10 are views showing the relationship between ΔT and electric charge in the electrodeposition experiment of DHV + Br − film. 1 ... Sample electrode, 2 ... Sample chamber, 5 ... Sample electrode thermal element, 6 ... Reference thermal element, 8 ... Light source, 9 ... Carbon black, 10 ... Standard thermal element, 13 ... … First irradiation light interrupter, 14 …… Shutter (light blocker), 15 ……
Second irradiation light interrupting means, 16 ... Chopper (optical interrupter), 17 ... Spectrometer as wavelength selector, 17A ... Dispersion element, 18 ... Shutter driving means, 20 ... Chopper driving means, 23 ...... Output difference detection circuit, 24 …… AC bridge,
26 ... Synchronous detection circuit, 27 ... Data processing / control section, 30 ...
… Potentiostat device, 31 …… reference electrode, 32 …… counter electrode, 33 …… potential application section.
Claims (22)
電極の表面状態を光熱分光法により分析するための自動
光熱分光装置において: 周囲から熱的に分離された、電解液を収容する試料室
と; 測定すべき電解電極としての試料電極とともに前記試料
室内の電解液中に浸漬される基準電極および対極と、そ
の基準電極に対する試料電極の電位を設定電位に保持し
かつその設定電位を変化させ得るようにした電位印加部
とからなるポテンショスタット装置と; 前記試料室内の試料電極に対して選択された波長の光を
照射する選択照射手段と; 試料電極に対する照射光束の照射を断続するための照射
光断続手段と; 照射光による試料電極の温度上昇値を直接検出するため
の温度検出手段と; その温度検出手段により検出された試料電極の温度上昇
値、前記試料電極に流れた電流、および基準電極に対す
る試料電極の電位を記録表示する記録表示手段と; 前記選択照射手段、照射光断続手段、および電位印加部
を制御する制御手段とを有して構成されることを特徴と
する電解電極の自動光熱分光測定装置。1. An automatic photothermal spectroscopic apparatus for in-situ analysis of the surface state of an electrolytic electrode by photothermal spectroscopy while an electrode reaction by electrolysis is in progress: A sample containing an electrolytic solution, which is thermally separated from the surroundings. Chamber; a reference electrode and a counter electrode that are immersed in an electrolytic solution in the sample chamber together with a sample electrode as an electrolytic electrode to be measured, and the potential of the sample electrode with respect to the reference electrode is held at a set potential and the set potential is changed. A potentiostat device composed of a potential applying section adapted to be capable of controlling; a selective irradiation means for irradiating the sample electrode in the sample chamber with light of a selected wavelength; and for intermittently irradiating the sample electrode with the irradiation light beam. Irradiation light interrupting means; temperature detecting means for directly detecting a temperature rise value of the sample electrode due to the irradiation light; temperature of the sample electrode detected by the temperature detecting means A recording and displaying means for recording and displaying an ascending value, a current flowing through the sample electrode, and the potential of the sample electrode with respect to a reference electrode; and a control means for controlling the selective irradiation means, the irradiation light interrupting means, and the potential applying section. An automatic photothermal spectroscopic measurement device for electrolytic electrodes, characterized by being configured as follows.
の波長を選択された一定の波長に保持した状態で照射光
の断続を繰返すように照射光断続手段を制御するととも
に、基準電極に対する試料電極の電位を予め定めたプロ
グラムに従って変化させるように電位印加部を制御し、
かつ前記記録表示手段が、試料電極に流れる電流および
照射光断続手段による各照射時ごとの試料電極の温度上
昇値を試料電極電位に対応して記録表示するようになさ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
電解電極の自動光熱分光測定装置。2. The control means controls the irradiation light interrupting means so as to repeat the interrupting of the irradiation light while keeping the wavelength of the irradiation light with respect to the sample electrode at a selected constant wavelength, and the sample with respect to the reference electrode. Control the potential applying section to change the potential of the electrode according to a predetermined program,
Further, the recording and displaying means records and displays the current flowing through the sample electrode and the temperature rise value of the sample electrode at each irradiation by the irradiation light interrupting means in correspondence with the sample electrode potential. An automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 1.
料電極に対する1回以上の所定回数の照射が終了するた
びごとに照射光の波長を変えて全測定波長領域にわたっ
て波長を走査させるように選択照射手段を制御し、かつ
前記記録表示手段が照射光波長に対応して各波長での試
料電極温度上昇値を記録表示するようになされているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電解電極の
自動光熱分光測定装置。3. The control means changes the wavelength of the irradiation light every time when the irradiation light interrupting means completes the irradiation of the sample electrode one or more times, and scans the wavelength over the entire measurement wavelength range. 2. The selective irradiation means is controlled, and the recording / display means records and displays the sample electrode temperature rise value at each wavelength corresponding to the irradiation light wavelength. An automatic photothermal spectroscopic measurement device for the electrolytic electrode described.
試料電極の表面状態を実質的に一定に保つべく基準電極
に対する試料電極の電位を制御するようになされている
特許請求の範囲第3項記載の電解電極の自動光熱分光測
定装置。4. The control means according to claim 3, wherein the control means controls the potential of the sample electrode with respect to the reference electrode in order to keep the surface state of the sample electrode substantially constant during wavelength scanning measurement. An automatic photothermal spectroscopic measurement device for the electrolytic electrode described.
試料電極の表面状態を実質的に一定に保つべく電極間に
流す電気量を一定に制御するようになされている特許請
求の範囲第3項記載の電解電極の自動光熱分光測定装
置。5. The control means according to claim 3, wherein the quantity of electricity flowing between the electrodes is controlled to be constant in order to keep the surface state of the sample electrode substantially constant during wavelength scanning measurement. An automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to the item.
光源からの光から所要波長の光を選択するための波長選
択器とから構成されている特許請求の範囲第1項記載の
電解電極の自動光熱分光測定装置。6. The electrolysis according to claim 1, wherein the selective irradiation means comprises a high-intensity light source and a wavelength selector for selecting light of a required wavelength from the light from the light source. Automatic photothermal spectrophotometer for electrodes.
複数のバンドパスフィルタで構成され、前記照射光断続
手段からの信号によって光源からの光が通過すべきフィ
ルタを順次交換させるようにした特許請求の範囲第6項
記載の電解電極の自動光熱分光測定装置。7. The wavelength selector is composed of a plurality of bandpass filters having a predetermined bandwidth, and the filters from which the light from the light source should pass are sequentially replaced by signals from the irradiation light interrupting means. The automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 6.
る分散素子を備えた分光器で構成され、前記照射光断続
手段からの信号によって分散素子の波長選択用駆動器を
駆動させるようにした特許請求の範囲第6項記載の電解
電極の自動光熱分光測定装置。8. The wavelength selector is composed of a spectroscope having a dispersive element that disperses light from a light source, and drives a wavelength selecting driver of the dispersive element by a signal from the irradiation light interrupting means. 7. An automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 6.
の単一波長レーザー光源で構成された特許請求の範囲第
1項記載の電解電極の自動光熱分光測定装置。9. The automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 1, wherein the selective irradiation means comprises one or a plurality of single wavelength laser light sources.
源で構成された特許請求の範囲第1項記載の電解電極の
自動光熱分光測定装置。10. The automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 1, wherein the selective irradiation means is composed of a variable wavelength laser light source.
の光遮断器を光路中に挿入および光路から離脱させるた
めの駆動手段とからなり、前記制御手段は、前記光遮断
器による光路の開時間および閉時間を設定するタイマー
を有する構成とされている特許請求の範囲第1項記載の
電解電極の自動光熱分光測定装置。11. The irradiation light interrupting means comprises an optical breaker and a driving means for inserting the optical breaker into and out of the optical path, and the control means comprises an optical path by the optical breaker. The automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 1, wherein the automatic photothermal spectroscopic measurement device has a timer for setting an opening time and a closing time of the.
の光遮断器を光路中に挿入および光路から離脱させるた
めの駆動手段とからなり、前記制御手段は、前記温度検
出手段の出力信号を処理判定した結果によって前記光遮
断器による光路の開放のタイミングを制御するとともに
タイマーに予め設定した時間によって光遮断器の開放時
間を制御する構成とされている特許請求の範囲第1項記
載の電解電極の自動光熱分光測定装置。12. The irradiation light interrupting means comprises an optical breaker and a driving means for inserting the optical breaker into and out of the optical path, and the control means outputs the output of the temperature detecting means. 2. The structure according to claim 1, wherein the timing of opening the optical path by the optical circuit breaker is controlled according to the result of processing determination of a signal, and the opening time of the optical circuit breaker is controlled by a time preset in a timer. Photothermal Spectrometer for Electrolysis Electrodes.
力信号を微分してその微分値が予め定めた値よりも小さ
くなった時に光遮断器により光路の開放を行なわせるよ
うに構成されている特許請求の範囲第12項記載の電解電
極の自動光熱分光測定装置。13. The control means is configured to differentiate the output signal of the temperature detecting means and to cause the optical breaker to open the optical path when the differential value becomes smaller than a predetermined value. 13. An automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 12.
光遮断部を交番的に形成した光断続器と、その光断続器
を連続駆動させる駆動手段とからなり、前記光断続器を
予め設定した速度で駆動させることにより照射光を交番
的に断続させるように構成した特許請求の範囲第1項記
載の電解電極の自動光熱分光測定装置。14. The irradiation light interrupting means comprises an optical interrupter in which a light transmitting portion and a light interrupting portion are alternately formed, and a driving means for continuously driving the optical interrupter, and the optical interrupter is preliminarily provided. The automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 1, wherein the irradiation light is alternately and intermittently driven by driving at a set speed.
成されている特許請求の範囲第14項記載の電解電極の自
動光熱分光測定装置。15. The automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 14, wherein the optical interrupter is composed of a rotary chopper.
断続器の開閉に同期して同期検出するように構成した特
許請求の範囲第14項記載の電解電極の自動光熱分光測定
装置。16. The automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 14, wherein the signal from the temperature detecting means is synchronously detected in synchronization with opening and closing of the optical interrupter.
て実質的に特性が同じ2個の感熱素子によって構成し、
一方の感熱素子は試料電極温度を直接検出するべく試料
電極に接触して配置するとともに、他方の感熱素子は試
料電極の周囲の電解液の温度を検出するべく試料電極近
傍に配置し、両感熱素子の検出信号の出力差を出力差検
出回路によって検出することにより周囲の電解液の温度
変化の影響を除去した試料電極のみの温度上昇を検出す
るように構成した特許請求の範囲第1項記載の自動光熱
分光測定装置。17. The temperature detecting means comprises two heat-sensitive elements having substantially the same characteristics within a measuring range,
One heat-sensitive element is placed in contact with the sample electrode to directly detect the sample electrode temperature, and the other heat-sensitive element is placed near the sample electrode to detect the temperature of the electrolyte around the sample electrode. The temperature rise of only the sample electrode from which the influence of the temperature change of the surrounding electrolyte solution is removed by detecting the output difference of the detection signal of the element by the output difference detection circuit. Automatic photothermal spectrophotometer.
素子を組込んだ直流ブリッジまたは交流ブリッジにより
構成されている特許請求の範囲第17項記載の電解電極の
自動光熱分光測定装置。18. The automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 17, wherein said output difference detection circuit is constituted by a DC bridge or an AC bridge incorporating said two thermosensitive elements.
解電極の表面状態を光熱分光法により分析するための自
動光熱分光装置において: 周囲から熱的に分離された、電解液を収容する試料室
と; 測定すべき試料電極とともに前記試料室内の電解液中に
浸漬される基準電極および対極と、その基準電極に対す
る試料電極の電位を設定電位に保持しかつその設定電位
を変化させ得るようにした電位印加部とからなるポテン
ショスタット装置と; 前記試料室内の試料電極に対して選択された波長の光を
照射する選択照射手段と; 試料電極に対する照射光束の照射を断続するための照射
光断続手段と; 照射光による試料電極の温度上昇値を直接検出するため
の試料電極用温度検出手段と; 前記試料室内の電解液に浸漬された標準用カーボンブラ
ックと; 試料電極に対する照射光の少なくとも一部を前記標準用
カーボンブラックへ切換可能に導くための手段と; 前記標準用カーボンブラックの温度上昇値を直接検出す
るための標準用温度検出手段と; 前記標準用温度検出手段により得られた温度検出信号に
よって、前記試料電極用温度検出手段により測定された
試料電極の温度上昇値を補正する手段と; その補正された試料電極の温度上昇値、前記試料電極に
流れた電流、および基準電極に対する試料電極の電位を
記録表示する記録表示手段と; 前記選択照射手段、照射光断続手段、および電位印加部
を制御する制御手段とを有してなることを特徴とする電
解電極の自動光熱分光測定装置。19. An automatic photothermal spectroscopic apparatus for in-situ analysis of the surface state of an electrolytic electrode by photothermal spectroscopy during the progress of an electrode reaction by electrolysis: a sample containing an electrolytic solution, which is thermally separated from the surroundings. A chamber; a reference electrode and a counter electrode that are immersed in an electrolyte solution in the sample chamber together with a sample electrode to be measured, and the potential of the sample electrode with respect to the reference electrode can be maintained at a set potential and the set potential can be changed. A potentiostat device comprising: a potential applying part; a selective irradiation means for irradiating the sample electrode in the sample chamber with light of a selected wavelength; and an intermittent irradiation light for intermittent irradiation of the irradiation light beam to the sample electrode. Means; a temperature detecting means for the sample electrode for directly detecting the temperature rise value of the sample electrode due to the irradiation light; and a standard carbon bra immersed in the electrolytic solution in the sample chamber. Means for guiding at least part of the irradiation light to the sample electrode to the standard carbon black in a switchable manner; standard temperature detecting means for directly detecting the temperature rise value of the standard carbon black; A means for correcting the temperature rise value of the sample electrode measured by the temperature detection means for sample electrode by the temperature detection signal obtained by the temperature detection means for standard; and the temperature rise value of the corrected sample electrode, A recording and displaying means for recording and displaying the current flowing through the sample electrode and the potential of the sample electrode with respect to the reference electrode; and a control means for controlling the selective irradiation means, the irradiation light interrupting means, and the potential applying section. An automatic photothermal spectroscopic measurement device for electrolytic electrodes.
する1回以上の所定回数の照射が終了するたびごとに、
照射光の波長を前記選択照射手段により変えて測定波長
全領域にわたって波長を走査させるように前記選択照射
手段を制御し、かつその試料電極の測定と同時もしくは
別にカーボンブラックに測定波長全領域にわたって順次
照射光を照射して、標準用温度検出手段から得られた検
出信号により測定全領域にわたって試料電極の温度上昇
値を補正し、これにより照射光の各波長エネルギーの相
違に基く測定誤差を較正するようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第19項記載の電解電極の自動光熱分光
測定装置。20. Each time the irradiation light interrupting means completes irradiation of the sample electrode one or more times a predetermined number of times,
The selective irradiation means is controlled so that the wavelength of the irradiation light is changed by the selective irradiation means to scan the wavelength over the entire measurement wavelength range, and the carbon black is sequentially measured over the entire measurement wavelength range simultaneously with or separately from the measurement of the sample electrode. Irradiation light is irradiated, and the temperature rise value of the sample electrode is corrected over the entire measurement area by the detection signal obtained from the standard temperature detection means, thereby calibrating the measurement error based on the difference in the wavelength energy of the irradiation light. 20. An automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 19, characterized in that.
囲内において実質的に特性が同じ2個の感熱素子によっ
て構成され、それらのうちの第1の感熱素子が試料電極
温度を直接検出するべく試料電極に接触して配置される
とともに第2の感熱素子が試料電極の周囲の電解液の温
度を検出するべく試料電極近傍に配置され、また前記標
準用温度検出手段が、カーボンブラックに接触して配置
された第3の感熱素子と、カーボンブラックの近傍に配
置された、前記第2の感熱素子と共通のもしくは別の感
熱素子とによって構成され、前記第1の感熱素子および
第2の感熱素子の出力信号を処理することによって周囲
の温度変化の影響を除去した試料電極のみの温度上昇値
を検出するとともに、前記第3の感熱素子とその近傍の
第2の感熱素子もしくは別の感熱素子の出力信号を処理
することによって周囲の温度変化の影響を除去したカー
ボンブラックのみの温度上昇値を検出するようにされた
特許請求の範囲第19項記載の電解電極の自動光熱分光測
定装置。21. The sample electrode temperature detecting means is composed of two heat-sensitive elements having substantially the same characteristics within a measurement range, and the first heat-sensitive element among them directly detects the sample electrode temperature. Therefore, the second heat sensitive element is arranged in contact with the sample electrode, and the second heat sensitive element is arranged in the vicinity of the sample electrode to detect the temperature of the electrolyte around the sample electrode, and the standard temperature detecting means is in contact with the carbon black. And a second heat-sensitive element which is arranged in the vicinity of carbon black and which is common to or different from the second heat-sensitive element, the first heat-sensitive element and the second heat-sensitive element. By processing the output signal of the heat sensitive element, the temperature rise value of only the sample electrode from which the influence of the ambient temperature change is removed is detected, and the third heat sensitive element and the second heat sensitive element in the vicinity thereof are also detected. 20. The automatic electrolytic electrode according to claim 19, wherein the temperature rise value of only carbon black from which the influence of ambient temperature change is removed is processed by processing the output signal of another heat-sensitive element. Photothermal spectrophotometer.
リッジもしくは交流ブリッシに組込むとともに、第3の
感熱素子とその感熱素子の近傍の第2の感熱素子もしく
は別の感熱素子を直流ブリッジもしくは交流ブリッジに
組込んだ特許請求の範囲第21項記載の電解電極の自動光
熱分光測定装置。22. The first and second heat sensitive elements are incorporated into a DC bridge or an AC brush, and the third heat sensitive element and the second heat sensitive element near the heat sensitive element or another heat sensitive element is connected to the DC bridge or The automatic photothermal spectroscopic measurement device for an electrolytic electrode according to claim 21, which is incorporated in an AC bridge.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58247460A JPH0692958B2 (en) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | Automatic photothermal spectrophotometer for electrolytic electrodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58247460A JPH0692958B2 (en) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | Automatic photothermal spectrophotometer for electrolytic electrodes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60143753A JPS60143753A (en) | 1985-07-30 |
| JPH0692958B2 true JPH0692958B2 (en) | 1994-11-16 |
Family
ID=17163772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58247460A Expired - Lifetime JPH0692958B2 (en) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | Automatic photothermal spectrophotometer for electrolytic electrodes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692958B2 (en) |
-
1983
- 1983-12-30 JP JP58247460A patent/JPH0692958B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60143753A (en) | 1985-07-30 |
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