[发明专利]一种电解液中离子浓度测量装置

摘要

本发明涉及电化学领域，一种电解液中离子浓度测量装置，包括高压直流电源、充电电阻、充电线、火花开关、透镜、激光器、激光器电源、脉冲发生器、功率分配器、衰减器、传输线I、阻抗匹配电路、示波器、传输线II、样品槽和电势测量电路，采用特殊设计的电势测量电路来测量电解液中的离子浓度，通过激光触发的火花开关来生成稳定且可控的高电压方波脉冲以施加到电解液样品上，测量下限低，能够测量高电压下电解液中的较低离子浓度；采用激光垂直入射阴极表面的方法来触发火花开关以生成电压脉冲，能够对电解液施加稳定且可控的高电压方波脉冲；具有特殊激光触发的火花开关以生成电压脉冲，能够对电解液施加稳定且可控的高电压方波脉冲。

主权项

1.一种电解液中离子浓度测量装置，包括高压直流电源(1)、充电电阻(2)、充电线(3)、火花开关(4)、透镜(5)、激光器(6)、激光器电源(7)、脉冲发生器(8)、功率分配器(9)、衰减器(10)、传输线I(11)、阻抗匹配电路(12)、示波器(13)、传输线II(14)、样品槽(15)和电势测量电路(16)，高电压范围为5kV到15kV，所述功率分配器(9)具有输入端、输出端I和输出端II；火花开关(4)包括外壳(4‑1)、电极I(4‑2)、通气口(4‑3)、窗口I(4‑4)、电极II(4‑5)、窗口II(4‑6)、绝缘底盖(4‑7)和窗口III(4‑8)；所述高压直流电源(1)、充电电阻(2)、充电线(3)和火花开关(4)的电极II(4‑5)依次电缆连接，所述火花开关(4)的电极I(4‑2)连接功率分配器(9)的输入端，功率分配器(9)的输出端I依次电缆连接传输线II(14)和样品槽(15)，传输线II(14)的芯线与样品槽(15)外壳绝缘，样品槽(15)外壳接地，功率分配器(9)的输出端II依次电缆连接衰减器(10)、传输线I(11)、阻抗匹配电路(12)和示波器(13)，所述激光器(6)、激光器电源(7)和脉冲发生器(8)依次电缆连接，所述透镜(5)位于火花开关(4)和激光器(6)之间，激光器(6)发射的激光能够通过透镜(5)射入火花开关(4)，其特征是：所述火花开关(4)的外壳(4‑1)为圆柱桶形、且下面连接有绝缘底盖(4‑7)，外壳(4‑1)内部上方安装有电极I(4‑2)，电极I(4‑2)的顶端朝下且为半球形，电极II(4‑5)安装于绝缘底盖(4‑7)之上，电极II(4‑5)的顶端朝上且为半球形，电极II(4‑5)下端安装有窗口III(4‑8)，电极II(4‑5)具有沿轴线的通孔，激光器(6)发射的激光能够依次通过窗口III(4‑8)和所述通孔，射到电极I(4‑2)的顶端，电极I(4‑2)的顶端与电极II(4‑5)的顶端之间的距离能够调节，外壳(4‑1)的侧面具有通气口(4‑3)、窗口I(4‑4)和窗口II(4‑6)，通过调整火花开关(4)的位置，能够使得激光器(6)发射的激光通过所述窗口II(4‑6)射到电极I(4‑2)的顶端，能够通过所述通气口(4‑3)对火花开关(4)进行充气及放气操作以控制火花开关(4)内部的气压，窗口I(4‑4)用于观察激光器(6)发射的激光射到电极I(4‑2)的顶端的光斑大小；电势测量电路(16)包括膜电极(16‑1)、参考电极(16‑2)、温度传感器(16‑3)、中心导体(16‑4)、屏蔽层(16‑5)、接地层(16‑6)、运算放大器(16‑7)、缓冲器(16‑8)、滤波器I(16‑9)、滤波器II(16‑10)、数字转换器I(16‑11)、数字转换器II(16‑12)、微控制器(16‑13)、直流电源I(16‑14)、直流电源II(16‑15)、USB转换器(16‑16)和连接器(16‑17)，所述膜电极(16‑1)、参考电极(16‑2)和温度传感器(16‑3)均位于样品槽(15)内，运算放大器(16‑7)具有同向输入端、反向输入端和输出端，缓冲器(16‑8)具有输入端和输出端，中心导体(16‑4)外围依次具有屏蔽层(16‑5)和接地层(16‑6)，膜电极(16‑1)通过中心导体(16‑4)连接运算放大器(16‑7)的同向输入端，参考电极(16‑2)通过接地层(16‑6)连接运算放大器(16‑7)的反向输入端，运算放大器(16‑7)的输出端连接缓冲器(16‑8)的输入端，缓冲器(16‑8)的输出端连接屏蔽层(16‑5)，运算放大器(16‑7)的输出端依次连接滤波器I(16‑9)、数字转换器I(16‑11)和微控制器(16‑13)，温度传感器(16‑3)依次连接滤波器II(16‑10)、数字转换器II(16‑12)和微控制器(16‑13)，微控制器(16‑13)依次连接USB转换器(16‑16)和连接器(16‑17)，直流电源I(16‑14)和直流电源II(16‑15)分别连接于连接器(16‑17)。