78. Измерение диэлектрических сво-в жидкостей

Для измерения диэлсво-в жидкостей используются ячейки в виде плоских или цилиндрических конденсаторов. Ячейки чаще всего Ме. Их необходимо термостатировать.Они также должны колиброваться эталонными жидкостями с точно известной диэл проницаемостью. Эталон жидкости д б определенной чистоты(ЧДА) , д иметь малую проводимость,малый тангенс угла потерь. Немногие ве-ва удовлетворяют всем этим условиям. В качестве эталонов часто применяют: бензол, ацетон, хлорбензол, микробензол.

Для определения абсотлютного значения диэл проницаемости исслед жидкости проводят колибровку ячейки для определения емкости пустой ячейки и паразитной емкости проводящего монтажа.

Наиболее простым способом колибровки ячейки является построениеколибркривойвкоординатах: диэл проницаемость-емкость ячейки. Для определения значений емкости пустой ячейки (Сп) и емкости проводов проводящего монтажа(См) берут 2 колибровочных вещ-ва с диэлпрониц Е1 и Е2, охватыв требуемый диапазон измерений. По получ данным вычисляют значения Сп и См, исходя из условия С1(2)=См+Сп*Е1(2)

Методы колибровкиизмерит ячеек требуют точно определ эталонных проб. Для абсол измерений диэл проницаемости необходимо, чтобы имелась возможность точно изменять рабочую емкость измерит ячейки. Для этого исп-ся ячейка с подвижным электородом.Рис.

Внутр электрод м б зафиксирован в 2х положениях , кот соответ 2 значения рабочей емкости(Сп1,Сп2). При заполнении ячейки иислед-й пробой измеряют емкость при2х положениях внутр электрода.

7 2.Сканир.зондовая микроскопия. В основе рабаты СЗМ лежит принцип «ощупывания» мельчайших неровностей поверхности сверх тонким зондом.Преимущества СЗМ по ср. с эл.микроскопом: 1.обесп. возможность проводить исслед.не только в вакууме, но и в газ. и жид.среде;2.осущ. возможность манипуляции с отдельными атомами и молекулами(отрыв и перенос атомов в заданное место).Недостатки:1.сложны в использовании, поврежденная игла зонда, недостаточ.частота поверхности образца и др.-несовершенства могут мешать достижению атомарного разделения, 2.необходимо обеспечить вибро- и шумоизоляцию в лаборатории.Cпомощ. СЗМ наблюдают за атомарной структурой поверхности монокристаллов металлов,полупроводников,высокотемпературныхсверхпроводников,орган.молекул, и биологич.объектов.

73.Сканирующий тоннельный микроскоп Принцип действ.осн.на квантовом тоннельном эффекте,не имеет аналогов.Согласноклассич.механике,мат.тело,имеющее энергию Е,не может преодолеть потенц.барьер высотой V₀, если V₀>E.Например,мяч не перелетит высокий забор,если ему не сообщить Е,достат.для подъема на данную высоту. Чтобы мяч массой m оказался по др.сторону забора, высотой α,нужно в ниж.точке сообщить ему Екинет.=mv² большую, чем Епотенц.(v₀=mgh)в верх.точке.Но если в заборе имеется дырка,то мяч может оказаться по др.сторонузабора почти без дополнит.Е.Длятого,чтобы преодолеть силы притяж.ядра и покинуть атом,электрон должен приобрести дополнит.Е.Эта Е=работе выхода электрона,однако в отличие от мяча электрон обладает корпускулярно-волновыми св-ами.Также как волна присутствует во всех точках прост-ва, так и электрон имеет возможность оказаться за барьером.Если 2 проводящих образца поместить на расстоянии х=0,1нм, то волновые ф-ции электронов ближайших друг к другу атомов перекрываются.При этом для электрона с Е<Епотенц.барьера сущ. Нулевая вероятность оказать с др.стороныбарьера,как если бы в барьере открылся тоннель. Если приложить разность потенц.кобразцам,то между ними возникнет эл.ток-тоннельный.

Iт=I₀exp(-kx) I₀-конст.определ.разность потенц.,k-конст.затухания

m_e-масса электрона,h-постоянная Планка,Ф-работа выхода эл-на

Зависимость Iт от Х лежит в основе работы СМ.Осн.часть СТМ-зонд-острая игла, скользящая над исслед.поверхн.почти касаясь ее.Зазор между иглой и поверх.=менее 1нм. Между острием иглы и поверх.образца возникает тоннел.ток.Экспоненц.зависимостьIтот Х обеспеч.высокуючувствит.микроск.

Сущ. 2 варианта конструкции СТМ:1.в режиме пост.высоты;2.в режиме пост.тока. П еремещ.зонда над поверх.с точностью до тысячных долей нмобеспеч.механич. прицизионнымманипулятором,кот.изг.изпьезо-керам.материала.Пьезо-эффект состоит в измерении размера образца под дейст.разн.потенц. и наоборот.При деформации образца на его концах образ.разность потенц.Изображ.,осн.на измерении тоннельного тока,даетинформ.о пространственном распределении плотности электрон.облаков вблизи поверх.

Осн.части СТМ:1.зонд из вольфрама,платинового или рададиевогосплава,углерода, 2.манипуляторы грубого перемещ.(до 0,1мкм),3.пьезо-электр.двигатели(до 0,1нм), 3.электрон.цепь обратной связи,5.компьютер и спец.ПО.Осн.хар-ки СТМ:1.разрешение-опред.кач-вом острия зонда,2.поле сканирования, 3.скорость сканирования,4.рабочая среда

Схема сенсора для определения хлорид-ионов:

В данном сенсоре основой является пара хлорид серебра – серебро (AgLL/ Ag), где где поглощение хлорид-иона приводит к образованию в AgLL вакансии V + Ag. Эти вакансии Ag диффундирует к границе раздела AgLL/Ag и она разрушается по реакции: V⁺_Ag + Ag⁰→ Ag⁺ + ^/e в результате выделяется свободный электрон на серебряном электролите.

Электроны, выд-ся при погложенииCl^- будут создавать некоторый потенциал отн-но подложки и р-ра, что ведёт к изменению тока транзистора.

Существует большой класс потенциаль.Сенсоров на основе селективных полевых транзисторов (ИСПТ). ИСПТ – сенсор на основе таскопическоймембраны, в которой исп-ся явление измерения проводимости (хуй знает что) полевого транзистора при изм-нии концентрации определённых ионов в р-ре.

В кач-ве ион-селективных мембран применяется оксиды кремния,титана, платины, полидия, орг. соед-й.

На границераздела мембрана-электролита возникает разность потенциала, кот.зависит от концентрации ионов в р-ре (уравнение нирнета!?).

Одно из направлений применения ИСПТ – измерение в медицине с внутрисосудистым и внутриполостным введением датчиков, кот.исп-ют биосенсорами. В основе работы биосенсоров линей реакции, катализируемые ферментами, в ру-те чего ислонное вещество превращается в ион, опред-х с помощью ИСПТ. Фермий размещается в мембране.

В наст.время перспективным направлением сенсорного анализа явл-ся применение сенсорных с-ш на основе селективных материалов и м-ов обработки данных таких с-м с помощью мигомерных калибровок и распознавании образцов сенс с-мы такого типа – электр. язык. Он объед-ет массив неспецеф-х сенсоров с высокойперекрёстной чувств-ю.

Перекрёстная чувств.понимается как воспроизв отклик сенсоров к возможно большему числу компонентов р-ра.

Применяется для анализа пищевых прод: мин вод, напитков, виноград вин и др., растмасл, фрукты, рыба.