[其他]偶極矩儀

無效

• 申請號: 87103184
• 申請日: 1987-04-28
• 公開（公告）號: CN87103184A
• 公開（公告）日: 1988-11-09
• 發明（設計）人: 王成瑞;田炳壽;肖貴林
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72;G01R33/12
• 代理公司: 武漢大學專利事務所
• 代理人: 余鼎章

一種用于測量表征分子物理化學和電學性質的偶極矩的儀器。

偶極矩的測量研究始于20年代，我國始于1933年。通常，可采用微波波譜法、分子射線法和介電常數法來測量分子偶極矩。前兩種方法雖對樣品純度要求不高，但設備復雜，且對大分子偶極矩的測量有一定困難，所以，在絕大多數情況下，都采用介電常數法。

介電常數法通常是測量樣品溶液的介電常數，折射率和密度，再由Debye方程來計算溶質分子的偶極矩。因而對樣品的純度、穩定性和測量精度要求都很高，但優點是設備較簡單。其測量電路可采用電橋法、共振法和拍頻法等。我國錢人元先生1947年在J.Chem.Educ.上發表的拍頻線路曾享有國際盛名。

早期的偶極矩測量裝置，均由測量者自行設計與組裝，往往都存在著測量精度欠佳等問題。直到1960年才有德國Wissenschaft-lich-Technische????Werkstaetten????GMBH公司生產的DMO1型偶極矩儀商品面市，它也是至今全世界唯一可供銷售的偶極矩儀。其測量電路基于拍頻法原理。該儀器對ε的測值可讀至小數點后第4位數，準確到小數點后第3位數。而且，它是由電子管、電阻、電容等元件組裝而成，以手動式調節電容量和以示波管顯示平衡點通過刻度盤來讀出測量值。這樣能容易產生人為誤差，且儀器笨重，其重量達34公斤。

為了提高測量的精確度和精密度，使儀器分辨率高、穩定性好而又靈巧輕便，我們設計了一種新型的偶極矩儀。其原理是基于頻率法測量介電常數。在測量電路的設計上采用了數字技術。以一片555集成塊等元器件組成張弛振蕩器，將被測溶液的介電常數變換成不同的頻率信號，并通過秒計數的方式顯示和打印出頻率值。設計的儀器結構框圖示于圖1。儀器由電源、測量池、張弛振蕩器、計頻儀和打印計算器五部份構成。測量池的結構圖示如圖2。

本發明的特點是張弛振蕩器電子線路中，充電電阻R₂與放電電阻R₁的阻值比約為3∶1，電容C₁＝50-100PF，電阻選用低溫度系數的jj型電阻。同時，供給振蕩器的是一個高精度穩壓的6伏直流電源。

本發明的另一特點是，測量池是采用黃銅材質加工成的，其內層（圖2-10）及電極（圖2-3）均鍍金，且測量池與振蕩器之間采用接插件方式聯結，聯結后，相對位置嚴格固定不變。測量池與地線之間聯接了一個電容C₁（圖1-B），起平衡作用，通過實驗確定最佳電容值為50-100PF。測量池中園筒狀電極采用半固定懸掛式結構，且用氟塑料和螺釘定位（圖2-1）;測量池通過帶榫的同軸插座固定在儀器右側壁外上方。當測量時，把液劑或溶液裝入測量池中，通過測量微電容來得到介電常數。本儀器適用于測量介電常數ε為1-10的純溶劑和溶有固體或液體的溶液。

本發明還有一特點，張弛振蕩器的電子線路采用金屬屏蔽罩嚴格加以屏蔽，以避免外部電磁波的干擾。以及采用數碼管顯示頻率數，用打印計算器自動打印出振蕩器輸出的頻率值。

所有這些，使WTX-I型偶極矩儀成為新型的自動測量介電常數和偶極矩的儀器。本儀器具有分辨率和精確度高、重復性好、操作簡便等優點，

本發明已達到的主要技術指標：

分辨率 △ε/△f＝1.0678×10^-4

精確度????優于±2Hz

重復性????最大偏差＜0.5%

測量范圍????ε＝1-10

計頻容量 10⁵-1Hz

功率????＜15W

采用本發明測量樣品的偶極矩，是將在溫度T時所測得的一系列樣品溶液的介電常數ε₁₂和折射率n₁₂后，按下述公式計算得到樣品分子的偶極矩μ（單位：Debye）：

μ²＝ (9KT)/(4πN) · 3/((ε₁+2)²) · (M₂)/(d₁) （α_ε-α_n）

其中 a_ε= (Σε12ω2-Σε1ω2)/(Σω22)