Основными характеристиками биомедицинских измерительных электродов являются номинальное значение потенциала электрода Е0, отклонение потенциала электрода Е от номинального значения, временная нестабильность потенциала электрода, температурный коэффициент потенциала электрода, электрическое сопротивление электрода на постоянном токе и в зависимости от частоты тока.
Измерение указанных параметров электродов следует проводить в соответствии с указаниями ГОСТ 16286-84 и методики проверки МИ 1772-87.
Электродный потенциал отдельно взятого электрода измерить нельзя. Стандартные электродные потенциалы различных электродов, указываемые в справочниках, приводятся по отношению к стандартному водородному электроду при стандартных условиях измерения. Стандартный водородный электрод представляет собой платинированный платиновый электрод, погруженный в раствор с концентрацией ионов водорода 1 моль/дм3, через который пробулькивается водород под давлением 1 атм. Электродный потенциал водородного электрода условно принят равным нулю при любой температуре. Водородный электрод неудобен для практического использования. Поэтому измерение потенциала электрода, его отклонения от номинального значения, временной нестабильности и ТК потенциала проводится путем сравнения с образцовым электродом более высокого разряда. В качестве такового, например, может служить электрод типа ЭХСВ-1 (электрод хлоросеребряный выносной, ТУ 25-05.1496-78).
Принцип измерения потенциала, его отклонений и изменений заключается в измерении разности потенциалов, возникающей в последовательной цепи встречно включенных образцового и проверяемого электродов (рисунок 1.10). Электроды погружаются в ячейки с электролитом заданной концентрации (обычно насыщенный раствор КС1) и соединяются электролитическим ключом (мостом).
1.3.1. Потенциал электрода при номинальных условияхопределяется по формуле:
E0=(Eобр+Eотн) (1.1)
где Eобр - потенциал образцового электрода при 20°С; Еот н - потенциал электрода относительно образцового при 20°С.
Определяется потенциал электрода в насыщенном при Т =20°С растворе КСl при Т=20°±0.5°С относительно образцового электрода сравнения 2-го разряда по ГОСТ 17792-72, находящегося при той же температуре. Образцовый электрод можно применять без термостати-рования, учитывая его температурный коэффициент потенциала.
Допускается определение потенциала электрода производить при одной из температур в пределах от 15° до 20°С.
Потенциал электрода, приведенного к 20°С, относительно образцового рассчитывается по формуле
Еотн= Еt + 0,2 (t-tобр ) (1.2)
где Еt - потенциал электрода при температуре t (°С) относительно образцового электрода сравнения; t - температура электрода; tобр – температура образцового электрода сравнения. Допускается электролитический ключ образцового электрода погружать непосредственно в полость электрода.
1.3.2. Отклонение потенциала от номинального значенияравно:
Е=Е0-Еном, (1.3)
где Еном - номинальное значение потенциала электрода при 20°С.
1.3.3. Нестабильность потенциала электродаопределяется измерением потенциала (по методике п. 1.3.1) в течение 8 часов каждый час (температура должна быть в пределах 15-25°С и поддерживаться с точностью 0.2°С)
Нестабильность потенциала равняется максимальному отклонению от среднеквадратичного значения.
1.3.4. Температурный коэффициент потенциалаопределяется измерением потенциала (по методу п. 1.3.1) при двух температурах 5°С и 60°С и вычислением по формуле:
Е=(Е60-Е5)/55 (1.4)
где Е60, Е5 - потенциалы электрода при температурах соответственно 60 и 5 °С.
1.3.5. Электрическое сопротивление определяется при Т =20°±5°С омметром с рабочим напряжением 15В.
Один вывод омметра присоединяется к выводам электрода, а второй к серебряной проволоке диаметром от 0.3 до 1 мм, погруженной в полость электрода, заполненного насыщенным раствором КСl. Измерение сопротивления производится два раза попеременно с изменением полярности. За результат принимают среднеарифметическое значение двух измерений.
Допускается электрическое сопротивление измерять кондукто-метрическим методом с частотой питания измерительного моста от 100 до 2000 Гц. К одному из зажимов кондуктометра присоединяется вывод электрода, а к другому через С = 2-4 мкф - серебряная проволока диаметром 0.5 мм, погруженная в полость электрода, заполненную насыщенным раствором КСl.
1- электролитические ячейки с насыщенным раствором КС1; 2- электролитический ключ с насыщенным раствором КО; 3- образцовый электрод сравнения; 4- проверяемый электрод; 5- милливольтметр
Рисунок 1.10 – Схема измерения потенциала электрода
1 – источник постоянного напряжения; 2 – генератор сигнала; 3 – пара исследуемых электродов; V - вольтметр
Рисунок 1.11 – Схема измерения частотной зависимости сопротивления и характеристики поляризации электродов