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Novocontrol POT/GAL 15V 10A和30V 2A EC10
用于Alpha-A模塊化測(cè)量系統(tǒng)的電化學(xué)阻抗，介電，電導(dǎo)率，2、3和4電極光譜和增益相位測(cè)量的測(cè)試接口，帶有恒電位儀，恒電流儀
POT/GAL 15V 10A和30V 2A
用于Alpha-A模塊化測(cè)量系統(tǒng)的電化學(xué)阻抗，介電，電導(dǎo)率，2、3和4電極光譜和增益相位測(cè)量的測(cè)試接口，帶有恒電位儀，恒電流儀
所述POT / GAL 15V 10A和30V 2A擴(kuò)展測(cè)試接口的阿爾法-A模塊化測(cè)量系統(tǒng)特征高質(zhì)量電化學(xué)阻抗譜EIS，導(dǎo)電率和介電譜與2，3和4的電極和增益相位測(cè)量。
對(duì)于電化學(xué)應(yīng)用，包括用于定義的直流電壓和電流單元極化控制的快速恒電位儀和恒電流儀控制回路。這些可以與EIS的交流信號(hào)疊加。
像所有其他Alpha-A測(cè)試接口一樣，POT / GAL接口具有很高的整體性能，例如寬帶寬，超寬阻抗范圍和高精度，現(xiàn)在也可用于EIS應(yīng)用程序。 EIS儀器的重??大改進(jìn)。
除了EIS，還支持典型的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，如循環(huán)伏安法和時(shí)域直流測(cè)量。
POT / GAL接口不僅針對(duì)具有強(qiáng)電極樣本接口極化效應(yīng)的低阻抗樣本進(jìn)行了優(yōu)化，而且還可以精確測(cè)量高阻抗絕緣體。特別*使用這些接口來(lái)表征
- 電化學(xué)電池反應(yīng)中，金屬-電解質(zhì)界面，離子導(dǎo)體，低和高阻抗樣本高達(dá)10導(dǎo)電性液體13 Ω;
- 通用的低阻抗樣品或大電流電子元件。
POT / GAL接口包括用于直流和交流信號(hào)的高達(dá)±15 Vp，±10 Ap或±30 Vp，±2 Ap的高壓和電流輸出信號(hào)幅度。
對(duì)于不需要恒電位儀或恒電流儀控制的應(yīng)用，可以使用直流電壓模式 。在這種模式下，POT / GAL接口還可用于具有擴(kuò)展的輸出信號(hào)幅度范圍的通用介電，電導(dǎo)率和阻抗譜。
與ZG4測(cè)試接口一樣，POT / GAL接口具有兩個(gè)差分高阻抗電壓輸入通道，用于2個(gè)，3個(gè)和4個(gè)電極測(cè)量裝置。
3個(gè)電極布置是用恒電位器控制的電化學(xué)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)。另外，可以有利地使用3或4個(gè)電極技術(shù)，以便部分補(bǔ)償電極-樣品界面的極化或接觸阻抗效應(yīng)。
所述POT / GAL電壓信道輸入阻抗為10 12 Ω| 10 pF，超出大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)儀器的范圍幾個(gè)數(shù)量級(jí)-EIS儀器的重??大改進(jìn)。
為了減小將電壓輸入連接到電壓電極的電纜的容量，兩個(gè)電壓輸入均支持驅(qū)動(dòng)屏蔽技術(shù)，該技術(shù)可使外部同軸電纜屏蔽層的電勢(shì)保持與敏感的內(nèi)部電纜導(dǎo)體幾乎相同的電勢(shì)。
特殊功能
- 包括一個(gè)4通道24位數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于同時(shí)測(cè)量反電極，兩個(gè)參比電極和工作電極的直流信號(hào)。
- 具有參考技術(shù)的高精度工作電極電流輸入轉(zhuǎn)換器，用于精確測(cè)量強(qiáng)導(dǎo)體和絕緣體。
- 通過在儀器和WinDETA應(yīng)用軟件級(jí)別上的高次諧波測(cè)量來(lái)支持非線性EIS。
- 工作電極和參考電極上的自動(dòng)dc電平轉(zhuǎn)換器輸入補(bǔ)償dc電壓和電流偏移，以便準(zhǔn)確地測(cè)量EIS的小的疊加交流信號(hào)。
- 所有系統(tǒng)功能均通過Alpha-A主機(jī)GPIB端口由簡(jiǎn)單的高級(jí)命令控制。此功能可輕松集成到自己的軟件中或與其他自動(dòng)化設(shè)備（例如溫度，壓力或氣氛控制）組合使用。
- 為了保護(hù)樣品，大功率對(duì)電極信號(hào)輸出支持快速電壓和電流限制器，而與主控制環(huán)路無(wú)關(guān)。電壓和電流限制均可連續(xù)調(diào)節(jié)，并在恒電位儀和恒電流儀模式下同時(shí)運(yùn)行。
- 支撐實(shí)時(shí)測(cè)量由多達(dá)150個(gè)阻抗數(shù)據(jù)點(diǎn)/秒（選項(xiàng)）和1.500的電壓電流數(shù)據(jù)點(diǎn)/秒的時(shí)域模式。
電化學(xué)阻抗譜EIS
在EIS中，人們通常對(duì)大塊樣品材料的興趣不大，尤其是對(duì)金屬與電解質(zhì)或離子導(dǎo)體界面處的極化層的特性以及相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)不感興趣。這恰好與電介質(zhì)，電導(dǎo)率或阻抗材料光譜相反，在電介質(zhì)，電導(dǎo)率或阻抗材料光譜中，這些效應(yīng)被稱為電極極化，這是不希望的，并試圖通過例如4電極布置和特定單元來(lái)避免。
下面顯示了典型的電化學(xué)三電極測(cè)量的測(cè)量設(shè)置。
圖。1。用于阻抗測(cè)量的三電極電化學(xué)電池的原理設(shè)置。
除了兩個(gè)平行的平板電極（表示為對(duì)電極和工作電極）以外，第三電壓參考電極還靠近極化層放置，并測(cè)量極化雙層電容對(duì)工作電極的電壓差。與所有電極均由惰性金屬（例如金，不銹鋼或鉑）制成的介電，電導(dǎo)率和阻抗材料光譜法不同，這僅適用于電化學(xué)電池，僅用于將反電極向電解液中饋入電流。
工作電極由要表征的金屬與電解質(zhì)組成。參比電極通常是填充有標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)的開放式尖的端玻璃毛細(xì)管，該標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)耦合至標(biāo)準(zhǔn)金屬以對(duì)電解質(zhì)產(chǎn)生確定的電化學(xué)勢(shì)。
整個(gè)電池上的總電勢(shì)降由化學(xué)過程的所有貢獻(xiàn)（例如質(zhì)量傳輸，化學(xué)和吸附步驟，電子轉(zhuǎn)移等）求和。通過測(cè)量阻抗譜V Ref *（ω）/ I S *（ω）和用等效電路模型對(duì)其進(jìn)行擬合，可以將多個(gè)過程貢獻(xiàn)彼此分離。典型的評(píng)估包括確定與質(zhì)量傳輸，電子轉(zhuǎn)移電阻，電解質(zhì)電阻和雙層容量有關(guān)的Warburg阻抗。
由于在工作電極上會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，因此有必要將直流電勢(shì)V Ref保持在定義的值，或者向電池施加恒定的直流電?？梢酝ㄟ^恒電位儀/恒電流儀直流電路完成此操作，如下所示。
圖2。具有差分基準(zhǔn)電壓輸入的恒電位/恒電位電路的原理。
連接到CE電極的電壓放大器在穩(wěn)壓器模式下將 兩個(gè)參考電極的差分電壓V Prc = V RE + -V RE--與預(yù)期電壓V setDC進(jìn)行比較。放大器調(diào)整其輸出電壓，直到V Prc和V setDC 匹配為止，從而產(chǎn)生一個(gè)恒定且與采樣阻抗無(wú)關(guān)的參考電壓差，該差可以通過Vsetdc進(jìn)行調(diào)節(jié)。在恒電流模式下，通過電流至電壓轉(zhuǎn)換器（V <-I）與測(cè)量的電池電流成比例地創(chuàng)建V Prc，從而獲得恒定的樣品電池電流。在兩種模式下，可變電容器Ct 調(diào)整控制環(huán)路時(shí)間常數(shù)，以避免開環(huán)增益過高引起的自由高頻振蕩。
為了進(jìn)行阻抗測(cè)量，將附加的較小的交流電壓V AC疊加到V setDC上，并根據(jù)圖5測(cè)量交流響應(yīng)。2。
如上所述，針對(duì)Alpha-A模塊化測(cè)量系統(tǒng)的兩個(gè)新的POT / GAL 測(cè)試接口經(jīng)過優(yōu)化，可通過疊加的受控電壓或電流對(duì)電解質(zhì)進(jìn)行電化學(xué)阻抗測(cè)量。
ZG4
用于Alpha-A模塊化測(cè)量系統(tǒng)的介電，電導(dǎo)率，阻抗2、3和4電極光譜和增益相位測(cè)量的測(cè)試接口
對(duì)于所述ZG4擴(kuò)展測(cè)試接口阿爾法-A模塊式測(cè)量系統(tǒng)具有高品質(zhì)的通用電介質(zhì)，導(dǎo)電性，阻抗2，3和4電極光譜和增益相位測(cè)量。
為了部分地補(bǔ)償電極-樣品界面的極化或接觸阻抗效應(yīng)，可以有利地使用3或4電極技術(shù)。
ZG4具有與ZG2接口相同的功能，但具有兩個(gè)附加的差分電壓測(cè)量通道，用于3個(gè)和4個(gè)電極測(cè)量。
電壓通道輸入阻抗為10 12 Ω| 10 pF超出大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)儀器的量程幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此可以看作是寬帶3和4電極測(cè)量的重大改進(jìn)。
為了減小從ZG4電壓輸入到電壓電極的電纜容量，兩個(gè)電壓輸入均支持驅(qū)動(dòng)屏蔽技術(shù)，該技術(shù)可使同軸電纜外屏蔽層的電勢(shì)保持與敏感的內(nèi)部電纜導(dǎo)體幾乎相同的電勢(shì)。
與所有Alpha-A測(cè)試接口一樣，ZG4具有較高的通用性能，但特別*用于具有以下特性的介電或?qū)щ姌悠罚?/p>
- 明顯的電極接觸阻抗或電極樣品界面極化，例如電解質(zhì)，具有離子傳導(dǎo)性的液體（例如水基）；
- 低于1Ω的低阻抗樣品，例如強(qiáng)電解質(zhì)，重?fù)诫s半導(dǎo)體，金屬，超導(dǎo)體；
- 電子組件或網(wǎng)絡(luò)。
ZG4可以與自己的樣品池一起用于材料測(cè)量。它不包括ZGS接口之類的樣本單元。對(duì)于兩個(gè)電極配置，建議使用BDS 1200無(wú)源樣品池。外部接口設(shè)計(jì)允許將ZG4放置在靠近樣品的位置，以大程度地減少電纜影響。采樣阻抗路徑中的電纜可能會(huì)由于電感而限制可用的高頻范圍，并會(huì)為高阻抗采樣產(chǎn)生低頻噪聲。
ZG4簡(jiǎn)短規(guī)格
| 范圍 | |
| 頻率 | 3 µHz ... 40 MHz（13.1十年）* |
| 阻抗 | 10 -4 .. 10 14 Ω（16個(gè)十年） |
| 電容 | 1 fF ... 10 F（16年） |
| 損耗因子tan（δ） | 10 -5 .. 10 4 |
| 交流信號(hào)輸出 | 100 µV .. 3 Vrms |
| 直流偏置輸出 | −40 VDC .. + 40 VDC， 大70 mA ** |
| 信號(hào)發(fā)生器輸出阻抗 | 50Ω |
| 輸入電壓 | <±4.3 Vp直流或交流耦合 |
| 帶驅(qū)動(dòng)屏蔽的差分電壓輸入 | |
| 輸入阻抗 | 10 12 Ω| 10 pF |
| 共模 抑制 | 在100 kHz以下<10 -4在1 MHz以下 <10 -3 dB |
| 輸入偏置電流 | <2 。10 -12 安 |
| 基本精度 | |
| 相對(duì)阻抗， 相對(duì)容量， 損耗因子tan（δ） | <3 。10 -5 *** |
| 相位角 | <2 m°*** |
| 解析度 | |
| 相對(duì)阻抗， 相對(duì)容量， 損耗因子tan（δ） | <10 -5 |
| 相位角 | <0.6 m° |
| 用戶校準(zhǔn) | 負(fù)載，短路，開路，內(nèi)部自校準(zhǔn)和診斷 |
*與AT型Alpha-A主機(jī)結(jié)合使用
**需要Alpha-A主機(jī)的直流偏置選項(xiàng)B
***有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱規(guī)格表
三極和四極測(cè)量
電極/界面極化效應(yīng)
在兩個(gè)間距為d的平行平板電極之間制備的材料的測(cè)量中，根據(jù)電極電壓差U S和電流I S的相位敏感測(cè)量來(lái)評(píng)估復(fù)介電常數(shù)，電導(dǎo)率或阻抗。該方法假定通過產(chǎn)生恒定電場(chǎng)E = U S / d ，施加的電壓U S在材料內(nèi)均勻下降。
如果在電極樣品界面處存在不均勻的電層，該電不均勻?qū)訒?huì)產(chǎn)生明顯的電壓降，從而降低樣品中的電場(chǎng)，則該假設(shè)將不成立。這樣的層可以通過
- 離子在諸如電解質(zhì)和許多液體（水，電極極化）等離子導(dǎo)體的電極處積累的離子；
- 電極樣品接觸不良（接觸阻抗）。
對(duì)于低阻抗樣品，連接電極與分析儀電壓和電流端子的電纜的阻抗貢獻(xiàn)不可忽略，可能會(huì)產(chǎn)生類似的影響。
但是，原則上，如果使用如下所示的用于采樣電流和電壓測(cè)量的單獨(dú)電極，則可以抑制這些影響。
圖1：用于電極-樣品界面和電纜效應(yīng)補(bǔ)償?shù)乃碾姌O阻抗測(cè)量的原理設(shè)置。
外部的兩個(gè)電極對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)2電極配置的平行板。電壓由內(nèi)部樣品區(qū)域中的兩個(gè)附加（例如環(huán)形或針形）電極測(cè)量，其中不存在界面效應(yīng)，并且電場(chǎng)均勻。
如果使用具有無(wú)限輸入阻抗的儀器測(cè)量這兩個(gè)電壓，則流入電壓電極的電流可以忽略不計(jì)。結(jié)果，離子將不會(huì)在這里積累。由于電流可以忽略不計(jì)，因此觸點(diǎn)或電纜的阻抗貢獻(xiàn)也不會(huì)產(chǎn)生任何電壓降。在這種情況下，可以評(píng)估電壓電極之間的材料部分的電參數(shù)，而無(wú)需界面極化作用，也沒有電壓電極之間的電壓降和流過外部電極的電流產(chǎn)生的接觸或電纜效應(yīng)。然而，唯1但實(shí)際上是至關(guān)重要且經(jīng)常無(wú)法實(shí)現(xiàn)的要求是電壓通道的足夠高的輸入阻抗。
Novocontrol設(shè)備配置
- 帶有ZG4測(cè)試接口的Alpha-A分析儀系列
- 帶有POT / GAL測(cè)試接口的Alpha-A分析儀系列
- Beta分析儀系列
- NEISYS分析儀系列
都能夠以四線模式運(yùn)行。對(duì)于NEISYS系列分析儀，這是專有的標(biāo)準(zhǔn)模式，而所有其他分析儀可以分別配置為三線和四線模式。
它們的輸入阻抗高于10 12 平行于為10pF，其通過幾個(gè)數(shù)量級(jí)超過大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)文書的范圍，并因此可以看作是在寬帶三和四電極電介質(zhì)，導(dǎo)電性的重大改進(jìn)和電化學(xué)阻抗測(cè)量Ω 。
另一方面，特別是對(duì)于高頻下的高阻抗樣本，10 pF輸入容量可能與樣本容量的數(shù)量級(jí)相同，因此可能對(duì)測(cè)量結(jié)果有所貢獻(xiàn)。因此，在實(shí)踐中，三電極和四電極測(cè)量始終需要對(duì)流入電壓端子的電流以及觸點(diǎn)或電極界面處的相關(guān)壓降進(jìn)行詳細(xì)分析。
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