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Novocontrol POT/GAL 15V 10A和30V 2A EC10
用于Alpha-A模塊化測量系統的電化學阻抗，介電，電導率，2、3和4電極光譜和增益相位測量的測試接口，帶有恒電位儀，恒電流儀

POT/GAL 15V 10A和30V 2A

用于Alpha-A模塊化測量系統的電化學阻抗，介電，電導率，2、3和4電極光譜和增益相位測量的測試接口，帶有恒電位儀，恒電流儀

所述POT / GAL 15V 10A和30V 2A擴展測試接口的阿爾法-A模塊化測量系統特征高質量電化學阻抗譜EIS，導電率和介電譜與2，3和4的電極和增益相位測量。

對于電化學應用，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的交流信號疊加。

像所有其他Alpha-A測試接口一樣，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，現在也可用于EIS應用程序。 EIS儀器的重??大改進。

除了EIS，還支持典型的電化學實驗，如循環伏安法和時域直流測量。

POT / GAL接口不僅針對具有強電極樣本接口極化效應的低阻抗樣本進行了優化，而且還可以精確測量高阻抗絕緣體。特別*使用這些接口來表征

• 電化學電池反應中，金屬-電解質界面，離子導體，低和高阻抗樣本高達10導電性液體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的高達±15 Vp，±10 Ap或±30 Vp，±2 Ap的高壓和電流輸出信號幅度。 

對于不需要恒電位儀或恒電流儀控制的應用，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展的輸出信號幅度范圍的通用介電，電導率和阻抗譜。

與ZG4測試接口一樣，POT / GAL接口具有兩個差分高阻抗電壓輸入通道，用于2個，3個和4個電極測量裝置。 

3個電極布置是用恒電位器控制的電化學測量的標準。另外，可以有利地使用3或4個電極技術，以便部分補償電極-樣品界面的極化或接觸阻抗效應。
所述POT / GAL電壓信道輸入阻抗為10 ¹² Ω| 10 pF，超出大多數競爭儀器的范圍幾個數量級-EIS儀器的重??大改進。

為了減小將電壓輸入連接到電壓電極的電纜的容量，兩個電壓輸入均支持驅動屏蔽技術，該技術可使外部同軸電纜屏蔽層的電勢保持與敏感的內部電纜導體幾乎相同的電勢。

特殊功能

• 包括一個4通道24位數字轉換器，用于同時測量反電極，兩個參比電極和工作電極的直流信號。
• 具有參考技術的高精度工作電極電流輸入轉換器，用于精確測量強導體和絕緣體。
• 通過在儀器和WinDETA應用軟件級別上的高次諧波測量來支持非線性EIS。
• 工作電極和參考電極上的自動dc電平轉換器輸入補償dc電壓和電流偏移，以便準確地測量EIS的小的疊加交流信號。
• 所有系統功能均通過Alpha-A主機GPIB端口由簡單的高級命令控制。此功能可輕松集成到自己的軟件中或與其他自動化設備（例如溫度，壓力或氣氛控制）組合使用。
• 為了保護樣品，大功率對電極信號輸出支持快速電壓和電流限制器，而與主控制環路無關。電壓和電流限制均可連續調節，并在恒電位儀和恒電流儀模式下同時運行。
• 支撐實時測量由多達150個阻抗數據點/秒（選項）和1.500的電壓電流數據點/秒的時域模式。

電化學阻抗譜EIS

在EIS中，人們通常對大塊樣品材料的興趣不大，尤其是對金屬與電解質或離子導體界面處的極化層的特性以及相關的化學反應不感興趣。這恰好與電介質，電導率或阻抗材料光譜相反，在電介質，電導率或阻抗材料光譜中，這些效應被稱為電極極化，這是不希望的，并試圖通過例如4電極布置和特定單元來避免。
下面顯示了典型的電化學三電極測量的測量設置。 

圖。1。用于阻抗測量的三電極電化學電池的原理設置。

除了兩個平行的平板電極（表示為對電極和工作電極）以外，第三電壓參考電極還靠近極化層放置，并測量極化雙層電容對工作電極的電壓差。與所有電極均由惰性金屬（例如金，不銹鋼或鉑）制成的介電，電導率和阻抗材料光譜法不同，這僅適用于電化學電池，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組成。參比電極通常是填充有標準電解質的開放式尖的端玻璃毛細管，該標準電解質耦合至標準金屬以對電解質產生確定的電化學勢。

整個電池上的總電勢降由化學過程的所有貢獻（例如質量傳輸，化學和吸附步驟，電子轉移等）求和。通過測量阻抗譜V _Ref ^*（ω）/ I _S ^*（ω）和用等效電路模型對其進行擬合，可以將多個過程貢獻彼此分離。典型的評估包括確定與質量傳輸，電子轉移電阻，電解質電阻和雙層容量有關的Warburg阻抗。

由于在工作電極上會發生電化學反應，因此有必要將直流電勢V _Ref保持在定義的值，或者向電池施加恒定的直流電。可以通過恒電位儀/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壓器模式下將 兩個參考電極的差分電壓V _Prc  = V _{RE +}  -V _RE--與預期電壓V _{setDC進行比較}。放大器調整其輸出電壓，直到V _Prc和V _setDC 匹配為止，從而產生一個恒定且與采樣阻抗無關的參考電壓差，該差可以通過Vsetdc進行調節。在恒電流模式下，通過電流至電壓轉換器（V <-I）與測量的電池電流成比例地創建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C_t 調整控制環路時間常數，以避免開環增益過高引起的自由高頻振蕩。

為了進行阻抗測量，將附加的較小的交流電壓V _AC疊加到V _{setDC上，}并根據圖5測量交流響應。2。 

如上所述，針對Alpha-A模塊化測量系統的兩個新的POT / GAL 測試接口經過優化，可通過疊加的受控電壓或電流對電解質進行電化學阻抗測量。

ZG4

用于Alpha-A模塊化測量系統的介電，電導率，阻抗2、3和4電極光譜和增益相位測量的測試接口

對于所述ZG4擴展測試接口阿爾法-A模塊式測量系統具有高品質的通用電介質，導電性，阻抗2，3和4電極光譜和增益相位測量。

為了部分地補償電極-樣品界面的極化或接觸阻抗效應，可以有利地使用3或4電極技術。

ZG4具有與ZG2接口相同的功能，但具有兩個附加的差分電壓測量通道，用于3個和4個電極測量。

電壓通道輸入阻抗為10 ¹² Ω| 10 pF超出大多數競爭儀器的量程幾個數量級，因此可以看作是寬帶3和4電極測量的重大改進。

為了減小從ZG4電壓輸入到電壓電極的電纜容量，兩個電壓輸入均支持驅動屏蔽技術，該技術可使同軸電纜外屏蔽層的電勢保持與敏感的內部電纜導體幾乎相同的電勢。

與所有Alpha-A測試接口一樣，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導電樣品：

• 明顯的電極接觸阻抗或電極樣品界面極化，例如電解質，具有離子傳導性的液體（例如水基）；
• 低于1Ω的低阻抗樣品，例如強電解質，重摻雜半導體，金屬，超導體；
• 電子組件或網絡。

ZG4可以與自己的樣品池一起用于材料測量。它不包括ZGS接口之類的樣本單元。對于兩個電極配置，建議使用BDS 1200無源樣品池。外部接口設計允許將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由于電感而限制可用的高頻范圍，并會為高阻抗采樣產生低頻噪聲。

ZG4簡短規格

*與AT型Alpha-A主機結合使用
**需要Alpha-A主機的直流偏置選項B
***有關詳細信息，請參閱規格表

三極和四極測量

電極/界面極化效應

在兩個間距為d的平行平板電極之間制備的材料的測量中，根據電極電壓差U _S和電流I _S的相位敏感測量來評估復介電常數，電導率或阻抗。該方法假定通過產生恒定電場E = U _S / d ，施加的電壓U _S在材料內均勻下降。

如果在電極樣品界面處存在不均勻的電層，該電不均勻層會產生明顯的電壓降，從而降低樣品中的電場，則該假設將不成立。這樣的層可以通過

• 離子在諸如電解質和許多液體（水，電極極化）等離子導體的電極處積累的離子；
• 電極樣品接觸不良（接觸阻抗）。

對于低阻抗樣品，連接電極與分析儀電壓和電流端子的電纜的阻抗貢獻不可忽略，可能會產生類似的影響。

但是，原則上，如果使用如下所示的用于采樣電流和電壓測量的單獨電極，則可以抑制這些影響。

圖1：用于電極-樣品界面和電纜效應補償的四電極阻抗測量的原理設置。

外部的兩個電極對應于標準2電極配置的平行板。電壓由內部樣品區域中的兩個附加（例如環形或針形）電極測量，其中不存在界面效應，并且電場均勻。

如果使用具有無限輸入阻抗的儀器測量這兩個電壓，則流入電壓電極的電流可以忽略不計。結果，離子將不會在這里積累。由于電流可以忽略不計，因此觸點或電纜的阻抗貢獻也不會產生任何電壓降。在這種情況下，可以評估電壓電極之間的材料部分的電參數，而無需界面極化作用，也沒有電壓電極之間的電壓降和流過外部電極的電流產生的接觸或電纜效應。然而，唯1但實際上是至關重要且經常無法實現的要求是電壓通道的足夠高的輸入阻抗。

Novocontrol設備配置

• 帶有ZG4測試接口的Alpha-A分析儀系列
• 帶有POT / GAL測試接口的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行。對于NEISYS系列分析儀，這是專有的標準模式，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，其通過幾個數量級超過大多數競爭文書的范圍，并因此可以看作是在寬帶三和四電極電介質，導電性的重大改進和電化學阻抗測量Ω 。

另一方面，特別是對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量級相同，因此可能對測量結果有所貢獻。因此，在實踐中，三電極和四電極測量始終需要對流入電壓端子的電流以及觸點或電極界面處的相關壓降進行詳細分析。

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