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Novocontrol POT/GAL 15V 10A和30V 2A EC10
用于Alpha-A模块化测量系统的电化学阻抗，介电，电导率，2、3和4电极光谱和增益相位测量的测试接口，带有恒电位仪，恒电流仪

POT/GAL 15V 10A和30V 2A

用于Alpha-A模块化测量系统的电化学阻抗，介电，电导率，2、3和4电极光谱和增益相位测量的测试接口，带有恒电位仪，恒电流仪

所述POT / GAL 15V 10A和30V 2A扩展测试接口的阿尔法-A模块化测量系统特征高质量电化学阻抗谱EIS，导电率和介电谱与2，3和4的电极和增益相位测量。

对于电化学应用，包括用于定义的直流电压和电流单元极化控制的快速恒电位仪和恒电流仪控制回路。这些可以与EIS的交流信号叠加。

像所有其他Alpha-A测试接口一样，POT / GAL接口具有很高的整体性能，例如宽带宽，超宽阻抗范围和高精度，现在也可用于EIS应用程序。 EIS仪器的重​​大改进。

除了EIS，还支持典型的电化学实验，如循环伏安法和时域直流测量。

POT / GAL接口不仅针对具有强电极样本接口极化效应的低阻抗样本进行了优化，而且还可以精确测量高阻抗绝缘体。特别*使用这些接口来表征

• 电化学电池反应中，金属-电解质界面，离子导体，低和高阻抗样本高达10导电性液体¹³ Ω;
• 通用的低阻抗样品或大电流电子元件。

POT / GAL接口包括用于直流和交流信号的高达±15 Vp，±10 Ap或±30 Vp，±2 Ap的高压和电流输出信号幅度。 

对于不需要恒电位仪或恒电流仪控制的应用，可以使用直流电压模式 。在这种模式下，POT / GAL接口还可用于具有扩展的输出信号幅度范围的通用介电，电导率和阻抗谱。

与ZG4测试接口一样，POT / GAL接口具有两个差分高阻抗电压输入通道，用于2个，3个和4个电极测量装置。 

3个电极布置是用恒电位器控制的电化学测量的标准。另外，可以有利地使用3或4个电极技术，以便部分补偿电极-样品界面的极化或接触阻抗效应。
所述POT / GAL电压信道输入阻抗为10 ¹² Ω| 10 pF，超出大多数竞争仪器的范围几个数量级-EIS仪器的重​​大改进。

为了减小将电压输入连接到电压电极的电缆的容量，两个电压输入均支持驱动屏蔽技术，该技术可使外部同轴电缆屏蔽层的电势保持与敏感的内部电缆导体几乎相同的电势。

特殊功能

• 包括一个4通道24位数字转换器，用于同时测量反电极，两个参比电极和工作电极的直流信号。
• 具有参考技术的高精度工作电极电流输入转换器，用于精确测量强导体和绝缘体。
• 通过在仪器和WinDETA应用软件级别上的高次谐波测量来支持非线性EIS。
• 工作电极和参考电极上的自动dc电平转换器输入补偿dc电压和电流偏移，以便准确地测量EIS的小的叠加交流信号。
• 所有系统功能均通过Alpha-A主机GPIB端口由简单的高级命令控制。此功能可轻松集成到自己的软件中或与其他自动化设备（例如温度，压力或气氛控制）组合使用。
• 为了保护样品，大功率对电极信号输出支持快速电压和电流限制器，而与主控制环路无关。电压和电流限制均可连续调节，并在恒电位仪和恒电流仪模式下同时运行。
• 支撑实时测量由多达150个阻抗数据点/秒（选项）和1.500的电压电流数据点/秒的时域模式。

电化学阻抗谱EIS

在EIS中，人们通常对大块样品材料的兴趣不大，尤其是对金属与电解质或离子导体界面处的极化层的特性以及相关的化学反应不感兴趣。这恰好与电介质，电导率或阻抗材料光谱相反，在电介质，电导率或阻抗材料光谱中，这些效应被称为电极极化，这是不希望的，并试图通过例如4电极布置和特定单元来避免。
下面显示了典型的电化学三电极测量的测量设置。 

图。1。用于阻抗测量的三电极电化学电池的原理设置。

除了两个平行的平板电极（表示为对电极和工作电极）以外，第三电压参考电极还靠近极化层放置，并测量极化双层电容对工作电极的电压差。与所有电极均由惰性金属（例如金，不锈钢或铂）制成的介电，电导率和阻抗材料光谱法不同，这仅适用于电化学电池，仅用于将反电极向电解液中馈入电流。

工作电极由要表征的金属与电解质组成。参比电极通常是填充有标准电解质的开放式尖的端玻璃毛细管，该标准电解质耦合至标准金属以对电解质产生确定的电化学势。

整个电池上的总电势降由化学过程的所有贡献（例如质量传输，化学和吸附步骤，电子转移等）求和。通过测量阻抗谱V _Ref ^*（ω）/ I _S ^*（ω）和用等效电路模型对其进行拟合，可以将多个过程贡献彼此分离。典型的评估包括确定与质量传输，电子转移电阻，电解质电阻和双层容量有关的Warburg阻抗。

由于在工作电极上会发生电化学反应，因此有必要将直流电势V _Ref保持在定义的值，或者向电池施加恒定的直流电。可以通过恒电位仪/恒电流仪直流电路完成此操作，如下所示。 

图2。具有差分基准电压输入的恒电位/恒电位电路的原理。

连接到CE电极的电压放大器在稳压器模式下将 两个参考电极的差分电压V _Prc  = V _{RE +}  -V _RE--与预期电压V _{setDC进行比较}。放大器调整其输出电压，直到V _Prc和V _setDC 匹配为止，从而产生一个恒定且与采样阻抗无关的参考电压差，该差可以通过Vsetdc进行调节。在恒电流模式下，通过电流至电压转换器（V <-I）与测量的电池电流成比例地创建V _Prc，从而获得恒定的样品电池电流。在两种模式下，可变电容器C_t 调整控制环路时间常数，以避免开环增益过高引起的自由高频振荡。

为了进行阻抗测量，将附加的较小的交流电压V _AC叠加到V _setDC上，并根据图5测量交流响应。2。 

如上所述，针对Alpha-A模块化测量系统的两个新的POT / GAL 测试接口经过优化，可通过叠加的受控电压或电流对电解质进行电化学阻抗测量。

ZG4

用于Alpha-A模块化测量系统的介电，电导率，阻抗2、3和4电极光谱和增益相位测量的测试接口

对于所述ZG4扩展测试接口阿尔法-A模块式测量系统具有高品质的通用电介质，导电性，阻抗2，3和4电极光谱和增益相位测量。

为了部分地补偿电极-样品界面的极化或接触阻抗效应，可以有利地使用3或4电极技术。

ZG4具有与ZG2接口相同的功能，但具有两个附加的差分电压测量通道，用于3个和4个电极测量。

电压通道输入阻抗为10 ¹² Ω| 10 pF超出大多数竞争仪器的量程几个数量级，因此可以看作是宽带3和4电极测量的重大改进。

为了减小从ZG4电压输入到电压电极的电缆容量，两个电压输入均支持驱动屏蔽技术，该技术可使同轴电缆外屏蔽层的电势保持与敏感的内部电缆导体几乎相同的电势。

与所有Alpha-A测试接口一样，ZG4具有较高的通用性能，但特别*用于具有以下特性的介电或导电样品：

• 明显的电极接触阻抗或电极样品界面极化，例如电解质，具有离子传导性的液体（例如水基）；
• 低于1Ω的低阻抗样品，例如强电解质，重掺杂半导体，金属，超导体；
• 电子组件或网络。

ZG4可以与自己的样品池一起用于材料测量。它不包括ZGS接口之类的样本单元。对于两个电极配置，建议使用BDS 1200无源样品池。外部接口设计允许将ZG4放置在靠近样品的位置，以大程度地减少电缆影响。采样阻抗路径中的电缆可能会由于电感而限制可用的高频范围，并会为高阻抗采样产生低频噪声。

ZG4简短规格

*与AT型Alpha-A主机结合使用
**需要Alpha-A主机的直流偏置选项B
***有关详细信息，请参阅规格表

三极和四极测量

电极/界面极化效应

在两个间距为d的平行平板电极之间制备的材料的测量中，根据电极电压差U _S和电流I _S的相位敏感测量来评估复介电常数，电导率或阻抗。该方法假定通过产生恒定电场E = U _S / d ，施加的电压U _S在材料内均匀下降。

如果在电极样品界面处存在不均匀的电层，该电不均匀层会产生明显的电压降，从而降低样品中的电场，则该假设将不成立。这样的层可以通过

• 离子在诸如电解质和许多液体（水，电极极化）等离子导体的电极处积累的离子；
• 电极样品接触不良（接触阻抗）。

对于低阻抗样品，连接电极与分析仪电压和电流端子的电缆的阻抗贡献不可忽略，可能会产生类似的影响。

但是，原则上，如果使用如下所示的用于采样电流和电压测量的单独电极，则可以抑制这些影响。

图1：用于电极-样品界面和电缆效应补偿的四电极阻抗测量的原理设置。

外部的两个电极对应于标准2电极配置的平行板。电压由内部样品区域中的两个附加（例如环形或针形）电极测量，其中不存在界面效应，并且电场均匀。

如果使用具有无限输入阻抗的仪器测量这两个电压，则流入电压电极的电流可以忽略不计。结果，离子将不会在这里积累。由于电流可以忽略不计，因此触点或电缆的阻抗贡献也不会产生任何电压降。在这种情况下，可以评估电压电极之间的材料部分的电参数，而无需界面极化作用，也没有电压电极之间的电压降和流过外部电极的电流产生的接触或电缆效应。然而，唯1但实际上是至关重要且经常无法实现的要求是电压通道的足够高的输入阻抗。

Novocontrol设备配置

• 带有ZG4测试接口的Alpha-A分析仪系列
• 带有POT / GAL测试接口的Alpha-A分析仪系列
• Beta分析仪系列
• NEISYS分析仪系列

都能够以四线模式运行。对于NEISYS系列分析仪，这是专有的标准模式，而所有其他分析仪可以分别配置为三线和四线模式。

它们的输入阻抗高于10 ¹² 平行于为10pF，其通过几个数量级超过大多数竞争文书的范围，并因此可以看作是在宽带三和四电极电介质，导电性的重大改进和电化学阻抗测量Ω 。

另一方面，特别是对于高频下的高阻抗样本，10 pF输入容量可能与样本容量的数量级相同，因此可能对测量结果有所贡献。因此，在实践中，三电极和四电极测量始终需要对流入电压端子的电流以及触点或电极界面处的相关压降进行详细分析。

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