4-точечные исследования в потенциостатах/гальваностатах Biologic

Потенциостат / гальваностат - это инструмент, который может контролировать как ток, так и напряжение, подаваемое на элемент. Для этой цели приборам Bio-Logic требуется как минимум 4 кабеля:

• 2 силовых кабеля (P +, P-), далее - СК
• 2 (или 3) измерительных кабеля (S +, S-), далее - ИК

В режиме управления током (гальваностатическом) прибор напрямую подает ток, указанный в настройках, через силовые кабели. В этом случае ИК используются только для измерения напряжения элемента и не являются частью процесса регулирования. Ток модулируется регулировкой напряжения, приложенного к шунту внутри прибора. По этой причине пользователь должен выбрать определенный диапазон тока в гальваностатическом режиме.

Примечание: в качестве демонстрации можно подключить резистор непосредственно к силовым кабелям и соединить вместе чувствительные элементы (чтобы избежать колебаний напряжения).

Для контроля напряжения (режим потенциостата) прибор подает определенное напряжение между обоими СК в соответствии с требуемым напряжением ячейки. В этом случае ИК являются частью регулирования: система адаптирует напряжение, приложенное между силовыми кабелями, для получения желаемого напряжения между чувствами.

Выходит, что положение ИК имеет решающее значение для измерения или для контроля тестируемой ячейки. Можно использовать 2-точечное соединение с ячейкой, но для гарантии качественных экспериментов рекомендуется 4-точечное измерение.

Четырехточечное соединение с электрохимическим устройством отделяет токопроводящие выводы от проводов, чувствительных к напряжению. Это гарантирует, что ток не будет проходить через провода, чувствительные к напряжению, или через разъемы, кабели или соединительные интерфейсы (удлинительные кабели, держатели батарей ...).

Давайте рассмотрим следующий пример. В этом случае соединительные кабели рассматриваются как резисторы R1 и R3, а ячейка - как резистор R2 (рис. 1).

Если прибор находится в гальваностатическом режиме, используя двухточечное измерительное соединение, резисторы R1 и R3 вызывают дополнительное омическое падение: измеренное напряжение - это не одно из ячеек, а то, которое возникает в результате добавления трех резисторов. Если прибор находится в потенциостатическом режиме, указанное напряжение подается на систему (R1 + R2 + R3), а не на элемент.

С другой стороны, 4-точечные измерения позволяют пользователям избежать этих проблем. Измерение или регулирование производится непосредственно на самой ячейке. Результат различий между двумя режимами подключения можно увидеть на рис. 2.

Можно видеть, что интерфейс подключения добавляет дополнительное сопротивление около 2 мОм, что вызывает смещение синей кривой вправо на диаграмме Найквиста.

Материал предоставлен официальным дистрибьютором лабороторного оборудования Biologic.