Как сделать надежные измерения спектроскопии электрохимического импеданса (EIS) с помощью потенциостата или аккумуляторного амплификатора

28 нояб 2022г.

 

Введение: потенциостаты и индикаторы качества

Электрохимическая спектроскопия импеданса (EIS) — это режим измерения, который позволяет электрохимикам получить доступ и понять процессы, происходящие на границе раздела электродов. 

 

 показатель качества: общее гармоническое искажение (THD)

THD показывает, достаточно ли мала амплитуда модуляции тока или потенциала, применяемой к системе, чтобы считать, что система ведет себя линейно. Если он ведет себя нелинейно, выходной сигнал будет содержать некоторые гармоники. THD количественно определяет нелинейность, оценивая амплитуды N гармоник:

формула

 

где |Yƒ|- амплитуда сигнала на основной частоте ƒ (или первая гармоника) и |Yƒ| – амплитуда k-го номера гармоники.

THD выражается в процентах. Обычно считается, что THD ниже 5 % является приемлемым для надежных данных EIS. В EC-Lab® он рассчитывается по потенциалу и току, а также по 7 гармоникам, включая основную (N=7N=7 в уравнении).

 

2 - й показатель качества: нестационарное искажение (NSD)

Можно выделить две причины нестационарности системы:

  • реакция системы не достигла своего постоянного режима;
  • параметры, определяющие систему, меняются со временем.

Отклик нестационарной системы будет содержать, помимо основной частоты, некоторые соседние частоты.

Следовательно, показатель NSD определяется как:

формула

где |Yƒ|- амплитуда сигнала на основной частоте ƒ (или первая гармоника) и |YƒΔƒи |Yƒ+Δƒ| амплитуды пиков рядом с основной частотой и Δƒ разрешение по частоте, обратное общему времени измерения.

NSD выражается в процентах и ​​рассчитывается по потенциалу и по току.

 

3 - й показатель качества: отношение шума к сигналу (NSR)

В идеальном измерении EIS вся энергия сигнала содержится в основной частоте, но из-за различных факторов, таких как точность и прецизионность измерительного устройства или внешние возмущения, может быть некоторая энергия на других частотах, кроме основной, т.е. гармоники и смежные частоты. Этот дополнительный сигнал называется шумом.

NSR количественно определяет степень шума в электрохимическом измерении. Он выражается с помощью следующей формулы:

формула

формула

Он представляет все сигналы, не содержащиеся в:

  • основной частоте;
  • 7 гармоник, используемых для расчета THD;
  • сигнал на частотах, близких к основной частоте, используется для расчета NSD.

Дополнительная информация

 

Нажмите здесь, чтобы загрузить полезный плакат с вопросами и ответами по индикаторам качества BioLogic.

Как использовать индикаторы качества с моим потенциостатом BioLogic?

Поиск правильной амплитуды : NSR и NSD можно использовать для определения правильной амплитуды переменного тока входного сигнала в ваших измерениях EIS. Необходимо минимизировать NSR, но THD не должен превышать 5% на всех частотах. 5% — произвольное значение, зависящее от вашей системы и частоты. 5% также можно использовать в качестве порогового значения, выше которого данные EIS можно считать недостоверными.

Поиск правильного диапазона частот : аналогичным образом NSD также можно использовать для определения, на каких частотах ваши данные можно считать надежными. Обычно NSD увеличивается на более низких частотах, если ваши изменения не выполняются быстрее, чем входная частота, что на самом деле никогда не бывает. Разница во времени обычно приводит к медленным изменениям, видимым только ниже 1 Гц. Поэтому, если временная дисперсия вашей системы не может быть адаптирована, данные, полученные на частоте, для которой NSD превышает 5%, следует исключить.

 

Поделиться в соцсетях:

Связаться с нами

Если у Вас остались вопросы или вы хотите заказать
продукцию, просто заполните форму ниже

Неверный ввод
Неверный ввод
Неверный ввод
Неверный ввод
Неверный ввод
  • г. Минск, 220 073, ул. Скрыганова, 14,
    помещение номер 23

  • +7 (969) 077-72-72 (WhatsApp)

  • +375 (17) 270-07-81

  • +375 (29) 626-19-06

  • info@ilpa-tech.ru

  • Связаться с нами