Urządzenie zostało zaprojektowane do Czasowo-Rozdzielczej Spektroskopii Impedacyjnej. Pozwala rejestrować ewolucję widm impedancyjnych w czasie.
W wielu przypadkach impedancja mierzonej próbki ulega zmianie z upływem czasu. Stosując spektroskopię impedanycjną w tradycyjnym podejściu, tzn. kolejno rejestrując wartości impedancji dla różnych częstotliwości, istnieje ryzyko, że w przypadku szybko zmieniającej się próbki zarejestrowane dane nie reprezentują próbki w tym samym stanie. W takiej sytuacji, jeśli próbka zmienia się szybciej niż zostaje zarejestowane pełne widmo – interpretacja wyników może być trudna bądź prowadzić do mylnych wniosków.
Kamera impedancyjna rejestuje pełne widmo w jednym momencie w taki sposób, że wartości impedancji dla wszystkich częstotliwości próbkowane są jednocześnie. Pełne pojedyncze widmo tworzy jedno ujęcie, podobnie jak pojedyncza klatka w filmie. Rejestując serię widm klatka po klatce można zarejestrować ewolucję widm impedancyjnych zmieniającej się próbki.
W klasycznej Spektroskopii Impedancyjnej (IS) lub Elektrochemicznej Spektroskopii Impedancyjnej (EIS) zakłada się, że mierzona próbka jest liniowa (t.j., zachowuje superpozycję) i niezmiennicza w czasie. W praktyce większość próbek w elektrochemii jest i nieliniowa, i „pamięta” swoją historię. Dlatego Kamera Impedancyjna jest cennym narzędziem pozwalającym na eksplorowanie typowych własności takich próbek.
Efekty nieliniowe
Z pomocą Kamery Impedancyjnej można badać następujące efekty nieliniowe:
- generację wyższych harmonicznych (w mierzonym sygnale pojawiają się wielokrotności częstotliwości pobudzających próbkę),
- intermodulacja częstotliwości (dwie częstotliwości pobudzjące generują trzecią częstotliwość w próbce),
- efekt prostowniczy (rezystancja/impedancja dla przepływu prądu w jednym kierunku jest inna niż dla przepływu prądu w kierunku przeciwnym),
- złamanie superpozycji (esencja nieliniowości, względne amplitudy dla częstliwości pobudzjących nie są zachowane dla tych samych częstotliwości w sygnale mirzonym),
Efekt pamięci próbki
Utrapienie z pomiarami elektrochemicznymi polega na tym, że próbki „pamiętają” swoją historię.
- Kamera Impedancyjna rejestruje ewolucję widm impedancyjnych w czasie. Przy niezmiennych warunkach zewnętrznych taka ewolucja pokazuje jak widmo w danej chwili zależy od pomiarów w chwilach poprzedzających,
Przedstawienie wyników
Kamera impedancyjna pozwala uzyskać:
- wykresy Nyquista (Arganda) w funkcji czasu
- wykresy Bodego w funkcji czasu
- ewolucję czasową impedancji dla danej częstotliwości
- wykresy różnic pokazujące również mniejsze zmiany impedancji w czasie
Kamera impedancyjna jest pomocna w śledzeniu ewolucji w czasie rzeczywistym impedancji sensorów elektrochemicznych. Może również stanowić część układów pomiarowych fotoelektrochemicznych. Kamera jest uzupełnieniem dla urządzeń mierzących fotoprądy/fotonapięcia w sposób statyczny takich jak Spektrometr fotoelektryczny i Mini spektrometr fotoelektryczny.
Urządzenie składa się z:
- elektronicznego modułu pomiarowego
- głowicy pomiarowej typu podstawowego lub elektrochemicznego, do której podłączana jest próbka
- okablowania,
- zasilacza 12V
- komputera z oprogramowaniem generującym i zbierającym sygnał pomiarowy
Kamera impedancyjna do badań elektrochemicznych
Opcjonalnie, urządzenie dostępne jest w zestawie z głowicą electrochemical i Komorą Próbek.
kliknij obrazek, aby powiększyć
- liczba częstotliwości w jednym kadrze: w praktyce nieograniczona
- zakres potencjału: od -1 V do 1 V
- typ głowicy: podstawowy, elektrochemiczny
- zakresy prądowe głowicy basic : 10 mA, 1 mA
- zakres częstotliwości głowicy podstawowej: 1 mHz ÷ 1 MHz
- zakresy prądowe: głowicy elektrochemicznej: 1 mA, 100 μA, 10 μA, 1 μA, 100 nA, 10 nA.
- pasma częstotliwości głowicy elektrochemicznej: 2.5 MHz, 1.3 MHz, 300 kHz, 35 kHz, 3kHz, 300 Hz
Oprogramowanie Kamery impedancyjnej jest bardzo intuicyjne. Obsługa nie wymaga dodatkowego szkolenia.
Wyniki otrzymane dla obwodu równloległęgo RC, gdzie opornikiem jest fotorezystor, przy oświetleniu światłem o modulowanej intensywności.
Wykres Nyquista (Arganda) przedstawia część rzeczywistą i urojąną impedancji w całym zakresie częstotliwości z postępem czasu. Opór zwiększa się w połowie mierzonej serii, więc wzrasta średnica półokręgów – wykresów impedancji.
Kolor zielony przedstawia punkty dla tej samej częstotliwości w kolejnych wykresach. Jeśli tylko pojemność by się zmieniała w obwodzie RC, wszystki półkola miałyby tę samą średnicę, a położenie danego punktu by się zmieniało na obwodzie półokręgu.
