ポテンショスタットは、回路全体の抵抗の変化に応じて出力電位を変化させることができる電圧源です。 電気化学の実験では、potentiostatsは電気化学的に活動的な細胞を渡る潜在性がオームの法則によって一定している残るように多かれ少なかれ流れを供給でき

サイクリックボルタンメトリー、リニアスイープボルタンメトリー、および他のタイプのボルタンメトリーのような電気化学的技術は、溶液中で起こる酸化還元事象を測定するためにポテンショスタットを必要とする。

典型的な実験セットアップは、作用電極、対向電極、および基準電極によって三つの電極セルに接続されたポテンショスタットで構成されています。 Potentiostatsは働くことと参照の電極間の潜在性を制御し、働くことと反対の電極間の流れを測定します。

ポテンショスタットによって記録されたデータの分析は、どの方法が使用されるかに応じて、材料の様々な固有の電気化学的特性を明らかにする。 サイクリックボルタンメトリーのような技術を使用して、potentiostatsが材料の酸化還元電位を見つけ、反作用の可逆性を定め、電気化学の可逆性の量的な記述を提

タイプのPotentiostat

Potentiostatの指定および特徴は意図されていた適用によって変わる。

ポテンショスタットのタイプ	特定の特徴	適用
携帯用potentiostats	小さく、電池式、限られた機能を行うが、速い結果を与えることできる。 作り付けの表示を特色にするか、またはsmartphoneの使用を要求するかもしれない。	フィールドワーク、飲料水中の鉛の検査などの環境測定、または血液中の鉄の量を測定するなどの医学的検査。
実験室のpotentiostats	実験室の使用のために適した、大いにより大きい深さで分析することができる手持ち型の単位および農産物データより強力。 多くの場合、特定の電気化学実験をより迅速かつ簡単に実行できるように設計されたソフトウェアが付属しています。	サイクリックボルタンメトリーやリニアスイープボルタンメトリーなどのボルタンメトリー技術は、電子移動速度を測定し、反応の可逆性を決定し、種の形式的還元電位を決定し、結合反応を特徴付けるために使用することができる。
Bipotentiostats	通常の実験室ポテンショスタットよりも大きく、より高価な、bipotentiostatsは二つのチャネルを持っています。 これは、ほとんどの電気化学的方法では必要ありません。	流体力学的ボルタンメトリーなどの流体力学的流れを伴う実験。 通常回転リングディスク電極(RRDE)と使用されて。
Polypotentiostat	Polypotentiostatは、三つ以上のチャネルを持つ任意のポテンショスタットを参照することができます。 Polypotentiostatsは、一般的に大きな値札を持っており、実験の大部分に必要とされていません。上記のように	。 複数の実験を同時に実行することができるように、各チャネルはまた、通常、別々の細胞と独立して実行することができます。

一般に、「potentiostat」という用語は、典型的な電気化学研究所で見つけることができるように、単一チャネルのデスクトップデバイスを指すために使用されます。

ガルバノスタット

ポテンショスタットは、ガルバノスタット（アンペロスタットとも呼ばれる）のような同様の電気化学デバイスと一緒に議論されることが多い。 Galvanostatsはpotentiostatsに同じような主義を作動させるが、一定した潜在性よりもむしろ細胞を渡る一定した流れを維持する。 Galvanostatsのための共通の適用は充電器としてあります。

ポテンショスタット回路設計

簡単なポテンショスタット回路図を図1に示します。 それはいくつかの重要なセクションで構成されており、それぞれの詳細は以下のとおりです: 信号発生器、帰還増幅器、制御増幅器、電流増幅器、および信号変換器。

信号発生器

信号発生器は、ポテンショスタットの印加電圧分解能を決定します。 これは、コンピュータで生成された信号を電圧に変換するデジタル-アナログコンバータ（DAC）を介して可変DC（直流）電圧を出力します。 これはユーザーが正確にコンピュータでpotentiostatの出力電圧を制御できることを可能にする。

フィードバックアンプ

電圧フィードバックアンプは、おそらくポテンショスタット回路の最も重要な部分です。 それはコンピュータに送られるべき信号のコンバーターにそれを渡す働く参照と参照電極間の電圧を測定する。 ただし、この電圧は制御アンプの負端子にも供給されます。 これはpotentiostatが、制御アンプで、セットの電圧を参照の電極に対して安定した保つことを可能にする。

フィードバックアンプは電極電圧に過負荷をかけず、電気化学反応を乱さないことが重要であるため、非常に低い入力電流（pA）で高い入力インピーダンスインピーダンスインピーダンスインピーダンスインピーダンスインピーダンスインピーダンスインピーダンスインピーダンスインピーダンスインピーダンスインピーダ また、フィードバックアンプは、ポテンショスタットが電気化学反応で発生する可能性のある急速な変化に遅れずに対応し、出力アンプにフィードバック電圧を供給できるように十分に高速である必要があります。

制御アンプ

制御アンプは、信号発生器とフィードバックアンプの電圧出力を取り、作動電極と対向電極の間に渡される電圧を出力します。 これはpotentiostatが細胞で起こる電気化学の反作用による電圧のあらゆる損失を説明するところである。 フィードバックアンプの出力を制御アンプの入力として使用することにより、信号が増減され、デバイスが動作電極と基準電極との間の電圧を安定

制御アンプの仕様は、ポテンショスタットシステムが出力できる最大電圧と電流を決定します。

電流増幅器と電流範囲

回路のこのセクションは、作用電極と対向電極を通過する電流を測定するためのものです。 それは単一の抵抗器か一組の抵抗器（現在の範囲）およびアンプから成っています。 各抵抗は異なる電流範囲に対応しており、オンまたはオフを切り替えて所望の電流範囲を選択することができます。 したがって、これらの抵抗器の数と抵抗は、ポテンショスタットによって測定できる電流を決定します。

電流が抵抗を通過すると電圧が発生します。 電圧は、選択された電流範囲に応じてアンプによって増加し、信号コンバータに渡され、そこで電流測定に変換されます。

信号変換器

信号変換器は、アナログ-デジタル変換器(ADC)を使用して、電圧帰還増幅器と電流増幅器の出力をポテンショスタットに接続されたコンピ

電気化学セルセットアップ

ポテンショスタットは、二つ、三つ、四つの電極構成を制御するために使用することができます（上記のように、マルチチャンネルバイポテンティオスタットまたはポリポテンティオスタットは回転リングディスク電極システムを制御することができます）。

三つの電極のセットアップは、はるかに一般的であり、作用電極、対向電極、および基準電極で構成されています。 これらの3つの機能のそれぞれは、2つの電極セルにも存在し、1つの界面のみが基準電位を提供し、セルを横切って電流を流すことを可能にする。 このようなセットアップの主な問題は、作用電極の電位を正確に制御することが不可能になることです。

作用電極

作用電極は電気化学システムの一次電極です。 印加電圧がシステムに入る場所であり、ほとんどの電気化学反応および電子移動が起こる場所である。

電気化学システムにおける電位および電流の測定には、二電極および三電極システムの両方の作用電極が含まれる。 二電極システムでは、作動電極と対向電極の間で電位と電流が測定されます。 三電極システムでは、potentiostatは流れが働くことと反対の電極の間で測定される間働くことと参照電極間の潜在性を測定する。

白金は、電気化学的安定性と製造の容易さのために、電極を作動させるために使用される最も一般的な材料である。 他の一般的に使用される材料には、金、炭素、水銀が含まれます。

参照電極

安定で既知で明確に定義された電気化学的電位を有することにより、参照電極は電気化学的測定のための定数

potentiostatが働くことおよび反対の電極を測定し、制御する安定した潜在性を維持するのに三電極システムでそれらが使用されています。 これは、明確に定義された電気化学的電位を有する材料を用いて達成され、典型的には測定中に起こる反応から化学的に分離される。 このようなシステムのボルタンモグラムがプロットされると、電位は作業電極と基準電極との間で測定される電位である。

理想的な電気化学システムでは、基準電極にゼロ電流が流れ、作用電極の電位の正確な測定と制御が可能になります。 これは、非常に低いインピーダンス、理想的にはゼロを有する基準電極によって達成される。

対向電極

補助電極とも呼ばれる対向電極は、2電極または3電極システムの回路を完成させます。 作用電極と同様に、白金は、その電気化学的および機械的安定性、および高い電気伝導性のために、対向電極に使用される最も一般的な材料である。

二電極システムでは、対向電極も参照電極として使用されます。 これは、作用電極での反応速度論が対極での反応速度論によって阻害されないことを確実にするために、作用電極よりもはるかに大きな表面積を

三電極システムでは、作動電極と対向電極の間で電流が測定されます。 電位はここでは測定されませんが、発生する電気化学反応のバランスをとるためにpotentiostatによって調整されます。 代わりに、電位は、作動電極と基準電極との間で測定され、理想的には、カウンタ電極と基準電極との間に流れるゼロ電流で測定される。

時には、対向電極が基準電極と同様の方法で作用電極から分離され、対向電極で起こる反応が作用電極における反応に及ぼす影響を低減する。

ポテンショスタットの仕様の説明

精度、精度、および分解能

ポテンショスタットのさまざまな仕様の意味を議論する前に、まず、しばしば誤解される三つの特性、すなわち精度、精度、および分解能を明確にする必要があります。

精度は、測定値が真の値にどれだけ近いかです。 これは、絶対オフセット、測定値のパーセンテージ、またはこれら2つの組み合わせのいずれかとして表されます。

精度は、測定の再現性です。、どのように近い一緒に同じ点の繰り返し測定値になります。 通常、これは絶対値として表されます。

解像度は、測定によって知覚できる値の最小の変化です。 通常、これは絶対値として表されます。

これらの三つの特性の違いを明確にするのに役立つ類推は、図2に示すように、アーチェリーで使用されるようなターゲットと、これらの特性のそれぞれがどのように適用されるかを考えることです。

を使用した精度と精度のデモンストレーションご覧のように、精度は矢印（または測定の場合はデータポイント）がターゲットの中心にどれだけ近いかを決定し、精度はグループ化を決定します。 図の4つの可能な結果を以下に示します:

1. 高精度、高精度–矢印はターゲットの中心の周りにしっかりとグループ化されています。
2. 高精度、低精度–矢印はターゲットの中心の周りにまばらにグループ化されています。
3. 低精度、高精度–矢印はターゲットの中心からしっかりとグループ化されています。
4. 低精度、低精度–矢印はターゲットの中心から離れてまばらにグループ化されています。

解像度はこれにどのように因数分解されますか？ ターゲットの同じアナロジーを使用すると、解像度は各リングの幅になり、図3に示すように、低い解像度はより厚いリングを持ち、高い解像度はより薄いリングを持ちます。

電位範囲

電位範囲は、作業電極と基準電極の間にポテンショスタットによって印加され、測定 これは典型的には正と負の両方の電位に適用され、そのような場合にはプラス/マイナス記号で表される。

電位コンプライアンス

電位コンプライアンスは、ポテンショスタットが作動電極と対向電極の間で出力できる電位の最大限界です。 電位範囲と同様に、それは正と負の両方の電位に適用され、そのようにプラス/マイナス記号で表されます。

測定中に発生する電気化学反応は、多くの場合、参照電極の電位が低下します。 これは、所望の電位を達成するために、より大きな出力電位をセルに印加しなければならないことを意味する。

潜在的な範囲と潜在的なコンプライアンスの区別に注意することが重要です。 電位範囲は、作業電極と基準電極との間の印加および測定された電位であり、電位コンプライアンスは、作業電極と対向電極との間に印加できる絶対

印加電位精度

印加電位精度は、ポテンショスタットの出力電位が設定電位から変化する可能性のある最大量です。 具体的には、これは、作業電極と基準電極との間の電位を指す。 これは、プラス/マイナスのオフセットとして表されます。

印加電位分解能

ポテンショスタットはデジタル信号を使用して出力する電位を決定するため、電位の変化はステップとして表示され、図4に示すように、時間の経過とともに一連のステップがスキャンプロファイルとして表示されます。 印加された電位分解能は、ポテンショスタットによって出力できる電位の最小変化であるため、これらのステップがどれほど小さいかを決定します。

最大電流

最大電流は、ポテンショスタットで測定できる最高の電流です。 それは正と負の両方の電流に適用され、そのようにプラス/マイナス記号で表されます。 測定された流れがこの範囲の外にあれば、potentiostatは単位を傷つけることを防ぐために出力潜在性を消します。

電流範囲

ミリアンペアとナノアンペアの両方で電流測定の一貫したレベルの精度と精度を達成するために、電流測定は一連の範囲に分割されます。 これらの範囲は通常、一桁ずつ分離されており、1つの範囲は通常、その下の範囲に含まれる電流を測定できますが、測定の精度と精度は悪化します。

電流の測定は、電流がそれを通過するときに既知の抵抗の両端の電圧を測定することによって機能します。 したがって、異なる桁の電流を測定するために、一連の抵抗器が使用され、より低い電流はより高い抵抗器を通過する。

各範囲の精度、精度、ノイズ、分解能は、通常、使用する抵抗ではなく電圧の測定によって最も大きく影響されるため、電流と同じ桁の差に従います。

電流測定精度

電流測定精度は、測定された電流値が実際の電流値から変化する可能性のある最大量です。 ほとんどの測定値はこの量未満で変化することに注意することが重要です。 この値は、現在の範囲の大きさのオーダーに応じてスケーリングされます。

電流測定分解能

電流測定分解能は、ポテンショスタットで測定できる電流の最小変化です。 この値は、現在の範囲の大きさのオーダーに応じてスケーリングされます。

Ossila Potentiostat仕様

電位仕様

電位範囲

±7。5V

電位コンプライアンス

±10V

印加電位精度

±10mVオフセット

印加電位分解能

333μ v

現在の仕様

最大電流	精度	分解能
± 150 mA	±200µ a	50µ a
± 20 マ	±20 μ A	5μ A
± 2 mA	±2µ A	500nA
± 200 µ A	±200nA	50nA
± 20 µ A	±20nA	5nA

他の指定

コミュニケーション

USB-B

全体寸法

幅:125のmm高さ:55のmm深さ:175のmm

重量

600g