Erläuterung der Potentiostat-Parameter und -Spezifikationen

Bits

Grundsätzlich können Computer nur zwischen zwei Zuständen unterscheiden: Spannung und keine Spannung. Aus diesem Grund verwenden Computer das Binärsystem, in dem diese beiden Zustände durch 0 oder 1 dargestellt werden. Ich werde das Binärsystem hier nicht im Detail erläutern, da dies für das Verständnis von Bits und deren Bedeutung für einen Potentiostaten nicht erforderlich ist. Kurz gesagt: Im binären Zahlensystem steht jede Ziffer für zwei Zustände, während im gebräuchlichen dezimalen Zahlensystem jede Ziffer für zehn Zustände steht.

Jede Ziffer, die entweder eine 0 oder eine 1 sein kann, wird als Bit bezeichnet. Hier eine kleine Anekdote: 8 Bits werden als Byte bezeichnet. Ein Bit kann zwei Zustände annehmen, aber wenn ich 2 Bits kombiniere, habe ich bereits 4 Zustände: 00, 01, 10, 11. Jedes Mal, wenn ich eine Ziffer hinzufüge, verdoppelt sich die Anzahl der möglichen Zustände. Mit 12 Bit habe ich bereits 4096 Zustände. Die Anzahl der Zustände, die durch N Bit dargestellt werden können, lässt sich mit der folgenden Formel berechnen.

Die gleichen Prinzipien gelten auch für digitale Potentiostate. Ein Potentiostat muss reale Messwerte in ein binäres Format umwandeln, um sie nutzen zu können. Die Anzahl der Bits, in die der reale Messwert umgewandelt wird, ist einer der entscheidenden Faktoren für die Auflösung eines Potentiostats.

Auflösung

Die Auflösung ist der kleinste beobachtbare Unterschied zwischen zwei Werten, den ein Messgerät unterscheiden kann. Beträgt die Auflösung eines Potentiostaten beispielsweise 100 mV, unterscheidet er zwischen 200 mV und 300 mV, während 280 mV als 300 mV angezeigt würden.

Um zu verstehen, wie die Auflösung eines Geräts durch die Bitanzahl definiert wird und warum auch der Strombereich einen Einfluss darauf hat, wird im folgenden Absatz ein Beispiel herangezogen.

Einige von Ihnen erinnern sich vielleicht noch an analoge Plotter oder Schreibgeräte. Diese Geräte bewegten einen Stift in Abhängigkeit von der angelegten Spannung über ein Blatt Papier. Wenn Sie die Spannung über die Zeit mit einem analogen Voltmeter messen und einen analogen Plotter verwenden möchten, stellen Sie die horizontale Bewegung des Papiers auf eine bestimmte Geschwindigkeit ein und legen dann die Spannung an das Voltmeter an. Der Schreiber bewegt sich vertikal über das Papier und zeichnet je nach angelegter Spannung eine Linie. Das Kontinuum der Potentialwerte wird in ein Kontinuum von Stiftpositionen übersetzt. Das gesamte Spektrum der Stiftbewegung wird durch den oberen und unteren Rand des Papiers begrenzt, dazwischen sind jedoch alle Werte möglich. Die Auflösung wird durch die Dicke der gezeichneten Linie und Ihre Fähigkeit, die Linie zu erkennen, begrenzt.

Wenn dieses System digitalisiert wird, haben Sie kein Kontinuum von Werten mehr, sondern diskrete Werte. Dies liegt an den begrenzten Zuständen, die durch die Bits vorgegeben sind. In diesem Beispiel werden die Schreibgrenzen willkürlich auf 0 V und 100 V festgelegt. Dies sind die Extremwerte. Jedem möglichen Zustand wird eine Zahl zwischen diesen Extremwerten zugewiesen. In der Regel werden gleichmäßig verteilte Werte gewählt. Hätten wir in diesem Beispiel nur 2 Bits und somit 4 Zustände, hätten die Zustände die Werte 0, 33, 66 und 100.

Dadurch wäre die Auflösung ziemlich schlecht. Das Voltmeter könnte den Unterschied zwischen 70 und 90 V nicht erkennen. Bei 12 Bit und somit 4096 Zuständen könnten die Werte 0, 0,0244, 0,0488, 0,0733 usw. lauten. Plötzlich kann das Voltmeter den Unterschied zwischen 0,1 V und 0,2 V problemlos messen.

Genau wie im vorherigen Beispiel bestimmen die Bits und die Extremwerte die Auflösung eines Potentiostaten. Die Extremwerte, beispielsweise der minimal und maximal messbare Strom bei der Voltammetrie, legen den abzudeckenden Bereich fest, und die Bits bestimmen die Anzahl der Schritte, in die dieser Bereich unterteilt werden kann. Der Bereich der Extremwerte wird durch die Hardware festgelegt. Damit ein Potentiostat einen breiten Strombereich messen kann, der sich sogar über mehrere Größenordnungen erstreckt, werden verschiedene Schaltungen zur Einstellung der Extremwerte verwendet. Diese verschiedenen Schaltungen definieren somit den Strombereich, in dem gemessen werden kann. Wenn Sie einen Strombereich für einen niedrigen Strom wählen und einen hohen Strom messen, kommt es zu einer Überlastung. Der Strom wird auf den maximalen Stromwert für diesen Strombereich begrenzt. Wenn Sie einen Strombereich wählen, der deutlich höher ist als der gemessene Strom, ist Ihre Auflösung, wie oben erläutert, schlecht.

Auflösung in unseren technischen Daten

Alle unsere Gerätespezifikationen, die Sie in den entsprechenden Broschüren oder in den Abschnitten mit den Spezifikationen auf den Webseiten finden, enthalten die Auflösung für verschiedene Parameter. Sie finden die Auflösung für das angelegte Potential und den gemessenen Strom für die potentiostatischen Techniken und den angelegten Strom und das gemessene Potential für die galvanostatischen Techniken. Beispiele hierfür sind der PalmSens4, der Sensit Smart oder der EmStat4S.

Die Werte werden als absolute Werte oder als Prozentsätze des Strombereichs (abgekürzt als CR) angegeben.

Zum Beispiel hat der EmStat4S eine Auflösung von 0,009 % des gemessenen CR-Stroms. Wenn ein EmStat4S im Strombereich von 1 µA misst, beträgt die Auflösung und damit die kleinste Stromdifferenz, die aufgelöst werden kann, 90 pA. Sollten Sie in dieser Situation Stufen von 90 pA in Ihrer Kurve sehen, sind Sie an der Grenze der Auflösung angelangt, und diese Stufen wären in einem niedrigeren Strombereich, der die Potenzialänderung richtig auflösen kann, wahrscheinlich kleiner.

Strombereich

Der Strombereich definiert den minimalen und maximalen Strom, den ein Potentiostat messen kann. Dies bedeutet, dass er auch die Auflösung bestimmt, da die Anzahl der Bits bzw. Zustände feststeht, während der Strombereich variabel ist. Dies wird in den Artikeln zu Bits und Auflösung erläutert.

Beispielsweise betragen der maximale und der minimale Strom des PalmSens4 das 6,25-Fache bzw. das -6,25-Fache des gewählten Strombereichs. Bei Wahl des 1-µA-Bereichs beträgt der maximale Strom 6,25 µA und der minimale Strom -6,25 µA. Der PalmSens4 verwendet 18 Bit für die Umwandlung, was zu 262.144 Zuständen führt. Die Differenz zwischen den einzelnen Stufen entspricht dem gesamten Strombereich geteilt durch die Anzahl der Zustände:

Das bedeutet, dass der Unterschied zwischen den einzelnen Zuständen (im Idealfall) 0,000048 µA = 48 pA beträgt. Wenn Sie in den technischen Daten des PalmSens4 nach der Auflösung für den gemessenen Strom nachschlagen, werden Sie feststellen, dass die Auflösung 0,005 % des Strombereichs beträgt. Dies stimmt mit der Berechnung auf Basis der Bits überein, da 48 pA geteilt durch 1 µA 0,0048 % ergibt.

Das Verständnis dieser Konzepte hilft bei der Auswahl des richtigen Strombereichs. Ein Strombereich sollte so hoch wie nötig, aber so niedrig wie möglich gewählt werden. Wenn Sie einen zu niedrigen Strombereich wählen, führt dies zu einer Überlastung des Strombereichs. Das bedeutet, dass der zu messende Strom höher ist als der Maximalstrom für den gewählten Strombereich. Ist der Strombereich höher als erforderlich, sind Auflösung und Genauigkeit nicht optimal. In extremen Fällen, d. h. bei einer Differenz von mehr als drei Größenordnungen (mA-Bereich bei der Messung von µA), können die Messwerte erheblich vom tatsächlichen Wert abweichen.

Strombereiche in unseren technischen Daten und unserer Software

Unsere Geräte verfügen in der Regel über Strombereiche, die Vielfache von 10 sind. Das bedeutet, dass ein Gerät mit 8 Strombereichen von 1 nA bis 10 mA über die Strombereiche 1 nA, 10 nA, 100 nA, 1 µA, 10 µA, 100 µA, 1 mA und 10 mA verfügt.
Eine Ausnahme bilden hier die Sensit-Serie und der EmStat Pico. Die Strombereiche für diese Messgeräte betragen 100 nA, 1 µA, 6 µA, 13 µA, 25 µA, 50 µA, 100 µA, 200 µA, 1 mA und 5 mA.
Beachten Sie, dass der Strombereich den maximal messbaren Strom und die Auflösung definiert, d. h. die kleinste erkennbare Signalunterschied, diese Werte jedoch nicht mit dem Strombereich identisch sind. Beispielsweise hat der PalmSens4 im Strombereich von 1 µA einen maximalen Strom von ±6,25 µA und eine Auflösung von 48 pA.

Automatische Bereichswahl

Ein Vorteil digitaler Potentiostaten ist ihre Möglichkeit, per Software gesteuert zu werden. Früher musste ein physischer Schalter betätigt werden, um den Strombereich zu ändern. Digitale Potentiostaten können den Strombereich per Software steuern. Dadurch kann der Potentiostat den Strombereich während der Messung umschalten. Die Potentiostat-Software kann sogar erkennen, ob ein Strombereich zu niedrig oder zu hoch ist, und den Strombereich entsprechend anpassen. Dies wird als Auto-Ranging bezeichnet. In der Regel werden einige Strombereiche ausgewählt, die der Potentiostat verwenden darf. Die Software wechselt bei Bedarf zwischen diesen Strombereichen.

Wenn ein PalmSens einen Strom misst, der nahe am Maximalstrom des aktuellen Strombereichs liegt, wechselt er in den nächsthöheren Strombereich, sofern ein höherer Strombereich aktiv verfügbar ist. Ein einziger hoher Wert reicht aus, um diesen Wechsel auszulösen, da Überlastungen eine ansonsten korrekte Messung unbrauchbar machen können.

Wird ein Wert gemessen, der für diesen Strombereich als niedrig gilt und daher in einem niedrigeren Strombereich eine bessere Auflösung erzielen könnte, meldet die Software dies als Unterlast. Je nach Gerät lösen 3 bis 5 aufeinanderfolgende Unterlasten die Umschaltung auf einen niedrigeren Strombereich aus, sofern ein solcher verfügbar ist.

Der Grund dafür, dass für eine Auslösung mehrere Unterlasten erforderlich sind, aber nur eine Überlast, liegt darin, dass eine Überlast Ihre Messung beeinträchtigen kann, während eine Unterlast in den meisten Fällen lediglich suboptimal ist. Zudem verhindern die unterschiedlichen Schwellenwerte, dass der Potentiostat zwischen zwei Strombereichen hin und her springt, wenn der gemessene Strom am Rand des Strombereichs liegt.

Automatische Bereichswahl in PSTrace

Bei fast jeder Messung mit PSTrace finden Sie Felder zur Einstellung der Strombereiche und zur Festlegung des Startstrombereichs für die automatische Bereichswahl.

Durch Anklicken der grauen und blauen Felder, die die Strombereiche darstellen, können Sie diese ein- und ausschalten. Ein grauer Strombereich ist ausgeschaltet und wird vom Potentiostaten nicht verwendet. Alle blauen Strombereiche können vom Potentiostaten für die automatische Bereichswahl verwendet werden.

Das blaue Dreieck über einem Strombereich kennzeichnet den Startstrombereich. Wählen Sie einen Strombereich, der nahe am erwarteten Strom liegt, oder führen Sie eine einige Sekunden dauernde Einstellphase durch, damit der Potentiostat vor der Aufzeichnung mit der automatischen Bereichswahl beginnen kann.

Genauigkeit

Im Abschnitt über Bits, Strom, Strombereich und natürlich Auflösung wurde die Auflösung ausführlich behandelt. Ein Parameter, der oft mit der Auflösung verwechselt wird, ist die Genauigkeit.

Während die Auflösung beschreibt, wann zwei Messwerte so nahe beieinander liegen, dass sie als derselbe Wert gemessen werden – oder anders ausgedrückt: nicht mehr voneinander unterschieden werden können –, beschreibt die Genauigkeit, wie nah Ihre Messung an den tatsächlichen Werten liegt. Die Genauigkeit beschreibt nur systematische Messfehler, nicht jedoch Messungen, die „verrauscht“ erscheinen.

Eine Auflösung von 5 fA ermöglicht es Ihnen, den Unterschied zwischen 1,000 nA und 1,005 nA zu erkennen; allerdings kann es in Ihrem System aufgrund von Leckstrom zu einer Abweichung von 0,5 nA kommen. Da diese Abweichung immer vorhanden ist, wird sie durch die Genauigkeit beschrieben. Wenn die Genauigkeit 0,5 nA beträgt und Ihr Messwert 1 nA ist, wissen Sie, dass der tatsächliche Wert irgendwo zwischen 0,5 nA und 1,5 nA liegt. In einer solchen Situation ist eine Auflösung von 5 fA mehr als ausreichend.

Wenn Sie den Abschnitt über die Auflösung gelesen haben, ist Ihnen vielleicht aufgefallen, dass sich die Auflösung leicht verbessern lässt. Man muss lediglich die Anzahl der Bits erhöhen. Führt dies zu einer Verbesserung der Messqualität?

Ihre Messung wird nur dann verbessert, wenn die Abweichung vom Istwert kleiner ist (gute Genauigkeit und Präzision) als die Auflösung. Oft ist dies nicht der Fall, und die Auflösung ist bereits besser als die Genauigkeit oder Präzision. Eine weitere Verringerung der Auflösung auf das Niveau von aA verbessert die Messung nicht, wenn Ihre geringe Genauigkeit zu einer Abweichung im nA-Bereich führt.

Die Genauigkeit Ihrer Messung hängt nicht nur von der Genauigkeit des Messgeräts ab. Die Herstellung von Lösungen, das Abmessen von Volumina, das Anbringen von Elektroden, die Vorbereitung der Elektroden usw. – all dies trägt zur Genauigkeit Ihres Experiments bei. Häufig sind diese Fehler systematischer Natur und führen jedes Mal zu derselben Abweichung in derselben Richtung. In komplexen Mehrparametersystemen wie elektrochemischen Zellen lassen sich diese Fehler kaum bestimmen. Glücklicherweise wird bei vielen quantitativen Messungen diese Abweichung durch eine Kalibrierungskurve berücksichtigt.

Genauigkeit unserer technischen Daten

Die Genauigkeit hängt von mehreren Faktoren ab, die je nach Größe Ihres Stroms unterschiedliche Auswirkungen haben; hier konzentrieren wir uns jedoch ausschließlich auf den Einfluss des Messgeräts auf die Genauigkeit.
Es gibt bis zu drei Faktoren, die die Genauigkeit beeinflussen. Für die Genauigkeit des gemessenen Stroms sind dies:

• Ein Basiswert von 10 pA
• Ein vom Strombereich abhängiger Wert von 0,1 % des Strombereichs
• Ein vom gemessenen Strom abhängiger Wert von 0,2 % des gemessenen Stroms

Addiert man alle Werte, erhält man ein „Worst-Case“-Szenario für die Genauigkeit.

Präzision

Im Abschnitt zur Genauigkeit wurden systematische Fehler behandelt, doch es gibt auch zufällige Fehler. Diese werden bei einer Messung in der Regel als Rauschen erfasst. Dabei handelt es sich um zufällige Einflüsse auf die Messung, die unabhängig von der Messung selbst sind, d. h., die Häufigkeit oder Intensität des Rauschens hängt nicht von der Messung ab.

Diese zufälligen Ereignisse tragen ebenfalls zum Messfehler bei, doch aufgrund ihres zufälligen Charakters können wir den wahren Wert ohne diese zufälligen Fehler abschätzen.

Mehrere zufällige Einflüsse während einer Messung ergeben, wenn man sie addiert, eine Gauß-Verteilung, wenn man die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Messwerts in Abhängigkeit von den Werten grafisch darstellt. Der wahrscheinlichste Wert ist der Wert ohne zufälligen Fehler oder Rauschen. Je größer die Abweichung vom wahren Wert ist, desto unwahrscheinlicher ist es, dass dieser Wert auftritt. Rauschen folgt im Allgemeinen einer Normalverteilung.

Die Präzision beschreibt, wie breit diese Verteilung ist. Je geringer die Präzision, desto stärker weichen die Werte vom rauschfreien Wert ab. Würde man statt eines Potentiostaten eine Schrotflinte verwenden, würde die Präzision die Streuung der Projektile beschreiben. Das bedeutet, dass die Präzision auch die Wiederholbarkeit beschreibt.

Eine vorteilhafte Eigenschaft eines normalverteilten Rauschens ist, dass es symmetrisch ist und den rauschfreien Wert als Mittelpunkt hat. Wenn Sie dieselbe Messung mehrmals durchführen und anschließend den Mittelwert der Messwerte bilden, sollte der Mittelwert näher am rauschfreien Wert liegen als die meisten Einzelwerte. Die auf diese Weise erzielte Rauschunterdrückung ist proportional zur Quadratwurzel von N, wobei N die Anzahl der erfassten Messwerte ist.

Potentiostate und andere Messgeräte nutzen diese Eigenschaft, indem sie zahlreiche Werte erfassen, diese mitteln und dann den Mittelwert als Messwert ausgeben. Wenn Sie also in Ihrer Messung einen einzelnen Punkt sehen, handelt es sich höchstwahrscheinlich um Hunderte von Messwerten, die gemittelt wurden, um diesen einen Wert zu bilden. Wie viele Messwerte zur Ermittlung eines einzelnen Messpunkts herangezogen wurden, hängt von technikspezifischen Parametern und der Abtastrate des Geräts ab.

Abtastrate

Die Abtastrate beschreibt, wie schnell das Gerät Messwerte erfassen kann. Diese Messwerte werden in der Regel gemittelt, um einen Datenpunkt in Ihrer Messung zu bilden.

Die Abtastrate wird in Samples/s oder Hz angegeben, da Samples keine Einheit haben. Sie stellt die theoretische Obergrenze für die Datenerfassung dar. Das bedeutet, dass sie durch die Hardwarekomponenten begrenzt ist. Auch die von Ihnen durchgeführten Messungen, der Software-Overhead usw. schränken die Abtastrate ein. Inwieweit dies geschieht, hängt von der jeweiligen Messung und ihren Parametern ab. Aus diesem Grund finden Sie die Extremwerte und Einschränkungen für jede Technik in der Beschreibung der PalmSensGeräte. Glücklicherweise ist die genaue Abtastzeit oft nicht das, worauf es den Anwendern ankommt.

Meistens wird beim Vergleich von Messgeräten die Abtastrate herangezogen. Eine höhere Abtastrate bedeutet, dass das Gerät mehr Werte pro Sekunde aufzeichnet als ein Gerät mit einer niedrigeren Abtastrate. Die Abtastrate begrenzt, wie schnell ein Gerät Werte aufzeichnen kann, was bedeutet, dass sie auch das Rauschen beeinflusst.

Wie im Artikel über die Präzision erläutert, können Sie mehrere Werte derselben Messung mitteln, um einen Wert zu erhalten, der nahe am Messwert liegt und frei von Zufallsfehlern, auch als Rauschen bezeichnet, ist. Die auf diese Weise erzielbare Rauschreduzierung ist proportional zur Quadratwurzel von N, also der Anzahl der gemittelten Messwerte. N hängt von der für die Datenerfassung zur Verfügung stehenden Zeit und davon ab, wie schnell die Messwerte erfasst werden, also von der Abtastrate. Wenn zwei Geräte dieselbe Messung mit denselben Parametern und unterschiedlichen Abtastraten durchführen, scheint das Gerät mit der höheren Abtastrate weniger Rauschen zu messen, da sein N-Wert höher ist.

Alle oben genannten Angaben gehen von einer Normalverteilung des Rauschens aus. Wenn bestimmte Rauschanteile sehr dominant sind, beispielsweise Netzfrequenzrauschen von 50 oder 60 Hz, oder wenn die Frequenz des Rauschens niedriger ist als das Messintervall, wird es durch Mittelung nicht reduziert.

Beachten Sie, dass es besser ist, weniger Rauschen in der Messung zu haben, als das Rauschen durch Mittelwertbildung zu reduzieren.

Wenn Sie den Wert N anpassen möchten, müssen Sie die Zeit für die Probenahme anpassen, da die Abtastrate eine Eigenschaft des Geräts ist und nicht geändert werden kann.

Das Zeitintervall für die Probenahme, die Abtastzeit oder das Abtastfenster kann durch Ändern der Messparameter verlängert werden. Längere t-Intervalle (die Zeit zwischen zwei Punkten), langsamere Abtastraten, höhere Schrittpotenziale oder niedrigere Frequenzen können je nach Ihrer Technik die Abtastzeit verlängern.

Bandbreite

In mehreren Artikeln haben wir bereits über Rauschen gesprochen, d. h. über unerwünschte Einflüsse, die unser Messsignal zufällig und im Idealfall normalverteilt verändern. Eine Möglichkeit, das Rauschen zu reduzieren, ist der Einsatz eines Filters, das alle Einflüsse mit einer Frequenz ausschließt, die deutlich höher ist als die unseres Messsignals.

Solche Filter werden bewusst eingebaut und begrenzen die Frequenz einer messbaren Signaländerung. Beispielsweise kann der PalmSens4 ein Impedanzspektrum bis zu 1 MHz messen, daher filtert der PalmSens4 alles heraus, was über 2,5 MHz liegt. Diese Grenze liegt um das 2,5-Fache über der höchsten zu erwartenden Frequenz einer Messung. Somit sollte dieser Filter die Messung Ihres Signals nicht beeinflussen.

Ein idealer Filter würde 100 % des Signals unterhalb der Grenzfrequenz durchlassen und alles oberhalb der Grenzfrequenz auf 0 % dämpfen. Ein realer Filter weist einen Bereich um die Grenzfrequenz herum auf, in dem er beginnt, die Signale zu dämpfen, bis die vollständige Dämpfung erreicht ist. Zur Beschreibung des Verhaltens eines Filters wird die Bandbreite herangezogen.
Die Bandbreite ist die Frequenz, bei der 70,8 % des Signals gedämpft werden.

Leider können sich im Gerät auch unbeabsichtigt Filter bilden. Streukapazitäten und möglicherweise auch Leckströme können wie ein RC-Filter wirken. Streukapazitäten und Leckströme sind unerwünscht und werden daher von der Person, die die Messung durchführt, nicht kontrolliert. Dieser Effekt ist in dem Bauteil des Potentiostaten besonders stark ausgeprägt, der die Rohdaten von der Spannung in den gemessenen Strom umwandelt. Insbesondere für niedrige Strombereiche, z. B. 10 nA, sind hohe Widerstände erforderlich. Jede Streukapazität bildet Filter mit einer Bandbreite, die niedrigere Frequenzen wie 100 kHz beeinflusst. Aus diesem Grund reagieren niedrigere Strombereiche langsamer auf Änderungen im Signal.

Sie werden feststellen, dass PSTrace bei der Impedanzspektroskopie unter Verwendung hoher Frequenzen dazu auffordert, hohe Strombereiche als aktive Strombereiche festzulegen. Der Grund dafür ist die langsame Reaktion der Filter bzw. die geringe Bandbreite in den niedrigen Strombereichen.

Anstiegszeit

Das Filtern des Messsignals zur Rauschunterdrückung hat den Nebeneffekt, dass Signaländerungen durch den Filter verlangsamt werden. Mit abnehmender Bandbreite des Filters werden Übergänge unschärfer und weniger ausgeprägt. Dies gilt nicht nur für Signale, sondern auch für die Anregung, d. h. das angelegte Potential oder den angelegten Strom.

Wenn ein Potential- oder Stromsprung angelegt wird, wird oft davon ausgegangen, dass es sich um einen perfekten Sprung von 0 auf 100 % innerhalb einer vernachlässigbaren Zeitspanne handelt. Leider entspricht dies dem Idealfall und nicht der Realität. In der Regel benötigt ein Potentiostat eine beträchtliche Zeit, um eine Änderung anzulegen. Wie lange diese Zeit dauert, hängt von mehreren Faktoren ab, doch der wichtigste hardwarebedingte Einflussfaktor sind die verwendeten Filter sowie die unerwünschten Filter, die durch Streukapazitäten oder Leckstrom entstehen.

Wenn Sie wissen möchten, ob der Potentiostat den von Ihnen gewünschten schnellen Spannungswechsel noch ausführen kann, sollten Sie die Anstiegszeit betrachten. Die Anstiegszeit ist die Zeit, die das System benötigt, um nach einer Sprungänderung einen neuen Wert zu erreichen. Übliche Anstiegszeiten sind die Zeit, die benötigt wird, um von 10 % auf 90 % oder 99 % der eingestellten Änderung anzusteigen.

Unter der Annahme, dass die Anstiegszeit ausschließlich von der Bandbreite des Bauteils abhängt, lässt sich die Anstiegszeit aus der Bandbreite berechnen. Die detaillierte Herleitung der Formel findet sich auf Wikipedia, kurz gesagt hängt die Anstiegszeit (RT) von 10 % auf 90 % jedoch mit der Bandbreite (BW) zusammen und lässt sich näherungsweise wie folgt berechnen:

Und die Anstiegszeit von 10 % bis 99 % kann wie folgt abgeschätzt werden:

Geräteparameter vergleichen

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