소개

4~5개의 리드

대부분의 PalmSens계측기에는 2mm 바나나 커넥터가 있는 4개의 플러그로 끝나는 케이블이 있습니다. 이 플러그에는 레이블과 색상이 표시되어 있습니다.

• 빨간색 플러그는 작동 전극 리드입니다.
• 파란색 플러그는 기준 전극 리드입니다.
• 검은색 플러그는 카운터 전극 리드입니다.
• 녹색 플러그는 접지 리드입니다.
• 노란색 플러그는 BiPot(또는 2021년까지 센스 리드)입니다.
• 흰색 플러그는 센스 리드입니다.

팜센스3, 팜센스4, 멀티팜센스4는 바이퍼텐셜 전위차계로 사용할 수 있습니다. 바이포텐셜 전극에는 두 개의 작동 전극이 있습니다. 케이블의 다섯 번째 리드는 노란색 플러그이며, 이는 두 번째 작동 전극의 리드입니다.

EmStat3+와 EmStat4 HR에는 다섯 번째 리드도 있습니다. 노란색 또는 흰색 플러그 또는 구형 케이블을 사용하는 경우 밝은 빨간색 플러그입니다. 이 플러그는 쌓을 수 있으며 작동 감지라고도 하는 감지 리드에 사용됩니다.

고전류에서의 옴 전위 강하

옴의 법칙은 잘 알려져 있으며(방정식 1), 일반적으로 "저항에 흐르는 전류의 양을 늘리려면 전위를 비례적으로 늘려야 한다."로 읽습니다. 이것은 맞지만 다른 결과도 있습니다: "전류가 옴 저항을 통해 흐르면 전위가 떨어진다."라는 결과도 있습니다.

많은 전기화학자들은 이러한 전위 강하를 알고 있습니다. 대부분의 실험과 세포에서 강하는 무시할 수 있는 수준이지만, 세포에 보상되지 않은 큰 저항이 있는 경우 잠재적 강하는 상당할 수 있습니다. 그러나 이는 IR 강하 보상에 대해 논의할 때 더 자세히 논의해야 합니다.

전위차계 케이블에서도 동일한 원리의 옴 전위 강하를 관찰할 수 있습니다. 케이블은 옴 저항이며 셀 전류가 케이블을 통과하여 옴 전위 강하로 이어집니다. 일반적인 PalmSens 센서 케이블의 저항은 0.2옴입니다. 1µA의 전류를 측정하는 경우 옴 전위 강하는 0.2µV입니다. 이는 무시할 수 있는 수준입니다. 100mA의 전류는 20mV의 옴 강하를 유발합니다. 그 결과 전극이 예상보다 20mV 더 낮은 전압을 경험하게 됩니다. 실험에 따라 이는 상당한 전위차가 될 수 있습니다.

현재 프리 센스 리드에 의한 수정

감지 리드로 케이블의 옴 강하를 보정할 수 있습니다. 감지 리드는 기준 전극 리드와 유사한 기능을 합니다. 전위차를 측정하며 전류가 흐르지 않아야 합니다. 이상적으로는 전류가 흐르지 않는 것이 좋지만, 실제로는 전위를 측정하기 위해 매우 작은 전류가 필요합니다.

감지 리드는 작동 전극에 연결됩니다. 전류가 흐르지 않는 상태에서 작동 전극의 전위를 측정합니다. 전류가 흐르지 않는 상태이기 때문에 감지 리드에서 IR-드롭이 발생하지 않고 작동 전극의 인가 전위가 측정됩니다. 전위차계는 이 정보를 사용하여 작동 전극 리드 내부의 IR-드롭을 보정할 수 있습니다.

즉, 작동 전극의 전류에 작동 전극 리드의 저항을 곱한 값이 상당한 전위 강하에 도달하면 오믹 강하를 보정하기 위해 감지 리드가 필요합니다.

PalmSens 설계한 대부분의 전위차계에는 센싱 리드가 없는 이유이기도 합니다. 대부분의 전위차계는 최대 30mA, 20mA 또는 3mA의 전류를 지원합니다. 이러한 전류는 작동 전극 리드 내부에서 6~0.6mV 옴 강하로 이어지며, 이는 대부분의 설정에서 중요하지 않습니다.

EmStat3+ 및 EmStat4 HR은 최대 100mA 및 200mA의 전류를 지원하므로 잠재적으로 크게 떨어질 수 있습니다.

2, 3 및 4 전극 측정

대부분의 PalmSens기기는 2전극 또는 3전극 설정만 제공합니다. EmStat4 HR은 4전극 설정에도 적합합니다. 4전극 측정의 목적을 이해하기 위해 이 섹션에서는 각 설정(2전극, 3전극 및 4전극)에 대해 설명합니다.

2-전극 설정

카운터 전극과 기준 전극을 결합하기만 하면 2전극을 설정할 수 있습니다. 케이블의 카운터 전극은 쌓을 수 있으므로 편리하게 결합할 수 있습니다. 작동 전극(및 감지) 리드를 한 전극에 연결하고 카운터 및 기준 전극을 결합한 리드를 다른 전극에 연결하면 됩니다.

2전극 설정에서 측정하는 동안 두 전극 사이에 전위가 적용되고 동일한 두 전극 사이에 전류가 흐릅니다(그림 2 참조). 즉, 적용된 전위에는 작동 전극의 인터페이스에 걸친 전위 강하, 용액에 걸친 전위 강하 및 카운터 전극의 인터페이스에 걸친 전위 강하가 포함됩니다. 카운터 전극의 모든 변화가 결과에 영향을 미칩니다. 낮은 전류 또는 짧은 측정 시간으로 인해 카운터 전극이 측정 중에 안정적일 것으로 예상되는 경우 이 설정을 3전극 설정과 거의 동일하게 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 이 설정은 연료 전지 또는 배터리와 같이 전체 셀 전위가 중요한 파라미터인 애플리케이션에만 사용됩니다.

3-전극 설정

3전극 설정은 전기화학 측정 시 가장 일반적인 설정입니다. 이 설정에서는 2전극 설정에서와 마찬가지로 작동 전극(및 감지)이 전류와 전위를 전달합니다. 카운터 전극은 여전히 전류를 전달하지만 전위는 작동 전극과 기준 전극 사이에서 제어됩니다(그림 3 참조).

이는 카운터 전극 계면에서의 전위 강하가 적용된 전위에 포함되지 않는다는 장점이 있습니다. 또 다른 장점은 기준 전극이 전류를 전달하지 않으므로 측정하는 동안 안정적인 전위를 유지한다는 것입니다. 이는 작동 전극의 전위가 더 정확하다는 것을 의미합니다.

4-전극 설정

4전극 설정에서 작업 전극은 작업 전극과 감지 전극의 두 전극으로 나뉩니다. 센싱 리드와 기준 전극 사이에 전위가 적용됩니다. 작업 전극과 카운터 전극 사이에 전류가 흐릅니다.

이렇게 하면 카운터 또는 작동 전극의 인터페이스에서 전위가 떨어지므로 해당 반응이 이 측정에 기여하지 않습니다. 센스와 기준 전극 사이의 용액과 장애물(예: 멤브레인)을 가로지르는 프로세스만 영향을 미칩니다.

이 설정은 일반적으로 고체 전해질, 멤브레인 또는 액체-액체 인터페이스를 연구할 때만 사용됩니다.

엠스탯3+ 및 엠스탯4 HR의 센스 리드

EmStat3+의 센스 리드

(멀티)EmStat3+는 감지 리드가 포함된 PalmSens 개발한 최초의 장치입니다. 감지 리드는 PSTrace에서 EmStat3+의 100mA 범위가 활성화된 경우에만 활성화됩니다. 그렇지 않으면 감지 리드는 비활성 상태로 유지되며 아무 것도 연결할 필요가 없습니다.

감지 리드는 쌓을 수 있는 밝은 빨간색(구형 케이블) 또는 노란색 플러그인입니다. 작업 전극 플러그를 센싱 리드 뒷면에 편리하게 연결할 수 있습니다. 그러면 결합된 작업 전극과 감지 리드를 일반 작업 전극 플러그처럼 배치할 수 있습니다.

100mA를 선택한 상태에서 감지 리드를 연결하지 않으면 감지 리드에서 측정한 전위에 의존하기 때문에 전위 제어가 작동하지 않습니다.

100mA를 선택하지 않은 상태에서 감지 리드가 연결되지 않은 경우 측정은 계속 작동하지만 추가 노이즈가 발생할 수 있습니다. 이는 시스템에 노이즈에 대한 추가 안테나 역할을 하는 추가 플러그와 연결로 인한 결과일 뿐입니다.

감지 리드는 100mA가 활성화된 경우에만 사용되므로 EmStat3+는 4전극 측정에는 권장되지 않습니다.

엠스탯4 HR의 센스 있는 리드

EmStat4 HR은 EmStat3+의 후속 제품이며 최대 200mA의 전류를 측정하거나 적용할 수 있습니다. 따라서 감지 리드가 장착되어 있습니다. 이는 EmStat4 HR을 기반으로 하는 모든 제품(예: EmStat4S HR 및 EmStat4M HR)에 적용됩니다.

감지 리드는 항상 활성 상태이며 4전극 측정 시를 제외하고는 작업 전극에 연결해야 합니다.

감지 리드가 연결되지 않으면 감지 리드에서 측정한 전위에 의존하기 때문에 전위 제어가 작동하지 않습니다.

감지 리드는 노란색 쌓을 수 있는 플러그에서 끝나므로 작업 전극 리드의 플러그를 편리하게 연결할 수 있습니다. 그런 다음 결합된 작업 전극과 감지 리드를 일반 작업 전극 플러그처럼 배치합니다. EmStat4 HR은 4전극 측정에 적합합니다.