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CHI400C系列時間分辨電化學(xué)石英晶體微天平(EQCM)是CH Instruments與武漢大學(xué)合作的產(chǎn)品(武漢大學(xué))。石英晶體微天平(QCM)可進(jìn)行極靈敏的質(zhì)量測量。在適當(dāng)?shù)臈l件下，石英晶體上沉積的質(zhì)量變化和振動頻率移動之間關(guān)系呈簡單的線性關(guān)系(Sauerbrey公式)：

Df = -2f_o²Dm / [A · sqrt(mr)]

式中是f_o晶體的基本諧振頻率，A是鍍在晶體上金盤的面積，r是晶體的密度(=2.684g/cm³)，m是晶體切變系數(shù)(= 2.947´10¹¹g/cm·s²)。對于我們的晶體(f_o= 7.995MHz, A = 0.196 cm²)，每赫茲的頻率改變相當(dāng)于1.34 ng。QCM和EQCM被廣泛應(yīng)用于金屬沉積，高分子膜中離子傳遞，生物傳感器，以及吸附解吸動力學(xué)的研究等等。

CHI400C系列電化學(xué)石英晶體微天平含石英晶體振蕩器，頻率計數(shù)器，快速數(shù)字信號發(fā)生器，高分辨高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，電位電流信號濾波器，信號增益，iR降補(bǔ)償電路，以及恒電位儀／恒電流儀（440C）。電位范圍為±10V，電流范圍為±250mA。電流測量下限低于50pA。石英晶體微天平和恒電位儀/恒電流儀集成使得EQCM測量變得十分簡單方便。CHI400C系列采用時間分辨的方式測量頻率的改變。傳統(tǒng)的方法是采用頻率直接計數(shù)的方法，要得到1Hz的QCM分辨率，需要1秒的采樣時間。要得到0.1Hz的QCM分辨率，需要10秒的采樣時間。我們是將QCM的頻率和一標(biāo)準(zhǔn)頻率的差值作周期測量，從而大大縮短了采樣時間，提高了時間分辨。我們可在毫秒級的時間里得到1Hz或0.1Hz或更好的頻率分辨。當(dāng)和循環(huán)伏安法結(jié)合時，可允許在0.5V/s的掃描速度下獲得QCM的信號。這對需要較快速的測量(例如動力學(xué)測量)尤為重要。允許與QCM結(jié)合的電化學(xué)實驗技術(shù)包括CV，LSV，CA，i-t，CP。

400C系列在測量QCM頻率變化的同時，還能測量晶體諧振網(wǎng)絡(luò)的電阻變化。

400C系列也是相當(dāng)快速的儀器。信號發(fā)生器的更新速率為10MHz，數(shù)據(jù)采集速率為1MHz。循環(huán)伏安法的掃描速度為1000V/s時，電位增量僅0.1mV。又如交流伏安法的頻率可達(dá)10KHz。儀器可工作于二，三，或四電極的方式。四電極對于大電流或低阻抗電解池（例如電池）十分重要，可消除由于電纜和接觸電阻引起的測量誤差。由于儀器集成了多種常用的電化學(xué)測量技術(shù)，使得儀器可用作通用電化學(xué)測量，也可單獨用作石英晶體微天平的測量(不同時進(jìn)行電化學(xué)測量)。

CHI400C系列EQCM還包括一個特殊設(shè)計的電解池，如圖1(a)所示。電解池由三塊圓形的聚四氟乙烯組成。直徑為35mm，總高度為37mm。Z上面的是蓋子，用于安裝參比電極和對極。中間的是用于放溶液的池體。石英晶體被固定于中間和底下的部件之間，通過橡膠圈密封，并用螺絲固定。石英晶體的直徑為13.7mm，晶體兩面的中間鍍有5.1mm直徑的金盤電極(其它電極材料需特殊定做)。新晶體的諧振頻率是7.995 MHz。

圖2顯示了1mM Pb²⁺在0.1MHClO₄溶液中欠電位沉積的循環(huán)伏安圖和作為電位函數(shù)的相應(yīng)的頻率改變。掃描速度為0.05V/s。在-0.42V出現(xiàn)的陰極峰是由于單層欠電位沉積。-0.29V處的陽極峰是由于鉛的溶出。頻率-電位圖顯示了由于鉛沉積而使頻率下降了25Hz(相當(dāng)于33.5ng)。

圖 1 . 典型的電化學(xué) 石英晶體微天平儀器的圖示。 (a) 石英晶體的兩面都用真空鍍膜機(jī) 鍍上了金膜，其諧振頻率為 7.995 M Hz 。晶體朝上的一面的金盤與溶液接觸同時也作為工作電極。晶體和安裝支架的俯視圖見電解池右邊。 (b) QCM 晶體振蕩時晶體切變的側(cè) 視示意圖。為了清晰，晶體的厚度和切變被放大了。

圖 2 . 鉛欠電位沉積的循環(huán) 伏安圖和 QCM 圖。掃描速度為 0.05 V/s 。

硬件參數(shù)指標(biāo)

恒電位儀

恒電流儀 (Model440C)

電位范圍: -10to10V

電位上升時間: <2微秒

槽壓: ±12V

三電極或四電極設(shè)置

電流范圍: 250mA

參比電極輸入阻抗: 1´10¹²歐姆

靈敏度: 1´10^-12-0.1A/V共12檔量程

輸入偏置電流: <50pA

電流測量分辨率: <1pA

CV的Z小電位增量: 0.1mV

電位更新速率: 10MHz

數(shù)據(jù)采集: 16位分辨@1MHz

自動及手動iR降補(bǔ)償

CV和LSV掃描速度: 0.000001-5000V/s

電位掃描時電位增量: 0.1mV@1000V/s

CA和CC脈沖寬度: 0.0001-1000sec

CA和CC階躍次數(shù): 320

DPV和NPV脈沖寬度: 0.0001-10sec

SWV頻率: 0.1-100kHz

ACV頻率: 0.1-10kHz

SHACV頻率: 0.1-5kHz

自動電位和電流零位調(diào)整

電流測量低通濾波器,自動或手動設(shè)置，覆蓋八個數(shù)量級的頻率范圍

旋轉(zhuǎn)電極控制輸出: 0-10V(430C以上型號)

電解池控制輸出: 通氮，攪拌，敲擊

Z大數(shù)據(jù)長度: 256K-1,384K點可選

儀器尺寸: 37cm (寬) x 23cm (深) x 12cm (高)

儀器重量: 3.3kg

CHI400C系列儀器不同型號的比較

功能	400C	410C	420C	430C	440C
循環(huán)伏安法（CV）	l	l	l	l	l
線性掃描伏安法（LSV）^#	l	l	l	l	l
階梯波伏安法（SCV）^#				l	l
Tafel圖（TAFEL）				l	l
計時電流法（CA）	l		l	l	l
計時電量法（CC）	l		l	l	l
差分脈沖伏安法（DPV）^#		l	l	l	l
常規(guī)脈沖伏安法（NPV）^#		l	l	l	l
差分常規(guī)脈沖伏安法（DNPV）^#					l
方波伏安法（SWV）^#			l	l	l
交流（含相敏）伏安法（ACV）^#				l	l
二次諧波交流（相敏）伏安法（SHACV）^#				l	l
電流-時間曲線（i-t）				l	l
差分脈沖電流檢測（DPA）					l
雙差分脈沖電流檢測（DDPA）					l
三脈沖電流檢測（TPA）					l
控制電位電解庫侖法（BE）	l		l	l	l
流體力學(xué)調(diào)制伏安法（HMV）					l
掃描-階躍混合方法（SSF）					l
多電位階躍方法（STEP）					l
計時電位法（CP）					l
電流掃描計時電位法（CPCR）					l
多電流階躍（ISTEP）					l
電位溶出分析（PSA）					l
開路電壓-時間曲線（OCPT）	l	l	l	l	l

恒電流儀					l
RDE控制（0-10V輸出）				l	l
任意反應(yīng)機(jī)理CV模擬器				l	l
預(yù)設(shè)反應(yīng)機(jī)理CV模擬器	l	l	l

價格（元）*	32,300	32,300	41,500	50,700	57,600