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第章 常见的电化学综合测试系统介绍 7.1 电化学综合测试系统概述 7.2 CHI公司系列电化学工作站 7.2.1 CHI电化学工作站原理介绍 7.2.2 CHI电化学工作站发展现状 7.2.3 CHI电化学工作站功能介绍 7.2.4 CHI电化学工作站的主要应用 7.3 Princeton公司电化学综合测试系统 7.3. 多通道电化学测试系统 7.3.1工作原理 7.3.2 主要功能介绍 7.3.3 应用 7.4 V3电化学综合测试系统 7.4.1工作原理 7.4.2 主要功能介绍 7.4.3 应用 7.4 部分国内外电化学综合测试系统介绍 7.4.1 兰力科公司电化学综合测试系统 7.4.2 韦斯仪器公司电化学综合测试系统 7.4.3 科思特公司CS系列电化学测试系统 第章 常见的电化学综合测试系统介绍 .1电化学综合测试系统概述 除了由三种模拟仪器组成的传统电化学测试装置外，计算机控制运行的电化学综合测试系统已越来越多地承担起电化学测量的任务。在这类仪器中，恒电势仪仍然采用运算放大器构建的模拟电子电路，而信号产生功能和数据获取功能则由计算机来完成，并由计算机自动控制整套系统的运行，使测量过程准确可靠，操作方便快捷，功能强大。 计算机具有强大的复杂波形合成能力，因此可以提供前面介绍的几乎所有电化学测量方法的控制信号，在选择测量方法时，只需在控制程序中简单选择，并设置适当的实验参数，即可由计算机合成。计算机合成的波形是数字量波形，需要通过数模转换(DAC)电路转变成与数字波形成比例的模拟电压波形，模拟波形随后被输入到恒电势仪中，作为控制信号。由于计算机在合成波形时产生的是分立的数字信号，而非连续信号，因此合成阶梯波信号远比合成连续线性扫描信号容易，常常用电压增量很小的阶梯波信号代替线性扫描信号，这种阶梯波信号可以达到极低和极高的扫描速率。但有时需要使用真正的线性扫描信号(如研究双电层效应)时，还需外接模拟扫描信号发生装置。 在数据获取方面，电势、电流或电量等电化学响应信号按照固定的时间间隔进行采样，并由模数转换(ADC)电路转换成数字信号输入计算机，进行记录和随后的数据处理。数据的采集精度、采集速度依赖于所采用的模数转换(ADC)电路。 电化学综合测试系统往往还为不同的电化学测量方法配备相应的数据处理程序，例如，对于测量曲线，可进行平滑、滤波、卷积、扣除背景等操作。对于伏安分析类的方法，可进行找峰、扣除基线、绘制标准曲线、线性回归等操作；对于极化曲线可进行半对数极化曲线分析、Tafel斜率分析、腐蚀速率分析等操作；对于电化学阻抗谱，提供阻抗谱的拟合程序。 另外，电化学综合测试系统往往还具备良好的扩展能力。在仪器的基本配置上预留一定数量的接口，具有各种功能的测量模块通过接口同仪器相连，可扩展仪器的功能。这类功能模块包括频响分析仪，用于实现交流阻抗测量；线性扫描信号发生器，可实现真正的线性电势扫描；大电流扩展模块，可将仪器输出电流范围增大到士10A；微电流测量模块，可实现低电流的测量等。 在仪器的使用过程时，应当注意定期校正仪器，确保仪器的正常工作和测量的精度。通常采用由电阻、电容构成的模拟电解池(dummy cell)来进行上述校正。有的商品化仪器提供了模拟电解池和规范的校正程序。 当商品化仪器不能完成特定的实验时，可以在计算机控制的框架内构建专用的电化学测量仪器。模拟电子电路(如恒电势仪)同计算机的接口可以通过插入到计算机主板上的商品化数据采集(data acquisition，DAQ)板或USB接口的数据采集卡来完成。这样的数据采集板(卡)通常包括几个DAC和ADC电路、数字输入及输出(I／O)电路、计时器和触发器等，由它实现控制信号的输出和实验数据的采集。恒电势仪可采用现成的模拟恒电势仪或由运算放大器构建。通常，还要编制相应的程序来控制系统的运行[1]。由计算机控制的电化学测试仪通常称为电化学工作站(Electrochemical Work station)。其典型的原理方框如图8-1-1所示。 电化学工作站的主要优点是实验的智能化，可以储存大量的数据，以复杂的常常是自动化的方式操作数据，以及将数据 近二十年来，国内外的电化学分析测试仪器得到了蓬勃发展。目前，国外已有多家公司生产了多种系列的电化学分析测试系统／工作站(见表8-1-1)。虽然从整体上看国内的电化学分析测试仪器较之国外产品尚有差距，但近年来国内的研究、开发、生产还是比较活跃的。20世纪明年代，现代电子技术和微机与电化学方法结合，建立了微机联用电化学分析测试系统，使我国的电化学分析测试仪器的发展步入了一个新的阶段；20世纪如年