28.04.2014 Aufrufe

Autolab-Prospekt - Metrohm

Autolab-Prospekt - Metrohm

Autolab-Prospekt - Metrohm

MEHR ANZEIGEN
WENIGER ANZEIGEN

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.

<strong>Metrohm</strong> <strong>Autolab</strong><br />

Messinstrumente für die elektrochemische Forschung


02<br />

<strong>Metrohm</strong> <strong>Autolab</strong><br />

• Gegründet 1986<br />

• Unternehmenssitz in Utrecht, Niederlande<br />

• Seit 1999 Teil der <strong>Metrohm</strong>-Gruppe<br />

• Einführung des ersten computergesteuerten Potentiostaten/Galvanostaten<br />

• Entwicklung und Herstellung der <strong>Autolab</strong>-Qualitätsprodukte<br />

• Umfangreiche Erfahrung auf dem Gebiet der Elektrochemie<br />

• Unterstützt durch das weltweite <strong>Metrohm</strong>-Vertriebsnetzwerk<br />

• Drei Jahre Herstellergarantie auf alle Messgeräte<br />

• Der Forschung verpflichtet


Internationale Präsenz<br />

Eco Chemie – <strong>Metrohm</strong> <strong>Autolab</strong><br />

Eco Chemie wurde 1986 gegründet und ist seit 1999 Mitglied<br />

der <strong>Metrohm</strong>-Unternehmensgruppe. 2009 wurde<br />

der Name des Unternehmens in <strong>Metrohm</strong> <strong>Autolab</strong> geändert.<br />

Darin spiegelt sich die kundenorientierte Kom bi nation<br />

aus der internationalen Verkaufs- und Service orga nisation<br />

von <strong>Metrohm</strong> und der von Eco Chemie entwickelten<br />

hochwertigen Serie von Messinstrumenten wider.<br />

<strong>Metrohm</strong> <strong>Autolab</strong> ist ein ISO9001-zertifiziertes Unternehmen.<br />

<strong>Metrohm</strong> <strong>Autolab</strong>, mit Unternehmenssitz in Utrecht, Niederlande,<br />

entwickelt und produziert die <strong>Autolab</strong> Mess instrumente<br />

sowie Zubehör und Software für die Elek tro -<br />

chemie.<br />

Bekannt für seine innovative Bauweise, war der <strong>Autolab</strong><br />

der erste komplett computergesteuerte digitale Potentiostat/Galvanostat<br />

auf dem Markt. Unser neuestes Software-Paket<br />

NOVA setzt als leistungsfähige Software für<br />

die elektrochemische Forschung einmal mehr Massstäbe.<br />

03<br />

Unser Ziel ist es, mit unseren Kenntnissen und Erfahrungen<br />

auf dem Gebiet der Elektrochemie und unserem internationalen<br />

Vertriebsnetz den Forschern weltweit modernste<br />

Messtechnik und unübertroffenen Service zu bieten. Für<br />

alle <strong>Metrohm</strong> <strong>Autolab</strong> Messinstrumente wird eine dreijährige<br />

Herstellergarantie gewährt


04<br />

Serie <strong>Autolab</strong> N<br />

Bei der N-Serie handelt es sich um hochwertige Po ten tiostaten/Galvanostaten<br />

auf dem neusten Stand der Mess -<br />

technik. In jedem Gerät dieser Produktreihe stecken zwei<br />

Jahrzehnte Erfahrung bei der Konstruktion und Her stellung<br />

von Messinstrumenten.<br />

Die Geräte der N-Serie sind für alle Arten elektrochemischer<br />

Messverfahren in unterschiedlichsten Applikationsbereichen<br />

ausgelegt und geeignet. Das modulare Konzept<br />

bietet die Möglichkeit, jedes Gerät Ihren aktuellen<br />

und zukünftigen Anforderungen entsprechend anzupassen<br />

und zu erweitern.<br />

PGSTAT128N 12 V / 800 mA<br />

<strong>Autolab</strong> Messinstrumente sind weltweit für ihre Qualität<br />

und Zuverlässigkeit bekannt. <strong>Metrohm</strong> <strong>Autolab</strong> verwendet<br />

bei der Herstellung seiner Produkte nur die besten<br />

und robustesten Komponenten. Dies macht die Geräte<br />

der N-Serie zur ersten Wahl beim Einsatz im Rahmen<br />

Ih rer Forschungsprojekte.<br />

PGSTAT302N 30 V / 2000 mA<br />

PGSTAT100N 100 V / 250 mA


05<br />

Modulare Bauweise<br />

<strong>Autolab</strong>/PGSTAT128N<br />

Das Einstiegsgerät aus der Familie modularer <strong>Autolab</strong><br />

Mess instrumente, der <strong>Autolab</strong> PGSTAT128N, ist ein geräuscharmer,<br />

schneller Potentiostat/Galvanostat mit ei nem<br />

Messbereich bis maximal 800 mA (10 A mit BOOSTER10A)<br />

und einer Ausgangsspannung von 12 V. Der <strong>Autolab</strong>/<br />

PGSTAT128N ist eine leistungsstarke, preis werte Option<br />

für elektrochemische Messungen in klei nen Zellen. Das<br />

kostengünstige Gerät ist ideal für alle Nie drig stromanwen<br />

dungen, bei denen Leistung im Vor dergrund steht.<br />

Die Messmöglichkeiten des <strong>Autolab</strong>/PGSTAT128N können<br />

mithilfe eines oder mehrerer optionaler Module oder<br />

Zubehörteile anwendergerecht angepasst und erweitert<br />

werden. Analoge und digitale Ein- und Ausgänge zum<br />

An schliessen und Steuern von Peripheriegeräten sind verfügbar.<br />

Optionale Module<br />

• BOOSTER10A<br />

• FRA32M<br />

• ADC10M<br />

• SCAN250<br />

• ECD<br />

• FI20<br />

• ECN<br />

• pX1000<br />

• EQCM<br />

• BA<br />

• MUX<br />

Gerätespezifikationen<br />

• Elektrodenanschlüsse 2, 3 und 4<br />

• Potentialbereich +/­ 10 V<br />

• Ausgangsspannung +/­ 12 V<br />

• Maximalstrom<br />

+/­ 800 mA<br />

(10 A mit BOOSTER10A)<br />

1 A bis 10 nA,<br />

• Strombereiche in 9 Bereichen (erweiterbar<br />

bis 100 pA mit Modul ECD)<br />

• Potentialgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Potentialauflösung 0,3 µV<br />

• Stromgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Stromauflösung<br />

0,0003%<br />

(des Strombereichs)<br />

• Eingangsimpedanz > 1 TOhm<br />

• Bandbreite des<br />

Potentiostaten<br />

500 kHz<br />

• Computerschnittstelle USB<br />

• Steuerungssoftware NOVA


02 06<br />

Höchstleistung<br />

<strong>Autolab</strong>/PGSTAT302N<br />

Der <strong>Autolab</strong> PGSTAT302N ist ein modularer Hoch leistungs<br />

potentiostat/Galvanostat mit einem Maximalstrom<br />

von 2 A (20 A mit BOOSTER20A) und einer Ausgangsspan<br />

nung von 30 V. Der PGSTAT302N ist der Massstab<br />

für schnelle digitale Potentiostaten/Galvanostaten.<br />

Aufgrund seiner Bandbreite von mehr als 1 MHz kann<br />

der PGSTAT302N mit allen verfügbaren <strong>Autolab</strong>-Modulen<br />

kombiniert werden. Dies macht ihn nicht nur zum<br />

schnellsten, sondern auch zum vielseitigsten Vertreter<br />

der <strong>Autolab</strong> N-Serie. Analoge und digitale Ein- und Ausgänge<br />

zum Anschliessen und Steuern von Peripherie geräten<br />

sind verfügbar.<br />

Optionale Module<br />

• BOOSTER10A<br />

• BOOSTER20A<br />

• FRA32M<br />

• ADC10M<br />

• SCAN250<br />

• ECD<br />

• FI20<br />

• ECN<br />

• pX1000<br />

• EQCM<br />

• BA<br />

• MUX<br />

Gerätespezifikationen<br />

• Elektrodenanschlüsse 2, 3 und 4<br />

• Potentialbereich +/­ 10 V<br />

• Ausgangsspannung +/­ 30 V<br />

• Maximalstrom<br />

+/­ 2 A<br />

(20 A mit BOOSTER20A)<br />

1 A bis 10 nA,<br />

• Strombereiche in 9 Bereichen (erweiterbar<br />

bis 100 pA mit Modul ECD)<br />

• Potentialgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Potentialauflösung 0,3 µV<br />

• Stromgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Stromauflösung<br />

0,0003%<br />

(des Stromstärkebereichs)<br />

• Eingangsimpedanz > 1 TOhm<br />

• Bandbreite des<br />

Potentiostaten<br />

1 MHz<br />

• Computerschnittstelle USB<br />

• Steuerungssoftware NOVA<br />

• Spezielle Option Dynamische IRKompensation


03 07<br />

Hochspannungsapplikationen<br />

<strong>Autolab</strong>/PGStat100N<br />

Der <strong>Autolab</strong> PGSTAT100N ist ein Potentiostat/Galvanostat<br />

mit einer Ausgangsspannung von 100 V und einem Ma ­<br />

xi malstrom von 250 mA (10 A mit dem BOOSTER10A). Er<br />

ist für elektrochemische Messungen unter extremen Be ­<br />

dingungen konzipiert, wie zum Beispiel in organischen<br />

Lö sungsmitteln, Bodenproben oder Beton.<br />

Der modulare PGSTAT100N ist speziell für Experimente in<br />

Elektrolyten mit niedriger Leitfähigkeit ausgelegt. Die Messmöglichkeiten<br />

des <strong>Autolab</strong>/PGSTAT100N können mit hilfe<br />

eines oder mehrerer verfügbarer optionaler Mo dule oder<br />

Zubehörteile anwendergerecht angepasst und erweitert<br />

werden. Analoge und digitale Ein- und Aus gänge zum<br />

An schliessen und Steuern von Peripherie ge räten sind verfügbar.<br />

Optionale Module<br />

• BOOSTER10A<br />

• FRA32M<br />

• ADC10M<br />

• SCAN250<br />

• ECD<br />

• FI20<br />

• BA<br />

Geräteeigenschaften<br />

• Elektrodenanschlüsse 2, 3 und 4<br />

• Potentialbereich +/­ 10 V<br />

• Ausgangsspannung +/­ 100 V<br />

• Maximalstrom<br />

+/ ­ 250 mA<br />

(10 A mit BOOSTER10A)<br />

100 mA bis 10 nA,<br />

• Strombereiche in 8 Bereichen (erweiterbar<br />

bis 100 pA mit Modul ECD)<br />

• Potentialgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Potentialauflösung 0,3 µV<br />

• Stromgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Stromauflösung<br />

0,0003 %<br />

(des Stromstärkebereichs)<br />

• Eingangsimpedanz > 100 GOhm<br />

• Bandbreite des<br />

Potentiostaten<br />

400 kHz<br />

• Computerschnittstelle USB<br />

• Steuerungssoftware NOVA


02 08<br />

Serie <strong>Autolab</strong> 101<br />

Die Serie 101 umfasst sowohl Einstiegslösungen mit einzelnen<br />

Potentiostaten/Galvanostaten für den Einsatz in<br />

der Forschung als auch Mehrkanal-Potentiostaten. Die<br />

Geräte der Serie 101 bieten hohe Leistungsfähigkeit zu<br />

ei nem günstigen Preis – ohne Kompromisse bei der Quali<br />

tät und den Spezifikationen.<br />

Der PGSTAT101 ist ein Kompaktpotentiostat, der ideal für<br />

elektrochemische Messungen an kleinen Proben oder für<br />

den Einsatz in der Ausbildung ist.<br />

Der Multi <strong>Autolab</strong> mit M101-Modulen ist ein modularer<br />

Potentionstat auf der Grundlage des PGSTAT101-Systems.<br />

Er kann mit M101-Modulen und weitere optionale Mo ­<br />

dulen ausgerüstet werden.


03 09<br />

Einstiegsgerät<br />

<strong>Autolab</strong>/PGSTAT101<br />

Das Einstiegsgerät der <strong>Autolab</strong> Produktreihe elektrochemischer<br />

Messinstrumente, der <strong>Autolab</strong> PGSTAT101 in<br />

Kom bination mit der leistungsstarken NOVA-Software,<br />

kann für die meisten der elektrochemischen Standard messverfahren<br />

eingesetzt werden. Der <strong>Autolab</strong> PGSTAT101 ist<br />

ein kostengünstiger Potentiostat/Galvanostat ohne Kompromisse<br />

bei Qualität und Spezifikationen – das ideale<br />

Ge rät für Studium und Ausbildung.<br />

Mit seiner geringen Standfläche kann dieser hochwertige<br />

Potentiostat/Galvanostat auch auf dem kleinsten Labortisch<br />

untergebracht werden. Analoge und digitale Einund<br />

Ausgänge zum Anschliessen und Steuern von Peripheriegeräten<br />

sind verfügbar. Der <strong>Autolab</strong> PGSTAT101<br />

wird mit einer internen Dummy-Zelle und einem eingebauten<br />

Analogintegrator geliefert.<br />

Gerätespezifikationen<br />

• Elektrodenanschlüsse 2, 3 und 4<br />

• Potentialbereich +/­ 10 V<br />

• Ausgangsspannung +/­ 10 V<br />

• Maximalstrom +/­ 100 mA<br />

• Strombereich<br />

10 mA bis 10 nA,<br />

in 7 Bereichen<br />

• Potentialgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Potentialauflösung 3 µV<br />

• Stromgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Stromauflösung<br />

0,0003%<br />

(des Stromstärkebereichs)<br />

• Eingangsimpedanz > 100 GOhm<br />

• Bandbreite des<br />

Potentiostaten<br />

1 MHz<br />

• Computerschnittstelle USB<br />

• Steuerungssoftware NOVA


10<br />

Mehrkanalgeräte ...<br />

Der Multi <strong>Autolab</strong> ist eine Mehrkanal-Ausführung des<br />

kompakten PGSTAT101. Bis zu 12 einzelne M101-Mo dule<br />

können im Innern des Multi <strong>Autolab</strong> untergebracht werden.<br />

Dies erlaubt zeitgleiche und unabhängige Mes sungen<br />

in ebenso vielen elektrochemischen Zellen.<br />

Die einzelnen Kanäle können über den eingebauten Hub<br />

von bis zu drei verschiedenen Computern aus angesteuert<br />

werden. Darüber hinaus können Messungen über<br />

ver schiedene Kanäle jederzeit synchronisiert werden.<br />

Jedes M101-Modul ist mit einer internen Dummy-Zelle<br />

und einem eingebauten Analogintegrator ausgestattet.<br />

Geräteeigenschaften<br />

• Elektrodenanschlüsse 2, 3 und 4<br />

• Potentialbereich +/­ 10 V<br />

• Ausgangsspannung +/­ 10 V<br />

• Maximalstrom +/­ 100 mA<br />

• Strombereich<br />

10 mA bis 10 nA,<br />

in 7 Bereichen<br />

• Potentialgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Potentialauflösung 3 µV<br />

• Stromgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Stromauflösung<br />

0,0003%<br />

(des Stromstärkebereichs)<br />

• Eingangsimpedanz > 100 GOhm<br />

• Bandbreite des<br />

Potentiostaten<br />

1 MHz<br />

• Computerschnittstelle USB<br />

• Steuerungssoftware NOVA


11<br />

... mit zusätzlichen Modulen<br />

Der Multi <strong>Autolab</strong> kann durch optionale Module ergänzt<br />

werden. Jedes einzelne M101-Modul kann mit einem<br />

wei teren optionalen Modul gekoppelt werden. Die Höchstzahl<br />

optionaler Module in einem Multi <strong>Autolab</strong> beträgt<br />

sechs.<br />

Jeder M101 Potentiostat/Galvanostat steuert jeweils das<br />

ihm optional zugeorndete Modul.<br />

Die folgenden Module stehen für den Multi <strong>Autolab</strong> zur<br />

Verfügung:<br />

• FRA32M<br />

• EQCM<br />

• BA<br />

• pX1000<br />

• MUX


12<br />

Kompakte Bauweise<br />

µ<strong>Autolab</strong> III and µ<strong>Autolab</strong> III/FRA2<br />

Das grundlegendste Gerät der <strong>Autolab</strong>-Gerätefamilie, der<br />

µ<strong>Autolab</strong> Type III in Kombination mit der leistungsstarken<br />

NOVA-Software, kann für die meisten elektrochemischen<br />

Messverfahren verwendet werden.<br />

Das Gerät ist mit einem eingebauten Analogintegrator<br />

so wie analogen und digitalen Ein- und Ausgängen ausgestattet,<br />

die es, trotz seiner nicht-modularen Bauweise<br />

zu einem vielseitigen Messinstrument machen.<br />

Der µ<strong>Autolab</strong> Type III in Kombination mit dem FRA2-<br />

Mo dul ist das Gerät der Wahl für alle, die nach einem<br />

kom pakten, kostengünstigen und dennoch leistungs starken<br />

elektrochemischen Impedanzanalysator suchen. Voll<br />

in teg riert in die einfach anzuwendende Software, können<br />

Impedanzmessungen über einen Frequenzbereich<br />

von 10 µHz bis 500 kHz durchgeführt werden.<br />

Geräteeigenschaften<br />

• Elektrodenanschlüsse 2, 3<br />

• Potentialbereich +/­ 5 V<br />

• Ausgangsspannung +/­ 12 V<br />

• Maximalstrom +/­ 80 mA<br />

• Strombereich<br />

10 mA bis 10 nA,<br />

in 7 Bereichen<br />

• Potentialgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Potentialauflösung 3 µV<br />

• Stromgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Stromauflösung<br />

0,0003%<br />

(des Strombereichs)<br />

• Eingangsimpedanz > 100 GOhm<br />

• Bandbreite des<br />

Potentiostaten<br />

500 kHz<br />

• Computerschnittstelle USB<br />

• Steuerungssoftware NOVA


13<br />

Spezielle Messinstrumente ...<br />

PGSTAT302F<br />

Der PGSTAT302F ist eine spezielle Ausführung des<br />

PGSTAT302N, bei dem von der normalen geerdeten Be ­<br />

triebsart in den sogenannten «Floating-Modus» umgeschaltet<br />

werden kann. Im geerdeten Modus kann der<br />

PGSTAT302F mit üblichen elektrochemischen Zellen verwendet<br />

werden. Im Floating-Modus kann der PGSTAT302F<br />

mit geerdeten Zellen oder mit elektroche mi schen Zellen<br />

verwendet werden, bei denen die Ar beits elektrode geerdet<br />

ist (zum Beispiel Pipelines, Autoklaven usw.).<br />

Das Gerät kann mit dem Impedanzanalysator-Modul<br />

FRA32M aufgerüstet werden.<br />

Geräteeigenschaften<br />

• Elektrodenanschlüsse 2, 3 und 4<br />

• Potentialbereich +/­ 10 V<br />

• Ausgangsspannung +/­ 10 V<br />

• Ausgangsspannung<br />

+/­ 30 V (geerdet)<br />

(spezielle Kabel erforderlich)<br />

• Maximalstrom +/ ­ 2 A<br />

• Strombereich<br />

1 A bis 10 nA,<br />

in 9 Bereichen<br />

• Potentialgenauigkeit +/ ­ 0,2%<br />

• Potentialauflösung 0,3 µV<br />

• Stromgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Stromauflösung<br />

(des Strombereichs)<br />

0,0003%<br />

• Eingangsimpedanz > 1 TOhm<br />

• Bandbreite des<br />

Potentiostaten<br />

100 kHz<br />

• Computerschnittstellenreihe<br />

USB (isoliert)<br />

• Steuerungssoftware NOVA<br />

Optionales Modul<br />

• FRA32M


14<br />

... für spezielle Anwendungen<br />

PGSTAT128N Multi BA und<br />

PGSTAT302N Multi BA<br />

Dies sind spezielle Ausführungen des PGSTAT128N oder<br />

des PGSTAT302N, bei denen bis zu 6 Arbeitselektroden<br />

ver fügbar sind. So sind elektrochemische Messungen an<br />

bis zu 6 Elektroden gleichzeitig in derselben Zelle und mit<br />

derselben Bezugs- und Gegenelektrode möglich.<br />

Geräteeigenschaften PGSTAT128N Multi BA PGSTAT302N Multi BA BA<br />

• Elektrodenanschlüsse 2, 3, und 4 je 1<br />

• Potentialbereich +/- 10 V +/- 10 V<br />

• Ausgangsspannung +/- 12 V +/- 30 V –<br />

• Maximalstrom +/- 800 mA +/- 2 A +/- 50 mA<br />

• Strombereich 1 A bis 10 nA, in 9 Bereichen 10 mA bis 10 nA, in 7 Bereichen<br />

• Potentialgenauigkeit +/- 0.2% +/- 0.2%<br />

• Potentialauflösung 0.3 µV 0.3 µV<br />

• Stromgenauigkeit +/- 0.2% +/- 0.2%<br />

• Stromauflösung<br />

+/- 0.0003% +/- 0.0003%<br />

(des Stromstärkebereichs)<br />

(des Stromstärkebereichs)<br />

• Eingangsimpedanz > 1 TOhm –<br />

• Bandbreite des<br />

Potentiostaten<br />

500 kHz 1 MHz –<br />

• Computerschnittstelle USB –<br />

• Steuerungssoftware NOVA –<br />

Optionale Module<br />

• FRA32M<br />

• BA (maximal 5)


15<br />

Einzigartige Eigenschaften ...<br />

BOOSTER10A und BOOSTER20A<br />

Mit dem BOOSTER10A-Modul kann der Maximalstrom<br />

des <strong>Autolab</strong> PGSTATS auf 10 A erhöht werden. Der Ma ximalstrom<br />

des PGSTAT302N kann mit dem BOOSTER20A<br />

auf 20 A erhöht werden.<br />

Aufgrund seiner schnellen Ansprechzeit ist der <strong>Autolab</strong><br />

Booster, in Kombination mit dem FRA32M-Modul, optimal<br />

für elektrochemische Impedanzmessungen an Brennstoffzellen,<br />

Batterien und Superkondensatoren geeignet.<br />

Mit dem Booster sind Messungen sowohl an aktiven wie<br />

an passiven Zellen möglich.<br />

Applikationsbereiche<br />

• Elektrochemische Gleichstrom- und Wechsel strommessungen<br />

an grossflächigen Elektroden<br />

• Bestimmung der Lade- und Entladekennlinien von<br />

Superkondensatoren<br />

• Elektrochemische Impedanz bei hohen Stromdichten<br />

• Messung der Strom-Spannungs- und der Leistungskennlinien<br />

von Energiespeichern<br />

Gerätespezifikationen<br />

• Maximale Leistung 150 W 350 W<br />

• Maximale Ausgangsspannung<br />

+/­ 20 V +/­ 20 V<br />

• Maximale angelegte<br />

Spannung<br />

+/ ­ 10 V +/ ­ 10 V<br />

• Maximalstrom +/ ­ 10 A +/ ­ 20 A<br />

• Auflösung 0,0003% 0,0003%<br />

• Genauigkeit +/ ­ 0,5% +/ ­ 0,2%<br />

• Betriebsart Potentiostat/ Potentiostat/<br />

Galvanostat Galvanostat<br />

• Bandbreite<br />

- potentiostatisch 4 kHz 18 kHz<br />

­ galvanostatisch 2,5 kHz 40 kHz<br />

• Notausschalter n.z. ja<br />

PGSTAT128N,<br />

• Gerätekompatibilität PGSTAT302N, PGSTAT302N<br />

PGSTAT100N


16<br />

... von hochwertigen, leistungsstarken Modulen ...<br />

FRA32M<br />

Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) ist<br />

eine effektive Methode zur Charakterisierung elektroche<br />

mischer Systeme. Sie findet breite Anwendung bei<br />

den ver schiedensten Applikationen.<br />

<strong>Autolab</strong>-Anwender können mit dem FRA32M-Modul EIS-<br />

Messungen innerhalb eines breiten Frequenzbereichs un ter<br />

potentiostatischer und galvanostatischer Kontrolle durch ­<br />

führen. Über die klassische EIS hinaus kann der An wen der<br />

mithilfe der NOVA-Software auch andere ex terne Sig nale<br />

steuern, wie zum Beispiel die Rota tionsge schwin digkeit<br />

einer rotierenden Scheibenelektrode oder die In tensität<br />

einer Lichtquelle bei der elektrohydrodynamischen bzw.<br />

der photomodulierten Impedanzspek troskopie.<br />

Das FRA32M-Modul wird mit einer leistungsstarken Fitund<br />

Simulationssoftware für die Analyse von Impe danzdaten<br />

geliefert.<br />

Applikationsbereiche<br />

• Analytische Elektrochemie<br />

• Batterien, Brennstoffzellen und Superkondensatoren<br />

• Biotechnologie<br />

• Chemisch-mechanisches Polieren (CMP)<br />

• Forschung im Bereich Beschichtungen<br />

(organisch und anorganisch)<br />

• Leitfähige Polymere und Membranen<br />

• Korrosionsschutz und -kontrolle<br />

• Dielektrische Materialien<br />

• Elektrokatalyse<br />

• Galvanisierung<br />

• Materialanalyse und -tests<br />

• Nanotechnologie<br />

• Halbleiter<br />

• Sensorentwicklung<br />

Gerätespezifikationen<br />

• Frequenzbereich 10 µHz 32 MHz<br />

• Frequenzbereich in<br />

Kombination mit 10 µHz 1 MHz<br />

PGSTAT<br />

• Frequenzauflösung 0,003%<br />

• Eingangsbereich +/ ­ 10 V<br />

• Signaltypen 1 Sinus, 5 Sinus, 15 Sinus<br />

E und I vom Potentiostaten/<br />

• Eingangskanäle Galvanostaten oder externe<br />

X- und Y-Signale<br />

0,2 mV bis 0,35 V Effektivspannung<br />

im potentiosta ti ­<br />

schen Modus<br />

• Wechselspannungs- 2 mV bis 3,5 V Effektivamplitude<br />

span nung (optional)<br />

0,0002- bis 0,35-facher<br />

Stromstärkebereich im<br />

galvanostatischen Modus<br />

Nyquist, Bode, Admittanz,<br />

• Datenpräsentation<br />

Dielektrikum, Mott Schottky<br />

Fit und Simulation,<br />

«Find circle»,<br />

• Datenanalyse<br />

Elementsubtraktion,<br />

Kramers-Kronig<br />

PGSTAT128N, PGSTAT302N,<br />

• Gerätekompatibilität PGSTAT100N, PGSTAT302F,<br />

Multi <strong>Autolab</strong>, Multi BA


... ergeben massgeschneiderte Messinstrumente für<br />

die Forschung<br />

ADC10M<br />

Mit dem ultra-schnellen ADC10M-Modul kann die Ab ­<br />

tast rate des <strong>Autolab</strong> von 50 kS/s auf 10 MS/s erhöht<br />

werden. So können auch schnelle Transienten mit In tervallzeiten<br />

bis hinunter zu 100 ns erfasst werden. Bei<br />

Kom bination des Geräts mit dem SCAN250-Modul können<br />

ultraschnelle zyklovoltammetrische Messungen mit<br />

Scangeschwindigkeiten von bis zu 250 kV/s durchgeführt<br />

werden. Dadurch eignet sich das Gerät besonders gut für<br />

die Untersuchung schneller kinetischer Prozesse.<br />

Mit dem ADC10M-Modul können das Potential und die<br />

Stromstärke des Hauptpotentiostaten oder bis zu 2 ex ter ne<br />

Signale erfasst werden.<br />

Gerätespezifikationen<br />

• Abtastgeschwindigkeit 10 MS/s (100 ns)<br />

• Datenmenge 1 Million Punkte pro Kanal<br />

• Anzahl Kanäle 2<br />

PGSTAT128N, PGSTAT302N,<br />

• Gerätekompatibilität<br />

PGSTAT100N<br />

SCAN250<br />

Bei zyklovoltammetrischen Messungen mit digitalen Instrumenten<br />

findet die Treppenstufenmethode breite An -<br />

wendung. Die infolge der Ladung der Doppelschicht ge ­<br />

messenen Ströme werden reduziert, wenn die Stufendauer<br />

ausreichend ist. Dies ergibt Daten, die behandelt<br />

werden können, als stammten sie ausschliesslich aus<br />

fara dayschen Prozessen.<br />

Wenn Prozesse ein sehr schnelles transientes Verhalten<br />

zeigen, wie zum Beispiel der Wasserstoffadsorption, können<br />

Digital-Sweeps zum Verlust von Informationen über<br />

den Adsorptionsprozess führen.<br />

Das SCAN250-Modul ist entwickelt worden, um insbesondere<br />

dieses Problem zu beseitigen. Mit diesem Modul<br />

kann ein echter Analog-Sweep auf die Probe angewendet<br />

werden. In Kombination mit dem ADC10M ist das<br />

SCAN250-Modul speziell zur Untersuchung schneller<br />

Tran sienten geeignet.<br />

Gerätespezifikationen<br />

• Scanbereich<br />

+/­ 5 V relativ zum<br />

Anfangspotential<br />

• Bereich der Scanraten 10 mV/s bis 250 kV/s<br />

• Anzahl Scans 32'000<br />

• Gerätekompatibilität<br />

PGSTAT128N, PGSTAT302N,<br />

PGSTAT100N<br />

17<br />

MUX<br />

Das MUX-Modul ermöglicht es dem <strong>Autolab</strong>-Anwender,<br />

elektrochemische Experimente an mehreren Zellen nacheinander<br />

auszuführen. Die Zelle, an der die Messung vorge<br />

nommen werden soll, kann entweder manuell oder<br />

automatisch ausgewählt werden. So können elektrochemische<br />

Routinemessungen auf einfache Weise auto matisiert<br />

werden, was die Produktivität deutlich erhöht.<br />

<strong>Autolab</strong> bietet 2 Typen von MUX-Modulen an.<br />

MUX.MULTI4<br />

Mit diesem Modul können sequenzielle Messungen an<br />

vollständigen elektrochemischen Zellen (d. h. unabhängi ge<br />

Arbeits-, Gegen-, Sens- und Bezugselektroden) durchgeführt<br />

werden. Der Anwender kann mit bis zu 64 Zellen (in<br />

Schritten von 4) nacheinander arbeiten.<br />

Gerätespezifikationen Mux.Multi4 Mux.Scnr16<br />

• Anschluss der Zellen Unabhängige Unabhängige<br />

RE, CE, WE, SE WE<br />

4 bis 64 16 bis 255<br />

• Anzahl Kanäle in Schritten in Schritten<br />

von 4 von 16<br />

• Maximalstrom 2 A 2 A<br />

• Maximale Ausgangs- 30 V 30 V<br />

spannung<br />

PGSTAT128N, PGSTAT128N,<br />

• Gerätekompatibilität PGSTAT302N, PGSTAT302N,<br />

Multi <strong>Autolab</strong> Multi <strong>Autolab</strong><br />

MUX.SCNR16<br />

Es können sequenzielle Messungen an verschiedenen Ar ­<br />

beitselektroden durchgeführt werden, welche dieselbe<br />

Gegen-, Bezugs- und Senselektrode teilen. Der Anwender<br />

kann mit bis zu 255 Arbeitselektroden (in Schritten von<br />

16) nacheinander arbeiten.


18<br />

ECN<br />

Bei lokalen Korrosionsprozessen wird durch eine Kom ­<br />

bination stochastischer (zufälliger) Ereignisse, wie bei spielsweise<br />

die Zerstörung eines Passivfilms und die Re pas si vierung,<br />

elektrochemisches Rauschen erzeugt. Die Mes sung<br />

des elektrochemischen Rauschens (ECN) ist eine In-situ-<br />

Methode zur Untersuchung dieser örtlich begrenzten<br />

Kor rosionsprozesse an beschichteten oder un be schichteten<br />

Metallproben.<br />

Während der Messungen mit dem ECN-Modul wirkt<br />

kei ne externe Störung (Potential oder Strom) auf die Elektrode<br />

ein. Das Potential- und das Stromsignal werden als<br />

Funktion der Zeit gemessen.<br />

ECD<br />

Der niedrigste Strombereich, der beim modularen Standard-<strong>Autolab</strong><br />

zur Verfügung steht, ist 10 nA. In diesem<br />

Be reich bietet der <strong>Autolab</strong> eine Stromauflösung von 30 fA.<br />

Bei Messungen mit Mikroelektroden ist manchmal eine<br />

noch höhere Auflösung erforderlich.<br />

Das ECD-Modul, das ursprünglich für den elektrochemischen<br />

Nachweis von Substanzen bei der HPLC und der FIA<br />

konzipiert wurde, ermöglicht die Messung solch niedriger<br />

Ströme. Das ECD-Modul bietet 2 zusätzliche Strom ­<br />

bereiche, 1 nA und 100 pA, mit einer minimalen Stromaufl<br />

ösung von 300 aA.<br />

Gerätespezifikationen<br />

• Eingangsbereich +/ ­ 2,5 V<br />

• Messauflösung<br />

0,8 µV (Verstärkung<br />

100-fach)<br />

• Messgenauigkeit 300 µV<br />

• Eingangsruhestrom<br />

< 25 fA (bei Gleichstrommessungen)<br />

• Eingangsimpedanz > 100 GOhm<br />

• Offsetkompensation +/ ­ 10 V<br />

• Gerätekompatibilität PGSTAT128N, PGSTAT302N<br />

Gerätespezifikationen<br />

• Strommessung<br />

100 µA bis 100 pA,<br />

in 7 Bereichen<br />

• Strommessung +/­ 0,5%<br />

• Zeitkonstanten der<br />

RC-Filter<br />

0,1 s, 1 s und 5 s<br />

• Kompensation des<br />

Strom-Offset<br />

+/- 1 µA maximal<br />

• Gerätekompatibilität<br />

PGSTAT128N, PGSTAT302N,<br />

PGSTAT100N<br />

BA<br />

Das BA-Modul ist ein Bipotentiostat mit Dualmodus, mit<br />

dem der <strong>Autolab</strong> in einen Zweikanal-Potentiostaten um ­<br />

ge rüstet werden kann. Es können Messungen an 2 Ar beitselektroden<br />

mit derselben Gegen- und Referenz elek trode<br />

durchgeführt werden. Im Standardmodus wird am zweiten<br />

Kanal ein festes Potential angelegt (zweite Ar beitselektrode),<br />

während am ersten Kanal Poten tial stufen oder<br />

ein Potential-Sweep angelegt werden (erste Ar beits elektrode).<br />

Im Modus «Scanning-Bipotentiostat» wird am<br />

zweiten Kanal ein Potential mit Offset gegenüber dem<br />

ers ten angelegt.<br />

Gerätespezifikationen<br />

• Anzahl Kanäle 1 (5 bei Multi BA)<br />

• Potentialbereich +/­ 10 V<br />

• Strommessung<br />

10 mA bis 10 nA,<br />

in 7 Bereichen<br />

• Stromgenauigkeit +/­ 0,2%<br />

• Stromauflösung<br />

0,0003%<br />

(des Stromstärkebereichs)<br />

• Maximalstrom +/ ­ 50 mA<br />

• Modi<br />

Bipotentiostat und<br />

Scanning-Bipotentiostat<br />

PGSTAT128N, PGSTAT302N,<br />

• Gerätekompatibilität PGSTAT100N,<br />

Multi <strong>Autolab</strong>, Multi BA


19<br />

FI20<br />

Mit dem Filter- und Integratormodul FI20 kann der <strong>Autolab</strong>-Anwender<br />

coulometrische und chronocoulometri sche<br />

Messungen durchführen. Der Analogintegrator biet et<br />

dem Anwender die Möglichkeit, Ladungen anstelle der<br />

Stromstärke zu messen. Er kann sowohl für zyklovoltammetrische<br />

als auch für Potentialstufenexperimente ein ­<br />

gesetzt werden.<br />

Mit diesem Modul kann der kapazitive Strom auf einfa che<br />

Weise vom faradayschen Strom getrennt werden. Ausserdem<br />

reduziert der Integrator das Signalrauschen, in ­<br />

dem er es herausmittelt. Der Sallen-Key-Filter dritter Ord ­<br />

nung mit wählbaren RC-Zeiten zwischen 0 und 500 ms<br />

kann zum Herausfiltern des Rauschens verwendet werden.<br />

Das Modul ist auch in solchen Fällen nützlich, wo<br />

das Hintergrundrauschen (zum Beispiel 50 oder 60 Hz)<br />

nicht durch Massnahmen wie die Verwendung eines Fa ­<br />

ra day schen Käfigs unterdrückt werden kann.<br />

Gerätespezifkikationen<br />

• Filtertyp<br />

Sallen-Key dritter Ordnung<br />

• Zeitkonstanten der<br />

RC-Filter<br />

0,1 s, 1 s und 5 s<br />

• Integrationszeiten 0,01 s, 0,1 s, 1 s und 10 s<br />

• Analogausgang<br />

Frontplatte<br />

Strom und Ladung<br />

• Gerätekompatibilität<br />

PGSTAT128N, PGSTAT302N,<br />

PGSTAT100N<br />

pX1000<br />

Ist das pX1000-Modul im <strong>Autolab</strong> installiert, kann der<br />

Anwender parallel zu einer elektrochemischen Messung<br />

den pH-Wert oder ein weiteres Potential bestimmen. Der<br />

Anwender kann eine beliebige pH-Elektrode oder eine<br />

Ein stabmesskette an das Modul anschliessen. Das<br />

pX1000 bietet ausserdem Anschlüsse für eine Pt1000-<br />

Temperatur sonde.<br />

Wenn eine andere als eine pH-Elektrode verwendet wird,<br />

entspricht die Ausgabe der Spannungsdifferenz, die zwischen<br />

den Elektroden gemessen wird. Dies ermöglicht<br />

den Anschluss einer Detektionselektrode für die Durchfüh<br />

rung coulometrischer Titrationen.<br />

Gerätespezifkikationen<br />

• Eingangsbereich +/­ 10 V<br />

• Messauflösung 30 µV<br />

• Messgenauigkeit +/­ 2 mV<br />

• Eingangsimpedanz > 1 TOhm // 8 pF<br />

• Temperaturgenauigkeit +/­ 0,5 °C<br />

• Temperaturauflösung 0,015 °C<br />

• Gerätekompatibilität<br />

PGSTAT128N, PGSTAT302N,<br />

Multi <strong>Autolab</strong>


20<br />

EQCM<br />

Das EQCM-Modul bietet die Möglichkeit, elektrochemische<br />

Experimente mit der Quarzkristall-Mikrowaagetechnik<br />

durchzuführen. Mit dem EQCM-Modul wird anhand der<br />

Änderung der Resonanzfrequenz eines Quarzkristalloszillators<br />

die Masseänderung pro Flächeneinheit bestimmt.<br />

Es sind Masseänderungen von weniger als 1 µg/cm 2 messbar.<br />

Das EQCM-Modul kann mit AT-Schnitt-Quarzen mit<br />

einer Frequenz von 6 MHz ausgerüstet werden. Es wird<br />

mit einer speziellen elektrochemischen Zelle geliefert.<br />

Geräteeigenschaften<br />

• Oszillationsfrequenz<br />

• Auflösung<br />

• Relative Genauigkeit<br />

• Abtastgeschwindigkeit<br />

• Frequenzbereich<br />

• Gerätekompatibilität<br />

6 MHz<br />

0,07 Hz<br />

1 Hz<br />

50 S/s<br />

80'000 Hz<br />

PGSTAT128N, PGSTAT302N,<br />

Multi <strong>Autolab</strong>


21<br />

Modulkompatibilität<br />

Die Geräte BOOSTER10A und BOOSTER20A werden in<br />

eigenen Gehäusen geliefert und beanspruchen daher<br />

keine Modulpositionen im <strong>Autolab</strong>. Der <strong>Autolab</strong> kann<br />

maximal 8 zusätzliche Module aufnehmen.<br />

Module<br />

PGSTAT128N<br />

PGSTAT302N<br />

PGSTAT100N<br />

Multi <strong>Autolab</strong><br />

PGSTAT302F<br />

PGSTAT128N Multi BA<br />

PGSTAT302N Multi BA<br />

BOOSTER10A<br />

BOOSTER20A<br />

FRA32M<br />

ADC10M<br />

SCAN250<br />

MUX<br />

BA<br />

ECN<br />

ECD<br />

FI20<br />

pX1000<br />

EQCM<br />

•<br />

n.z.<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

•<br />

n.z.<br />

•<br />

•<br />

•<br />

n.z.<br />

•<br />

n.z.<br />

•<br />

•<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

•<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

•<br />

•<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

•<br />

•<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

•<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

•<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

•<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.<br />

n.z.


22<br />

NOVA, die leistungsstarke und flexible Software ...<br />

<strong>Autolab</strong> NOVA-Software<br />

NOVA ist das Software-Paket zur Datenerfassung und<br />

-ana lyse für alle <strong>Autolab</strong> Potentiostaten/Galvanostaten<br />

mit USB-Schnittstelle.<br />

Entwickelt von Elektrochemikern für Elektrochemiker auf<br />

der Grundlage unserer zwanzigjährigen Erfahrung sowie<br />

der neuesten Software-Technologie, bietet die NOVA-<br />

Software dem <strong>Autolab</strong>-Anwender Leistung und Flexibilität.<br />

Die NOVA-Software ist so konzipiert, dass sie die An forderungen<br />

sowohl von erfahrenen Elektrochemikern als<br />

auch von Einsteigern erfüllt. Die Vorbereitung von Ex pe ­<br />

ri menten, die Erfassung von Datenpunkten und die Da ­<br />

ten analyse einschliesslich der Erstellung publikationsfä higer<br />

Diagramme – all dies erfordert nur wenige Maus ­<br />

klicks.<br />

Folgende Messverfahren stehen zur Verfügung:<br />

Voltammetrische Analyse<br />

• DC-Voltammetrie<br />

• Normal-Puls-Voltammetrie<br />

• Differentialpulspolarographie<br />

• Differential-Puls-Voltammetrie<br />

• Square Wave Voltammetrie<br />

• Steuerung von Quecksilbertropfenelektroden<br />

Zyklische und Linear-Sweep-Voltammetrie<br />

• Zyklische und Linear-Sweep-(staircase)Voltammetrie<br />

• Zyklische True-Linear-Scan-Voltammetrie<br />

• Zyklische Hochgeschwindigkeits-Linear-Scan-Voltammetrie<br />

Chronomethoden<br />

• Chronomethoden (∆t > 1 ms)<br />

• Hochgeschwindigkeits-Chronomethoden (∆t > 100 ns)<br />

• Pulsmethoden<br />

Impedanzspektroskopie<br />

• Elektrochemische Impedanzspektroskopie<br />

• Externe Transferfunktionsanalyse (IMVS, IMPS, EHD, ...)<br />

• Potentialscan, Stromscan, Zeitscan, Mott Schottky<br />

Tools und Zubehör<br />

• Manuelle Steuerung<br />

• IR Kompensation<br />

• Steuerung für eine rotierende Scheibenelektrode<br />

• Wiederholungsschleifen<br />

• Abbruchkriterien<br />

• Ruhepotentialmessungen<br />

• Analogeingang und -ausgang<br />

• Digitale DIO-(TTL-)Triggerung<br />

• Aufnahme zusätzlicher Signale (Frequenzänderung,<br />

Bipotentiostatsignal)<br />

• Import/Export in ASCII, GPES, FRA<br />

Anwendungsentwicklung<br />

• LabVIEW-Treiber und einsatzbereite VIs<br />

• Generische Schnittstelle für .Net-Applikationen


... zur Datenerfassung und -analyse für <strong>Autolab</strong>-<br />

Anwender<br />

Flexibler Methoden-Editor<br />

Die NOVA­Software besitzt eine Datenbank mit einer<br />

Viel falt an elektrochemischen Standardmessmethoden.<br />

Zu sätzlich zu diesen elektrochemischen Methoden bietet<br />

die Software eine umfangreiche Liste von Befehlen. Diese<br />

werden verwendet, um vorhandene Methoden applikationsspezifi<br />

sch anzupassen, oder einfachste bis höchstkomplexe<br />

elektrochemische Methoden individuell zu er ­<br />

stellen.<br />

Für jedes Messverfahren können Einstellungen für die<br />

Messung und die Datenerfassung defi niert werden. So<br />

wird sichergestellt, dass die Daten stets unter optimalen<br />

Bedingungen aufgezeichnet werden. Mit der NOVA­Software<br />

kann eine beliebige Anzahl von Experimenten ohne<br />

Unterbrechung nacheinander ausgeführt werden. Bei<br />

lan gen Messungen kann die Erfassung von Datenpunkten<br />

in regelmässigen Zeitabständen gestartet werden.<br />

23<br />

Methodenparameter können miteinander verknüpft werden.<br />

Damit ergibt sich die Möglichkeit, dynamische Ver ­<br />

fahren zu erstellen, bei denen die Parameter, abhängig<br />

vom Messfortschritt, in Echtzeit aktualisiert werden.<br />

Nütz liche Tools wie Wiederholungsschleifen, Cut­offs<br />

und Auswertungsfunktionen können mit dem Procedure­<br />

Editor verarbeitet werden und erleichtern die Durch füh ­<br />

rung von Routineexperimenten.<br />

Darüber hinaus ist die NOVA­Software den Anforderungen<br />

des Anwenders entsprechend vollständig anpassbar und<br />

ermöglicht es ihm, die Messparameter, die Transfer funktionen<br />

bei Impedanzmessungen, Offsets und Fak toren<br />

für die Analogeingänge und ­ausgänge des Geräts zu<br />

de fi nieren und neue Befehle zu erstellen.<br />

Die Software ist als allgemeine elektrochemische Schnittstelle<br />

konzipiert und kann an jede Art von Applikation<br />

angepasst werden.<br />

Die Messansicht zeigt eine übersichtliche Darstellung aller<br />

relevanten Daten des Experiments in Echtzeit.<br />

Die Setup­Ansicht bietet eine leistungsfähige und flexible Umgebung für die Erstellung neuer<br />

Methoden.


24<br />

Leistungsstarke Datenpräsentation<br />

Bei elektrochemischen Experimenten können die erfass ­<br />

ten Datenpunkte auf einer speziell dafür vorgesehenen<br />

Benutzeroberfl äche der Software in Echtzeit angezeigt<br />

werden. Die gemessenen Datenpunkte oder die Ergeb ­<br />

nis se der Datenauswertung können in bis zu vier Diagram<br />

men dargestellt werden. Ein Vergleich mit früheren<br />

Ergebnissen ist bereits möglich, während die aktuellen<br />

Experimente noch im Gange sind.<br />

Das Softwarefenster des <strong>Autolab</strong>displays bietet eine<br />

über sichtliche Darstellung der experimentellen Daten<br />

und der Geräteeinstellungen während der Experimente<br />

und kann zur manuellen Steuerung des Messinstruments<br />

verwendet werden.<br />

Datenpunkte werden am Ende der Messung automatisch<br />

in der Datenbank gespeichert. Alle Experimente werden<br />

mit Uhrzeit und Datum protokolliert und die einzelnen<br />

Einträgen können durch weitere Kommentare ergänzt<br />

werden. Das Resultat der Datenauswertung kann den<br />

Da ten als Anhang hinzugefügt werden.<br />

Dieses robuste Datenverwaltungssystem verhindert Dat ­<br />

enverlust durch Versehen und bietet eine einfache Mög ­<br />

lichkeit, die Ergebnisse wichtiger Experimente zu sichern.<br />

Erweiterte Datenanalyse<br />

Zur NOVA­Software gehört eine spezielle Daten ana ly seumgebung<br />

mit einer erweiterten grafi schen 2D- und<br />

3D­Darstellung, einer grossen Anzahl von Datenanaly sewerkzeugen<br />

und ein elektrochemisches Tabellenkal ku lationsprogramm.<br />

Mit Werkzeugen für die grafi sche Darstellung, darunter<br />

Skalierung einzelner Achsen, mehrere Y­Achsen, Hin zu fügen<br />

von Diagrammen, Zoom und Überlagerung, kann<br />

der Anwender die wichtigen Informationen in klaren,<br />

pub likationsreifen Diagrammen zusammenfassen. Jedes<br />

Diagramm kann direkt in ein Manuskript oder in eine Präsentation<br />

eingefügt werden.<br />

Leistungsstarke Datenanalysewerkzeuge können mit ei ­<br />

nem integrierten elektrochemischen Tabellenkalkulationsprogramm<br />

kombiniert werden, um die Daten auszuwerten,<br />

Berechungen durchzuführen und neue Dia gram me<br />

zu erstellen, ohne dass die Daten mit einer Dritt soft ware<br />

bearbeitet werden müssen.<br />

Das aktuelle Analyseergebnis kann jederzeit in der Da tenbank<br />

gespeichert werden. Resultate der Peak­Suche, Dia ­<br />

grammeinstellungen, berechnete Datenpunkte und zu ­<br />

sätzliche Diagramme werden in der Datenbank zu den<br />

ursprünglichen Einträgen hinzugefügt. So wird jede Messung<br />

zu einer kompletten Mappe, die Sie an Kollegen<br />

weitergeben können.<br />

In der Analyseansicht sind leistungsfähige Werkzeuge für die<br />

Datenanalyse und ­darstellung verfügbar.<br />

Das SDK kann zur Steuerung des <strong>Autolab</strong> durch externe Applikationen verwendet werden.


<strong>Autolab</strong> SDK<br />

Das <strong>Autolab</strong> Softwareentwicklungskit (SDK) dient dazu,<br />

<strong>Autolab</strong> Potentiostaten über verschiedene externe An ­<br />

wendungen wie zum Beispiel LabVIEW, Visual Basic for<br />

Applications (VBA), Script-Funktionen usw. zu steuern.<br />

Mit dem <strong>Autolab</strong> SDK kann die externe Applikation dazu<br />

verwendet werden, komplette Messverfahren durchzu ­<br />

führen oder einzelne Module des <strong>Autolab</strong> zu steuern.<br />

Das <strong>Autolab</strong> SDK ist mit den in der NOVA-Software ent ­<br />

haltenen Verfahren kompatibel, kann aber auch als un ­<br />

ab hängige Applikation eingesetzt werden.<br />

Anforderungen<br />

Die NOVA-Software ist mit allen <strong>Autolab</strong> Messinstrumenten<br />

kompatibel, die mit einer USB-Schnittstelle ausgestattet<br />

sind; sie basiert auf dem Microsoft .NET Framework.<br />

Die folgende PC-Konfiguration wird empfohlen: Prozessor<br />

mit mindestens 2 GHz Taktfrequenz, 80 GB HDD, 2 GB<br />

RAM, USB-Anschluss, Windows XP, Vista oder Windows<br />

7 (32-Bit). Derzeit wird nur ein 32-Bit-Betriebssystem un ­<br />

terstützt. Von einem einzelnen PC aus können bis zu 16<br />

<strong>Autolab</strong> Messinstrumente gesteuert werden.<br />

Das <strong>Autolab</strong> SDK ist mit LabVIEW und jeder anderen<br />

Soft ware kompatibel, die .NET-Assembly unterstützt.<br />

25


26<br />

Massgeschneiderte Lösungen<br />

Korrosion<br />

Korrosion ist ein Prozess, der zur Beschädigung oder Zerstörung<br />

von Materialien führt und enorme wirtschaftliche<br />

Verluste verursacht.<br />

Da Korrosionsprozesse elektrochemischer Natur sind und<br />

eine oder mehrere chemische Reaktionen daran beteiligt<br />

sind, müssen zu ihrer Untersuchung technisch hochentwickelte<br />

Geräte eingesetzt werden.<br />

Die <strong>Autolab</strong> Geräte, zusammen mit der NOVA-Software,<br />

bieten dem Korrosionsfachmann eine breite Auswahl an<br />

Messwerkzeugen, um diese Prozesse zu untersuchen.<br />

<strong>Autolab</strong> Geräteeigenschaften<br />

• Multisinustechnik für schnelle Niederfrequenzmes sungen<br />

• Automatische Bestimmung der Korrosionsrate mit<br />

der NOVA-Software<br />

• Die hohe Ausgangsspannung (100 V) des<br />

PGSTAT100N erlaubt Korrosionsmessungen in Zellen<br />

mit hohem Spannungsabfall (in Beton, nicht-wässrigen<br />

Lösungen, ...)<br />

• Messung der galvanischen Kopplung, des elektrochemischen<br />

Rauschens und Messungen mit Null-<br />

Ohm-Amperemeter<br />

• Die analogen und digitalen Ein- und Ausgänge erlauben<br />

die Kombination elektrochemischer Methoden<br />

mit anderen Techniken (FTIR, STM usw.)<br />

• Das MUX-Modul ermöglicht die Automation von<br />

Routinekorrosionsmessungen durch sequenzielle<br />

Messung in bis zu 64 Zellen<br />

Module<br />

• FRA32M: Korrosionstests und Korrosionsforschung<br />

• ECN: Charakterisierung von Beschichtungen<br />

• MUX.MULTI4: Sequenzielle Messungen in bis zu<br />

64 Zellen<br />

• pX1000: Messung der kritischen Lochfrasstemperatur<br />

• EQCM: Bestimmung von Masseänderungen<br />

Zubehör<br />

• Referenz- und Gegenelektroden, Korrosionsmesszelle<br />

• Flache Zellen, Normalzellen, Faradayscher Käfig,<br />

rotierende Scheibenelektrode (RDE)<br />

Softwaremethoden<br />

• Linear-Sweep-Voltammetrie: Identifizierung von<br />

Korrosionsprozessen<br />

• Chronomethoden: Nachweis des Beginns von Lochfrass<br />

• Elektrochemische Impedanzspektroskopie: Nachweis<br />

des Versagens von Beschichtungen, Aufklärung von<br />

Korrosionsmechanismen<br />

Analyse<br />

• Analyse der Tafelsteigung: automatische Berechung<br />

von Geschwindigkeitskonstanten<br />

• Analyse der Korrosionsrate: automatische Berechnung<br />

des Polarisationswiderstandes, des Korrosionsstroms<br />

und der Korrosionsgeschwindigkeit<br />

• Fit und Simulation: Anpassung komplexer Ersatz schaltkreise


Die <strong>Autolab</strong> Messinstrumente können anwendergerecht<br />

angepasst ...<br />

Halbleiterelektrochemie<br />

Die Halbleiterelektrochemie beschäftigt sich mit vielfältigen<br />

Fragestellungen, die von der grundlegenden Halb leiterphysik<br />

bis hin zu komplexen Effekten wie La dungstrans<br />

ferprozessen an Grenzflächen zwischen Halbleitern<br />

und Flüssigkeiten oder Photoreaktionen an Halbleiter partikeln<br />

reichen.<br />

Sie wird sowohl in etablierten als auch aufstrebenden<br />

Tech nologiefeldern angewendet, wie zum Beispiel bei<br />

der Entwicklung und Herstellung von integrierten Schaltkreisen<br />

und Halbleiterbauelementen sowie bei der Mikro-<br />

Materialbearbeitung und der Mikrostrukturierung.<br />

Die Charakterisierung von Halbleitergrenzflächen ist eine<br />

entscheidende Voraussetzung für die erfolgreiche Entwick<br />

lung neuer Halbleiterbauelemente.<br />

<strong>Autolab</strong> Geräteeigenschaften<br />

• Vorprogrammiertes Verfahren für EIS-Experimente<br />

bei verschiedenen angelegten Potentialen<br />

• Datentransfer an Excel, Überlagerung mehrerer Diagramme<br />

bei Mott Schottky-Messungen<br />

Module<br />

• FRA32M: Charakterisierung von Schottky-Übergängen<br />

Zubehör<br />

• Faradayscher Käfig<br />

Softwaremethoden<br />

• Impedanzspektroskopie: Untersuchung von Halbleitergrenzflächen<br />

Analyse<br />

• Fit und Simulation: Fitting von Ersatzschaltkreisen<br />

27<br />

Energie<br />

Elektrochemische Vorgänge liegen einer Reihe von Energieumwandlungsprozessen<br />

zugrunde, wie sie bei spielsweise<br />

in Brennstoffzellen, Batterien, Solarzellen und Su ­<br />

per kondensatoren ablaufen. Moderne elektrochemische<br />

Messgeräte sind der Schlüssel zu erfolgreicher For schung<br />

auf dem Gebiet der Energiespeicher, bei der es vor allem<br />

um die Verbesserung der Effizienz, die Re du zierung des<br />

Energieverbrauchs und die Kosten sen kung geht.<br />

Gleichstrommessverfahren wie die Linear-Sweep-Voltammetrie<br />

werden schon seit längerem genutzt, um die<br />

Strom-Spannungs- sowie die Leistungskennlinien von<br />

Brenn stoffzellen und Batterien zu messen. In den letzten<br />

Jahren wurde die EIS erfolgreich bei der Untersuchung<br />

von Brennstoffzellen, Batterien und Superkondensatoren<br />

eingesetzt. Einer der Vorteile der EIS gegenüber Gleichstromverfahren<br />

ist die Möglichkeit, sehr kleine Amplituden<br />

signale zu verwenden, die die zu untersuchenden<br />

Sys temeigenschaften nicht signifikant stören.<br />

Das <strong>Autolab</strong> FRA32M-System in Kombination mit dem<br />

BOOSTER10A oder dem BOOSTER20A ermöglicht EIS-<br />

Messungen bei hohen Stromstärken.<br />

Module<br />

• FRA32M: Brennstoffzellenforschung, Charakterisierung<br />

der Eigenschaften von Brennstoffzellen, Messung<br />

sehr kleiner Impedanzen (< 1 mOhm)<br />

• ADC10M/SCAN250: schnelle Scans zur Untersuchung<br />

der Wasserstoffadsorption<br />

• BOOSTER10A/20A: Gleichstrom- und Wechselstrommessungen<br />

an kleinen Elektrodenstacks oder grossflächigen<br />

Elektroden (Stromstärken bis zu 20 A), kann<br />

auch als Last für aktive Zellen verwendet werden<br />

<strong>Autolab</strong> Geräteeigenschaften<br />

• Hochfrequenzmessungen (20 kHz) bei hohen Stromstärken<br />

(20 A) mit dem FRA32M<br />

• Sehr geringer Fehler beim Phasenwinkel in Zellen mit<br />

niedriger Impedanz (< 1 mOhm)<br />

• ADC10M/SCAN250-Modul für schnelle Analogscans<br />

zur Messung schneller Prozesse (Wasserstoff adsorption)<br />

• Messungen in aktiven Zellen möglich<br />

• 4-Elektrodekonfiguration erlaubt Messungen an<br />

Membranen<br />

• Anschluss von elektronischen Lasten und programmierbaren<br />

Netzteilen für Gleichstrom- und FRA-<br />

Messungen möglich<br />

Zubehör<br />

• Schnittstelle für elektronische Lasten: Anschluss von<br />

elektronischen Lasten von Drittanbietern sowie<br />

programmierbaren Netzteilen<br />

Softwaremethoden<br />

• Zyklische Voltammetrie: Untersuchung kinetischer<br />

Prozesse<br />

• Impedanzspektroskopie: Charakterisierung der<br />

Elektronentransferkinetik und des Massentransports<br />

Analyse<br />

• Tafelsteigung: automatische Berechung von<br />

Geschwindigkeitskonstanten<br />

• Fit und Simulation: Fitting komplexer Ersatzschaltkreise


28<br />

Grenzflächenelektrochemie<br />

Untersuchungen der elektrochemischen Grenzfläche sind<br />

bei allen elektrochemischen Prozessen von grundlegendem<br />

Interesse. Zur Untersuchung der Doppel schichtstruk<br />

tur, von Adsorptionsphänomenen, der Oberflächendiffusion,<br />

der Nukleation und des Wachstum sowie der<br />

Elektronentransferkinetik werden vielseitige und genaue<br />

Messinstrumente benötigt. Häufig ist die Kombination<br />

mit externen Zusatzgeräten (STM, FTIR, RAMAN usw.)<br />

er forderlich.<br />

Die <strong>Autolab</strong> PGSTAT-Geräte bieten Werkzeuge, die für<br />

die genaue Charakterisierung von Grenzflächenprozessen<br />

und die Bestimmung der Thermodynamik, der Kinetik<br />

und der Mechanismen elektrochemischer Reaktionen<br />

bes tens geeignet sind.<br />

Module<br />

• SCAN250: analoger True-Linear-Scan-Generator<br />

• ADC10M: AD-Wandler mit hoher Abtast geschwindigkeit<br />

für Chronomessungen<br />

• ECD: Niederstrommessungen<br />

• EQCM: elektrochemische Quarzkristallmikrowaage<br />

• FRA32M: Charakterisierung der elektrochemischen<br />

Doppelschicht<br />

Zubehör<br />

• RDE, Double-Junction-Bezugselektrode, Faradayscher Käfig<br />

<strong>Autolab</strong> Geräteeigenschaften<br />

• Zyklische Voltammetrie unter Verwendung eines<br />

Linear-Scan-Generators (SCAN250) für die genaue<br />

Bestimmung des kapazitiven Beitrags<br />

• Schnelle, transiente Chronomessungen mit dem<br />

ADC10M für die genaue Messung der Adsorptionsund<br />

Abscheidungskinetik<br />

• Digitale und analoge I/O-Anschlüsse für die Kombination<br />

mit Peripheriegeräten<br />

• 4- Elektrodenkonfiguration für Messungen an Flüssigkeits-Flüssigkeits-Grenzflächen<br />

• Niederstrommessungen mit Mikroelektroden mit<br />

dem ECD-Modul<br />

Softwaremethoden<br />

• Zyklische Voltammetrie: Chronomethoden, Untersuchung<br />

kinetischer Prozesse<br />

• Impedanzspektroskopie: Charakterisierung der elektrochemischen<br />

Doppelschicht<br />

Analyse<br />

• Tafelsteigung: Aufklärung von Reaktionsmechanismen<br />

und Bestimmung kinetischer Konstanten<br />

• Anpassung und Simulation: Anpassung komplexer<br />

Ersatzschaltkreise<br />

Analytische Elektrochemie und Umweltanalytik<br />

Forschungsarbeiten in der analytischen Elektrochemie<br />

und der Umweltanalytik werden angetrieben von dem<br />

Be darf nach schnelleren, kostengünstigeren, kleineren<br />

und empfindlicheren Geräten zur Überwachung chemischer,<br />

biologischer und physikalischer Prozesse mithilfe<br />

von Sensoren.<br />

Solche chemischen Sensoren finden breite Anwendung<br />

in Bereichen wie der Umweltüberwachung, der industriellen<br />

Prozesskontrolle, in der Luft- und Raumfahrttechnik,<br />

in der medizinischen Diagnostik usw.<br />

Die Forschungsarbeiten zur Entwicklung neuer Sensoren<br />

konzentrieren sich auf die Reduzierung des Energie verbrauchs<br />

sowie der Kosten für die Sensoren und auf die<br />

Möglichkeit, In-situ-Messungen mit hochentwickelten<br />

elek trochemischen Verfahren in Echtzeit durchzuführen.<br />

Module<br />

• pX1000: coulometrische Titration<br />

• ECD: Spurenmetallanalyse<br />

• Multi BA: simultane Messungen an Sensorarrays<br />

• MUX.MULTI4: sequentielle Messungen an Sensor arrays<br />

• FRA32M: Charakterisierung von Sensoren<br />

Zubehör<br />

• Bezugs- und Gegenelektroden, Mikroelektroden<br />

• Normalzellen, Faradayscher Käfig, 663 VA Messstand,<br />

Bürette<br />

• <strong>Metrohm</strong> Dosino und Sampleprocessor<br />

<strong>Autolab</strong> Geräteeigenschaften<br />

• Das ECD-Modul erlaubt die Messung sehr schwacher<br />

Signale mit Mikroelektroden<br />

• Vorprogrammierte voltammetrische Methoden und<br />

Datenanalysewerkzeuge (Peak-Suche, Glätten,<br />

Basislinienkorrektur etc.)<br />

• Datentransfer an Excel, Überlagerung mehrerer<br />

Grafiken während der Messungen<br />

• Die Möglichkeit der Kombination von <strong>Metrohm</strong><br />

Flüssigkeits- und Probenbearbeitungssystemen mit<br />

sämtlichen Methoden und Datenanalysewerkzeugen<br />

der NOVA-Software erleichtert die Automation von<br />

Messreihen<br />

Softwaremethoden<br />

• Zyklische Voltammetrie: Untersuchung kinetischer<br />

Prozesse<br />

• Chronoamperometrie, Chronopotentiometrie:<br />

Untersuchung kinetischer Prozesse<br />

• Voltammetrische Methoden: Nachweis und quantitative<br />

Analyse mithilfe von Elektroden<br />

• Stripping-Chronopotentiometrie: quantitative Analyse<br />

mithilfe von Mikroelektroden<br />

Analyse<br />

• Tafelsteigung: automatische Berechung von<br />

Geschwin dig keitskonstanten<br />

• Peak-Suche: vollautomatisch mit der NOVA-Software


... und in einer Vielzahl von Bereichen und<br />

für verschie denste Forschungsapplikationen<br />

eingesetzt werden<br />

29<br />

Galvanisierung<br />

Die Galvanisierung findet breiteste Anwendung in Be reichen<br />

wie der Herstellung von Leiterplatten, weichmagnetischen<br />

Legierungen, Beschichtungen für Festplatten,<br />

verschleissfesten Beschichtungen, korrosionsresistenten<br />

Le gierungen, Metallkompositen und dekorativen Be ­<br />

schich tungen. Die Forschung auf diesem Gebiet konzentriert<br />

sich darauf, fundamentale Aspekte der elektroche ­<br />

mischen Abscheidung von Metallen und Legie rungen zu<br />

verstehen, Strukturen und Eigenschaften von Be schichtungen<br />

aufzuklären und technische Anwen dungen für<br />

elektrochemisch hergestellte Metalle und Legierungen zu<br />

finden.<br />

Elektrochemische Methoden werden dabei intensiv ge ­<br />

nutzt, um grundlegende kinetische und Grenz flä chenpro<br />

zesse zu untersuchen (Ladungsverteilung an der<br />

Grenz fläche und Struktur der Doppelschicht usw.).<br />

Module<br />

• FRA32M: Charakterisierung der Mechanismen<br />

elektrochemischer Abscheidung<br />

• ADC10M: Messung von Transienten und Spannungsabfällen<br />

mit Stromunterbrechung<br />

• BOOSTER10A/20A: Messungen mit grossflächigen<br />

Elektroden<br />

• EQCM: elektrogravimetrische Charakterisierung von<br />

Abscheidungen<br />

<strong>Autolab</strong> Geräteeigenschaften<br />

• Vorprogrammierte voltammetrische Methoden und<br />

Datenanalysewerkzeuge (Peak-Suche, Glätten, Basislinienkorrektur<br />

etc.)<br />

• Die Möglichkeit, Pumpenventile (über den DIO-Port)<br />

zu steuern, in Kombination mit den voltammetrischen<br />

Methoden und Datenanalysewerkzeugen<br />

erleichtert die Automation von Messreihen<br />

• Wiederholte Potential-/Stromschritte für die Pulse-<br />

Plating-Applikation<br />

Zubehör<br />

• Bezugs- und Gegenelektroden<br />

Softwaremethoden<br />

• Zyklische Voltammetrie: Untersuchung kinetischer<br />

Prozesse<br />

• Chronoamperometrie, Chronopotentiometrie:<br />

Herstellung von Multilayern durch Pulse-Plating<br />

Analyse<br />

• Tafelsteigung: automatische Berechung von<br />

Geschwindigkeitskonstanten<br />

Nanotechnologie<br />

Die Nanotechnologie ist ein interdisziplinärer Forschungszweig,<br />

bei dem ein breites Spektrum von Kenntnissen auf<br />

dem Gebiet der Materialsynthese und -charakterisierung<br />

zum Einsatz kommt. Der Schlüssel zum Erfolg bei der<br />

Nano technologie ist das grundlegende Verständnis dafür,<br />

wie die Zusammensetzung und der Aufbau der nanoskaligen<br />

Strukturen mithilfe hochentwickelter Technik massgeschneidert<br />

werden müssen, damit sich neue, funktionelle<br />

Materialien ergeben.<br />

In Kombination mit andern chemischen und/oder physikalischen<br />

Methoden wird zunehmend auch die Elek trochemie<br />

eingesetzt, um funktionelle Oberflächen künstlich<br />

zu modifizieren und herzustellen.<br />

Module<br />

• FRA32M: Untersuchung von Mechanismen im Nanobereich<br />

• MUX.MULTI4/MUX.SCNR16: Messungen an Nanosensorarrays<br />

• EQCM: elektrogravimetrische Messungen im Bereich<br />

von weniger als 1 µg/cm 2<br />

<strong>Autolab</strong> Geräteeigenschaften<br />

• Die analogen und digitalen Ein- und Ausgänge erlauben<br />

die Kombination elektrochemischer Methoden<br />

mit anderen Techniken (FTIR, STM usw.)<br />

• Die Auflösung im Femtoamperebereich, ermöglicht<br />

durch das ECD-Modul, erlaubt die Messung sehr<br />

geringer Ströme<br />

• Das EQCM-Modul erlaubt die Messung von Masseänderungen<br />

im Bereich von weniger als 1 µg/cm 2<br />

Zubehör<br />

• Mikroelektroden<br />

• Faradayscher Käfig<br />

Softwaremethoden<br />

• Zyklische Voltammetrie: Untersuchung kinetischer<br />

Prozesse<br />

• Chronoamperometrie, Chronopotentiometrie:<br />

Herstellung von Nanostrukturen<br />

• Impedanzspektroskopie: Charakterisierung funktioneller<br />

Oberflächen


30<br />

Ultraschnelle Elektrochemie<br />

In den letzten beiden Jahrzehnten entwickelten sich die<br />

ultraschnelle zyklische Voltammetrie und die ultraschnelle<br />

Chronoamperometrie zu sehr aktiven Forschungsgebieten.<br />

Ultramikroelektroden werden auf vielen Forschungs gebieten<br />

angewendet, speziell für die Untersuchung der<br />

Ki netik heterogener Elektronentransferreaktionen und<br />

gekoppelter homogener chemischer Reaktion sowie für<br />

die Bioelektrochemie in vivo.<br />

Für diese Applikationen sind häufig sehr hohe Scan- und<br />

Abtastraten erforderlich. Der PGSTAT, zusammen mit<br />

dem ADC10M-Modul, das eine ultrahohe Abtastrate<br />

bie tet, und dem ultraschnellen Linear-Scan-Generator<br />

SCAN250, bietet eine massgeschneiderte Lösung zur<br />

Untersuchung elektrochemischer Reaktionen mit In ter ­<br />

vallzeiten im Sub-Mikrosekunden-Bereich und bei Scanraten<br />

von bis zu 250 kV/s.<br />

Module<br />

• ADC10M: ultraschnelle Methoden<br />

• SCAN250: True-Linear-Scans<br />

Zubehör<br />

• Bezugs- und Gegenelektroden<br />

• Ultramikroelektroden, Faradayscher Käfig<br />

<strong>Autolab</strong> Gerätespezifikationen<br />

• ADC10M für ultraschnelle Chronomethoden, Erfassung<br />

schneller Transienten mit Intervallzeiten bis hinunter<br />

zu 100 ns<br />

• True-Linear-Scans mit Scanraten von bis zu 250 kV/s<br />

sind möglich mit dem SCAN250<br />

Softwaremethoden<br />

• Zyklische Hochgeschwindigkeitsvoltammetrie:<br />

Untersuchung kinetischer Prozesse<br />

• Ultraschnelle Chronoamperometrie, Chrono potentiometrie:<br />

Untersuchung kinetischer Prozesse, Ladungsmessung<br />

• Voltammetrische Methoden: Nachweis und quantitative<br />

Analyse mit Sensoren<br />

• Impedanzspektroskopie: Untersuchung der Grenzflächen<br />

kapazität<br />

Analyse<br />

• Tafelsteigung: automatische Berechung von<br />

Geschwin dig keitskonstanten<br />

• Anpassung und Simulation: Anpassung komplexer<br />

Ersatzschaltkreise<br />

Biotechnologie/Biosensoren<br />

In den letzten Jahren wurden elektrochemische Verfahren<br />

zunehmend für die Charakterisierung von Biosensoren<br />

und biochemischen Prozessen eingesetzt Elektro che mische<br />

Methoden werden eingesetzt bei der Un ter su chung<br />

von Protein-Elektroden-Grenzflächen, von sich selbst or -<br />

ganisierenden Monoschichten (SAMS) und von Ten sidfilmen.<br />

Elektrochemische Methoden erlauben schnelle In-situ-<br />

Mes sungen von Adsorptions- und kinetischen Prozessen<br />

im Sub-Millisekunden-Bereich. Die Biosensoren auf elektrochemischer<br />

Grundlage erlauben die Messung aktiver<br />

Spezies in vivo, was unter anderem schnellere Diagnosen<br />

ermöglicht und zur Entwicklung neuer Medikamente beiträgt.<br />

Module<br />

• FRA32M: Charakterisierung von Biosensoren<br />

• ECD: niedrige Stromstärken für Mikroelektroden applikationen<br />

• Multi BA: gleichzeitige Messung mit bis zu 6 Arbeitselektroden<br />

• EQCM: Beobachtung der Wechselwirkungen zwischen<br />

Biomolekülen<br />

Zubehör<br />

• Bezugs- und Gegenelektroden, Normalzellen<br />

• Faradayscher Käfig, RDE<br />

<strong>Autolab</strong> Gerätespezifkationen<br />

• Kombination von elektrochemischen mit SPR-<br />

Messungen ist möglich<br />

• Das ECD-Modul erlaubt die Messung sehr<br />

schwacher Signale mit Mikroelektroden<br />

• Das Multi-BA-Modul erlaubt die gleichzeitige<br />

Messung mit bis zu 6 Elektroden<br />

• Vorprogrammierte voltammetrische Methoden<br />

und Datenanalysewerkzeuge<br />

• Die Möglichkeit, Pumpenventile zu steuern, in<br />

Kombination mit den voltammetrischen Methoden<br />

und Datenanalysewerkzeugen erleichtert die<br />

Automation von Messreihen<br />

Softwaremethoden<br />

• Zyklische Voltammetrie: Untersuchung kinetischer<br />

Prozesse<br />

• Chronoamperometrie, Chronopotentiometrie:<br />

Untersuchung kinetischer Prozesse, Ladungsmessung<br />

• Voltammetrische Methoden: Nachweis und quantitative<br />

Analyse mit Sensoren<br />

• Stripping-Chronopotentiometrie: quantitative Analyse<br />

mithilfe von Mikroelektroden<br />

• Impedanzspektroskopie: Messungen beim Ruhe potential<br />

oder bei angelegtem Potential<br />

Analyse<br />

• Tafelsteigung: automatische Berechung von<br />

Geschwin dig keitskonstanten<br />

• Anpassung und Simulation: Anpassung komplexer<br />

Ersatzschaltkreise


31<br />

Umfassende Lösungen ...<br />

Zellen<br />

<strong>Metrohm</strong> <strong>Autolab</strong> liefert Messinstrumente mit von<br />

<strong>Metrohm</strong> hergestellten Zellen inklusive Zellständern, Ge -<br />

genelektroden, Arbeitselektroden und Bezugs elek troden<br />

zur Durchführung elektrochemischer Experimente.<br />

Spezifikationen<br />

• Zellgefässe<br />

• Zellständer<br />

• Scheibenarbeitselektroden<br />

• Gegenelektroden<br />

• Bezugselektroden<br />

1 ml, 5 ml, 20 - 90 ml,<br />

thermostatisiert 50 - 150 ml<br />

Grundplatte mit Stativstab<br />

3 mm Durchmesser, aus<br />

GC, Au, Pt und Ag<br />

Pt-Blech, Pt-Stab, GC-Stab<br />

Ag/AgCl mit Elektrolyt gefäss,<br />

Ag/AgCl Doppelkammer<br />

<strong>Autolab</strong> RDE<br />

Die rotierende Scheibenelektrode (rotating disk electrode,<br />

RDE) von <strong>Autolab</strong> ist eine High-End-RDE. Die Ein heit ist<br />

mit einem Hochleistungsantrieb ausgestattet, der eine<br />

Ro tationsgeschwindigkeit von bis zu 10'000 UpM erreicht,<br />

sowie mit einem Quecksilberkontakt für rauscharme<br />

Messungen. Der Elektrodenschaft aus PCTFE ist passend<br />

zu den Abdeckungen von <strong>Metrohm</strong>-Zellen ausgelegt.<br />

Am Schaft können leicht austauschbare Elektrodentips<br />

montiert werden. Die Tips haben einen Durchmesser von<br />

10 mm, ihre aktive Zone, lieferbar aus Gold, Silber, Glaskohlenstoff<br />

oder Platin, weist einen Durchmesser von 3<br />

oder 5 mm auf. Leere Tips (5 mm Durchmesser) sind ebenfalls<br />

erhältlich für den Fall, dass der Anwender sein eigenes<br />

Material für die aktive Zone verwenden möchte. Die Ro tationsgeschwindigkeit<br />

der RDE wird über eine An triebskontrolleinheit<br />

gesteuert. Der rauscharme Hg-Kon takt der<br />

<strong>Autolab</strong> RDE ermöglicht Messungen bei sehr niedrigen<br />

Stromstärken und elektrochemische Im pe danz messungen.<br />

Spezifikationen<br />

• Geschwindigkeits- Manuell und über die<br />

steuerung<br />

Software<br />

• Motorgeschwindigkeit 100 - 10'000 UpM<br />

• Manuelle Einstellung 100 - 10'000 UpM<br />

der Geschwindigkeit in Schritten von 1 UpM<br />

• Beschleunigung/<br />

4'000 UpM/s<br />

Bremsverzögerung<br />

• Maximalstrom 500 mA<br />

• Kontakt<br />

Abgedichteter Hg-Pool<br />

Aktive Zone mit 3 mm<br />

Durchmesser aus Ag, Au,<br />

• Elektrodentips<br />

Pt und GC; aktive Zone mit<br />

(10 mm Durchmesser)<br />

5 mm Durchmesser aus Ag,<br />

Au, Pt, GC und leer


... dank einer umfangreichen Zubehörpalette von<br />

<strong>Autolab</strong> und <strong>Metrohm</strong><br />

32<br />

Elektroden<br />

Eine breite Auswahl an Elektroden ist verfügbar. Neben<br />

Bezugselektroden (Ag/AgCl) und Gegenelektroden (Platin<br />

oder Glaskohlenstoff) sind Elektrodentips in verschie denen<br />

Grössen und aus verschiedenen Materialien lieferbar.<br />

Durch Kombination dieser Tips mit dem <strong>Metrohm</strong> Elektrodentiphalter<br />

erhält der Anwender eine Reihe unterschiedlicher<br />

Arbeitselektroden. Für Anwender, die ihre<br />

eigenen Materialien einsetzen möchten, wird ein leerer<br />

Kel-F-Elektrodentip angeboten.<br />

Faradayscher Käfig<br />

Mit dem Faradayschen Käfig von <strong>Autolab</strong> kann der An -<br />

wender seine elektrochemische Zellanordnung vor elektromagnetischer<br />

Interferenz durch externe Quellen wie<br />

Computermonitore, andere Laborgeräte oder Strom leitun<br />

gen schützen.<br />

In vielen Fällen ist die Hauptursache für elektrische Stö ­<br />

rungen die Netzfrequenz (50/60 Hz). Diese kann elektrochemische<br />

Messdaten beschädigen, insbesondere wenn<br />

schwache Signale gemessen werden.<br />

Spezifikationen<br />

Material<br />

• Platinum, Gold, Silber,<br />

Glaskohlenstoff<br />

• Sonstige Materialien<br />

• Leerer Tip<br />

Grösse<br />

3 mm und<br />

5 mm<br />

5 mm<br />

5 mm<br />

Der Faradaysche Käfig ist mit einer Erdungsklemme ausgestattet,<br />

an die der <strong>Autolab</strong> angeschlossen werden<br />

kann, um Erdschleifen zu vermeiden.<br />

Spezifikationen<br />

• Aussenmasse (B×T×H) 38×21×38 cm 3<br />

• Innenmasse (B×T×H) 34×19×34 cm 3<br />

Mikroelektroden<br />

Für die Sensorforschung steht eine Reihe von Mikro elektroden<br />

zur Verfügung. Sie sind in 5 verschiedenen Ma terialien<br />

lieferbar. Die Elektroden sind so konfiguriert, dass<br />

sie in den Universaltiphalter von <strong>Metrohm</strong> passen. So<br />

können die Tips leicht ausgetauscht werden. Die Elek troden<br />

weisen eine spezielle Bauweise auf: Ein Draht mit<br />

ge ringem Durchmesser wird in Glas versiegelt und auf<br />

Hochglanz poliert.<br />

Spezifikationen<br />

Material Grösse<br />

• Platin 10, 20, 25, 50, 100, 200, 300, und<br />

500 µm<br />

• Gold 10, 25, 40, 100, 200, 300,und 500 µm<br />

• Palladium 25, 60, 100, 200, 300, und 500 µm<br />

• Silber 25, 30, 60, 100, 200, 300, und 500 µm<br />

• Iridium 75 µm<br />

Flachzelle<br />

Die Flachzelle ist für die Messung der Korrosions ei genschaften<br />

von grossen, flachen, beschichteten und unbeschichtete<br />

Metallproben in einer Elektrolytlösung konzipiert.<br />

Sie besteht aus einem Glasgefäss mit einem passenden<br />

Halter aus PVC. Der Halter erlaubt das rasche und<br />

ein fache Austauschen der zu testenden Proben. Die ex ­<br />

po nierte Oberfläche der Probe beträgt 16,9 cm 2 . Das<br />

Aus laufen des Elektrolyten aus dem Probenhalter wird<br />

durch einen Viton O-Ring und 3 Flügelmuttern verhindert.<br />

Die Abdeckung der Flachzelle ist aus PVDF hergestellt<br />

und erlaubt die Verwendung einer Bezugselektrode, ei ner<br />

Gegenelektrode und eines Gaseinlasses/-auslasses. Die<br />

Flachzelle wird mit einer grossflächigen Gegen elek trode<br />

aus Edelstahl und einer Ag/AgCl-Bezugs elek trode geliefert.


Korrosionszellen<br />

Die Korrosionszellen sind für die Messung der Korro sionseigenschaften<br />

von Rundproben, eingetaucht in einen<br />

Elek trolyten, konzipiert. <strong>Metrohm</strong> <strong>Autolab</strong> bietet eine<br />

400-ml-Ausführung an, bei der der Probenhalter sich auf<br />

der Seite befindet, sowie eine 1-Liter-Ausführung, bei der<br />

sich der Probenhalter oben befindet; die 1-L-Messzelle<br />

entspricht den ASTM-Standards.<br />

Die Zellen sind an ein Wasserbad anschliessbar und werden<br />

mit Probenhalter, Bezugselektrode, 2 Gegen elektroden<br />

Thermometer und Gaseinlass geliefert. Die Bezugselektrode<br />

wird mithilfe einer Luggin-Kapillare nahe der<br />

Probe positioniert.<br />

Spezifikationen 400-ml-Zelle 1-Liter-Zelle<br />

• Probendurchmesser 14 mm 16 mm<br />

• Exponierte Fläche 0,785 cm 2 1,0 cm 2<br />

• Probenhalter POM PP<br />

• Dichtung Viton PTFE<br />

<strong>Metrohm</strong> 663 VA Messstand<br />

Der <strong>Metrohm</strong> 663 VA Messstand bildet den nasschemischen<br />

Teil eines polarographischen und voltammetrischen<br />

Systems, das über den <strong>Autolab</strong> Potentiostaten in Ver bindung<br />

mit dem IME663-Interface gesteuert werden kann.<br />

Die folgenden Funktionen können über die <strong>Autolab</strong><br />

NOVA-Software eingestellt werden:<br />

• Spülung ein/aus<br />

• Neuer Tropfen<br />

• Rührer ein/aus<br />

Die Grösse des Quecksilbertropfens und die Rühr geschwin<br />

digkeit werden manuell über den VA Messstand<br />

reguliert. Der 663 VA Messstand ist mit einer Ag/AgCl-<br />

Bezugselektrode und einer Glaskarbon-Gegenelektrode<br />

ausgerüstet. Der VA Messstand kann im DME-, HDMEund<br />

SMDE-Modus betrieben werden. Das System kann<br />

mit einer rotierenden Scheibenelektrode ausgestattet<br />

wer den, die bei Geschwindigkeiten von 500, 1'000,<br />

1'500, 2'000 und 3'000 UpM arbeitet. Der Durchmesser<br />

der Scheibenelektroden beträgt 2 mm.<br />

33<br />

IME<br />

IME werden eingesetzt, um ein System mit Queck sil bertropfenelektrode<br />

an das <strong>Autolab</strong> Messinstrument an zuschliessen<br />

und über die NOVA-Software zu steuern. Es<br />

sind 2 Ausführungen lieferbar:<br />

• IME303<br />

• IME663<br />

Das IME303 wird zur Steuerung der Quecksilber trop fenelektrode<br />

PAR303 verwendet und kann ausserdem<br />

zusammen mit den meisten selbst hergestellten Elek troden<br />

eingesetzt werden. Das IME663 dient zur Steuerung<br />

des <strong>Metrohm</strong> 663 VA Messstands.


34<br />

Spezifikationen µ<strong>Autolab</strong>III(FRA2) PGSTAT101/M101 PGSTAT128N PGSTAT302N PGSTAT100N<br />

• Modular nein nein ja ja ja<br />

• Maximalstrom ± 80 mA ± 100 mA ± 800 mA ± 2 A ± 250 mA<br />

• Ausgangsspannung ± 12 V ± 10 V ± 12 V ± 30 V ± 100 V<br />

• Potentiostat ja ja ja ja ja<br />

• Galvanostat ja ja ja ja ja<br />

• Potentialbereich ± 5 V ± 10 V ± 10 V ± 10 V ± 10 V<br />

• Genauigkeit des angelegten<br />

Potentials<br />

• Auflösung des angelegten<br />

Potentials<br />

± 0.2% ± 2 mV ± 0.2% ± 2 mV ± 0.2% ± 2 mV ± 0.2% ± 2 mV ± 0.2% ± 2 mV<br />

150 µV 150 µV 150 µV 150 µV 150 µV<br />

• Auflösung des gemessenen 3 µV 3 µV 0.3 µV 0.3 µV 0.3 µV<br />

Potentials (gain 100) (gain 100) (gain 1'000) (gain 1'000) (gain 1'000)<br />

200 V/s 200 V/s 250 V/s 250 V/s 250 V/s<br />

• Maximale 250 kV/s mit 250 kV/s mit 250 kV/s mit<br />

Scangeschwindigkeit SCAN250/ SCAN250/ SCAN250/<br />

• Strombereich<br />

ADC10M ADC10M ADC10M<br />

10 nA bis 10 mA 10 nA bis 10 mA 10 nA bis 1 A 10 nA bis 1 A 10 nA bis 100 mA<br />

(in 7 Bereichen) (in 7 Bereichen) (in 9 Bereichen) (in 9 Bereichen) (in 8 Bereichen)<br />

± 0.2% ± 0.2% ± 0.2% ± 0.2% ± 0.2%<br />

• Stromgenauigkeit ± 0.2% des ± 0.2% des ± 0.2% des ± 0.2% des ± 0.2% des<br />

Strombereichs Strombereichs Strombereichs Strombereichs Strombereichs<br />

• Auflösung des 0.015% des 0.015% des 0.015% des 0.015% des 0.015% des<br />

angelegten Stroms Strombereichs Strombereichs Strombereichs Strombereichs Strombereichs<br />

• Auflösung des 0.0003% des 0.0003% des 0.0003% des 0.0003% des 0.0003% des<br />

gemessenen Stroms Strombereichs Strombereichs Strombereichs Strombereichs Strombereichs<br />

- im 10 nA-Bereich 30 fA 30 fA 30 fA 30 fA 30 fA<br />

• Bandbreite des Potentiostaten 500 kHz 1 MHz 500 kHz 1 MHz 400 kHz<br />

• Anstiegs-/Abfallzeit des<br />

Potentiostaten<br />

1 µs < 300 ns < 500 ns < 250 ns < 500 ns<br />

• Eingangsimpedanz des > 100 GOhm > 100 GOhm > 1 TOhm > 1 TOhm > 100 GOhm<br />

Elektrometers // 8 pF // 8 pF // 8 pF // 8 pF // 8 pF<br />

• Eingangsruhestrom bei 25 °C < 1 pA < 1 pA < 1 pA < 1 pA < 1 pA<br />

• Bandbreite des Elektrometers > 4 MHz > 4 MHz > 4 MHz > 4 MHz > 4 MHz<br />

• IR-Kompensation n.z. current interrupt current interrupt current interrupt current interrupt<br />

and positive and positive positive feedback and positive<br />

feedback feedback and dynamic feedback<br />

(optional)<br />

- Auflösung n.a. 0.025% 0.025% 0.025% 0.025%<br />

• Elektrodenanschlüsse 2 oder 3 2, 3 oder 4 2, 3, oder 4 2, 3 oder 4 2, 3 oder 4<br />

• Gerätedisplay n.z. n.z. E und I E und I E und I<br />

• Analogausgänge (BNC)<br />

Potential und Potential und Potential und Potential und Potential und<br />

Strom Strom Strom Strom Strom<br />

• Externer Spannungsausgang n.z. n.z. ja ja ja<br />

• Analogintegrator ja ja FI20 Modul FI20 Modul FI20 Modul<br />

(optional) (optional) (optional)<br />

- Zeitkonstanten 0.01 s, 0.1 s, 1 s 0.01 s, 0.1 s, 1 s 0.01 s, 0.1 s, 1 s 0.01 s, 0.1 s, 1 s 0.01 s, 0.1 s, 1 s<br />

und 10 s und 10 s und 10 s und 10 s und 10 s<br />

• BOOSTER (10 A oder 20 A) n.z. n.z. 10 A 10 A, 20 A 10 A<br />

• USB-Schnittstelle USB USB USB USB USB<br />

16-bit mit 16-bit mit 16-bit mit 16-bit mit 16-bit mit<br />

• AD-Wandler gain 1, 10 gain 1, 10 gain 1, 10, 100 gain 1, 10, 100 gain 1, 10, 100<br />

und 100 und 100 und 1'000 und 1'000 und 1'000<br />

• Externe Eingangs-/<br />

Ausgangssignale<br />

1/1 1/1 2/2 2/2 2/2<br />

• DA-Wandler<br />

16-Bit, 16-Bit, 16-Bit, 16-Bit, 16-Bit,<br />

3 Kanäle 3 Kanäle 4 Kanäle 4 Kanäle 4 Kanäle<br />

• Digitale I/O-Anschlüsse 48 12 48 48 48<br />

• Abmessungen (B×T×H) 27×27×9 cm 3 9×21×15 cm 3 52×42×16 cm 3 52×42×16 cm 3 52×42×16 cm 3<br />

• Gewicht 3.6 kg 2.1 kg 16 kg 18 kg 21 kg<br />

• Energiebereich 144 W 85 W 180 W 300 W 247 W


Spezifikationen PGSTAT302F<br />

• Maximalstrom<br />

± 2 A<br />

• Ausgangsspannung<br />

± 10 V<br />

± 30 V<br />

• Ausgangsspannung<br />

(spezielle Kabel<br />

(geerdet)<br />

erforderlich)<br />

• Potentiostat<br />

ja<br />

• Galvanostat<br />

ja<br />

• Potentialbereich<br />

± 10 V<br />

• Genauigkeit des angelegten<br />

Potentials<br />

± 0.2% ± 2 mV<br />

• Auflösung des angelegten<br />

Potentials<br />

150 µV<br />

• Auflösung des gemessenen 0.3 µV<br />

Bereichs<br />

(gain 1'000)<br />

• Maximale<br />

Scangeschwindigkeit<br />

250 V/s<br />

• Strommessung<br />

10 nA bis 1 A<br />

(in 9 Bereichen)<br />

± 0.2%<br />

• Stromgenauigkeit<br />

0.2% des<br />

Stromstärkebereichs<br />

• Auflösung des angelegten 0.015% des<br />

Stroms<br />

Strombereichs<br />

• Auflösung des gemessenen 0.0003% des<br />

Stroms<br />

Strombereichs<br />

- im 10 nA-Bereich 30 fA<br />

• Bandgreite des<br />

Potentiostaten<br />

100 kHz<br />

• Anstiegs-/Abfallzeit des<br />

Potentiostaten<br />

< 250 ns<br />

• Eingangsimpedanz des > 1 TOhm<br />

Elektrometers<br />

// 8 pF<br />

• Eingangsruhestrom bei 25 °C < 1 pA<br />

• Bandbreite des Elektrometers > 4 MHz<br />

• IR-Kompensation<br />

current interrupt<br />

and positive<br />

feedback<br />

- Auflösung 0.025%<br />

• Electrodenanschlüsse 2, 3 oder 4<br />

• Gerätedisplay<br />

E und I<br />

• Analogausgänge (BNC)<br />

Potential und<br />

Strom<br />

• Externer Spannungseingang ja<br />

• USB-Schnittstelle<br />

USB<br />

16-Bit mit<br />

• AD-Wandler gains 1, 10, 100<br />

und 1'000<br />

• Externe Eingangs-/<br />

Ausgangssignale<br />

2/2<br />

• DA-Wandler<br />

16-Bit,<br />

4 Kanäle<br />

• Digitale I/O-Anschlüsse 48<br />

• Dimensions (B×T×H) 52×42×16 cm 3<br />

• Gewicht (mit FRA32M)<br />

18 kg<br />

• Energiebedarf<br />

300 W<br />

Typischer Konturplot der Genauigkeit für einen PGSTAT302N/FRA32M (potentiostatischer<br />

Modus, Amplitude 350 mV AC [Effektivspannung])<br />

35


Änderungen vorbehalten<br />

Layout von Ecknauer+Schoch ASW, gedruckt in der Schweiz im Auftrag von <strong>Metrohm</strong> AG, CH -9100 Herisau<br />

8.000.5064DE – 2012-06<br />

www.metrohm-autolab.com

Hurra! Ihre Datei wurde hochgeladen und ist bereit für die Veröffentlichung.

Erfolgreich gespeichert!

Leider ist etwas schief gelaufen!