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電気化学インピーダンス分光法

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電気 化学 的 インピーダンス分光法 使用される強力な技術である 材料を特徴付ける 彼らがどのように妨げるかに基づいて 電気の流れ 微生物学と同じくらい多様な応用で 耐食性。 サンプルの電気伝導度 メイクアップに基づいている すべてのコンポーネントの サンプルの。 このため、EIS も使用できます。 の変更を検出するには 数量または構造 各コンポーネントの。 EIS は適用によって実行されます。 小さな静脈波絡電気負荷 サンプルに接続された電極間 広い範囲の周波数で。 測定された応答に基づいて、 インピーダンスは次の値で計算されます。 各周波数。 コンピュータソフトウェアは、 結果のプロットに使用される 同等の回路モデルを構築する それは代表的な 観測されたデータの。 EIS を使用する一般的な目標 サンプルを分解しています 総電気インピーダンス からの貢献への 抵抗などのメカニズム、 静電容量、または誘導。 このビデオは、説明します 原則と手順 EIS に関与して決定する 材料のインピーダンス。 また、作成方法もデモンストレーションします。 サンプルの等価回路モデル。

電気抵抗は、 回路素子の能力 電気の流れに抵抗するために。 そして、オームの法則は抵抗を定義する 電圧を電流で割った値として。 ただし、AC電流を取り扱う場合は、 電気インピーダンスはより正確である 能力の一般的な尺度 電気の流れに抵抗するために。 これは、 に加えて、 材料の抵抗、 それは、 メカニズムの貢献, 静電容量や誘導などです。 適用されたAC信号が誤体である場合 応答は線形であり、 生産される現在の また、シヌソイドになります, しかし、フェーズにシフトしました。 を考慮するには、 周波数と位相シフト インピーダンス方程式を構築できる 回路のコンポーネント用 オイラーの関係を使用する および複素数。 これらのモデルは、データの解釈に使用されます。 インピーダンスを示す 抵抗器のための頻度に依存しない、 逆に関連する コンデンサの周波数, および直接関連する インダクタの周波数。 EISテスト中に、計測器が適用されます。 サンプルへの交流電界電圧 現在の応答を測定します。 現実と想像上の インピーダンスの成分 次の値で計算されます。 位相シフトの決定 振幅の変化 異なる周波数で。 ナイキストプロットが生成される 虚数をプロットすることによって Y 軸上のコンポーネント をクリックし、X 軸上の実際のコンポーネントをクリックします。 最も単純なナイキストの一つ プロットは半円です。 その後、プロットが使用されます。 回路モデルを構築する 最も優れた サンプルのインピーダンス。 モデリング中、物理プロセス 回路の要素に対応します。 たとえば、電気二重層 コンデンサに対応します。 このプロットの等価回路モデル シリーズの抵抗器によって表される 抵抗器およびコンデンサを並行して使用する。 これは一般的な出発点です ナイキストプロットの解釈のために。 ソフトウェアはあなたを提示します 等価回路モデルを使用する ナイキストプロットに基づく あなたがから選択するために。 これらのモデルがデータに適合しない場合 手動でモデル化できます。 データに合わせて回路、 複雑な作業。 次のセクションでは、 私たちはあなたに方法を紹介します コントロールサンプルをテストする EISを用いった実験サンプル 次に、同等の回路を構築します。 観察されたインピーダンスデータを表します。

EIS計測器とテストモジュールを収集します。 テスト モジュールをフックします。 EISの楽器に モデル化する2つの電極を介して 単純な既知の回路。 コンピュータで ZPlot ソフトウェアを開く をクリックして、テスト モジュールのパラメーターを設定します。 DC 電位をゼロに設定し、 AC振幅を10ミリボルトに、 とドロップダウン矢印 対オープン回路に。 初期周波数を 1 に設定する 6ヘルツに電力を供給するために10倍、 最終周波数を100ヘルツに、 間隔を 10 にします。 10 年あたりの対数と歩数を選択します。 測定し、スイープし、 新しい録画を開始し、 をクリックし、データの収集を開始します。 測定値と期待値の比較 テストモジュールの前面にあります。 値が一致しない場合は、 配線や機器をチェックし、 と再テストします。 ベータアルミナのサンプルを入手する をクリックし、アセンブリに配置します。 ヒュームフードで働いて、 組み立てをチューブ炉に挿入する 電極を取り付けます。 ZPlot ソフトウェアを開く 同じパラメータを保持する テストモジュールに使用される を押し、メジャーを押してからスイープします。 ZViewソフトウェアを開く 結果を表示するには テスト モジュールの場合と同様です。 プロットを保存します。 半円に合わせて 2 つの点を選択します。 次に、インスタントフィットボタンを押します 最良のものを選ぶために 等価回路モデル。 簡素化のため、 私たちはこの実験を実行した 室温で。 EIS テストは通常、 振幅または電圧の変化 温度と同様に。

それでは、結果を見てみましょう。 EIS の結果は、 ナイキストプロットで提示される 実際のインピーダンスを示す 複素インピーダンスと 各周波数でテスト。 回路の複数のオプション データが提供されるモデル化のために、 最も単純なモデルを選択するのが最善です それでも正確にデータを反映しています。 次に、同等の回路を選択し、 そして、結果のデータを使用して、 を計算してみましょう。 試料の導電率。 データは線形線に合わせても可能 導電率の方程式を使用する。 見つかった値の使用 このサンプルの繰り返しテストを通じて、 1.67の導電率 ミリシーメン/センチメートル が計算され、 と比較して、 報告された導電率値 約4.1の ミリシーメン/センチメートル。 これは、 私たちが選んだモデルは良かったです, 完璧ではありませんが。

今、あなたは方法を理解しています 測定およびモデリングインピーダンスの 電気化学を用いて インピーダンス分光法, いくつか見てみましょう このツールのアプリケーション。 EIS を使用して、 試料中の微生物。 サンプルで細菌が増殖するとき それは電気を変えることができる 試料の導電率。 このため、EIS は インピーダンスの測定に使用される 人口増加を決定する。 この手法は既知です。 インピーダンス微生物学として。 EIS は、 塗料と腐食 予防産業。 を示す材料 電気抵抗 10未満の電力 6オーム/センチメートルの正方形 に対して保護できない場合があります。 電気化学プロセス その攻撃は毎日表面化する。 EIS テストでは、 耐食性 使用する材料の 過酷な環境では、 数十億ドルを節約する 毎年修理中 米国だけで。

あなたはちょうどJoVEの紹介を見たところです 電気化学インピーダンス分光法に。 あなたは今理解する必要があります をテストおよびモデル化する方法 インピーダンス特性 材料の。 見てくれてありがとう。

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