Одной из важнейших характеристик электрохимических приборов Autolab является их модульность. Основным узлом устройства является потенциостат/гальваностат, который может быть дополнительно адаптирован к потребностям пользователя посредством дополнительной комплектации одним или несколькими доступными модулями:

•             EQCM – Электрохимические кварцевые микровесы                       

Модуль EQCM обеспечивает возможность проведения экспериментов с электрохимическими кварцевыми микровесами. Модуль EQCM измеряет изменение массы на единицу поверхности, регистрируя изменение резонансной частоты кварцевого осциллятора. Возможны измерения в мкг / см2. EQCM может быть оснащен кристаллами 6 МГц с золотой или платиновой поверхностью. Модуль оснащен специальными электрохимическими сосудами и поддерживается только в NOVA.

Частота осцилляций 6 МГц

Разрешение 0,07 Гц

Относительная точность 1 Гц

Частота дискретизации 50 С / с

Доступный интервал частоты 80 000 Гц

•             FRA32M – Импедансный анализ

Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) является мощным методом для исследования электрохимических систем. Имеет широкое применение при определении материалов. Стандартно используется для определения покрытий, аккумуляторов, топливных элементов и очагов коррозии. Также широко применяется как инструмент для испытания механизмов в электропозициях, растворения электродов, испытаниях пассивности и коррозии, диффузии ионов через оболочки, исследовании интерфейсов полупроводников и биодатчиков.

Пользователи Autolab могут выполнять измерения EIS при помощи модуля FRA32M. Установка этого модуля в главном узле позволяет выполнять как потенциостатический импеданс, так и гальваностатический - в широком диапазоне частот от 10 мкГц до 32 МГц (ограниченный до 1 МГц в случае объединения с Autolab PGSTAT). Кроме классического EIS, программное обеспечение NOVA позволяет также пользователям модулировать другие внешние сигналы, такие как скорость вращения дискового электрода или частота источника света для выполнения импедансной электро-гидродинамической спектроскопии или модулированной фотоспектроскопии.

Модуль FRA32M оснащен мощным программным обеспечением для адаптации и моделирования для анализа данных импеданса.

Ключевые параметры:

Диапазон частот 10 мкГц - 32 МГц (10 мкГц - 1 МГц при подключении Autolab PGSTAT)

Разрешение частот 0,003%

Диапазон входов 10 В.

Типы сигналов 1 sinus, 5 sinus, 15 sinus

Входные каналы E и I из потенциостата / гальваностата или внешних сигналов X и Y

Амплитуда переменного тока от 0,2 мВ до 0,35 В среднеквадратическая величина (rms) в потенциостатическом режиме

Амплитуда тока 0,0002 - 0,35 в гальваностатическом режиме

Презентация данных Nyquist, Bode, Admittance, Dielectric, Mott-Schottky и др.

Анализ данных Адаптация и симуляция, Найти рядом

Графическая альтернативная система в NOVA

Опционально - дополнительное программное обеспечение, анализирующее результаты EIS RELAXIS

•             ECI10M – Электрохимические измерения импеданса высокой частоты 

Модуль ECI10M позволяет расширить диапазон доступных частот в ходе спектроскопии электрохимического импеданса до 10 МГц. ECI10M состоит из модуля, установленного в потенциостате / гальваностате Autolab и сопряженного с модулем FRA32M, а также внешнего интерфейса, спроектированного для размещения вблизи электрохимического сосуда для минимизации влияния кабелей электрода. Небольшой размер внешнего интерфейса позволяет выполнять измерения в клетке Фарадея.

ECI10M использует алгоритм автоматической коррекции амплитуды (AAC), предусмотренный в программном обеспечении NOVA, чтобы обеспечить соответствие амплитуды, приложенной к системе, требуемой амплитуде в течение всего времени, максимизируя, тем самым, разрешение при одновременном соблюдении условий линейности и стабильности во время измерения.

ECI10M доступен для Autolab PGSTAT302N и Autolab PGSTAT128N. Модуль FRA32M необходим для измерений методом спектроскопии электрохимического импеданса.

Объединения электродов 2, 3 и 4

Интервал потенциала +/- 10 В

Согласованность напряжения +/- 10 В.

Максимальный ток +/- 100 мA

Диапазоны токов от 100 мA до 10 нA

Точность потенциала +/- 0,2%

Потенциальное разрешение 0,3 мкВ

Отклонение тока +/- 0,2%

Разрешение тока 0,0003% (диапазона тока)

Входное сопротивление > 100 ГОм

Ширина потенциометра 15 МГц

Диапазон частот 10 МГц - 10 мкГц

Разрешение частот 0,003%

Максимальная амплитуда 700 мВ (RMS)

•             BOOSTER – расширение диапазона тока до 10 или 20 A 

Модуль BOOSTER10A увеличивает максимальный ток моделей PGSTAT204, M204, PGSTAT100N, PGSTAT128N или PGSTAT302N до 10 ампер. Максимальный ток PGSTAT302N можно увеличить до 20 A при помощи BOOSTER20A. Во время работы совместно с усилителем максимальное напряжение для модели PGSTAT100N / 302N уменьшено до 20 В. Благодаря короткому времени отклика усилитель Autolab оптимизирован для выполнения измерения электрохимического импеданса, при совместной работе с модулем FRA32M, на топливных элементах, аккумуляторах и суперконденсаторах. Booster способен обслужить активные и пассивные ячейки. Благодаря усилителю можно измерять характеристику заряда и разряжения суперконденсаторов, выполнять измерения на топливных элементах или определять постоянный либо переменный ток на электродах большой площади.

•             ADC10M – Сверхбыстрая дискретизация 10 Mпроб/с

Модуль ADC10M является сверхскоростным модулем дискретизации, который увеличивает частоту дискретизации Autolab с 50 kпроб/с до 10 Mпроб/с, позволяя получить быстрые измерения в интервалах до 100 нс.

В сочетании с модулем SCAN250 можно выполнять сверхбыстрые циклические измерения вольтамперных характеристик со скоростями сканирования до практичного лимита 250 кВ / с, что делает его мощным инструментом для анализа быстротекущих кинетических процессов.

Новый модуль ADC10M поддерживается только в Nova, нашем новейшем усовершенствованном пакете электрохимических измерений. Модуль ADC10M не заменяет стандартный модуль ADC164, а лишь дополняет его.

Сферы применения:

Точное определение падения напряжения посредством разрыва цепи

Измерение кинетики быстрого отклика на ультра-микроэлектродах

Измерение быстрых нестационарных процессов во время цикла зарядки и разрядки суперконденсаторов

Обнаружение нейрореле в рамках биоэлектрохимии in vivo

•             SCAN250 – Аналоговый генератор со скоростью сканирования до 250 000 В/с

Метод циклической ступенчатой вольтамперометрии широко применяется в цифровых приборах, поскольку токи заряда двойного слоя уменьшены, если длительность шага достаточно продолжительна. Это приводит к тому, что данные могут интерпретироваться как происходящие исключительно из фарадеевских процессов.

Если процессы проявляют очень быстрое промежуточное сохранение, такое как адсорбция водорода, цифровая развертка может привести к потере информации о процессе адсорбции. Модуль SCAN250, имеющий возможность применения натуральной аналоговой развертки для образца, был специально разработан, чтобы решить эту проблему. Действительный диапазон линейной скорости сканирования составляет от 10 мВ / с до 250 000 В/с. Модуль SCAN250 в сочетании с ADC10M является очень мощным инструментом для анализа быстрых нестационарных процессов.

Сферы применения:

Одновременное измерение процессов, как емкостных, так и фарадеевских

Измерение процессов, отличающихся быстрым промежуточным характером, таких как адсорбция водорода

Сверхбыстрая циклическая вольтамперометрия и сверхбыстрая хроноамперометрия

•             MUX – последовательные измерения на разных электродах или сосудах  

Серия модулей MUX обеспечивает последовательное проведение электрохимических экспериментов на разных элементах или разных рабочих электродах. Ячейку для выполнения измерения можно выбрать вручную или автоматически, используя опцию секвенирования NOVA. Metrohm Autolab предлагает два типа модулей MUX.

MUX.MULTI4 - Используется для мультиплексирования всех четырех соединений с Autolab. Это обеспечивает последовательные измерения комплексных электрохимических элементов, до 64 элементов с приращением каждые 4. MULTI4 (4 CE+RE+S+WE)

MUX.SCNR16 - Используется для мультиплексирования соединения рабочих электродов в Autolab. Это позволяет выполнять последовательные измерения на ячейках, которые имеют общий вспомогательный электрод, электрод сравнения и сенсорный электрод, но разные рабочие электроды, до 255 разных рабочих электродов с приростом каждые 16. SCNR16 (16 WE)

MUX.SCNR8 - Используется для деления соединений электрода сравнения и sense Autolab. Это обеспечивает последовательное обнаружение напряжения в разных электрохимических элементах, до 128 элементов с приростом каждые 8. SCNR8 (8 RE+S)

•             BA – модуль бипотенциостата

BA является двухфункциональным модулем бипотентиостата, который превращает Autolab в двухканальный потенциостат, при помощи которого можно выполнять измерения на 2-х рабочих электродах с использованием общего вспомогательного и сравнительного электрода. В режиме бипотентиостата стационарный потенциал прикладывается ко второму каналу (второй рабочий электрод), при одновременном применении потенциального шага или развертки до первого канала (первый рабочий электрод). В режиме сканирующего бипотентиостата потенциальный смещение относительно первого канала применяется для второго канала. Модуль BA имеет 7 диапазонов тока (10 нA - 10 мA). Диапазон тока во время измерения может быть настроен вручную или автоматически с помощью программного обеспечения, максимальный ток составляет 50 мA.

Сферы применения:

Измерения на вращающихся электродах с кольцом (RRDE)

Измерения на wall jet ring-disk (WJRDE)

Измерения на двойных трубчатых/канальных электродах (TDE / CDE)

Специальные версии модуля BA можно устанавливать в нестандартных инструментах (PGSTAT128N MBA и PGSTAT302N MBA). Каждый модуль BA в данной конфигурации имеет независимое смещение относительно электрода сравнения (в стандартном режиме) или главного рабочего электрода (в режиме сканирующего бипотентиостата). Режим каждого канала можно настроить отдельно, максимальный ток составляет 50 мA.

•             ECN - измерение электрохимического шума

При локальной коррозии электрохимический шум генерируется комбинацией стохастических (случайных) процессов, таких как удаление пассивирующих пленок и повторная пассивация.

Электрохимический шум (ECN) - это метод in-situ для измерения этих локализованных процессов коррозии на незащищенных или покрытых защитным слоем образцах металла. Во время измерений с модулем ECN к электроду не прикладывается никаких внешних помех (потенциала или тока). Потенциальные сигналы и сигналы тока измеряются в функции времени. Прилагаемое аналитическое программное обеспечение обеспечивает анализ текущих и потенциальных данных в функции времени при помощи быстрой трансформации Фурье (FFT). Программное обеспечение обеспечивает также несколько методов фильтрации и математических методов для электрохимического преобразования шумовых сигналов.

Сферы применения:

Исследования коррозионных язв

Анализ покрытий с высоким сопротивлением

•             ECD – измерения очень малых токов

Самый минимальный диапазон тока, доступный в стандартном приборе Autolab, составляет 10 нA. В этом диапазоне тока Autolab имеет разрешение 30 фA. В ходе выполнения измерений на микроэлектродах иногда необходимо даже большее разрешение. Модуль ECD, изначально разработанный для электрохимического определения в HPLC и FIA, позволяет выполнять измерения столь низких токов. Модуль ECD обеспечивает два дополнительные диапазона тока 1 нA и 100 пA, что дает минимальное разрешение тока 0,3 фA. Модуль ECD имеет также встроенный фильтр Sallen-Key третьего порядка, с 3 аккумуляционными постоянными RC, которые помогают отфильтровать шум.

Сферы применения:

Электрохимические измерения на микроэлектродах

Обнаружение тяжелых металлов в водных растворах в сверхнизких концентрациях

•             FI20 – Модуль фильтра и интегратора, кулонометр

Модуль фильтра и интегратора FI20 позволяет пользователям Autolab проводить кулонометрические и хроно-кулонометрические эксперименты. Аналоговый интегратор открывает возможности измерения заряда вместо тока и может использоваться как в циклической вольтамперометрии, так и в потенциостатических шаговых экспериментах. При помощи этого модуля легко отделить емкостный ток от фарадического тока. Кроме этого интегратор эффективно сокращает шум сигнала, выравнивая его. Фильтр Sallen-Key третьего порядка с возможностью задачи времени RC от 0 до 500 мс может использоваться для удаления шума.

Фильтр модуля FI20 также полезен в случаях, в которых шум фона (например, 50 или 60 Гц) нельзя устранить при помощи таких средств, как клетка Фарадея.

Сферы применения:

Прямое измерение заряда

Электрохимические измерения на микроэлектродах

Электролиз и гальванизация

•             pX1000 - Измерения pH / pX и измерения температуры

pX1000 позволяет выполнять измерения значений pH или pX в ходе электрохимических экспериментов. Данный модуль обеспечивает также дополнительный вход Pt1000, который позволяет регистрировать температуру во время экспериментов, либо при помощи датчика Pt1000, либо подключенного датчика pH / Pt1000. Измерение температуры позволяет выполнять автоматические корректировки pH. Модуль pX1000 может также использоваться как дополнительный дифференциальный электрометр с теми же параметрами, что и главный электрометр Autolab. Модуль pX1000 согласован с датчиками pH и температуры Metrohm.

Пользователь может подключить любой электрод pH, pX или „двойной” к модулю pX1000. В случае применения иного электрода, чем электрод pH, исходящая мощность подается как разница напряжения, измеряемая между электродами, позволяющая подключить обнаруживающий электрод для выполнения кулонометрического титрования. Модуль pX1000 действует также как независимый измеритель pH. Этот уникальный набор функций доступен только при помощи программного обеспечения NOVA.

Сферы применения:

Кулонометрическое титрование

Комплексометрическое титрование

Измерение температуры

Все представленные модули доступны для устройств PGSTAT128N и PGSTAT302N, а большинство модулей предлагается для модели PGSTAT100N. Также модели Multi Autolab могут быть оснащены некоторыми модулями.