PL175319B1 - Układ bipotencjostatu - Google Patents

Abstract

Układ bipotencjostatu, zawierający blok potencjostatu połączony poprzez rezystor sumujący ze źródłem napięcia oraz połączony z elektrodą pomocniczą, a także poprzez dodatkowy rezystorsumujący z blokiemwtórnika napięciowego połączonego z elektrodą odniesienia i przez inny rezystor sumujący jest połączony z inwerterem, także połączonym ze źródłem napięcia określającym potencjał elektrody badanej względem igły skanującej i które to źródło jest połączone z wtórnikiem prądowym połączonym także z elektrodą badaną oraz ze wzmacniaczem pomiaru prądu z kolei połączonego z blokiem wtórnika prądowego, a igła skanująca między innymi ma połączenie do bloku pomiaru prądu tunelowego, znamienny tym, że ma blok (12) przełącznika bipotencjostat/galwanostat połączony z blokiem (16) potencjostatu i ma różnicowy wzmacniacz (9) elektrody (10) odniesienia połączony z blokiem (12) przełącznika oraz z inwerterem (8) i z blokiem (11) wtórnika napięciowego elektrody (10) odniesienia oraz ma różnicowy wzmacniacz (4) badanej elektrody (5) dołączony do źródła (6) określającego potencjał elektrody badanej względem skanującej igły (2), a także ma blok (1) wtórnika napięcia skanującego tej igły połączony ze wzmacniaczem (4) oraz z tą igłą, przy czym między blok (12) przełącznika a połączenie bloku (16) potencjostatu ze źródłem (18) określającym potencjał badanej elektrody (5) względem elektrody (10) odniesienia, są włączone równolegle sumujące rezystory (14,15).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ bipotencjostatu, mający zastosowanie w badaniach prowadzonych metodą elektrochemicznej skaningowej mikroskopii tunelowej.

Znane jest do tego celu rozwiązanie z czasopisma holenderskiego SURFACE SCIENCE lEtTERS 237/1990/L383-L389, polegające na tym, że ma blok potencjostatu połączony poprzez rezystor sumujący ze źródłem napięcia określającym potencjał elektrody badanej względem elektrody odniesienia. Blok ten jest połączony z elektrodą pomocniczą oraz jest połączony, poprzez dodatkowy rezystor sumujący, z wyjściem bloku wtórnika napięciowego o wejściu połączonym z elektrodą odniesienia. Poza tym poprzez inny jeszcze rezystor sumujący, blok potencjostatu jest połączony z wyjściem inwertera, którego wejście jest połączone ze źródłem napięcia określającym potencjał elektrody badanej względem igły skanującej. Ponadto źródło to jest połączone z wejściem nieodwracającym bloku wtórnika prądowego, którego wejście odwracające jest połączone z elektrodą badaną, a wyjście tego bloku jest dołączone do jednego z wejść wzmacniacza pomiaru prądu. Inne wejście tego wzmacniacza jest połączone z wejściem nieodwracającym bloku wtórnika prądowego. Igła skanująca, poprzez rezystor pomiarowy jest uziemiona, i także jest połączona do bloku pomiaru prądu tunelowego.

Układ ten charakteryzuje się możliwością uzyskania tylko polaryzacji elektrody odniesienia równej napięciu ze źródła określającego potencjał elektrody badanej względem elektrody odniesienia. Poza tym znany ten układ umożliwia polaryzację igły skanującej względem elektrody badanej, równą napięciu ze źródła określającego potencjał elektrody badanej względem igły skanującej z błędem równym wartości napięcia na rezystorze pomiarowym, wynikającym z przepływającego prądu tunelowego przez ten rezystor.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że układ ma blok przełącznika bipotencjostat/galwanostat połączony z blokiem potencjostatu i ma wzmacniacz różnicowy elektrody odniesienia połączony z blokiem przełącznika bipotencjostat/galwanostat oraz z inwerterem i blokiem wtórnika napięciowego elektrody odniesienia. Poza tym układ ma

175 319 wzmacniacz różnicowy elektrody badanej dołączony do źródła określającego potencjał elektrody badanej względem igły skanującej. Układ ma także blok wtórnika napięcia skanującego tej igły połączony ze wzmacniaczem różnicowym elektrody badanej oraz z tą igłą. Między blok przełącznika bipotencjostat/galwanostat a połączenie bloku potencjostatu ze źródłem określającym potencjał elektrody badanej względem elektrody odniesienia, są połączone równolegle dwa rezystory sumujące.

Zaletą układu według wynalazku jest to, że dzięki wprowadzeniu bloku wtórnika napięciowego igły skanującej, oraz wzmacniacza różnicowego elektrody badanej uzyskuje się to, że polaryzacja igły skanującej względem elektrody badanej jest dokładnie równa napięciu ze źródła określającego potencjał elektrody badanej względem tej igły. Także dzięki wprowadzeniu wzmacniacza różnicowego elektrody odniesienia, uzyskuje się dokładną kontrolę potencjału tej elektrody względem elektrody badanej, równego ze znakiem przeciwnym polaryzacji elektrody badanej względem elektrody odniesienia.

Dodatkową zaletą jest to, że dzięki wprowadzeniu do układu bloku przełącznika bipotencjostat/galwanostat, układ poza funkcją bipotencjostat pełni jeszcze zadanie galwanostatu, czego nie było w znanym rozwiązaniu.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat elektryczny układu w stanie przełączenia na bipotencjostat, a fig. 2 - fragment schematu elektrycznego w stanie przełączenia na galwanostat.

Układ według wynalazku ma blok 1 wtórnika napięcia skanującego igły 2 o wejściu połączonym z rezystorem 3 prądu tunelowego, oraz o wyjściu połączonym z wejściem nieodwracającym różnicowego wzmacniacza 4 badanej elektrody 5. Do wejścia odwracającego wzmacniacza 4 jest dołączone źródło 6 określające potencjał elektrody badanej względem igły 2. Wyjście wzmacniacza 4 jest dołączone do wejścia nieodwracającego bloku 7 wtórnika prądowego oraz do wejścia wtórnika 8, a ponadto do wejścia nieodwracającego różnicowego wzmacniacza 9 elektrody 10 odniesienia. Wejście odwracające wzmacniacza 9 jest połączone z wejściem bloku 11 wtórnika napięciowego elektrody 10, przy czym wyjście tego bloku także jest połączone z blokiem 12 przełącznika bipotencjostat/galwanostat. W położeniu bloku 12 w stanie bipotencjostat, blok ten jest połączony z wyjściem 13 inwertera 8 oraz z blokiem tym są połączone sumujące rezystory 14,15, które są dołączone do wejścia odwracającego bloku 16 potencjostatu. Do bloku 16 jest dodatkowo dołączone, poprzez sumujący rezystor 17, źródło 18 określające potencjał elektrody 5 względem elektrody 10. Poza tym wyjście bloku 16 jest połączone z pomocniczą elektrodą 19.

W położeniu bloku 12 w stanie galwanostat, rezystor 14 jest połączony z wyjściem wzmacniacza 20 pomiaru prądu elektrody 5, a rezystor 15 jest uziemiony.

Działanie układu według wynalazku polega na tym, że sygnał napięciowy powstający na rezystorze 3 jest doprowadzony poprzez blok 1 do wejścia nieodwracającego wzmacniacz 4. Na wyjściu wzmacniacza 4 występuje napięcie, którego wartość jest równa różnicy tego napięcia i napięcia pochodzącego ze źródła 6 i doprowadzonego do wejścia odwracającego tego wzmacniacza. Powstałemu napięciu na wyjściu wzmacniacza 4 jest równy potencjał wejścia nieodwracającego bloku 7 oraz potencjał wejścia odwracającego tego bloku, a więc potencjał elektrody 5. Tym samym potencjał polaryzacji elektrody 2 względem elektrody 5 jest dokładnie równy napięciu ze źródła 6. Napięcie z wyjścia wzmacniacza 4 jest doprowadzone do wejścia inwertera 8 oraz do wejścia nieodwracającego wzmacniacza 9, do którego wejścia odwracającego jest doprowadzone napięcie z wyjścia bloku 11 równe napięciu na elektrodzie 10, które jest równe sygnałowi napięciowemu na rezystorze 3 i sumie napięć ze znakiem przeciwnym ze źródeł 6 i 18. Na wyjściu wzmacniacza 9 powstające napięcie jest dokładnie równe potencjałowi elektrody 5 względem elektrody 10. Z kolei napięcie z wyjścia bloku 11, poprzez blok 12 w położeniu bipotencjostat, jest doprowadzone do rezystora 14 oraz napięcie na wyjściu 13 .inwertera 8, także poprzez blok 12, jest doprowadzone do rezystora 15. Natomiast napięcia doprowadzone do rezystorów 14, 15 oraz napięcie ze źródła 18 doprowadzone do rezystora 17 wytwarzają na wyjściu bloku 16

175 319 napięcie doprowadzone . do elektrody 19. Poza tym prąd płynący przez elektrodę 5 wytwarza, poprzez blok 7, na wyjściu bloku 20 napięcie równe iloczynowi swej wartości i rezystora pomiarowego w bloku 7. Także napięcie z wyjścia bloku 20, poprzez blok 12 w stanie galwanostat, jest doprowadzone do rezystora 14, przy czym rezystor 15 jest uziemiony. Przez to samo natężenie prądu płynącego przez elektrodę 5 jest równe wartości napięcia doprowadzonego ze źródła 18 przez rezystor 17 do bloku 16, podzielonemu przez wartość rezystora pomiarowego w bloku 7.

Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ bipotencjostatu, zawierający blok potencjostatu połączony poprzez rezystor sumujący ze źródłem napięcia oraz połączony z elektrodą pomocniczą, a także poprzez dodatkowy rezystor sumujący z blokiem wtórnika napięciowego połączonego z elektrodą odniesienia i przez inny rezystor sumujący jest połączony z inwerterem, także połączonym ze źródłem napięcia określającym potencjał elektrody badanej względem igły skanującej i które to źródło jest połączone z wtórnikiem prądowym połączonym także z elektrodą badaną oraz ze wzmacniaczem pomiaru prądu z kolei połączonego z blokiem wtórnika prądowego, a igła skanująca między innymi ma połączenie do bloku pomiaru prądu tunelowego, znamienny tym, że ma blok (12) przełącznika bipotencjostat/galwanostat połączony z blokiem (16) potencjostatu i ma różnicowy wzmacniacz (9) elektrody (10) odniesienia połączony z blokiem (12) przełącznika oraz z inwerterem (8) i z blokiem (11) wtórnika napięciowego elektrody (10) odniesienia oraz ma różnicowy wzmacniacz (4) badanej elektrody (5) dołączony do źródła (6) określającego potencjał elektrody badanej względem skanującej igły (2), a także ma blok (1) wtórnika napięcia skanującego tej igły połączony ze wzmacniaczem (4) oraz z tą igłą, przy czym między blok (12) przełącznika a połączenie bloku (16) potencjostatu ze źródłem (18) określającym potencjał badanej elektrody (5) względem elektrody (10) odniesienia, są włączone równolegle sumujące rezystory (14,15).