電化學阻抗譜是一個強大的分析工具,，阻抗測試技術(shù)在各研究領(lǐng)域的使用越來越普遍,，然而，
阻抗測試結(jié)果準確性如何,？
手里的儀器能測多低或多高的阻抗,？
都能在什么頻率范圍內(nèi)測量,？
儀器的阻抗精度圖（ACP）可以回答您上述的問題，Gamry電化學儀器以準確測量EIS著稱,，每臺電化學工作站都有其準確的阻抗精度圖（ACP）,。 ACP闡述了在給定阻抗和頻率條件下的阻抗測量精度，同時,，給出了獲得這些精度數(shù)值的實驗條件,，包括施加交流擾動信號的幅度，以及儀器導線長度,。
Gamry阻抗精度圖的實驗條件（≤10 mV rms交流擾動振幅）是與實際研究體系通常所用條件相一致的,，請注意： 脫離實驗條件，談論阻抗精度的高低是沒有意義的,！
兩個主要原因：
了解在典型條件下EIS測量儀器的精度范圍和限制因素,。
了解施加交流擾動信號幅度和儀器導線長度和對阻抗精度的影響
制作ACP時，首先對開路和短路條件下進行阻抗測量,。開路測量描述是指施加擾動振幅下整個電化學系統(tǒng)和儀器導線的電容測量低極限,。超出測量極限的阻抗數(shù)據(jù)，不管數(shù)據(jù)多么漂亮,，都應該被拋棄,。原因是測量的結(jié)果來自測量的電子系統(tǒng)與線路，不是樣品,。好的絕緣涂層EIS結(jié)果可以作為一個實例來解釋這個現(xiàn)象,。
為了保持線性響應，恒電壓EIS測量的施加信號幅度通常在10mV rms或更小,。為了使EIS結(jié)果有效,，阻抗測量系統(tǒng)應當具備線性，穩(wěn)定性和因果性,。線性,，穩(wěn)定性和因果性可以使用Gamry內(nèi)置的Kramers-Kronig函數(shù)進行評估。恒電流實驗有點不同,，只要電壓響應保持線性,，即施加電流振幅足夠大，即滿足Kramers-Kronig評估,。
ACPs僅在限制條件下有效,。例如，如下圖所示的Interface1000的ACP,，從3 GΩ到小于1mΩ的阻抗可以保證高于99％的測量精度,。較低的阻抗極限適合于能量存儲和轉(zhuǎn)換裝置，而較高的阻抗極限適合耐腐蝕材料和良好涂覆的樣品。對于良好涂覆的樣品,，電容極限也是有幫助的,。使用更長的儀器導線，由于添加R和C而導致帶寬降低,。
圖1. Interface1000的阻抗精度圖,，采用60cm儀器導線, 施加信號幅值≤10 mV
1. 較大的交流擾動振幅可能使EIS的線性無效，或者破壞樣品
改變施加信號幅度也對ACP有影響,。幅度的增加提高了信噪比,，電容極限更高了，如圖2所示,。使用1,、10、100和707 mV rms的信號幅度進行四個開路阻抗測量,。使用60cm電池電纜,。 雖較大振幅的測量效果會更好，但實際上,，較大的振幅可能使EIS的線性無效,，或者對樣品造成破壞。
圖1. Interface1000的阻抗精度圖,，采用60cm儀器導線, 施加信號幅值≤10 mV
1. 較大的交流擾動振幅可能使EIS的線性無效,，或者破壞樣品
改變施加信號幅度也對ACP有影響。幅度的增加提高了信噪比,，電容極限更高了,，如圖2所示。使用1,、10,、100和707 mV rms的信號幅度進行四個開路阻抗測量。使用60cm電池電纜,。 雖較大振幅的測量效果會更好,，但實際上，較大的振幅可能使EIS的線性無效,，或者對樣品造成破壞,。
圖2. 使用具有不同施加信號幅度的60 cm電極導線的阻抗測量結(jié)果。 藍色鉆石 - 1 mV rms; 紅色方塊 - 10 mV rms; 綠點 - 100 mV rms; 紫色三角形 - 707 mV rms,。
圖3給出了典型的動電位電化學掃描曲線,。響應在開路電位附近是線性的，但遠離開路會產(chǎn)生非線性響應,。
圖3. 不銹鋼430 SS在1M硫酸中的動電位電化學掃描曲線,。掃描速度為0.167mV / s。
一般說來，EIS實驗中,，需要使用小幅度的施加信號，例如10 mV,。從圖2所示的ACP可以看出,，當使用較大的施加信號時，電容極限增加,，但有損壞樣品的風險,。
Gamry儀器的標準導線長度是60厘米，但也有1.5,，3和10米的,。 由于開路測量是確定儀器測量電容的極限，因此還測量了3米和10米長的開路阻抗,。 對沒有電極導線的儀器開路也進行了阻抗測量,， 如圖4所示。大施加頻率隨著儀器導線長度的增加而降低,。隨著儀器導線長度增加,，ACP的電容區(qū)域略微減小。 沒有導線的儀器阻抗線位于中間,。 還要注意,，由于導線的R增加，大阻抗極限由于電纜長度的增加而減小,。
2. 儀器導線長度增加,，大施加頻率降低，大阻抗極限減小
Gamry儀器的標準導線長度是60厘米,，但也有1.5,，3和10米的。 由于開路測量是確定儀器測量電容的極限,，因此還測量了3米和10米長的開路阻抗,。 對沒有電極導線的儀器開路也進行了阻抗測量， 如圖4所示,。大施加頻率隨著儀器導線長度的增加而降低,。隨著儀器導線長度增加，ACP的電容區(qū)域略微減小,。 沒有導線的儀器阻抗線位于中間,。 還要注意，由于導線的R增加,，大阻抗極限由于電纜長度的增加而減小,。
圖4.施加信號為10mV和不同儀器導線長度的阻抗圖。橙色曲線 - 無電纜;黑色曲線 - 60厘米; 藍色曲線-3米; 紅色曲線 - 10米。
較低的阻抗測量極限通常由儀器的大施加電流與儀器的設計來確定,。載流引線與感測引線的分離增加了阻抗測量的帶寬,。請注意，1.5 米長儀器電極導線低Z電纜已分離載流和感測引線,，從而增加帶寬,，如圖5所示。這里測量的曲線是未校準的0.5 mΩ分流器,，其實際帶寬未知,。圖5給出了增加的儀器電極長度對帶寬的影響。
圖5. ACP顯示使用100 mA rms的信號幅度的接口1000上三種不同電纜的阻抗下限,。
藍色 - 60厘米,，綠色 - 1.5米，紫色 - 低Z電纜,。
總結(jié)
許多儀器制造商有時不公布ACP,， 或者不按照通常的實驗條件來制作阻抗精度圖。購置儀器時,，要確定廠商提供的ACP制作條件,，這樣才能更好地滿足試驗研究的條件。
本技術(shù)說明的目的是描述儀器導線和施加信號幅度對EIS測量結(jié)果與阻抗精度圖的影響,，Gamry所有的ACP制作都提供測量的真實信號幅度和實際儀器導線,。
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