Einstellung der Hardware

Frontplatte des ZENNIUM-Potentiostaten

Zahner

Frontblende des ZENNIUM-Potentiostaten

Rückwand des ZENNIUM-Potentiostaten

Zahner

Rückwand des ZENNIUM-Potentiostaten

1. Einführung in die Potentiostaten der ZENNIUM-Serie


Die ZENNIUM-Serie enthält 3 Potentiostaten.

  1. ZENNIUM X
  2. ZENNIUM PRO
  3. ZENNIUM XC
 

ZENNIUM X

ZENNIUM PRO

ZENNIUM XC

Abb. 1: Hauptpotentiostaten der ZENNIUM-Serie (ZENNIUM X, ZENNIUM PRO und ZENNIUM XC)


Die ZENNIUM Potentiostaten haben verschiedene Strom-/Spannungsbereiche und Erweiterungsmöglichkeiten. Die wichtigsten Spezifikationen der ZENNIUM-Potentiostaten sind in der Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1: Hauptspezifikationen der ZENNIUM-Potentiostaten
  ZENNIUM X ZENNIUM PRO ZENNIUM XC
Strombereich bis zu ± 4 A bis zu ± 3 A bis zu ± 2 A
Spannungsbereich ± 5 V / ± 15 V ± 5 V / ± 15 V ± 5 V / ± 14 V
Frequenzbereich 10 µHz - 12 MHz 10 µHz - 8 MHz 10 µHz - 5 MHz
Erweiterungssteckplätze 10 5 -
Max. parallele Kanäle 17 5 -


*Die detaillierte Listen der Spezifikationen für jeden Potentiostaten finden Sie auf der jeweiligen Website: ZENNIUM-Potentiostaten

Wie alle elektrischen Geräte, können auch die Zahner-Potentiostaten elektromagnetische Energie erzeugen und abstrahlen. Eine fehlerhafte Installation kann zu elektrischen Störungen bei Funksendern und -empfängern führen. Umgekehrt können starke Emittenten von elektrischen Feldern Rauschen und Artefakte bei den Messungen mit den Potentiostaten verursachen.
 

1.1 Frontplatte


Die folgende Abbildung zeigt die Frontplatte des ZENNIUM-Potentiostaten.

Abb. 2: Frontplatte des ZENNIUM PRO Potentiostaten.

Auf der linken Seite des ZENNIUM-Potentiostaten ist der Signalprozessor installiert. In diesem Bereich befinden sich auch drei LEDs: 1) IFC-, 2) USB- und 3) CPU-LED, die den Status des Potentiostaten anzeigen.


Abb. 2: Frontplatte des ZENNIUM PRO Potentiostaten.
 

In der Mitte sind Erweiterungssteckplätze für Add-on-Karten vorgesehen. Wenn der ZENNIUM-Potentiostat mit den Add-on-Karten bestellt wird, sind die Add-on-Karten bereits installiert. Die Add-on-Karten werden benötigt, um die Funktionalität der ZENNIUM-Potentiostaten zu erweitern. Der ZENNIUM XC ist ein Kompaktpotentiostat besitzt keine Erweiterungsmöglichkeit. Daher sind im ZENNIUM XC auch keine Erweiterungssteckplätze vorgesehen.

Auf der rechten Seite der Frontplatte befinden sich 4 BNC-Anschlüsse. Diese unten spezifizierten BNC-Anschlüsse werden über die Zellkabel mit den jeweiligen Elektroden der elektrochemischen Zelle oder des zu testenden Geräts verbunden.
 

  • Working electrode (WE) - Arbeitselektrode
  • Working electrode sense (WE sense) - Arbeitselektrode sense
  • Reference electrode (RE) - Referenzelektrode
  • Counter electrode (CE) - Gegenelektrode

 

Zahner bietet spezielle Sonden für dedizierte Experimente an (z. B. Niederimpedanzmessungen, Hochimpedanzmessungen oder FRA-Sonden). I-Probe- und E-Probe-Anschlüsse werden verwendet, um den Potentiostaten mit der Zahner-Sonde zu verbinden, die dann mit dem Messobjekt verbunden wird.

Die BNC-Anschlüsse und die I/E-Probe dürfen niemals gleichzeitig mit einem oder unterschiedlichen Objekten verbunden sein. Wenn die BNC-Anschlüsse verwendet werden, müssen die Anschlüsse der I/E-Probe frei bleiben oder umgekehrt.

Die Farbe der POT-LED auf der Frontplatte der ZENNIUM-Potentiostaten zeigt den Status des Potentiostaten an.

Grün: Wenn die LED grün leuchtet, ist der Potentiostat ausgeschaltet und es ist sicher, die Zellkabel an die BNC- oder I/E-Anschlüsse oder die elektrochemische Zelle anzuschließen (oder abzuziehen).

Orange: Wenn die LED orange leuchtet, ist der Potentiostat eingeschaltet und gibt Strom aus. Der Benutzer darf bzw. sollte die BNC- oder I/E-Anschlüsse bzw. die Zellkabelanschlüsse nicht berühren.

Die Frontblenden dürfen nicht entfernt werden, solange das Gerät an die Stromversorgung angeschlossen ist. Vor dem Entfernen einer Frontblende muss der Potentiostat ausgeschaltet- und von der Stromversorgung abgeklemmt werden. Wenn eine Erweiterungskarte (Add-on-Karte) entfernt oder installiert wird, muss der Potentiostat ausgeschaltet werden.

 

1.1.1 Elektrostatische Entladung


Die ZENNIUM-Potentiostaten sind sehr empfindlich, da sie Ströme bis in den Femto- oder Attoamperebereich messen können. Zu diesem Zweck sind sie mit hochpräzisen und hochempfindlichen Eingängen ausgestattet. Diese Eingänge (BNC-Buchsen) sind gut gegen Überspannungen geschützt. Dies ist natürlich nur bis zu einem gewissen Grad möglich, ohne die Empfindlichkeit der Eingänge zu beeinträchtigen. Im trockenem Klima kann sich der Benutzer elektrostatisch aufladen - etwa durch das Reiben von zwei verschiedenen Materialien - z. B. Schuhsohle und Fußboden, Hosenstoff und Stuhlbezugsstoff, usw. Der Benutzer kann die elektrostatische Entladung (ESD: Electrostatic discharge) beim Anfassen eines Metallteils oft unangenehm registrieren. Eine elektrostatische Aufladung des menschlichen Körpers kann mehrere tausend Volt erreichen. Vor solch hohen Spannungen können die Geräteeingänge nicht geschützt werden. Daher muss der Benutzer darauf achten, dass er nicht aufgeladen wird, wenn er die BNC-Anschlüsse oder die Enden der angeschlossenen Elektrodenkabel anfasst. Die Entladung kann durch Kontakt mit einer geerdeten Metalloberfläche erfolgen. Die beste Lösung ist eine Erdungsmatte (ESD-Matte) unter Ihrem ZENNIUM-Potentiostaten, die der Benutzer zuerst antippt, bevor er die Elektrodeneingänge oder Elektrodenkabel kontaktiert. Die Matte muss geerdet werden.
 

1.1.2 Zellenkabelsätze von Zahner


Die Elektrodenanschlüsse und Zellenkabel (abgeschirmter Kabelsatz, I/E-Probe und Referenzelektrodenkabel des Zahner-Standardkabelsatzes) sind aktiv geschirmt. Die aktive Abschirmung minimiert kapazitive Artefakte zwischen Leitung und Abschirmung der Kabel.

Schließen Sie niemals eine Elektrodenbuchse an ein Fremdpotential (z.B. das Erdpotential) an. Dadurch wird die aktive Abschirmung von BNC-Steckern und Zellenkabeln nicht nur unwirksam sondern die Hardware kann auch beschädigt werden.
 

1.2 Rückwand


Das Bild unten zeigt die Rückwand des ZENNIUM-Potentiostaten. Auf der linken unteren Seite der Rückwand des Zahner-Potentiostaten befindet sich ein Zahner-Aufkleber mit der Typenbezeichnung und der Seriennummer des ZENNIUM-Potentiostaten (siehe Abb. 7).
 

Abb. 3: Rückwand des ZENNIUM Potentiostaten.

Auf der rechten Seite der Rückwand befindet sich ein USB-Anschluss, um den Computer mittels des USB-Kabels mit dem Potentiostaten zu verbinden.
 

Abb. 3: Rückwand des ZENNIUM Potentiostats.
 

1.2.1 Korrekte Netzeinstellungen


Auf der rechten Seite von Abb. 3 befinden sich der Netzkabelanschluss und der Netzschalter. Oberhalb des Schalters ist eine Schmelzsicherung installiert.

Abb. 4: Netzanschluss und Schmelzsicherung auf der Rückwand des ZENNIUM-Potentiostaten. Die Sicherungshalterung zeigt die Zahl 230 (entsprechend einer Netzspannung von 230 V).
Abb. 4: Netzanschluss und Schmelzsicherung auf der Rückwand des ZENNIUM-Potentiostats. Die Sicherungshalterung zeigt die Zahl 230 (entsprechend der Netzspannung von 230 V).
 

Die Zahl auf der Sicherungshalterung muss mit der Netzspannung an Ihrem Standort übereinstimmen (d. h. 115 V oder 230 V). Wenn das nicht der Fall ist, müssen Sie die Schmelzsicherung richtig montieren.

Die Schmelzsicherung darf nicht herausgenommen werden, wenn das Netzkabel angeschlossen ist und der Potentiostat eingeschaltet ist. Um die Schmelzsicherung zu demontieren, drücken Sie auf die Schnappnase, um den Sicherungshalter zu lösen. Dadurch springt der Sicherungshalter heraus. Nehmen Sie den Sicherungshalter heraus und entfernen Sie die Schmelzsicherung wie in der Abb. 5 gezeigt. Setzen Sie die Schmelzsicherung so ein, dass der Sicherungshalter die richtige Netzspannung für Ihren geografischen Standort anzeigt.

Abb. 5: Richtige Position der Schmelzsicherung in der Sicherungsbuchse der ZENNIUM-Potentiostaten. Die Zahl auf der Sicherungsbuchse muss mit der Netzspannung übereinstimmen.
 

1.2.2 Grounding / Floating-Einstellungen


Abb. 3 zeigt den Grounding-/Floating-Schalter auf der Rückwand des ZENNIUM-Potentiostaten. Dieser Schalter zeigt an, ob der Potentiostat geerdet oder potentialfrei ist.

Grounded: Wenn sich das zu testende Objekt im Floating-Zustand befindet, muss der ZENNIUM-Potentiostat geerdet (grounded) werden. Stellen Sie dazu den Schalter auf der Rückseite des Potentiostats auf "Grounding". Die Erdung der ZENNIUM-Potentiostaten erfolgt über die Erdungsleitung des Netzkabels des Potentiostats.

Floating: Wenn das zu testende Objekt geerdet ist, dann muss der ZENNIUM-Potentiostat im Floating-Zustand sein. Stellen Sie dazu den Schalter auf der Rückseite des Potentiostaten auf "Floating".

Hinweis: Verwenden Sie die Testbox nur im Grounding-Zustand. Die Verwendung der Testbox im Floating-Zustand führt zu fehlerhaften Ergebnissen.
 

 

1.2.2.1 Erdungsschleife


Wenn der Potentiostat und das zu testende Objekt geerdet sind, entsteht eine Erdungsschleife (Ground loop). In dieser Konfiguration kann Strom vom Potentiostaten nicht nur zu dem zu testenden Objekt, sondern durch diese Erdungsschleife fließen, was zu fehlerhaften Messergebnissen führen kann. Abb. 6 zeigt schematisch das Zustandekommen einer Erdungsschleife, wenn die Arbeitselektrode in einer elektrochemischen Zelle und der Potentiostat geerdet sind.

Abb. 6: Erdungsschleife zwischen dem geerdeten ZENNIUM-Potentiostat und der geerdeten Arbeitselektrode.
 

1.2.2.2 Erdung des Faraday Käfigs / ESD-Matte


Die 4-mm-Bananenbuchse (siehe Abb. 7) kann zur Erweiterung der Erdung des ZENNIUM-Potentiostaten mittels eines Faraday Käfig oder einer ESD-Matte verwendet werden. Um den Faraday Käfig / ESD-Matte zu erden, verbinden Sie ihn mit einem Kabel und stecken Sie das Kabel in die 4-mm-Bananenbuchse.
 

Abb. 7: 4mm Bananenbuchse zur Erweiterung der Erdung des ZENNIUM-Potentiostaten mittels Faraday Käfig / ESD-Matte.


Erden Sie den Potentiostaten nicht zusätzlich über die 4-mm-Bananenbuchse. Dies führt ebenfalls zu einer Erdungsschleife und verschlechtert das Signal-Rausch-Verhältnis.