Cámara de Impedancia – Analizador de Espectroscopía de Impedancia Resuelta en el Tiempo
El Analizador de Espectroscopía de Impedancia Resuelta en el Tiempo (TRIS Analyzer) es un sistema avanzado capaz de adquirir en una sola medición un espectro completo de frecuencias, seleccionando manualmente los límites de barrido, pudiendo procesar así todas las frecuencias de forma simultánea.
Esto supone una ventaja, pues al medir de forma secuencial la impedancia de una muestra para cada frecuencia, se pueden dar modificaciones significativas durante el barrido que sean difíciles de interpretar. Concretamente, este producto mide la corriente que fluye a través de la muestra, así como el voltaje en la misma, siendo este último una respuesta a la señal de voltaje generada por la superposición de múltiples frecuencias. A diferencia de la Espectroscopía de Impedancia Clásica y la Espectroscopía de Impedancia Electroquímica, las cuales asumen que las muestras son lineales e invariantes en el tiempo, en realidad se tiene que la mayoría de las muestras electroquímicas presentan un comportamiento no lineal y dependiente del tiempo.
Para el estudio de estos sistemas reales, el instrumento incorpora: • Módulo de electrónica de medición: capaz de generar señales compuestas por muchas frecuencias simultáneas, y medir la corriente y el voltaje. • Cabezal de medición: diseñado para caracterizar sistemas con comportamiento dinámico y no lineal. • Fuente de alimentación de 12 V. De esta manera, el dispositivo puede monitorear la evolución temporal de la impedancia de la muestra en estudio.
La espectroscopía de impedancia es una técnica empleada para analizar las propiedades electroquímicas de diferentes materiales, las cuales no suelen ser estáticas, si no que evolucionan en el tiempo tras una excitación externa. Este dispositivo permite medir la impedancia de una muestra mientras las propiedades de la misma experimentan este tipo de cambios. Concretamente, en las muestras es capaz de estudiar: Efectos no lineales: - Generación de armónicos superiores. - Intermodulación: dos frecuencias de entrada producen una tercera frecuencia en la salida. - Rectificación de corriente eléctrica: la resistencia/impedancia de la muestra en una dirección difiere de la resistencia/impedancia en la dirección opuesta del flujo de corriente. - Ruptura del principio de superposición: la superposición de frecuencias de entrada no se conserva a la salida. Efectos de memoria: la evolución temporal del espectro de impedancia de una muestra bajo condiciones de ambiente estable determina si las mediciones previas afectan a las siguientes.
Cabe mencionar que cuando el Analizador de Espectroscopía de Impedancia Resuelta en el Tiempo se combina con el Cabezal Electroquímico y una Caja de Blindaje Electroquímico, se tiene un sistema de medición especialmente diseñado para muestras electroquímicas. Sin embargo, en este caso se requiere de aislamiento frente a la luz ambiental y a campos electromagnéticos externos.
Especificaciones técnicas: • Analizador de Espectroscopía de Impedancia Resuelta en el Tiempo: - Número de cuadros (frames) en una secuencia: ilimitado. - Número de frecuencias en un cuadro: ilimitado. - Rango de la señal de potencial generada: −1 a 1 V. - Tipos de cabezal de medición: Básico (dos electrodos) / Electroquímico (tres electrodos). - Tasas de muestreo: 1.22 kHz a 10 MHz. • Cabezal Básico: - Rangos de corriente: 10 mA, 1 mA. - Rango de frecuencias: 1 mHz a 1 MHz. • Cabezal Electroquímico: - Rangos de corriente: 1 mA, 100 μA, 10 μA, 1 μA, 100 nA, 10 nA. - Anchos de banda: 2.5 MHz, 1.3 MHz, 300 kHz, 35 kHz, 3 kHz, 300 Hz. Aplicaciones: El Analizador de Espectroscopía de Impedancia Resuelta en el Tiempo es ideal para observar el desarrollo en tiempo real de la impedancia en sensores electroquímicos. Este tipo de mediciones es complementario a las mediciones estáticas de fotocorriente y fotovoltaje realizadas, por ejemplo, con la estación de medición fotoelectroquímica (PEC, Photoelectrochemical Measurement Station).
Ejemplos de resultados: Se muestran a continuación unos resultados de medición obtenidos para un circuito RC en paralelo, donde la resistencia depende de la intensidad de iluminación oscilante. • El diagrama de Nyquist (Argand): parte real e imaginaria de la impedancia medidas en un rango de frecuencias en distintos instantes de tiempo. El valor de la impedancia aumenta en la parte central de la secuencia de medición mientras que los semicírculos incrementan su diámetro.
Diagrama de Nyquist (Argand) tridimensional de un solo cuadro (frame).
