Ponuky SAV pre aplikačnú sféru

Mnohofunkčný procesor prechodového náboja (VTCP)

Kód: IMC-P-00-0026-FU

Fyzikálny ústav SAV

Kontaktná osoba:

Popis:

Ide o spracovanie prechodových nábojov skúmaného systému s dvoma (troma) elektródami ako odozvy na budiace impulzy superponované na kľudové alebo rozmietané predpätie. Popri držiaku vzorky, ktorý môžeme voliť, zostava pozostáva z troch modulov:

  • prevodník náboja na napätie (CVC),
  • hlavná aplikačná karta (MAC),
  • podporná aplikačná karta (SAC).

Vstup CVC modulu zahrnuje nábojovo citlivý zosilňovač (integrátor) so spätnoväzobným kondenzátorom CF, ktorý je nabíjaný vstupným prechodovým prúdom. Výstupné napätie integrátora je zosilnené v ďalšom stupni, takže výstupné napätie CVC modulu je v ľubovoľnom okamihu t úmerné náboju Q(t) na CF krát zosilnenie druhého stupňa. Elektronický spínač pripojený paralelne k CF je pred meraním (počas impulzu) zopnutý, čím sa obnoví nulová výstupná úroveň. Zapojenie CVC modulu je doplnené o potenciostat potrebný pre elektrochemické experimenty. Výstupné napätie CVC modulu je spracovávané v MAC module, ktorý obsahuje programovateľnú časovú základňu, generátor impulzu predpätia a vzorkovacie (stredovacie) obvody usporiadané tak, aby vytvorili dva trojkanálové korelátory. Tieto predstavujú filtre časovej konštanty t zanikajúceho prechodového náboja Q(t), výstup korelátora dáva maximum pre dobre definované oneskorenie vzorkovania vzhľadom na zostupnú hranu impulzu predpätia. Týmto spôsobom možno získať kinetické parametre exponenciálnej odozvy. Ak náboj zaniká ako Q(t) µ tm, čo je často pozorovaný prípad elektrochemických reakcií, z signálu pozorovaného v vrcholu priebehu rozmietania predpätia možno dedukovať hodnotu kinetického koeficientu m a štandardného potenciálu reakcie. Na doske modulu SAS sú štyri digitálno-analógové (D/A) prevodníky a jeden analógovo-digitálny (A/D) prevodník, všetky prevodníky majú rozlíšenie 12 bitov. Dva D/A prevodníky dodávajú napätia pre generátor impulzu predpätia v MAC module, zostávajúca dvojica D/A prevodníkov sa využíva na kompenzáciu vstupného prúdu modulu CVC. A konečne A/D prevodník slúži na spracovanie výstupných signálov korelátorov, ako aj na diagnostiku obvodov. Obe aplikačné karty sú navrhnuté pre štandardnú ISA zbernicu počítačov zlučiteľných s PC IBM. Originálny balík programových prostriedkov zahrnuje aplikačné programy na programovanie prístroja a ukladanie údajov do vstavanej databázy, ako aj vyhodnocovacie programy, všetko napísané v jazyku C++. Všetky programy boli vypracované pre prostredie DOS.

Inovácia:

Mnohofunkčné zariadenie, integruje funkcie viacerých výkonných stolných prístrojov pri minimálnych nárokoch na priestor a náklady:

  • spektrometer hlbokých hladín defektov (nábojová DLTS - komerčne nedostupná),
  • merač spätnoväzbových charakteristík kapacita - napätie a charakteristík prúd napätie (C-V, I-V),
  • multimódový voltametrický analyzátor (impulzná voltcoulometria, diferenciálna impulzná voltametria, voltametria na báze vlny ustáleného prúdu, derivačná voltametria).
Merania prechodových prúdov alebo nábojov sú nepriaznivo ovplyvnené parazitnými prúdmi (zvodové prúdy tuholátkových prvkov, nefaradaické prúdy v polarografii a voltametrii). Aby sme vylúčili tieto nežiadúce vplyvy, vyvinuli sme kombinovanú kompenzáciu parazitných ustálených prúdov. Kombinácia pokrýva jednak aktívnu kompenzáciu (injekcia kompenzačného prúdu do vstupu), ako aj pasívnu kompenzáciu prostredníctvom filtrov (korelátorov) vyššieho rádu, čím je úplne vylúčený parazitný drift. Aby sme zachovali vysokú citlivosť detekcie, aktívna kompenzácia je rozdelená na hrubú a jemnú zložku. Impulzná voltcoulometria citlivá na kinetiku poskytuje údaje o kinetickom koeficiente m definovanom skôr a možno na ňu nazerať ako na doplnkový nástroj k súčasným voltametrickým (polarografickým) prístrojom.

Aplikácia:

dielektrické a polarizačné vlastnosti izolantov, spektroskopia defektov v polovodičoc, analytická elektrochémia tuhých látok a tekutín.

Stav:

VCTP prístroj je teraz komerčne dostupný, je dodávaný s dvoma druhmi držiakov vzorky. Pre aplikácie označené v predošlom odseku ako A a B je k dispozícii jednoduchý vákuový kovový kryostat, pokrývajúci rozsah teplôt od 80 K do 450 K. Ako alternatívu sme schopní dodať elektrochemickú celu využívajúcu uhlíkovú vláknovú mikroelektródu ako pracovnú elektródu. Nová verzia zostavy vo forme sústredenia obvodov do jedinej aplikačnej karty je v štádiu prípravy ako prototyp.

Spolupráca:

Sme pripravení začať jeden z oboch typov experimentov v prípade požiadavky na spektroskopiu defektov v izolantoch a polovodičoch, alebo na stanovenie kovov a kyselín vo vodách a nápojoch. Výstupom by bol príslušný protokol, inou možnosťou je poskytnutie kompletnej VCTP zostavy potenciálnemu zákazníkovi na zakúpenie.