PARSTAT 4000A представляет собой кульминацию достижений и накопленного за несколько десятилетий опыта в разработке и производстве потенциостатов передового исследовательского уровня. Разработанный как законченное системное решение в едином корпусе, PARSTAT 4000A является флагманом в линейке электрохимических рабочих станций семейства PARSTAT. Базирующийся на очень популярном предшественнике - модели PARSTAT 4000, модель 4000A обладает повышенной точностью измерения напряжения и расширенной полосой частот для спектроскопии электрохимического импеданса (англ. EIS - Electrochemical Impedance Spectroscopy), что позволяет удовлетворить даже самых требовательных исследователей.

PARSTAT 4000A расширяет функциональные возможности для ваших исследований и оставляет резерв для их дальнейшего развития по мере появления потребностей в новых видах электрохимических исследований. На сегодняшний день PARSTAT 4000A является единственной электрохимической рабочей станцией, обеспечивающей в базовом исполнении максимальный диапазон тока в 4 А и минимальный в 40 пА, способной подавать на нагрузку напряжение в 48 В и проводить исследования по методу EIS в полосе частот до 10 МГц. Обладая исключительно привлекательным соотношением стоимости и функциональных характеристик, PARSTAT 4000A идеально подходит для работы в области энергосбережения, физической электрохимии, нанотехнологий и коррозионных исследований.

В основе PARSTAT 4000A лежит концепция максимальной функциональности в одном единственном блоке: в то время, как другие изделия такого класса требуют дополнительных дорогостоящих расширительных блоков и постоянного поиска компромисса в режимах работы, позволяющих получить схожие технические и функциональные характеристики, PARSTAT 4000A уже в базовой комплектации готов практически к любым испытаниям. Тем не менее, если стоящие перед исследователем задачи требуют преодоления существующих в отрасли границ, PARSTAT 4000A, совместим со всей линейкой предлагаемой фирмой Princeton Applied Research комплектующих и принадлежностей, и способен обеспечить такие запредельные возможности.

Для материаловедения PARSTAT 4000A обеспечивает наивысшую в своём классе изделий полосу частот для исследований по методу EIS до 10 МГц, сохраняя беспрецедентные амплитудные и фазовые характеристики в широком диапазоне частот и величины импеданса.

Унаследовав все сильные стороны PARSTAT 4000, включая высокое напряжение стабилизированное напряжение, диапазон измерений тока и частоту дискретизации, PARSTAT 4000A получил повышенную точность измерения напряжения постоянного тока. Это обеспечивает превосходное управление в потенциостатическом режиме и измерение в гальваностатическом режиме, влияя на все электрохимические эксперименты повышая точность подводимого к ячейке сигнала или измерения отклика от объекта испытаний, что наиболее заметно при исследованиях объектов с низким импедансом (батареи, конденсаторы, топливные элементы).

Помимо повышенной точности на постоянном токе PARSTAT 4000A также получил улучшенные характеристики при измерениях и расширенную полосу частот при использовании метода EIS. Поскольку результаты исследований с EIS интерпретируются с привлечением анализа эквивалентных электрических цепей, то в этом случае повышенные точностные характеристики EIS обеспечивают превосходную характеризацию последовательного сопротивления, двухслойной ёмкости и сопротивления переносу заряда, а расширенная до 10 МГц полоса частот позволяет измерять электронную и ионную проводимости при оценке материалов для твердотельных батарей питания. PARSTAT 4000A также имеет аппаратно-реализованные, выбираемые пользователем режимы стабилизации (Stability Modes) для повышения совместимости с широким спектром электрохимических ячеек и экспериментов.

Программное обеспечение VersaStudio

Многоцелевой программный пакет с широкими возможностями

Программный комплекс VersaStudio позволяет полностью использовать аппаратные возможности PARSTAT 3000 и PARSTAT 4000A, включая варианты комплектации с установленными модулями очень слабых токов и усилителями мощности (тока). Впечатляющий перечень электрохимических исследований, которые могут выполняться индивидуально или в задаваемой оператором последовательности, приведён далее. Некоторые из реализованных в VersaStudio особенностей рассмотрены ниже:

• гибкая система установок начальных параметров для проведений экспериментов, позволяющая выстраивать автоматически выполняемые последовательности потенциостатических, гальваностатических и импедансных исследований с целью максимального использования возможностей семейства PARSTAT
• расширенные функции, включая Message Prompts (вывод предложений к действию), Run External Applications (запуск внешних приложений) и Email (электронная почта), позволяющие повысить гибкость и функциональность программного комплекса VersaStudio
• простые и мощные средства Copy/Paste (копировать/вставить) и Export (экспортировать) управления данными для специальных анализов и/или представления данных вне пакета VersaStudio.
• визуализация нескольких кривых в одном окне с выбором различных графических средств для экспериментов на постоянном и переменном (EIS) токе.
• стандартные процедуры анализа и аппроксимации результатов исследований по постоянному току, включая линейную и пиковую поляризацию сопротивления (Line, Peak, Rp) и диаграммы Тафеля (Tafel), а также специальные дополнительные графические представления для построения кривых шумов вихревых токов (EC Noise) и скорости коррозии как функции времени (Corrosion Rate vs. Time).
• линейная и круговая аппроксимация для проведения основных анализов результатов EIS и оценки таких параметров элементов, как сопротивление растворов и сопротивление поляризации.
• всесторонний анализ EIS и аппроксимация результатов возможны при экспорте полученных данных в поставляемый по отдельному заказу широко распространённый программный продукт ZSimpWin

Несмотря на широчайшие возможности по обработке и представлению результатов, пакет VersaStudio исключительно прост в применении. Основные виды исследований, например, циклическая вольтамперометрия, выполняются заданием лишь нескольких пунктов из командного меню, что позволяет легко общаться с системой даже начинающим экспериментаторам.

Тщательная проработанная система меню позволяет просто и логично настраивать комплекс на выполнение сложных экспериментов, таких, как заряд батарей / импульсный разряд / электрохимическая импедансная спектроскопия или многоступенчатые специальные электрохимические исследования.

Энергетический программный модуль

Входящий в VersaStudio энергетический программный пакет объединяет средства испытаний энергетических устройств, таких как батареи, суперконденсаторы и топливные элементы. В его составе можно выделить:

• методики с постоянным током, напряжением, мощностью и сопротивлением с целевым назначением «заряд» / «разряд»
• циклические методики «заряда» / «разряда», легко адаптируемые под дополнительные исследования или исключение из рассмотрения, включая EIS, в зависимости от комплектации рабочих станций.
• значимые для сбора и обработки данных переменные, позволяющие контролировать объём собираемой информации, и предельные значения для остановки эксперимента, включая напряжение (В), ток (А) и ёмкость (ампер-часы)

Программный модуль для исследования коррозии

Этот программный пакет содержит ряд измерительных методик на постоянном токе, представляющих особый интерес для электрохимиков, изучающих коррозию и связанные с ней дисциплины, включая покрытия, коррозию арматуры железобетона, ингибиторы, биомедицинские имплантаты и т.п. К таким методикам относятся:

• оценка свойств покрытий и ингибиторов: электрохимическая импедансная спектроскопия, сопротивление поляризации как функция времени, петлевые функции
• однородная коррозия: линейное поляризационное сопротивление (LPR), расщеплённое линейное поляризационное сопротивление, метод Тафеля
• неоднородная коррозия: циклическая поляризация, потенциодинамический метод
• гальваническая связь: гальваническая коррозия, электрохимический шум в режиме амперметра с нулевым сопротивлением
• осаждение: потенциостатический метод, гальваностатический метод

Программный модуль для электрохимической импедансной спектроскопии

Исследования по методу EIS являются стандартной функцией базовых версий всех входящих в семейство PARSTAT потенциостатов. В этой связи каждый из них способен реализовать широкую гамму встроенных методик по изучению импеданса электрохимических ячеек, датчиков, батарей / топливных элементов, процессов коррозии / свойств покрытий и т.д.

• потенциостатическая EIS широко применяется при исследованиях электрохимических ячеек, батарей питания и коррозионных ячеек, предоставляя информацию по кинетике электродов, диффузии и переносе масс
• гальваностатическая EIS применяется главным образом для характеризации батарей питания и топливных элементов при нагрузках постоянным током
• анализ по методу EIS батарей и топливных элементов с использованием сильноточных диапазонов или внешних усилителей мощности
• автоматизированная экспериментальная последовательность циклов заряда / разряда / EIS при определении сроков службы батарей питания, суперконденсаторов и топливных элементов
• автоматизированная экспериментальная последовательность петель, EIS и ступенчатых задержек для выявления тенденций изменения импеданса во времени (например, возникновение коррозии вызывает разрушение (дефекты) покрытия)
• автоматизированная экспериментальная последовательность методов EIS и линейного поляризационного сопротивления для проверки скорости распространения коррозии и проведения импедансного анализа механизмов коррозии

Программный модуль физической электрохимии

Расширенный пакет вольтамперометрии объединяет ряд сканирующих, ступенчатых и импульсных методик, важных для работ в области аналитической электрохимии, микроэлектродных исследований, разработки датчиков, электро- осаждения материалов и анализа батарей питания / топливных элементов:

• метод повторяющихся импульсов используется для анализа состояния батарей / топливных элементов (включая анализ эквивалентного последовательного сопротивления ESR и импульсные испытания мобильных телефонов стандартов GSM / CDMA). Эти же методики используются и при изучении процессов электро- осаждения материалов
• хроноамперометрия и хронопотенциометрия используются в широком ряде электрохимических экспериментов
• управление работой усилителей мощности с мощными ячейками при изучении процессов электро- осаждения материалов и аккумулирования электроэнергии
• метод многовершинного (многоточёчного) сканирования для методики с линейным испытательным напряжением до максимально трёх отдельных вершин
• нормальная и дифференциальная импульсная вольтамперометрия, применяющаяся во многих аналитических электрохимических исследованиях

Программный модуль физической электрохимии

Расширенный пакет вольтамперометрии объединяет ряд сканирующих, ступенчатых и импульсных методик, важных для работ в области аналитической электрохимии, микроэлектродных исследований, разработки датчиков, электро- осаждения материалов и анализа батарей питания / топливных элементов:

• метод повторяющихся импульсов используется для анализа состояния батарей / топливных элементов (включая анализ эквивалентного последовательного сопротивления ESR и импульсные испытания мобильных телефонов стандартов GSM / CDMA). Эти же методики используются и при изучении процессов электро- осаждения материалов
• хроноамперометрия и хронопотенциометрия используются в широком ряде электрохимических экспериментов
• управление работой усилителей мощности с мощными ячейками при изучении процессов электро- осаждения материалов и аккумулирования электроэнергии
• метод многовершинного (многоточёчного) сканирования для методики с линейным испытательным напряжением до максимально трёх отдельных вершин
• нормальная и дифференциальная импульсная вольтамперометрия, применяющаяся во многих аналитических электрохимических исследованиях

Контурная карта PARSTAT 4000A	Контурная карта PARSTAT 3000

Комплектующие и принадлежности

Держатели батарей

Сотрудничество Princeton Applied Research и ведущего производителя батарей фирмы MACCOR позволило создать ряд держателей стандартных типов батарей, напрямую подключаемых к PARSTAT и исключающих, тем самым, влияние кабелей подключения, и позволяющих подвести незагрязнённый испытательный сигнал и получить «чистый» отклик. Эти тонкие (плоские) держатели устанавливаются непосредственно на передней панели PARSTAT’ов. Держатели также могут поставляться и в стандартном корпусе с форм-факторами, совместимыми с батареями типов 18650, АА, ААА, «таблетками» (2032), а также с гибкими зажимами для нестандартных элементов.

Усилители мощности для PARSTAT 4000A

Усилители мощности фирмы Princeton Applied Research обеспечивают увеличение измеряемого / подводимого к потенциостату тока. Каждый усилитель представляет собой внешний источник питания, подключаемый к встроенной схеме на задней панели потенциостата. При простом подключении с помощью кабеля и изменения начальной установки потенциостат переходит из нормального в усиленный режим. Усилители могут поставляться как часть комплекта при первоначальном заказе или поставлены к уже существующему потенциостату (необходимо вернуть потенциостат на завод-изготовитель для установки вышеупомянутой встроенной схемы).

Слаботочный интерфейс для PARSTAT 4000A

Слаботочный интерфейс (Low Current Interface) представляет собой идеальное решение для задач, требующих высокой точности измерения при наивысшем разрешении в области очень малых токов. К числу подобных областей применения относятся исследования с ультра микроэлектродами, изучение процессов коррозии биоимплантов, разработка датчиков.