SS-CHI400C系列時間分辨電化學石英晶體微天平(EQCM)是CH Instruments與武漢大學合作的產(chǎn)品(武漢大學)。石英晶體微天平(QCM)可進行靈敏的質量測量。在適當?shù)臈l件下，石英晶體上沉積的質量變化和振動頻率移動之間關系呈簡單的線性關系(Sauerbrey公式)：

Df = -2f_o² Dm / [A · sqrt(mr)]

式中是f_o晶體的基本諧振頻率，A是鍍在晶體上金盤的面積，r是晶體的密度(=2.684g/cm³)，m是晶體切變系數(shù)(= 2.947´10¹¹ g/cm·s²)。對于我們的晶體(f_o = 7.995MHz, A = 0.196 cm²)，每赫茲的頻率改變相當于1.34 ng。QCM和EQCM被廣泛應用于金屬沉積，高分子膜中離子傳遞，生物傳感器，以及吸附解吸動力學的研究等等。

CHI400C系列電化學石英晶體微天平含石英晶體振蕩器，頻率計數(shù)器，快速數(shù)字信號發(fā)生器，高分辨高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，電位電流信號濾波器，信號增益，iR降補償電路，以及恒電位儀／恒電流儀（440C）。電位范圍為±10V，電流范圍為±250mA。電流測量下限低于50pA。石英晶體微天平和恒電位儀/恒電流儀集成使得EQCM測量變得十分簡單方便。CHI400C系列采用時間分辨的方式測量頻率的改變。傳統(tǒng)的方法是采用頻率直接計數(shù)的方法，要得到1Hz的QCM分辨率，需要1秒的采樣時間。要得到0.1Hz的QCM分辨率，需要10秒的采樣時間。我們是將QCM的頻率和一標準頻率的差值作周期測量，從而大大縮短了采樣時間，提高了時間分辨。我們可在毫秒級的時間里得到1Hz或0.1Hz或更好的頻率分辨。當和循環(huán)伏安法結合時，可允許在0.5V/s的掃描速度下獲得QCM的信號。這對需要較快速的測量(例如動力學測量)尤為重要。允許與QCM結合的電化學實驗技術包括CV，LSV，CA，i-t，CP。

400C系列在測量QCM頻率變化的同時，還能測量晶體諧振網(wǎng)絡的電阻變化。

400C系列也是相當快速的儀器。信號發(fā)生器的更新速率為10MHz，數(shù)據(jù)采集速率為1MHz。循環(huán)伏安法的掃描速度為1000V/s時，電位增量僅0.1mV。又如交流伏安法的頻率可達10KHz。儀器可工作于二，三，或四電的方式。四電對于大電流或低阻抗電解池（例如電池）十分重要，可消除由于電纜和接觸電阻引起的測量誤差。由于儀器集成了多種常用的電化學測量技術，使得儀器可用作通用電化學測量，也可單獨用作石英晶體微天平的測量(不同時進行電化學測量)。

CHI400C系列EQCM還包括一個特殊設計的電解池，如圖1(a)所示。電解池由三塊圓形的聚四氟乙烯組成。直徑為35mm，總高度為37mm。上面的是蓋子，用于安裝參比電和對。中間的是用于放溶液的池體。石英晶體被固定于中間和底下的部件之間，通過橡膠圈密封，并用螺絲固定。石英晶體的直徑為13.7mm，晶體兩面的中間鍍有5.1mm直徑的金盤電(其它電材料需特殊定做)。新晶體的諧振頻率是7.995 MHz。

圖2顯示了1mM Pb²⁺在0.1MHClO₄溶液中欠電位沉積的循環(huán)伏安圖和作為電位函數(shù)的相應的頻率改變。掃描速度為0.05V/s。在-0.42V出現(xiàn)的陰峰是由于單層欠電位沉積。-0.29V處的陽峰是由于鉛的溶出。頻率-電位圖顯示了由于鉛沉積而使頻率下降了25Hz(相當于33.5ng)。

圖 1 . 典 型 的 電 化 學 石 英 晶 體 微 天 平 儀 器 的 圖 示 。 (a) 石 英 晶 體 的 兩 面 都 用 真 空 鍍 膜 機 鍍 上 了 金 膜 ， 其 諧 振 頻 率 為 7.995 M Hz 。 晶 體 朝 上 的 一 面 的 金 盤 與 溶 液 接 觸 同 時 也 作 為 工 作 電 。 晶 體 和 安 裝 支 架 的 俯 視 圖 見 電 解 池 右 邊 。 (b) QCM 晶 體 振 蕩 時 晶 體 切 變 的 側 視 示 意 圖 。 為 了 清 晰 ， 晶 體 的 厚 度 和 切 變 被 放 大 了 。

圖 2 . 鉛 欠 電 位 沉 積 的 循 環(huán) 伏 安 圖 和 QCM 圖 。 掃 描 速 度 為 0.05 V/s 。

硬件參數(shù)指標

恒電位儀 恒電流儀 (Model440C) 電位范圍: -10to10V 電位上升時間: <2微秒 槽壓: ±12V 三電或四電設置 電流范圍: 250mA 參比電輸入阻抗: 1´1012歐姆 靈敏度: 1´10-12-0.1A/V共12檔量程 輸入偏置電流: <50pA 電流測量分辨率: <1pA CV的zui小電位增量: 0.1mV 電位更新速率: 10MHz 數(shù)據(jù)采集: 16位分辨@1MHz 自動及手動iR降補償

CV和LSV掃描速度: 0.000001-5000V/s 電位掃描時電位增量: 0.1mV@1000V/s CA和CC脈沖寬度: 0.0001-1000sec CA和CC階躍次數(shù): 320 DPV和NPV脈沖寬度: 0.0001-10sec SWV頻率: 0.1-100kHz ACV頻率: 0.1-10kHz SHACV頻率: 0.1-5kHz 自動電位和電流零位調整 電流測量低通濾波器,自動或手動設置，覆蓋八個數(shù)量級的頻率范圍 旋轉電控制輸出: 0-10V(430C以上型號) 電解池控制輸出: 通氮，攪拌，敲擊 zui大數(shù)據(jù)長度: 256K-1,384K點可選 儀器尺寸: 37cm (寬) x 23cm (深) x 12cm (高) 儀器重量: 3.3kg

CHI400C系列儀器不同型號的比較

功能	400C	410C	420C	430C	440C
循環(huán)伏安法（CV）	l	l	l	l	l
線性掃描伏安法（LSV）#	l	l	l	l	l
階梯波伏安法（SCV）#				l	l
Tafel圖（TAFEL）				l	l
計時電流法（CA）	l		l	l	l
計時電量法（CC）	l		l	l	l
差分脈沖伏安法（DPV）#		l	l	l	l
常規(guī)脈沖伏安法（NPV）#		l	l	l	l
差分常規(guī)脈沖伏安法（DNPV）#					l
方波伏安法（SWV）#			l	l	l
交流（含相敏）伏安法（ACV）#				l	l
二次諧波交流（相敏）伏安法（SHACV）#				l	l
電流-時間曲線（i-t）				l	l
差分脈沖電流檢測（DPA）					l
雙差分脈沖電流檢測（DDPA）					l
三脈沖電流檢測（TPA）					l
控制電位電解庫侖法（BE）	l		l	l	l
流體力學調制伏安法（HMV）					l
掃描-階躍混合方法（SSF）					l
多電位階躍方法（STEP）					l
計時電位法（CP）					l
電流掃描計時電位法（CPCR）					l
多電流階躍（ISTEP）					l
電位溶出分析（PSA）					l
開路電壓-時間曲線（OCPT）	l	l	l	l	l
恒電流儀					l
RDE控制（0-10V輸出）				l	l
任意反應機理CV模擬器				l	l
預設反應機理CV模擬器	l	l	l
價格（元）*	32,300	32,300	41,500	50,700	57,600

注： #：包括相應的譜法和溶出伏安法．用于譜法時需要特殊的靜汞電或敲擊器．

*：價格不包括計算機．儀器的保修期為一年．