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研究生:江柏霖
論文名稱:定電位計與電化學微天平之設計和研製
論文名稱(外文):Design and implementation of potentiostat and EQCM
指導教授:蘇武昌
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:英文
論文頁數:70
中文關鍵詞:定電位計電化學石英晶體微天平
外文關鍵詞:PotentiostatEQCM
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本文主旨是利用結合PC-baesd控制平台,完成定電位計(Potentiostat),以此取代目前價錢甚為昂貴的CV-27型之電位計。憑藉著具有虛擬儀表的圖控語言LabVIEW與資料擷取功能的PCI card(DAQ card),可達到輸出激發電壓(D/A)、讀取訊號(A/D)如:電流、電壓……,即時數據分析和座標繪圖的功能。此技術上的突破,對於電化學的發展開拓了另一層的研究領域,同時更符合未來科技的需求。以循環伏特安培法之典型電化學分析法,利用本人自製的定電位計進行實驗,而所得到的數據與真正的實驗結果作比對,證實符合實際要求和準確性。
本論文另一著重的要點則是電化學微量天平之研發,應用石英晶體的壓電效應,其晶片兩端通入交流電壓,可產生一固定頻率,而質量的附著,將是決定頻率變化的主要原因,以此透過公式堆導,即可知石英振盪晶片上的質量變化與多寡。

The thesis aims to develop a self-made potentiostat by using a man-machine language (LabVIEW) on the PC-based instrument plateform . By combining the data acquisition(DAQ) and analsis functions of the language, we can build specialized applications With virtual instrumentation. By means of electroanalytic chemistry (such as Cyclic Voltammetry(CV) and Potential step method(PS)), the experiment data can be gated to test and verify the self-made potentiostat machine .
The another important point of the thesis is to study Electronic Quartz Crystal Microbalance(EQCM). For a piezoelectric material, like quartz, an AT-cut quartz crystal can vibrates in thickness-shear mode of a certain frequency. By measuring the change of resonant frequency of QCM , the physical characteristic of the substance deposes on the surface of the electrodes can be understood. To match up Potentiostat, the machine can be named EQCM.

中文摘要…………………………………………………………………i
英文摘要…………………………………………………………………ii
目錄…………………………………………………………………….iv
圖表目錄……………………………………………………………….vi
符號目錄……………………………………………………………….ix
縮寫說明…………………………………………………………….…xi
第一章 緒 論……………………………………………………………1
1.1前言………………………………………………………..1
1.2研究動機與目的……………………………………………2
1.3文獻回顧…………………………………………………..3
1.4論文大綱…………………………………………………..5
第二章 定電位計與石英振盪微天平………………………………….6
2.1 定電位計的原理與特性…………………………………..6
2.1.1 電極電位………………………………………………9
2.1.2 輸入激發訊號……………………………………….10
2.1.3 循環伏特安培法…………………………………….12
2.1.4 電位階昇法………………………………………….14
2.2 石英晶體微天平的原理與特性………………………..…15
2.2.1 壓電效應………..………………………………….15
2.2.2 等效電路…..……………………………………….18
2.2.3 偵測原理…………………………………………….20
2.2.4質量加載效應與公式推導……………………………21
第三章 硬體架構與PC-Based整合………………………………….23
3.1 量測裝置軟體設計……………………………………….23
3.1.1 LabView與DAQ Card ………………………………23
3.1.2 程式設計…………………………………………….27
3.2 量測裝置硬體設計……………………………………….30
3.2.1 低通濾波器…………..…………………………….31
3.2.2 儀表放大器………………………………………….33
3.2.3 電源供應器………………………………………….34
3.3 系統架構………………………………………………….35
3.3.1 石英晶體振盪電路之設計………..……………….35
3.3.2 EQCM系統建構與PC-Based平台的完成…………..38
第四章 實驗結果與討論………………………………………………42
4.1實驗內容…….………..………………………………….43
4.2 儀器設備與藥物的配製…………..…….……………..43
4.3 實驗分析………..……………………………………….46
4.4.1 Fe(CN)63-之循環伏特安培法………………………..46
4.3.2 普魯示藍的產生與石英晶片振盪頻率的關係…….50
4.3.3 Fe(CN)63-之電位階昇法……………………………..57
4.4 電位計的誤差來源……………………………………….57
4.4.1 偏壓……..………………………………………….58
4.4.2配線技術……………………………………………..62
4.5 EQCM的誤差來源………………………………………….64
第五章 結論……………………………………………………………65
5.1結論………………………………………………………..66
5.2 建議……………………………………………………….64
5.3未來展望…………………………………………………..64
參考文獻……………………………………………………………….66
附錄…………………………………………………………………….69

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