D.2   TROJELEKTRÓDOVÝ   POTENCIOSTAT


Charakteristickým rysom moderných voltampérometrických zariadení je potenciometrická kontrola potenciálu pracovnej (indikačnej) elektródy, spojená s meraním prúdu, ktorý touto elektródou prechádza. Takúto funkciu vykonáva tzv. potenciostat, pričom tvar použitých elektród, ich odpor, ako aj vodivosť roztoku, do ktorého sú elektródy ponorené, sa môžu meniť.

Dôležitou požiadavkou na potenciostat je rýchla reakcia na zmeny parametrov, napr. potenciál môže rýchle pulzovať, aj prúdy môžu byť vysoké, naopak pri veľmi pomalej zmene potenciálu sú aj merané prúdy veľmi nízke.

Pri 3-elektródovom zapojení sa snažíme referenčnú elektródu umiestniť čo najbližšie k pracovnej (indikačnej) elektróde. Tretia elektróda je tzv. pomocná. Úlohou potenciostatu je sledovať potenciál pracovnej elektródy (môže byť katóda alebo anóda) voči referenčnej elektróde. Používame zapojenie ako na obr. D.2.

Pracovná a referenčná elektróda sú spojené obvodom, ktorým prakticky prúd neprechádza, vstupný odpor je  >1011 W .

V prípade, že napätie medzi referenčnou elektródou a pracovnou elektródou je menšie ako DC rampa privedená ku tzv. "scan" zosilňovaču, spätnou väzbou sa od operačného zosilňovača v kontrolnom obvode privedie do "scan" zosilňovača korektívne napätie, ktoré zmení potenciálový rozdiel medzi pomocnou a pracovnou elektródou do takej miery, aby kompenzoval odpor elektrolytu a nádobky. Takto bude napätie merané v mieste C rovnaké ako napätie vložené v mieste A, lebo keby tomu tak nebolo (v nejakom okamihu), potom by napätie v bode B automaticky vzrástlo, aby bolo napätie v bode C ekvivalentné napätiu v bode A.


Obr. D.2   
Trojelektródový potenciostat (schéma)

Prúd prechádza pracovnou a pomocnou elektródou. Merať tento prúd by bolo najjednoduchšie tak, že by sa zaradil do série odpor a meral by sa potenciálový spád na odpore. Tento potenciálový spád by však nebol vzťahovaný k zemi a bol by ľahko ovplyvniteľný šumom. Preto prúd sa sleduje pomocou prúdového sledovača vztiahnutého k zemi.

Hoci potenciostat musí kontrolovať potenciál na povrchu pracovnej elektródy, v skutočnosti sa potenciál meria na referenčnej elektróde. Trojelektródový potenciostat automaticky kompenzuje odpor roztoku medzi pomocnou a referenčnou elektródou. Toto umožňuje použiť aj nevodné rozpúšťadlá s vysokým odporom, resp. veľmi zriedené vodné roztoky. Deformácie tvaru vlny (strmosť) sú pri 3-elektródovom zapojení takmer úplne potlačené.

Môžeme tiež použiť aj obvody s pozitívnou spätnou väzbou, ktoré zvyšujú vložené napätie medzi pracovnou a referenčnou elektródou o príspevok, ktorý je úmerný okamžitému prúdu, ktorý tečie obvodom.

V prípade veľmi malých elektród (ultramikroelektródy) a veľmi malých prúdov nepotrebujeme nutne potenciostat, postačí aj 2-elektródové zapojenie. (poznamenávame, že pomocou veľmi rýchlych generátorov signálov je možné vykonať rýchlejšie experimenty ako s potenciostatmi.)