Beiträge zur Entwicklung neuer physikalisch-chemischer Messinstrumente : eine Quarzmikrowaage nach der neuen Methode der schnellen Impedanzauswertung kombiniert mit einem hochpräzisen Potentiostat, Galvanostat und einem Präzisionsthermometer ; Grundlagen, vernetzte Messtechnik und Anwendungen in Elektrochemie und Thermodynamik - University of Regensburg Publication Server

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	9 August 2010
Referee:	Prof. Dr. Heiner Jakob Gores
Date of exam:	5 August 2009
Institutions:	Chemistry and Pharmacy > Institut für Physikalische und Theoretische Chemie > Chair of Chemistry VI - Physical Chemistry (Solution Chemistry) > PD Dr. Heiner Jakob Gores
Interdisciplinary Subject Network:	Not selected
Keywords:	Analysenmessgerät, Digitales Messgerät, Elektronisches Messgerät, Temperaturmessung, Quarzmikrowaage, Potentiostat, measurement equipment, potentiostat, QCM, thermometer
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 540 Chemistry & allied sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	13403

Abstract (German)

Mit der Quarzmikrowaage (QCM) ist es möglich, selbst kleinste Massenänderungen auf der Oberfläche eines elektroakustischen Sensors zu detektieren. Üblicherweise werden dünne Quarzscheiben für den Aufbau solcher Sensoren herangezogen, deren elektromechanisches Verhalten hinsichtlich der Oszillation in einem elektrischen Wechselfeld untersucht wird. Für analytische Zwecke wird die QCM, beruhend auf ...

Abstract (German)

Mit der Quarzmikrowaage (QCM) ist es möglich, selbst kleinste Massenänderungen auf der Oberfläche eines elektroakustischen Sensors zu detektieren. Üblicherweise werden dünne Quarzscheiben für den Aufbau solcher Sensoren herangezogen, deren elektromechanisches Verhalten hinsichtlich der Oszillation in einem elektrischen Wechselfeld untersucht wird. Für analytische Zwecke wird die QCM, beruhend auf den Arbeiten von Sauerbrey, seit den 1950er Jahren in allen Forschungsfeldern verwendet, nicht nur für bioanalytische Anwendungen und andere Lifescience-Themen, sondern auch in den Materialwissenschaften, in der Physik und in der physikalischen Chemie, wie auch in der Elektrochemie. Letztere macht sich die besonderen Eigenschaften der Methode zu Nutze, um Abscheideverhalten von Metallen, Korrosionsuntersuchungen an Metallen und Korrosionsschutz, wie auch Elektropolymerisation von elektrisch leitfähigen Polymeren zu untersuchen. Interkalationsprozesse und Legierungsprozesse mit höchster Massenauflösung zu verfolgen, stellen weitere Anwendungsbereiche dar. Die Verbindung mit elektrochemischen Analyseverfahren, welche die Kombination der QCM mit einem Potentiostaten oder Galvanostaten erforderlich machen, resultiert in einem erweiterten analytischen Verfahren, zusammengefasst unter dem Kürzel EQCM (elektrochemische QCM).

Translation of the abstract (English)

An impedance system for QCM measurements is described which produces a much higher information content than existing oscillator methods. The new system is favourably priced, and fits on a small single printed circuit board. The use of a personal computer with a dedicated software algorithm enables fast fitting of the collected data and allows high flexibility without the need of a change in ...

Translation of the abstract (English)

An impedance system for QCM measurements is described which produces a much higher information content than existing oscillator methods. The new system is favourably priced, and fits on a small single printed circuit board. The use of a personal computer with a dedicated software algorithm enables fast fitting of the collected data and allows high flexibility without the need of a change in hardware. It was shown that this QCM device is able to collect stable and high-quality data with the - in electrochemistry not very commonly used - small and very inexpensive 0.55 inch diameter quartz devices, even under heavy load. A full spectrum containing serial and parallel resonance frequencies, with a band width of 20 kHz can be scanned within 200 ms at a resolution of 0.2 Hz. Lowering requirements, e.g. by scanning series resonance frequency only, the acquisition time can be reduced drastically. The EQCM so developed was checked using known electrochemical tasks such as copper deposition, dissolution and the electropolymerization of aniline.

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