サイクリックボルタンメトリーに関する質問

質問

サイクリックボルタンメトリーに関する質問です。

ポテンショスタットを使って電位を掃引して、その電流量を検知するというのがその原理ですが、
例えば電極表面の反応を見る際に、電流量を絞った場合どうなるのでしょうか？
例えば、-0.5 V～+0.5 V vs Ag/AgClで掃引し、その間に例えば0.0 Vの電位で電流値が50μAに達する電位があったとします。そのときに電流値のレンジを下げて、最大で10μAまでしか電流が流れないようにしたとします。
すると0.0 Vになった時、どうなっている状態なのでしょうか？

電極を0.0 Vかけると強制的に50μA流れるはずです。一方で10μAで電流が頭打ちしているということは電圧がうまくかけられない状態なのでしょうか？それとも
10μAの電流が時間をかけて流れ、反応にゆっくりと起こることになるのでしょうか？ポテンショスタットでは、0.0 Vかけている状態でも、実際には電極には0.0 Vかからないような状態になるのでしょうか？

回答No.2

c80s3xxx · ベストアンサー

だから，電流計が振り切れているときにはどういう動作になるかはポテンショスタットの設計の問題なんですよ．
どのみち，振り切れている状態での測定は使えないので，その状態でどのように回路を保護するかは設計の考え方の問題であって，どうなっていなければいけないという決まりがあるわけではない．つまりどうなるかはポテンショスタット次第．ガルバノモードに切り替わるような動作の場合は，当然，電位は設定しようとしている値にならないからこそガルバノの制御ができるわけです．
言えるのは，そういう状態での測定は想定されていないというか，そういう状況になるような測定は行ってはいけない，ということです．
電位がどうかかっていようと，測定結果を解釈するのは無駄です．これ以上はポテンショスタットの中身をみないとなんともいえません．この問題は CV とかはまったく関係なくて，ポテンショスタットで，ある電位をかけようとしているが，その電位では過大な電流が流れてしまう場合，回路はどのように対応するか，という保護回路設計の問題です．そしてその動作に決まりがあるわけではないので (保護できることが重要)，各メーカがそれぞれによいと考える方法を採用しているだけです．ガルバノに切り替えるという考え方もあれば，電位印加を切って測定をやめてしまうという選択肢もあるでしょう．ガルバノに切り替えて動作し続けるというのは，ポテンショスタット，ファンクションジェネレータ，レコーダがすべてアナログ信号で接続されていた時代には大変合理的な設計でしたが，all-in-one の測定器になってしまえば，測定を止めるというのも合理的な選択肢ではあります．

回答No.1

c80s3xxx

市販されているポテンショスタットの多くは，電流レンジの1.4倍程度を越えると，そこで電流量が制限されるようになります．このとき，電位は設定電位になりません(当たり前ですが)．ガルバノスタット的に働くように切り替わる，と考えればいいでしょう．これはポテンショスタットと測定系の保護が主な理由です．
なので，逆にいえば，アナログでペンレコーダ等に記録する場合は，レンジを少しくらいなら振り切れても大丈夫なことは大丈夫です．
デジタル出力 (コンピュータや内部メモリに記録する) の場合，そこでフルスケールになっているという意味でレンジの値がでていることがありますが，その場合は振り切れた時点で記録自体が取れていないので，そのような状態で使うことは問題外です．

お礼

お礼が遅れてしまい申し訳ありません。
回答ありがとうございます。

でも例えば、ポテンショスタットのレンジを大きく超える電流量のピークがあったとしても、最初は電流がマックスになった状態になりますが、暫く時間が経つと電流が流れなくなります（平衡状態になります）
この状態というのはポテンショスタットで設定してある電位とは異なるのでしょうか？
それとも例えば,
、-0.5 V～+0.5 V vs Ag/AgCl、0.1V/sで掃引したとしてもしフルレンジを超えてしまう領域があった場合、この設定した掃引速度よりも遅れて掃引されるのでしょうか？