رفع نویز ( noise ) در سیستم های الکتروشیمی

نکته کاربردی شماره EC-4

 مقدمه

دستگاه‌های الکتروشیمی همواره تحت تاثیر نویزهای متعدد بوده و رفع یا کاهش آن‌ها یکی از دغدغه‌های متداول سازندگان و همچنین کاربران آن‌ها می‌باشد. این مقاله کوتاه به صورت جزیی به برخی از متداول‌ترین منابع ایجاد نویز در دستگاه‌های مذکور پرداخته و تلاش می‌کند تا با ارایه‌ی راه حل‌های مقتضی، گامی در راستای کاهش یا حذف آن‌ها بردارد. شایان ذکر است که متاسفانه به‌دلیل ایجاد نویز از منابع متفاوت، ردیابی و حذف تمامی آن‌ها گاهی بسیار دشوار بوده و این احتمال وجود دارد که حتی پس از انجام تمامی مراحل ذکر شده در این مقاله، به دلیل وجود منابع دیگر نویز ، از جمله زیرساخت‌های آزمایشگاهی و همچنین تداخل نویزهای ایجاد شده توسط سایر دستگاه‌های موجود، شاهد حضور نویز در سیستم‌های الکتروشیمیایی باشیم. در چنین شرایطی که ما قادر به کاهش نویز به میزانی قابل قبول نیستیم، قرار دادن کل سیستم الکتروشیمی درون قفس فارادی کاربردی ترین روش به‌نظر می‌رسد. 

منابع متداول ایجاد نویزهای الکتروشیمی

1- الکترود مرجع : برای اینکه یک دستگاه پتانسیواستات بتواند بدرستی کار کند، باید رسانش یونی مناسب میان الکترولیت و الکترود مرجع وجود داشته باشد. در غیر این صورت، دستگاه پتانسیواستات ممکن است سیگنال‌های نویز را اندازه‌گیری و ثبت نماید. به منظور ایجاد رسانش یونی مناسب، باید از وجود ارتباط صحیح این الکترود با الکترولیت موجود در محفظه‌ی الکتروشیمی اطمینان حاصل نمود. بدین منظور وجود تماس یونی الکترولیت در داخل و خارج از غشای سرامیکی الزامی است. در بسیاری از مواقع، وجود حباب‌های محبوس‌شده در نزدیکی این غشای سرامیکی سبب قطع یا تضعیف ارتباط یونی میان محلول الکترولیت درون الکترود مرجع و خارج از آن شده که منجر به ایجاد امپدانس بالا و در نتیجه نویز می‌گردد. حباب‌های محبوس شده در قسمت داخلی غشای سرامیکی الکترود مرجع غالبا بدلیل نحوه غیرصحیح پر شدن ستون الکترود توسط محلول الکترولیت ایجاد می‌گردند. برای رفع این مشکل باید الکترود مرجع توسط افراد ماهر با الکترولیت مناسب پر شود و بدین ترتیب حباب های محبوس شده از داخل الکترود خارج شوند. در صورت حبس شدن مقداری حباب در نوک الکترود، میتوان با اعمال ضربات آرام انگشت به قسمت تحتانی، آن‌ها را خارج نمود. علاوه بر قسمت داخلی، حباب‌ها می‌توانند به دلیل فرو بردن سریع و عمودی الکترود مرجع در محلول الکترولیت موجود در محفظه‌ی الکتروشیمی، در قسمت خارجی غشای سرامیکی یا نوک الکترود مرجع محبوس گردند. برای حل این مشکل، قرار دادن الکترود درون محفظه‌ی الکتروشیمی باید به آرامی و مورب صورت گیرد تا امکان خروج حباب‌های هوا از نوک الکترود ایجاد گردد.

2- استفاده از اتصالات با امپدانس پایین: به منظور کاهش میزان نویز، خودداری از بکارگیری اتصالات با امپدانس بالا از جمله کابل‌ها و گیره‌های زنگ‌زده ضروری است. وجود آثار خوردگی بر سطح اتصالات مانع از رسانش الکتریکی مناسب شده و سبب ایجاد نویز می‌شود. علاوه‌براین، استفاده از الکترولیت‌هایی با رسانش یونی ضعیف یا محلول‌های غیرآبی نیز بدلیل داشتن امپدانس ذاتی بالا، موجب ایجاد نویز می‌شوند.

3- استفاده از کابل‌های محافظت شده و کوتاه: نویزهای محیطی می‌توانند از طریق کابل‌های اتصال دستگاه به محفظه‌ی الکتروشیمی و الکترودها، سبب ایجاد اخلال در نتایج حاصل از آزمون‌های الکتروشیمیایی گردند. به منظور کاهش این تداخل‌ها از کوتاه بودن کابل‌های اتصال محافظت شده تا حد امکان اطمینان حاصل نمایید تا بدین ترتیب جذب نویزهای محیطی به حداقل رسانده شود.