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Messkopf (Front-End)

Kommerziell erhältliche Impedanz-Messsysteme haben oft Schnittstellen (Ausgang des Anregungssignals, Signaleingänge), die beispielsweise auf die Belange der Nachrichtentechnik oder der Materialwissenschaft abgestimmt, jedoch nicht für die Messung an elektrochemischen Systemen optimiert sind. Daher können mit Elektroden kontaktierte biologische Materialien nicht problemlos an diese Geräte angeschlossen werden. Nahe am Messobjekt angebrachte Anpassverstärker (Front-Ends) können entweder die Spannung am oder den Strom durch das Messobjekt führen. Gleichzeitig wird der durch das Messobjekt fließende Strom (Spannungsklammer) oder die über dem Objekt abfallende Spannung (Stromklammer) gemessen. An den Messeingängen kommt es dabei auf eine minimale Belastung des Objektes durch hohe Eingangsimpedanz und geringe parasitäre Kapazitäten an. Wegen der teilweise sehr kleinen Messsignale müssen alle Verstärker extrem rauscharm ausgelegt sein (Barthel et al. 2007). Diese Forderung steht im Konflikt zu der für viele Applikationen geforderten hohen Bandbreite. Am iba entwickelte Lösungen enthalten sowohl hardwareseitige Optimierungen als auch subsequente mathematische Bearbeitung der Messdaten mit dem Ziel der Dekonvolution mit dem bekannten Übertragungsverhalten der Verstärker. 

Die Kompensation des Temperaturfehlers ist bei Leitfähigkeitsmessungen an Elektrolyten gut etabliert aber bei biologischen Materialien nur teilweise umsetzbar. Das liegt an der komplexen Zusammensetzung dieser Materialien mit einem unübersichtlichen Einfluss der Temperatur auf die Teilsysteme. Daher wird in unseren Projekten die Temperaturregelung der Messkammer einer Temperaturkompensation  vorgezogen.

Barthel, A., Beckmann, D., Friedrich, J., Mock, I., Nacke, T., & Payerl, P. 2007, "IMPSPEC - Ein Hard- und Softwarekonzept für die (Bio)-Impedanzspektroskopie", Chemie Ingenieur Technik, vol. 77, no. 12, pp. 1948-1954.
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