ドイツ・Novocontrol Technologies社

誘電率測定アナライザー（Broadband Dielectric Spectroscopy/BDS)のご紹介

Novocontrol Technologies社 沿革

1980

Novocontrol GmbH をHundsangen ／ドイツに設立

1992

Broadband Dielectric Spectroscopy （広帯域誘電分光法/ＢＤＳ）開発に着手

1998

初号機となる周波数応答BDSアナライザーを開発

1999

Active Sample Cell ZGS 上市

2001

Alpha-Aアナライザーシリーズ、ZG4テストインターフェースを上市

2002

EIS テストインターフェース POT/GAL 上市

2004

Novocontrol Technologies GbmH &Co.KGに社名変更

2007

高電圧オプション HVB4000 上市

2014

Montabaur に事務所移転

2016

PHECOS Peltier Heat/Coolシステム 上市

2017

Alpha-A アナライザー更新（Rev. C）

2018
2018

新ソフトウェア DETACHEM 上市
NEISYS (Novocontrol Electrochemical Impedance System) 上市©MORIMURA BROS., INC. 2021 All Rights Reserved.

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概論■ 誘電率分光法、導電体分光法、電気化学分光法とはこれらのメソッドは、基本的に2つないしそれ以上の電極間に設置されたサンプル材料のインピーダンススペクトラムZ ＊(ω) を測定します。
サンプルは液体でも固体でも測定可能です。測定されたスペクトルは主に2つの研究分野で評価されます；
誘電率スペクトロスコピー(分光法)と導電体スペクトロスコピー(分光法)
ここでの主な研究対象は材料特性で、電極が与える影響を極力回避する様にします。固有の電気的材料特性、例えば複雑な誘電率ε ＊(ω)もしくは導電率σ ＊ (ω)スペクトルは、Z ＊ (ω) とサンプルの直径から簡単に測ることが出来ます。
透磁率はμ ＊(ω)はサンプル電極をサンプル材料で満たした誘電コイルに置き換えると算出出来ます。
周波数以上に、電気材料の特性はその他のパラメータに依存します。最も重要なものは温度です。
時間、DCバイアス、AC電界強度、および圧力依存性も頻繁に考慮されます。これに関連して、電界強度依存性と高調波を使用した非線形特性を研究することで、更なる情報を得ることができます。

電気化学スペクトロスコピー(分光法)(EIS)
ここでは主に電極/材料界面の特性に焦点を当てています。電極は通常金属でできています。多くの場合、材料は電解質またはイオン導電体です。インピーダンススペクトルは通常、制御されたDC電圧(定電位)または電流(定電流)条件下で取得されます。
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高性能Alpha-Aアナライザー モジュール測定システム

Alpha-Aアナライザーとは、Novocontrol Technologies社のメインアナライザーです。
主な特徴

広範な周波数レンジとインピーダンスレンジ
3μHz-40MHz、 0.01-1014Ω 広範囲な周波数帯とインピーダンスをカバー。
導体から絶縁体まで、超広範囲な周波数帯条件での測定が可能。

広範な静電容量に対応可能
対応静電容量 1fF-1F なので、低キャパシタンスのサンプルも対応可。

位相と誘電正接の高測定精度
絶縁体の測定のキーファクターとなる位相と誘電正接の精度。
位相確度 0.002°、tan(δ)確度 3・10-5 により低損失誘電体および絶縁体の広帯域特性評価が可能。

Alpha-Aアナライザー©MORIMURA BROS., INC. 2021 All Rights Reserved.

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高性能Alpha-Aアナライザー モジュール測定システム■ Alpha-A メインフレーム 仕様概略 （Rev.C 2017）
周波数範囲：

3 µHz-40 MHz（13桁）(※上限値はメインフレームタイプにより異なります)

周波数精度：

10 ppm、32ビット分解能

インターフェース：出力、入力接続：■ Alpha-A メインフレーム タイプ
周波数範囲が異なる次のメインフレームタイプを使用できます。

Alphaメインフレームタイプ

タイプコードGPIB / IEEE488システム制御ポート

上限周波数40 MHz

Alpha-AT

P25 Sub-Dテストインターフェイスコネクタ

上限周波数20 MHz

Alpha-AN

上限周波数3 MHz

Alpha-AK

上限周波数0.3 MHz

Alpha-AL

BNC、3端子単独のゲインフェーズ動作
AC信号出力

45 µV-1.36 Vrms

DCバイアスアウト

テストインターフェースとの組み合わせでのみ利用可能

信号発生器の出力インピーダンス

50Ω

V1、V2電圧チャネル範囲

0.045 ..ACまたはDC結合13レンジで45 Vp、シングルエンド

電圧チャネルの入力インピーダンス< 1MΩ | 20 pF

精度
V2 / V1電圧比

3×10-4 *位相角（φ）：

0.02°*

分解能
V2 / V1電圧比

3×10-5位相角（φ）：

0.001°■ Alpha-A メインフレーム オプション
次のメインフレームオプションを使用出来ます。

Alphaメインフレームオプション

追加コード

DCバイアス±40V、70mA

B

高速測定オプション。高速時変プロセスのオンライン監視のためにGPIBポートを介して最大157インピーダンスまたは毎秒210ゲインフェーズデータポイントの測定レートをサポート。

F

備考：
・コストパフォーマンスを踏まえると、一番の推奨はAlpha-ANB（DCバイアス付き20 MHz）です。
・DCバイアスオプションBがない場合、POT / GAL 15V10AおよびPOT / GAL 30V2Aを除くすべてのテストインターフェイスのDCバイアス機能も使用できなくなります。

※詳細は仕様表をご参照ください©MORIMURA BROS., INC. 2021 All Rights Reserved.

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高性能Alpha-Aアナライザー モジュール測定システム■ Alpha-A アナライザー 精度表

下記条件で測定した場合の精度になります；◆ 温度15℃～25℃◆ オシレータレベル 1Vrms◆ アクティブサンプルセルZGS ないしZG4, ZG2の2ワイヤーモードのBNCインピーダンス入力で測定©MORIMURA BROS., INC. 2021 All Rights Reserved.

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高性能Alpha-Aアナライザー モジュール測定システム■ モジュールシステムとテストインターフェース
Alpha-Aメインフレームアナライザーと、各テストインターフェースを組み合わせることにより、任意のシステム拡張が可能。

ZGS …❶
ZGSは2電極測定用のインターフェースです。ZG2と同じ機能を持っていますが、ZGSにはNovocontrol製温度調節システムに使用可能なアクティブ並行板サンプルセルが付属しています。
併行板電極にセット出来る様なサンプルを測定するのに適しています。
例：ポリマー、半導体、ガラス、液体、高イオン伝導率を持たない粉体等

ZG2 …❷❷❸❶

2電極測定用インターフェース。Novocontrol BDS1200パッシブ
並行板サンプルセルと併用、もしくはユーザーオリジナルのサンプルセルと電極部材で併用可能

ZG4 …❸
ZG2同様のインターフェース。ZG2より優れている点として、3、4電極測定可能、高インピーダンス1TΩ | 10pFの差動電圧入力がサポートされています。推奨用途として、電極接触インピーダンスまたは電極サンプル界面分極が大きいサンプル等。
例：電解質、イオン電導性のある液体(水系等)©MORIMURA BROS., INC. 2021 All Rights Reserved.

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高性能Alpha-Aアナライザー モジュール測定システム■ モジュールシステムとテストインターフェース
Alpha-Aメインフレームアナライザーと、各テストインターフェースを組み合わせることにより、任意のシステム拡張が可能。

HVB300 ・ HVB1000 ・ HVB4000 …❹
HVB300、HVB1000、HVB4000は、それぞれ±150Vp、±500Vp、±2000VpのDCないしAC電圧振幅の為の高電圧インターフェース。
下記等の用途で、特に絶縁体、半導体などを、高AC/DC電圧で測定する場合等に推奨しています。

❻❹❺◆ 非線形絶縁体、導電体、インピーダンス分光法◆ 高負荷下における材料物性評価◆ 1014Ωを超える様な高インピーダンスサンプル測定

POT/GAL 15V-10A ・ POT/GAL 30V-2A …❺
POT/GAL 15V-10AとPOT/GAL 30V-2Aは 電気化学インピーダンス(EIS)、導電体、絶縁体、ゲインフェーズ分光法の為の高電流インターフェース。下記等の用途に推奨。
◆ 電気化学セル反応、金属電極インターフェース、イオン導電体、導電性液体◆ 0.001~1013Ωの、低～高インピーダンスサンプル◆ 高電流での低インピーダンスサンプルや電子部品の測定©MORIMURA BROS., INC. 2021 All Rights Reserved.

G22 …❻
G22ｈｓ高精度周波数応答ゲインフェーズ測定用のインターフェース。V1high-V1lowとV2highV2lowの2電圧チャンネルでのフェイズシフト測定が可能。コンポーネントや材料のインピーダンス測定には使用不可。
08温度調節システム■ 概論
温度コントロールは、誘電体のインピーダンス測定の性能を拡大させます。
分子緩和、導電率、相分離、相転移、活性化エネルギー、ガラス転移温度、混合率、純度、経時変化、キュアリング等の様な、多くの材料特性の測定が可能です。

■ 高精度な温度調節システム
全てのNovocontrolの温度調節システムは、ターンキーシステムであり、マイクロプロセッサ装置によって制御されます。
システムはＰＣで制御でき、数日間にもわたる測定を、簡単かつ安全に全自動で実行可能です。
非常に時間のかかる低周波域の測定時も、測定者が現場で待機する必要がありません。

システムは、フロントパネルもしくはGPIBインターフェースを経由したＰＣ、どちらでも制御が可能です。
次の温調システムは、Alpha-Aアナライザーモジュールシステムと組み合わせて使用できます。
※Phecos Peltier Heat/Cool Systemと、Novotherm-HTは、RFアナライザーでは組み合わせての使用は出来ません。
※Novotherm-HTは高温対応サンプルセルが必要となります。

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09温度調節システム■ 温度調節システム ラインナップ
Quatro Cryosystem◆ -160℃～400℃◆ 最上位機種

Novotherm◆ 室温～400℃◆ 経済的なターンキー
温度調節システム©MORIMURA BROS., INC. 2021 All Rights Reserved.

Alpha-Aアナライザーと共通のソフトウェアで制御可能

Novocool◆ - 100℃～250℃◆ 経済的なCryosystem

Novotherm-HT◆ 室温～1200℃、1400℃、1600℃(選択可)◆ 専用サンプルセル付属

PHECOS◆ - 50℃～200℃◆ Peltier Heat/Cool System

Preparation Chamber◆ 25℃～400℃◆ 真空制御による大気・温度環境下でのサンプル測定用チャンバー

10温度調節システム■ 温度調節システム 仕様一覧表
品番

Quatro Cryosystem

Novocool

PHECOS

温度制御範囲-160℃～+400℃-100℃～+250℃-50℃～200℃(気温25℃未満時)

温度可変速度

0.01℃/min~20℃/min

0.1℃/min～20℃/min

0.01℃/min ～30℃/min

温度安定性

0.01℃

±0.1℃(温度確度)

0.1℃ (温度確度 0.2℃)

備考

窒素ガス低燃費(目安：1L/hr atT>-100℃)

窒素ガス低燃費(目安：1.5L/hr at T>-50℃)

Peltier素子を熱源として使用の為、低温窒素ガス不要。

品番Novotherm

Novotherm-HT

Preparation Chamber

温度制御範囲室温～400℃

室温～1200℃/1400℃/1600℃+25℃～400℃

温度可変速度

0.01℃/min～30℃/min

0.1℃(温度分解能)

温度安定性

0.1℃(温度精度0.1℃)

備考

安定時間5min以内(0.1℃安定の場合)

バブルフリー・湿気を除いたサンプルを準備する為のPreparation Chamber。温度管理と真空状態によりサンプル中のガスを除去。

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熱源：高温炉用Pt/PtRh熱電対

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まとめ
Novocontrol Technologies(独)社製アナライザーは、周波数対応領域の広範さ、測定精度、高精度な温調システムとそれらを一元管理できるソフトウェア
Alpha-Aアナライザーのモジュールシステムによる柔軟な拡張性

全自動測定によるユーザー利便性の向上などの点から、他に類をみないユーザー体験をご提供いたします。
国内でのデモ測定も対応致しますので、ご興味ある方は是非下記までご連絡下さい。