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电极指 电子或电气装置、设备中的一种部件，用做导电介质 （ 固体、气体、真空或电解质溶液 ） 中输入或导出电流的两个端。 样品在进行电输运测量前，首先要制作电极，而电极的制作方法和制作质量的不同、会导致接触电阻差异非常大！所以，要格外注意。 电极的制作方法有：导电银胶法、压铟法、镀膜法、点焊法等。下面，我们逐一介绍。 1． 导电银胶法； 2 ．压铟法； 3 ．镀膜法； 4 ．点焊法。 导电银胶法 : 导电银胶是固化后或干燥后，可以导电的一种粘结剂。其主要由导电的金属银颗粒和环氧树脂组成。 市场上有很多品牌和型号的银胶，其银粉颗粒大小不同，与环氧胶的比例不同，因而性能差异很大。我们试用过几个品牌的银胶，发现美国杜邦 5007E 可以用于低温下输运测量。接触电阻最好时，可以达到几个欧姆。 使用方法：将铂丝（直径约 20um ）的尖端粘一些银胶，而后放置在样品所需之处，大约 15min ，银胶干燥了就可以了。 优缺点：操作简单，不破坏样品；但是，接触电阻往往随温度变化而变化。 压铟法： 银胶法虽然简单，但是当样品表面有一层氧化膜时，此方法就无法使用了。此时就要用“压铟法”来解决。 压铟法是将一小段铟丝，用硬物反复地压、擦于样品需要制作电极的地方，一直到样品局部表面层破裂，金属钢渗入到破裂的缝隙中为止。 然后，将铂丝放置在该处，之后有两种方法处理：一种方法是继续压铟在铂丝上面，通过铟的形变来保持铂丝和钢牢牢地接触；另一种方法是用电烙铁微微加热，使铂丝和锢熔合在一起。 压铟法的优点是简单、容易；缺点是失误率较高，且破坏样品，对于较小、较薄的样品，很难操作。 镀膜法 现在有很多种镀金属薄膜的方法，如热蒸发、磁控溅射、电子束蒸发等。在样品上覆盖掩模板 , 就可以在特定的区域镀上一层金属膜作为样品的电极。 镀膜法的好处是，它可以在真空中完成，因此，样品不会被空气氧化；另外，通过选取合适的金属，可以制作出接触电阻很小的电极；再有，通过精加工的掩模板，可以使电极的形状非常规则。尤其在测量霍尔电压时，这会非常重要。这是因为横向霍尔电压电极的位置是否在等电位上，对减少纵向电阻分量影响至关重要。 镀膜法虽然对工艺要求高一点，但是优点太多，因此越来越多的实验组采用这个方法了。 点焊法 例如，超声金属点焊机，其原理是把超声波的振动转换成电极与样品表面的摩擦运动；在摩擦过程中，样品上金属的氧化层会破坏掉，并且产生热量使金属变软，分子更活跃；同时对其施加压力，使电极端面与金属面互相浸入而形成分子间的熔合。 制作时，首先要在样品上需要制作电极的地方镀一小块金属膜（一般是金膜），然后将金线一端点焊在金膜上面，金线的另一端，连接在外部测量点上。 该方法的优点是：接触电阻可以很小，电极点也可以很小（ 20um ），因此可以适用于很小的样品；金属线和金属膜可以选用同种金属，以彻底消除接触电势、热电势和热胀冷缩等的隐患。缺点是：制作相对麻烦，接触点不及银胶法牢靠，对制作工艺要求稍高些。 总之，制作电极有很多种方法，不同的方法效果也不同。当我们准备测试一个新的样品时，要试验几种电极制作方法，并比较它们的结果，如接触电阻、接触势垒大小、冷热循环后电极变化情况等，最后选择一种最好的方法来制作电极。 在电输运的实验研究中，电极制作是基础的基础，务必要精心准备！否则，我们的实验数据要么有规律无法发现；要么就是系统误差导致的假象规律，要么就是噪声很大而无法使用的数据！ ​

心电图 (ECG) 、肌电图 (EMG) 和脑电图 (EEG) 系统通过测量活体组织表面的电势，分别测量心脏、肌肉和大脑随时间的活动。通过测量体内的离子电流可以检测神经刺激和肌肉收缩。这是通过使用生物电电极来实现的。 带负电的离子是阴离子，带正电的离子是阳离子。人体中的电流流动是由于离子流动，而不是电子。生物电电极是一种传感器，可感测组织表面的离子分布，并将离子电流转换为电子电流。将电解质溶液 / 胶冻放置在电极与组织接触的一侧；电极的另一侧由导电金属组成，连接到连接仪器的引线上。化学反应发生在电解质和电极之间的界面处。 微小的负电位 测量系统的范围和量程 电解质 - 电极界面简介 电流可以从电解质流向非极化电极。（极化电极的作用更像电容器，电流发生位移，但不能在电解界面上自由移动）。当电极中的原子氧化形成阳离子和电子时，电流穿过界面。阳离子被释放到电解质中，电子通过引线携带电荷。类似地，电解质中的阴离子向界面移动，将自由电子传递到电极。 由于阴离子和阳离子的不均匀分布，界面上会产生一种称为半电池电位的电压。它在心电图、肌电图和脑电图上表现为直流偏移。 银 / 氯化银 (Ag/AgCl) 是一种非常受欢迎的电极，因为它的半电池电位非常低，约为 220 mV ，并且易于制造。 Ag/AgCl 电极是非极化电极，它们允许电流穿过电解质和电极之间的界面。非极化电极在抑制运动伪影和对除颤电流的响应方面优于极化电极。运动伪影和除颤事件都会对电解质和电极界面的电容进行充电。图 1 显示了等效电气模型。 AgCl 层降低了电极的阻抗。这对于进行心电图和脑电图测量的直流附近低频非常重要。 患者准备挑战与系统设计相关 临床医生在进行生物电势测量时面临实际挑战。他们必须准备好患者的皮肤，以便与电极良好接触。干燥和 / 或老化的皮肤会产生高阻抗，从而难以获得良好的读数。此外，电极到皮肤的阻抗因种族、年龄和性别而异。 临床医生用温和的磨料摩擦皮肤，去除薄薄的死皮层，使组织和电极上的电解质之间的离子流动更好。这可以确保更好的测量，但需要时间。当电解质在几个小时内干燥时也会出现问题。这增加了电解质中的阻抗，从而稳定地增加了直流偏移，进而扩大了仪器的动态范围。这两个挑战都与系统设计人员相关。 使用银 / 氯化银电极在 10 Hz 频率下，在皮肤经过适当处理的情况下，皮肤到电极的阻抗通常约为 5 k Ω。该阻抗因制造商而异。在设计 ECG 和其他生物电势前端电路时，设计人员必须记住，可能会经常遇到 500 k Ω 的阻抗。 银可被当作工作电极而应用于在生物医药、食品安全、环境检测领域，也可以当作 参考电极，前提是要经过化学或电化学处理成银 / 氯化银电极方能稳定使用，也有人 会将银处理成氧化银当作拟参考电极，其参考电位会有些许不同，可参考图 1 得知， 氧化银 (Ag/AgxO) 对于标准氢电极的电位为 -0.153 V ，银 / 氯化银的参考相对电位是 0.197 V 。 参考的电位 梳状电极 梳状干电极与湿电极阻抗对比 Ag-AgCl （银 - 氯化银；）电极体直流阻抗 <1 欧；子母扣电极体直流阻抗 <50 欧。 第一，无需使用导电膏，可直接使用，体现干电极的特点； 第二，干电极具有很好的柔韧性，保证干电极与头皮稳定接触及使用舒适度； 第三，干电极是梳状结构，可用于有头发覆盖区域。 许多临床医生从不花时间准备皮肤以连接电极，除非他们在获取良好信号时遇到问题。此外，脑电图记录中通常使用带有糊剂的金电极，这些电极产生的阻抗比银 / 氯化银电极高得多。将电极放置在胸腔上将使皮肤到电极的阻抗比放置在四肢上的电极低约 2.5 倍。 超电势设计 过电势是半电池电势与零电势之间的差值。它显示为测量仪器的直流偏移。就 ECG 而言，人胸部的差分电压（心脏信号）的幅度通常为 1.8 mV ，直流偏移高达 300 mV 。与心脏信号相比，直流偏移的巨大程度限制了应用于前端放大器的增益量。例如，应用 100 的增益会将 5 mV 心脏信号增加到 500 mV ，但也会将 300 mV 直流偏移增加到 30 V 。 通常使用在 ± 5V 等宽电源电压下运行的放大器来利用更大的输入电压范围。此外，设计者还能够应用更多增益。 设计人员经常使用 ± 7.5 V 的大电源轨来应对 ECG 设备必须工作的恶劣环境，例如手术室 (OR) 。在手术室中，心电图前端电路会看到干扰信号，例如消融、电烧灼、除颤、外部起搏、内部起搏、起搏器 H 场遥测和大量其他信号。此外，一些放大器（例如 Analog Devices AD8220 和 AD8224 ）具有轨到轨架构，允许设计人员设置更高的增益。 电极放大器 另一个常见问题是电极极化。如果皮肤接触不良，前端放大器的输入偏置电流会使电极极化。 图 2 显示了输入偏置电流小于 1 pA 的 JFET 输入运算放大器，例如 Analog Devices AD8625 / AD8626 / AD8627 和 AD8641 / AD8642 / AD8643 。 JFET 输入仪表放大器（例如 AD8220 和 AD8224 ）（如图 2 和图 3 所示）的输入偏置电流低于 20 pA 。 结论 了解电极中的电化学相互作用有助于阐明其行为的细微差别。此外，它还使设计人员能够了解临床医生在给患者放置电极时面临的挑战。对电极与皮肤界面的透彻了解可确保信号采集正确可靠，从而使临床医生能够正确诊断患者的病情。 关注公众号“优特美尔商城”，获取更多电子元器件知识、电路讲解、型号资料、电子资讯，欢迎留言讨论。