임피던스 스펙트로스코피

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임피던스 스펙트로스코피 (Impedance Spectroscopy)
임피던스 측정은 생물막, 합성막, 전극 표면의 산화/환원반응, 부식, 전기이중충 등의 구조적/기능적 측면에 대한 비파괴 분석으로 널리 사용되어 왔으며, 교류전원을 이용하여 주파수를 변화시켜 가면서 각 시스템을 저항. 캐패시턴스, 인덕턴스 등의 전기적 요소로 분석해 내는 기법이다. 특히 낮은 주파수에서의 임피던스 측정은 0.1 nm 수준의 공간 분해능력을 얻을 수 있어 정밀한 구조분석에 아주 효과적이다.

임피던스 분석은 일정 주파수 ω와 전류크기 io 를 가지는 교류전류를 시스템 흘려보내면서 그 때 형성되는 전압크기 vo 와 위상차 ψ를 가지는 전위를 측정하여 이를 임피던스로 전환하는 것이다. 이 때 저항 요소는 전류와 전위의 위상차가 0o가 되며 캐패시터는 90o의 위상차가 나게 된다.

여기서 f는 주파수, t는 시간이다. 식 2.9과 2.10에 의해 임피던스는 다음 식과 같게 된다.

일반적으로 직류전원에서의 전위는 단순히 캐패시턴스의 영향이 배제된 저항으로만 나타나지만,
교류전원에서는 저항과 캐패시턴스의 영향이 함께 포함된 임피던스로 나타나게 된다. 즉 저항과
캐패시터가 직렬로 연결되어 있다면 임피던스는 아래의 복소수 식으로 저항과 캐패시턴스 영향을
함께 표현하게 되는 것이다.

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