Potential Transducing Properties of Microelectrodes Filled with Electrolyte or Metal

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Abstract
Glasmikropipetten mit Spitzendurchmessern von 2,5 μm, d. h. eine Größenordnung größer als die gewöhnlichen elektrophysiologischen Elektroden, werden dazu benutzt, in 0,1 ᴍ KCl die Potential-Übertragungseigenschaften (PTP) für Sinus- und Stufenpotential von Elektroden zu vergleichen, die gefüllt sind a) mit 0,1 ᴍ KCl (EM) und b) mit Metall (MM). Die PTP sind abhängig von drei Elektrodenparametern, Rs, R, C und von der Verstärkerstreukapazität Ca. Die Parameter werden durch Messung des bei Anlegen einer Dreieckspannung entstehenden Strom-Zeitverlaufs bestimmt, Fig. 3. Rs, der Lösungs-Serienwiderstand, ist vor der Elektrodenspitze lokalisiert, Fig. 1, table 1. Rs bestimmt zusammen mit Ca die obere Grenzfrequenz der Messung, eqs. (11) und (12). Der Elektrodenwiderstand R (table 2) und die Elektrodenkapazität C sind bei EM kleiner als bei MM. Das führt - bei unkompensiertem Ca - zu komplementären PTP von EM und MM: EM sind besser für Niederfrequenzmessungen (ω RC ≦ 1, d. h. 0 - 10 KHz oder lange Stufendauer t/RC ≧ 1), während MM - wegen größerem C - besser verwendbar sind zur Hochfrequenzmessung (ω RC ≧ 1, f ≧ 10 KHz oder kurze Stufendauer t/RC ≦ 1), Figs. 4 und 5. Der Spannungsmeßverstärker, Fig. 2, gestattet elektronische Kompensation von Ca. Die resulierende Verbesserung der PTP beträgt zwei Größenordnungen, Figs. 4, 5 und 6. MM mit Ag/AgCl- oder Sb-Füllung können zur Messung von pCl bzw. pH in anorganischen Elektrolyten verwendet werden. Fig. 7. Die unvermeidlichen Probleme von MM (sehr kritisch für MM kleiner als die Modellelektroden) werden im Appendix behandelt.

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