硬实力，真线性

生活不止眼前的枸杞，还有核酸和循环伏安。

这不，就有小伙伴打热线电话 400-604-0088 来询问 NOVA 中的 CV Linear Scan 和 CV Staircase 究竟有什么区别，那我们来聊一聊这个话题。

一图胜千言，这两种扫描方式的对比如下：

电化学工作站的基本工作原理:  一个指令波形（比如循环伏安是三角波，脉冲伏安是脉冲波等）的模拟信号（相当于指令）给到恒电位仪执行，采集的电流和电压由 A/D 模数转换器给出数字的结果。

CV Staircase 和 CV Linear Scan 的区别在于这个三角波的类型，如果三角波是线性（连续变化）的，即 CV Linear Scan，如果是阶梯状的，即 CV Staircase。

CV Staircase 参数中需要设置电位步长（step potential），而 CV Linear Scan 则压根就没有电位步长这个参数。可以想见，如果 CV Staircase 中的电位步长无穷小，那么它与 CV Linear Scan 就完全一样（很遗憾，实际的情况是步长不可能为无穷小）。

采用 Autolab Test cell 分别运行这两种不同的扫描方式，结果如下：

上述电路其实是 Randles 电路的现实版，R2 对应电荷传输电阻，C1 则对应双电层电容。总的电流等于流过 R2 和 C1 的电流之和。在两种电位扫描方式下，流过 R2 的电流是一样的，不同之处在于流过 C1 的电流。

结果对比

 ● 在 CV Staircase 下 

当一个 Potential Step（相当于一个电位阶跃）作用在该电路上时，流过 C1 的充电电流（或放电电流）刚开始较大，并随时间呈指数衰减。

总的电流如下图红色曲线所示，因为每次只在电位台阶的末端（Measurement time）采集电流（总电流），所以此时流过 C1 的电流基本可以忽略（Interval time 大于 RC 时间常数的5倍），总的电流基本上等于流过 R2 的电流。换句话说，在 CV Staircase 扫描方式下，相当于可以忽略 C1 的存在，也就是消除了双电层对测试的影响。

在 CV Linear Scan 下 

很容易推导出，流过 C1 的电流在正向扫描下等于 cν（c 为 C1 的电容值，ν 为扫描速率），在负向扫描下等于 -cν，这就是 CV Linear Scan 的 CV 图显示上下两条线的原因，两条线之间的电流差为 2cν。

结果叠加 

把两种扫描方式的结果叠加，是酱紫的。

客观地说，这两种扫描方式，在多数体系中，测试结果是比较接近的，而在有些体系中，则存在比较大的差别，比如下图 Pt 电极在硫酸中的循环伏安（详情请见应用报告 AN-EC-025）。

在氢的吸脱附，超级电容器，神经递质（用到超快速循环伏安 FSCV）等测试中，CV Linear Scan 是正确的选择。在极化曲线，锂离子电池循环伏安等测试中 CV Staircase 则更方便。

话都说到这了，那我们不妨再深入一点，探讨一下电化学工作站如何实现这两种扫描方式。

电化学工作站通常采用 D/A 数模转换器来生成指令波形，基本上任何波形都可以用这种方式来生成或近似生成，所以这种安排可以非常方便地满足各种电化学测量方法的需要，但这里面还是有个问题，就是 D/A 转换器生成的指令波形（模拟信号）会保持天然的离散特征。

 对于 CV Staircase 而言 ，因其本身就是离散的，D/A 转换器生成的指令波形对它来说可以说是完 美的选择，类似的还有脉冲波。

 而对于 CV Linear Scan 而言 ，情况就不一样了，D/A 转换器无法生成完 美的连续变化的线性指令波形。正因为此，大多数厂家会在阶梯波的基础上采用如下几种策略来实现近似线性扫描的处理：

采用尽可能小的电位步长，比如几微伏。

对 D/A 转换器生成的有离散特征的指令波形做滤波处理，生成近似的线性指令波形。

在电位台阶上做电流积分（或者在电位台阶上多次对电流采样）得到电量，然后用电量除以时间间隔得到“积分电流”，这个积分电流与线性扫描得到的电流往往很接近。

这些策略的好处是不需要增加额外的部件，但从本质上说，基础的波形仍是阶梯波，并非真正的线性波形。

那有没有厂家能提供真正的线性扫描呢？

您猜得没错，Autolab 能提供这种真正的线性扫描（否则，写这么多干嘛呢），那就是SCAN250 模拟式线性扫描模块。SCAN250 模块的主要作用是产生真正的线性指令波形，最 大扫描速率可达 250KV/s。

那小伙伴就要问了，PGSTAT302N 有 SCAN250 模块，那 VIONIC 威欧能不能提供这种真正的线性扫描呢？

答案是肯定的，每一台 VIONIC 威欧电化学工作站都具备模拟式线性扫描功能。