Tungsten (W) as electrode material: Electrode potential and small-signal impedances

Abstract

Tungsten (W) microelectrodes were made with a taper of the tip of about 1∶10 and insulated with lacquer leaving a tip length of about 10–100 μm. The resting potential in saline was about −0·3 V relative to an Ag/AgCl reference electrode for input currents <10⁻¹² A. The small signal impedance was ideally that of a capacitor 0·4 pF/μm² between 10 Hz and 1000 Hz. Imperfect insulation at the tip caused this impedance to be increasingly resistive. The voltage response to positive and negative current pulses was symmetrical for currents up to 10⁻⁸ A. The results obtained in the brain of the conscious monkey and the anaesthetised frog were similar to those obtained in the salines. The electrochemical properties of tungsten were studied using macroelectrodes: the metal behaves as an inert metal within the potentials where it is usually used in biological experiments.

Sommaire

Des microélectrodes au tungstène (W) ont été réalisées avec un amincissement de la pointe d'environ 1 à 10 et isolées avec de la laque en laissant une longueur nue à la pointe d'environ 10 à 100 μm. Le potentiel de repos dans une solution salée était d'environ −0·3 V par rapport à une électrode de référence Ag/AgCl pour des courants entrants <10⁻¹² A. L'impédance de petit signal était idéalement celle d'un condensateur de 0·4 pF/μm² entre 10 et 1000 Hz. L'isolation imparfaite de l'extrémité a amené cette impédance à être de plus en plus résistive. La réponse en voltage à des impulsions de courant positives et négatives était symétrique pour des intensités jusqu'à 10⁻⁸ A. Les résultats obtenus dans le cerveau du singe conscient et dans celui de la grenouille anesthésiée étaient similaires à ceux obtenus avec les solutions salées. Les propriétés électrochimiques du tungstène on été étudiées sur des macroélectrodes: le tungstène se comporte comme un métal inerte pour les potentiels auxquels il est généralement soumis dans les expériences biologiques.

Zusammenfassung

Wolfram-(W)-Mikroelektroden wurden mit einer im Verhältnis 1∶10 zugespitzten Spitze hergestellt und mit Lack isoliert, wobei eine Spitzenlänge von etwa 10–100 μm belassen wurde. Das Ruhepotential in Salzlösung war etwa −0·3 relativ zu einer Ag/AgCl Referenzelektrode für Eingangsströme 10⁻¹² A. Die Kleinsignalimpedanz war idealerweise die eines Kondensators 0·4 pF/μm² zwischen 10 Hz und 1000 Hz. Durch schlechte Isolierung der Spitze wurde die Impedanz zunehmend widerstandsfähiger. Die Spannungsfrequenz zwischen positiven und negativen Stromimpulsen war für Spannungen bis zu 10⁻⁸ A symmetrisch. Die aus dem Gehirn eines Affen bei Bewußtsein und die von einem narkotisierten Frosch erzielten Resultate waren den in der Salzlösung erzeugten ähnlich. Die elektrochemischen Eigenschaften des Wolframs wurden unter Verwendung von Makroelektroden untersucht: Das Metall reagiert wie ein Inertmetall innerhalb der Potentiale, bei denen es normalerweise in biologischen Experimenten verwendet wird.