SECM150 緊湊型掃描電化學顯微鏡

SECM是基于顯微技術(shù)的探針，測得的圖像對比度可以顯示所研究表面的局部電化學活性。傳統(tǒng)電化學測試獲得的是整個樣品表面的平均信號，而采用SECM可以空間分解電化學特性，獲得樣品的局部特性。局部特性可以作為補充信息來幫助用戶解釋全局測量結(jié)果。

Bio-Logic的掃描電化學工作站M370和M470是較全面的微區(qū)電化學工作站，都包含了SECM模塊。其中M470總共包含了9個模塊，分別為掃描電化學顯微系統(tǒng)（SECM）、交流掃描電化學顯微系統(tǒng)（ac-SECM）、間歇接觸掃描電化學顯微系統(tǒng)（ic-SECM）、微區(qū)電化學阻抗測試系統(tǒng)（LEIS）、掃描振動電極測試系統(tǒng)（SVET）、電解液微滴掃描系統(tǒng)（SDS）、交流電解液微滴掃描系統(tǒng)（ac-SDS）、掃描開爾文探針測試系統(tǒng)（SKP）、非觸式微區(qū)形貌測試系統(tǒng)（OSP）。而相較于M470，SECM150是一款新的便攜式的、入門級的SECM設備。

圖1 SECM150緊湊型掃描電化學顯微鏡

一、SECM簡介

SECM 150 是一款價格低、分辨率高（＜10 nm）、體積小的掃描系統(tǒng)，其小體積的特點尤其適用于手套箱工作。壓電定位器搭載電容位置傳感器，可以在整個掃描范圍內(nèi)提供10nm 的分辨率。集成的雙恒電位儀，可以測量超低電流，分辨率達到6.1 fA。

（1）  如此緊湊，適用于手套箱！

實驗室空間經(jīng)常受限，尤其當實驗需要嚴格的空氣氣氛控制時，對實驗儀器的體積大小也有嚴格的要求。SECM150的設計盡可能緊湊，同時保持了高性能。其重量只有8kg，其尺寸適用于像手套箱一樣狹小的環(huán)境。比如，PU51恒電位儀只有10cm長，61g重。其掃描臺的尺寸也只有190*225*230mm。SECM150是目前市面上體積最小的SECM設備。

（2）超高分辨率＜10nm掃描分辨率

SECM150的探針位置由3個壓電掃描平臺控制，掃描范圍為200*200*100μm。每個坐標軸上的位置分辨率都低于10nm。Bio-Logic Pt超微探針有很多不同的尺寸，最小1μm。但是SECM150可以適用任何材料的更小的探針。恒電位儀具有較高的電流范圍靈敏度100pA，分辨率6.1fA。SECM150的超高分辨率幾乎可以滿足所有的SECM測試。

（3）  快速掃描

SECM150在測試過程中，可每秒掃描20個離散點。這種快速掃描儀器可以用來研究時間變量系統(tǒng)。其掃描速率為200μm/s。例如，圖2中為18min內(nèi)測量了10000個點的數(shù)據(jù)。

圖2 金樣品在鐵溶液中的測試結(jié)果

二、SECM150的應用

SECM150應用廣泛，可用于研究材料表面的電化學反應。下面列舉一些應用案例：

（1）電池

鋰離子電池：LiCoO₂糊電極分解的Li⁺的空間異質(zhì)性。

鋰離子電池：在操作條件下的固體電解質(zhì)界面的形成和演化。

鋰離子電池：分離器絕緣性能均勻性的研究。

鋰空氣電池：通過探針收集氧來判斷氧在氣體擴散電極上的傳質(zhì)阻力。

氧化還原流電池：集流器鈍化的研究。

（2）腐蝕/涂層

測定金屬合金中的粒子和相的電化學特性（夾雜物、金屬間化合物顆粒、晶界、晶粒）。

研究金屬合金的局部腐蝕機制。

特定防腐處理保護均勻性的演變。

（3）燃料電池與光催化

催化劑的空間分辨催化性能。

催化劑組成篩選。

（4）生物傳感器

測試受體對探針產(chǎn)生的特定分子的反應性。

用探針的固定化技術(shù)測試局部產(chǎn)生的分子。

（5）基礎(chǔ)電化學

導電基底上電子轉(zhuǎn)移分布的研究。