在電化學(xué)測(cè)試中,材料腐蝕的測(cè)試方法往往都是對(duì)樣品整體的測(cè)試，即只反應(yīng)樣品某個(gè)位置的整體結(jié)果，而如果想要反應(yīng)局部腐蝕材料與環(huán)境的作用機(jī)理的話，就需要使用微區(qū)掃描系統(tǒng)，而微區(qū)掃描系統(tǒng)所使用的幾項(xiàng)重要技術(shù)就是SECM、SVET以及SKP。那么今天我們就來(lái)了解一下SECM、SVET和SKP。
 

　　掃描電化學(xué)顯微鏡技術(shù) (SECM)
 

　　SECM 是一種基于電化學(xué)原理來(lái)測(cè)量通過(guò)置于基底附近溶液內(nèi)或靜止或移動(dòng)的微電極 (UME，直徑在幾納米到25 μm的電極) 的電流的儀器。它是基于電化學(xué)微電極 (UME) 和掃描隧道顯微鏡 (STM) 的發(fā)展而產(chǎn)生出來(lái)的一種分辨率介于普通光學(xué)顯微鏡與STM之間的電化學(xué)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)新技術(shù)。

　　SECM工作原理如圖 1所示, 工作過(guò)程中將探針(目前常用探針尺寸為25 μm或50 μm)、參比電極和對(duì)電極放置于類(lèi)似于K₃[Fe(CN)₆]的電解質(zhì)溶液中, 當(dāng)給探針施加一定的電壓后, 電解液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)：

 

　　SECM電解池

 

　　陽(yáng)極反應(yīng)：Fe(CN)64--e-→Fe(CN)63-
 

　　陰極反應(yīng)：2H2O→O2+4H++4e-
 

　　反應(yīng)產(chǎn)生電流, 且探針電流iT∞=4nFcDa(其中n為轉(zhuǎn)移電子數(shù), F為法拉常數(shù), c為離子濃度，a為探針的直徑, D為擴(kuò)散系數(shù)).當(dāng)探針與基底距離較遠(yuǎn)時(shí), 探針電流iT=iT∞.而當(dāng)探針與基底絕緣部分逐漸接近時(shí), 由于氧化性物質(zhì)在擴(kuò)散過(guò)程中受到阻力, 發(fā)生負(fù)反饋現(xiàn)象, 此時(shí)iT < iT∞.反之, 當(dāng)探針逼近導(dǎo)體時(shí)有部分的還原性物質(zhì)擴(kuò)散到基底表面被氧化成氧化性物質(zhì), 發(fā)生正反饋現(xiàn)象使iT>iT∞.
 

　　掃描振動(dòng)電極 (SVET) 技術(shù)
 

　　SVET是在掃描參比電極 (SRET) 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與SRET相比，SVET具有更高的靈敏度和信噪比。該技術(shù)能夠不接觸待測(cè)樣品表面,通過(guò)掃描振動(dòng)探針 (SVP) 測(cè)量局部電流、電位隨遠(yuǎn)離被測(cè)電極表面位置的變化,檢定樣品在液下局部腐蝕電位的一種先進(jìn)技術(shù)。它的測(cè)量原理為:電解質(zhì)溶液中的金屬材料由于表面存在局部陰陽(yáng)極在電解液中形成離子電流,從而在金屬表面形成電位差,通過(guò)測(cè)量表面電位梯度和離子電流探測(cè)金屬的局部腐蝕性能。
 

　　掃描開(kāi)爾文探針測(cè)量技術(shù) (SKP)
 

　　開(kāi)爾文探針是一種無(wú)接觸、無(wú)破壞性的儀器,可以用于測(cè)量導(dǎo)電的、半導(dǎo)電的或涂覆的材料與試樣探針之間的功函差。這種技術(shù)是用一個(gè)振動(dòng)電容探針來(lái)工作的,通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)外加的前級(jí)電壓可以測(cè)量出樣品表面和掃描探針的參比針尖之間的功函差。功函和表面狀況有直接關(guān)系的理論的完善使SKP成為一種很有價(jià)值的儀器。