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开尔文扫描探针

       扫描开尔文探针测量技术是一种测量真空或空气中金属表面电子逸出功的方法,采用振动电容交流信号检测技术,可以不接触、无损伤的测量金属表面腐蚀电位及极化曲线,克服了传统的鲁金毛细管方法在薄液膜下测量的局限性,能够测定极少量液体甚至吸附分散水膜下金属的电极电位,从技术层面上解决了大气环境中不连续薄液膜下金属电极电位的测定方法。

SKP在半接触工作模式下采用二次扫描技术测量样品表面形貌和表面电势差信息。第一次扫描时,探针在外界的激励下产生周期性机械共振,在半接触模式下测量所得到的样品表面形貌信号被储存起来;第二次扫描时,依据第一次测量储存的形貌信号为基础,把探针从原来位置提高到一定高度,典型的数值为5 nm ~5 0 nm,沿着第一次测量的轨迹进行表面电势的测量。在表面电势测量时,探针在给定频率的交流电压驱动下产生振荡。表面电势的测量采用补偿归零技术。当针尖以非接触模式在样品表面上方扫过时,由于针尖费米能级Eprobe与样品表面费米能级Esample不同,针尖和微悬臂会受到力的作用产生周期振动,这个作用力一般含有ω的零次项、一次项和二次项。系统通过调整施加到针尖上的直流电压Vb,使得含ω一次项作用力的部分 (该作用力与探针和样品微区的电子功函数差成正比)恒等于零来测量样品微区与探针之间的电子功函数差。将针尖在不同位置的形貌和归零电压信号同时记录下来,就得到了样品表面的形貌和对应接触电势差的二维分布图。

       国家材料环境腐蚀平台中心拥有M370扫描电化学工作站,配置有 扫描开尔文探针测量系统,该系统具有非接触性、不干扰测定体系、对界面区状态变化敏感的优点,可以不接触金属表面原位测定腐蚀电位及其分布。


图1 M370扫描电化学工作站
文献资料
 
书籍/文献 主编/作者 出版社/期刊 出版/发表日期
电化学测试技术 张鉴清 化学工业出版社 2010年9月
腐蚀电化学原理(第三版) 曹楚南 化学工业出版社 2008年3月
Electrochemistry and Corrosion Science Nestor Perez Kluwer Academic Publishers Boston 2004年
电极动力学导论(第三版) 査全性 科学出版社 2002年6月
电化学阻抗谱导论 曹楚南,张鉴清 科学出版社 2002年7月
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