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扫描探针显微镜SPM/AFM
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主题：【第八届原创】SPM观察金属表面局部电位变化

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发表于：2015/09/27 13:57:43 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
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1、SPM原位分析
扫描电化学显微镜可用于原位检测电极表面微区电位、电流分布以及检测微观尺寸上的STM形貌分布。采用XMU-BY电化学扫描显微镜研究碳钢试样在孔蚀电位Eb及亚稳态孔蚀电位Em下恒电位极化时，碳钢试样表面的微区电位分布的变化。
SPM技术是一种新型的观测金属表面的测试技术，包括扫描隧道显微镜(STM) 、原子力显微镜(AFM) 、磁力显微镜(MFM) 等。相较于其他表面分析技术，SPM不仅能够采用高分辨率的三维表面成相与测量，还能够对材料的性质差别进行研究。对于SPM的运用也从最初的测试工具发展为加工、制造等微观精密领域的应用。
本文中所使用的XMU-BY扫描电化学工作站可用于原位检测电极表面微区电位、电流分布以及检测微观尺寸上的STM形貌分布。此外，XMU-BY扫描电化学工作站特有的定点测试功能，可以自动地将扫描探针定位到感兴趣的区域，然后可以进行局部点位置多种电化学信息的跟踪测试，比如电位随时间的变化测试、电位随X/Y/Z方向距离的变化测试、物质分布变化的测试以及形貌变化的测试。
另外，还通过与恒电位仪联用，进行了外加恒电位条件下试样表面形貌的原位分析，实验用恒电位仪为。
图1为联用系统结构原理框图，原理框图如下：


图1扫描探针显微镜与恒电位仪联用系统结构原理框图


图2扫描探针显微镜与恒电位仪联用系统实物图



图2为根据原理结构框图我们所建立的恒电位下扫描探针显微镜实物图。从图中可看出， XMU-BY扫描电化学工作站由5部分组成：扫描平台（包括扫描探头、扫描平台底座、扫描器、探针架和探针）、控制机箱、恒电位仪、电机控制器、计算机控制系统。
2、实验与讨论
在碳钢孔蚀电位Eb下进行恒电位极化，得到Q235碳钢表面电位变化。每隔5min得到一张电位微区分布图，连续恒电位测量1h，将所得的图片使用CSPM Imager图片编辑软件进行分析，绘制出三维图像。图3为实时监测电位分布图，图4为将得到数据进行三维处理后的电位分布图。


图3 SPM恒电位极化下，碳钢表面电位分布



图4 恒电位Eb下Q235碳钢表面随时间变化的电位分布图

3、结论

在电位Eb恒电位极化下，碳钢表面微区电位同样呈现不均匀性，存在活性阳极与活性阴极区。
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