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

Bio-Logic的掃描電化學(xué)工作站M370和M470是較全面的微區(qū)電化學(xué)工作站，都包含了SECM模塊。其中M470總共包含了9個(gè)模塊，分別為掃描電化學(xué)顯微系統(tǒng)（SECM）、交流掃描電化學(xué)顯微系統(tǒng)（ac-SECM）、間歇接觸掃描電化學(xué)顯微系統(tǒng)（ic-SECM）、微區(qū)電化學(xué)阻抗測(cè)試系統(tǒng)（LEIS）、掃描振動(dòng)電極測(cè)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(cè)試系統(tǒng)（SKP）、非觸式微區(qū)形貌測(cè)試系統(tǒng)（OSP）。而相較于M470，SECM150是一款新的便攜式的、入門級(jí)的SECM設(shè)備。

圖1 SECM150緊湊型掃描電化學(xué)顯微鏡

一、SECM簡(jiǎn)介

SECM 150 是一款價(jià)格低、分辨率高（＜10 nm）、體積小的掃描系統(tǒng)，其小體積的特點(diǎn)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(gè)掃描范圍內(nèi)提供10nm 的分辨率。集成的雙恒電位儀，可以測(cè)量超低電流，分辨率達(dá)到6.1 fA。

（1）  如此緊湊，適用于手套箱！

實(shí)驗(yàn)室空間經(jīng)常受限，尤其當(dāng)實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)格的空氣氣氛控制時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的體積大小也有嚴(yán)格的要求。SECM150的設(shè)計(jì)盡可能緊湊，同時(shí)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(zhǎng)，61g重。其掃描臺(tái)的尺寸也只有190*225*230mm。SECM150是目前市面上體積最小的SECM設(shè)備。

（2）超高分辨率＜10nm掃描分辨率

SECM150的探針位置由3個(gè)壓電掃描平臺(tái)控制，掃描范圍為200*200*100μm。每個(gè)坐標(biāo)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(cè)試。

（3）  快速掃描

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

圖2 金樣品在鐵溶液中的測(cè)試結(jié)果

二、SECM150的應(yīng)用

SECM150應(yīng)用廣泛，可用于研究材料表面的電化學(xué)反應(yīng)。下面列舉一些應(yīng)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(kuò)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(cè)定金屬合金中的粒子和相的電化學(xué)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(jī)制。

特定防腐處理保護(hù)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(cè)試受體對(duì)探針產(chǎn)生的特定分子的反應(yīng)性。

用探針的固定化技術(shù)測(cè)試局部產(chǎn)生的分子。

（5）基礎(chǔ)電化學(xué)

導(dǎo)電基底上電子轉(zhuǎn)移分布的研究。