掃描電化學顯微鏡與掃描隧道顯微鏡(STM)的工作原理類似。但SECM測量的不是隧道電流，而是由化學物質氧化或還原給出的電化學電流。盡管SECM的分辨率較STM低，但SECM的樣品可以是導體，絕緣體或半導體，而STM只限于導體表面的測量。SECM除了能給出樣品表面的地形地貌外，還能提供豐富的化學信息。其可觀察表面的范圍也大得多。
在SECM的實驗中，探頭先移動到非?？拷鼧悠繁砻?，然后在X-Y的平面上掃描。探頭是雙恒電位儀的*個工作電極。如果樣品也是導體，則通常作為第二個工作電極。探頭的電位控制在由傳質過程控制的氧化或還原的電位。而樣品的電位被控制在其逆反應的電位。由于探頭很靠近樣品，探頭上的反應產物擴散到樣品表面又被反應成為原始反應物并回到探頭表面再作用，從而造成電流的增加。這被稱為＂正反饋＂方式。正反饋的程度取決于探頭和樣品間的距離。如果樣品是絕緣體，當探頭靠近樣品時，反應物到電極表面的擴散流量受到樣品的阻礙而造成電流的減少。這被稱為＂負反饋＂方式。負反饋的程度亦取決于探頭和樣品間的距離。探頭電流和探頭與導體或絕緣體樣品間的距離的關系可通過現(xiàn)有理論計算得到。
基于以上特性，SECM已在多個領域發(fā)現(xiàn)了許多應用。SECM能被用于觀察樣品表面的化學或生物活性分布，亞單分子層吸附的均勻性，測量快速異相電荷傳遞的速度，一級或二級隨后反應的速度，酶-中間體催化反應的動力學，膜中離子擴散，溶液/膜界面以及液/液界面的動力學過程。SECM還被用于單分子的檢測，酶和脫氧核糖核酸的成像，光合作用的研究，腐蝕研究，化學修飾電極膜厚的測量，納米級刻蝕，沉積和加工，等等。SECM的許多應用或是其他方法無法取代的，或是用其他方法很難實現(xiàn)的。
CHI900D/920DSECM是CHI900C/920C的改進型。儀器由雙恒電位儀/恒電流儀，高分辨的三維定位裝置，和樣品／電解池架子組成。三維定位裝置采用步進電機(CHI900D)或者步進電機與壓電晶體的組合(CHI920D)，可允許50毫米的運行距離并達到納米的空間分辨。與CHI900B/910B采用的步進電機相比，新的步進電機的線性度和分辨率都明顯改善。步進電機移動平臺的分辨率可達4納米。這使得大部分SECM的應用可以僅用步進電機定位器(CHI900D)來實現(xiàn)。從而進一步降低了儀器的價格。在需要不斷調整定位器而達到電流控制或其它控制的情況下，可采用步進電機與壓電晶體閉環(huán)控制定位器的組合(CHI920D)。CHI920D的壓電晶體閉環(huán)控制定位器為XYZ三維空間。
雙恒電儀集成了數(shù)字信號發(fā)生器和高分辨數(shù)據采集系統(tǒng)。電位范圍為10V，電流范圍為250mA。儀器的噪聲極低，其電流測量可低于1pA。兩個工作電極的電位可單獨控制，也允許同步掃描或階躍。與CHI900B相比，CHI900D在保持低噪聲的條件下，速度大為提高。信號發(fā)生器的更新速率為10MHz，數(shù)據采集采用兩個同步16位高分辨低噪聲的模數(shù)轉換器，雙通道同時采樣的速率為1MHz。循環(huán)伏安法的掃描速度為1000V/s時，電位增量僅0.1mV，當掃描速度為5000V/s時，電位增量為1mV。儀器增加了交流測量方法，如交流阻抗的測量頻率可達1MHz，交流伏安法的頻率可達10KHz。CHI900D仍具備恒電流儀，正反饋iR降補償，用于旋轉電極轉速控制的模擬電壓輸出信號(0-10V)，外部信號輸入通道，以及一個16位高分辨高穩(wěn)定的電流偏置電路。
除了SECM成像以外，儀器還提供探頭掃描曲線，探頭逼近曲線和表面成像處理。探頭可沿X，Y，或Z的方向掃描，探頭和第二工作電極的電位可獨立控制并分別測量兩個通道的電流。當電流達到某一設定值時，探頭會停止掃描。探頭逼近表面時采用PID控制，可自動調節(jié)移動步長使得快速逼近但又避免探頭碰撞樣品表面。儀器的控制軟件是多用戶界面的視窗程序，十分友好易用。儀器的其他特點還包括靈活的實驗控制，數(shù)據分析，并集成了三維圖形。除了電流檢測方式，探頭的電位也能被檢測，從而允許用電位法做SECM。儀器還允許多種常規(guī)電化學測量方法。
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