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簡(jiǎn)要描述：上海辰華CHI900D/920D掃描電化學(xué)顯微鏡與掃描隧道顯微鏡(STM)的工作原理類(lèi)似。但SECM測量的不是隧道電流，而是由化學(xué)物質(zhì)氧化或還原給出的電化學(xué)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(xué)信息。其可觀(guān)察表面的范圍也大得多。
產(chǎn)品型號：
所屬分類(lèi)：上海辰華電化學(xué)工作站
更新時(shí)間：2023-08-03
廠(chǎng)商性質(zhì)：經(jīng)銷(xiāo)商
| 品牌 | 其他品牌 | 應用領(lǐng)域 | 醫療衛生,化工,生物產(chǎn)業(yè),能源,電子 |
|---|
CH Instruments與University of Taxes at Austin的化學(xué)系的Allen J. Bard教授合作實(shí)現了電化學(xué)掃描顯微鏡的儀器商品化，從而使得這一強有力的研究方法走進(jìn)了更多的實(shí)驗室。
掃描電化學(xué)顯微鏡與掃描隧道顯微鏡(STM)的工作原理類(lèi)似。但SECM測量的不是隧道電流，而是由化學(xué)物質(zhì)氧化或還原給出的電化學(xué)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(xué)信息。其可觀(guān)察表面的范圍也大得多。
在SECM的實(shí)驗中，探頭先移動(dòng)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(gè)工作電。如果樣品也是導體，則通常作為第二個(gè)工作電。探頭的電位控制在由傳質(zhì)過(guò)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(chǎn)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(chēng)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(shí)，反應物到電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(chēng)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(guān)系可通過(guò)現有理論計算得到。
基于以上特性，SECM已在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)現了許多應用。SECM能被用于觀(guān)察樣品表面的化學(xué)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(dòng)力學(xué)，膜中離子擴散，溶液/膜界面以及液/液界面的動(dòng)力學(xué)過(guò)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(xué)修飾電膜厚的測量，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(wú)法取代的，或是用其他方法很難實(shí)現的。
CHI900D/920DSECM是CHI900C/920C的改進(jìn)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(jìn)電機(CHI900D)或者步進(jìn)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(jìn)電機相比，新的步進(jìn)電機的線(xiàn)性度和分辨率都明顯改善。步進(jìn)電機移動(dòng)平臺的分辨率可達4納米。這使得大部分SECM的應用可以?xún)H用步進(jìn)電機定位器(CHI900D)來(lái)實(shí)現。從而進(jìn)一步降低了儀器的價(jià)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(jìn)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。
雙恒電儀集成了數字信號發(fā)生器和高分辨數據采集系統。電位范圍為±10V，電流范圍為±250mA。儀器的噪聲低，其電流測量可低于1pA。兩個(gè)工作電的電位可單獨控制，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，數據采集采用兩個(gè)同步16位高分辨低噪聲的模數轉換器，雙通道同時(shí)采樣的高速率為1MHz。循環(huán)伏安法的掃描速度為1000V/s時(shí)，電位增量?jì)H0.1mV，當掃描速度為5000V/s時(shí)，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(gè)16位高分辨高穩定的電流偏置電路。
除了SECM成像以外，儀器還提供探頭掃描曲線(xiàn)，探頭逼近曲線(xiàn)和表面成像處理。探頭可沿X，Y，或Z的方向掃描，探頭和第二工作電的電位可獨立控制并分別測量?jì)蓚€(gè)通道的電流。當電流達到某一設定值時(shí)，探頭會(huì )停止掃描。探頭逼近表面時(shí)采用PID控制，可自動(dòng)調節移動(dòng)步長(cháng)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(hù)界面的視窗程序，十分友好易用。儀器的其他特點(diǎn)還包括靈活的實(shí)驗控制，數據分析，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電化學(xué)測量方法。
硬件參數指標
高分辨的三維定位裝置： 步進(jìn)電機XYZ分辨率：8nm (CHI900D) 步進(jìn)電機加閉環(huán)壓電晶體XYZ分辨率：1.6nm (CHI920D) XYZ移動(dòng)距離：50 mm
恒電位儀/雙恒電位儀 零阻電流計 2，3，4電結構 浮動(dòng)地線(xiàn)或實(shí)地 兩個(gè)通道大電位范圍： ±10 V 大電流：±250 mA 連續（兩個(gè)通道電流之和）, ±350 mA 峰值 槽壓：±13 V 恒電位儀上升時(shí)間： 小于 1 ms, 通常 0.8 ms 恒電位儀帶寬（-3分貝）：1 MHz 所加電位范圍：±10 mV, ±50 mV, ±100 mV, ±650 mV, ±3.276 V, ±6.553 V, ±10 V 所加電位分辨：電位范圍的0.0015% 所加電位準確度： ±1 mV,滿(mǎn)量程的0.01% 所加電位噪聲：< 10 mV 均方根植 測量電流范圍：±10 pA 至±0.25 A， 12量程 測量電流分辨：電流量程的0.0015%，0.3 fA 電流測量準確度：電流靈敏度大于等于1e-6 A/V時(shí)為0.2%，其他量程1% 輸入偏置電流：< 10 pA
恒電流儀 恒電流范圍： 3 nA -250 mA 加電流準確度：如果電流大于 3e-7A時(shí)為0.2%，其他范圍為1%，±20 pA 所加電流分辨率：電流范圍的0.03% 測量電流范圍： ±0.025 V,±0.1 V, ±0.25 V, ±1 V, ±2.5 V, ±10 V
Electrometer: 電位計 參比電輸入阻抗：1e12 歐姆 參比電輸入帶寬： 10 MHz 參比電輸入偏置電流：<= 10 pA @ 25°C
波形發(fā)生和數據獲得系統 快速信號發(fā)生更新速率：10 MHz， 16位分辨 快速數據采集系統：16位分辨，雙通道同步采樣，采樣速率每秒1,000,000 點(diǎn) 外部信號記錄通道高采樣速率1M Hz
其他特點(diǎn) 自動(dòng)或手動(dòng)iR降補償 電流測量偏置：滿(mǎn)量程，16位分辨，0.003% 準確度 電位測量偏置：±10V，16位分辨，0.003% 準確度 外部電位輸入 電位和電流的模擬輸出 可控電位濾波器的截止頻率： 1.5 MHz, 150 KHz, 15 KHz, 1.5 KHz, 150 Hz, 15 Hz, 1.5 Hz, 0.15 Hz 可控信號濾波器的截止頻率： 1.5 MHz, 150 KHz, 15 KHz, 1.5 KHz, 150 Hz, 15 Hz, 1.5 Hz, 0.15 Hz 旋轉電控制電壓輸出：0-10V 對用于 0-10000 rpm的轉速16位分辨，0.003% 準確度，需要某些旋轉電裝置才能工作 通過(guò)宏命令可以控制數字輸入輸出線(xiàn) 內閃存儲器可迅速更新程序 串行口或USB口數據通訊 電解池控制：通氮,攪拌,敲擊（需要特殊電解池系統） CV數字模擬器和擬合器。用戶(hù)定義反應機理 交流阻抗模擬器和擬合器 探頭逼近曲線(xiàn)的模擬和擬合 大數據長(cháng)度：256,000-16,384,000 點(diǎn)可選擇 儀器尺寸： 37 cm (寬) ′ 23 cm (深) ′ 12 cm (高) 儀器重量: 7 kg | 實(shí)驗技術(shù)
掃描探頭技術(shù)： 表面成象處理 (SPC) 探頭掃描曲線(xiàn) (PSC，X，Y，Z方向) 探頭逼近曲線(xiàn) (PAC) 掃描電化學(xué)顯微鏡 (SECM) PSC和SECM允許電流，電位，常電流，阻抗檢測
電位掃描技術(shù): 循環(huán)伏安法 (CV) 線(xiàn)性?huà)呙璺卜?nbsp;(LSV) TAFEL圖 (TAFEL)
電位階躍和脈沖技術(shù): 計時(shí)電流法 (CA) 計時(shí)電量法 (CC) 階梯波伏安法 (SCV) 差分脈沖伏安法 (DPV) 常規脈沖伏安法 (NPV) 差分常規脈沖伏安法 (DNPV) 方波伏安法 (SWV)
交流技術(shù): 交流伏安法 (ACV) 二次諧波交流伏安法 (SHACV) 傅里葉變換交流伏安法 (FTACV) 交流阻抗 (IMP) 交流阻抗-電位 (IMPE) 交流阻抗-時(shí)間 (IMPT)
恒電流技術(shù): 計時(shí)電位法 (CP) 電流掃描計時(shí)電位法 (CPCR) 多電流階躍 (ISTEP) 電位溶出分析 (PSA)
其它電化學(xué)測量技術(shù): 時(shí)間-電流曲線(xiàn) (i-t) 差分脈沖安培法 (DPA) 雙差分脈沖安培法 (DDPA) 三脈沖安培法 (TPA) 積分脈沖電流檢測 (IPAD) 掃描-階躍混和方法 (SSF) 多電位階躍 (STEP) 流體力學(xué)調制伏安法 (HMV) 控制電位電解庫侖法 (BE) 電化學(xué)噪聲測量 (ECN) 各種溶出伏安法 開(kāi)路電位-時(shí)間曲線(xiàn) (OCPT)
實(shí)驗參數 CV和LSV掃描速度： 0.000001V/s 至 10,000 V/s，雙通道同步掃描及采樣至10,000 V/s 掃描時(shí)的電位增量：0.1 mV （當掃速為 1,000 V/s時(shí)） CA和CC的脈沖寬度： 0.0001 至 1000 sec CA的小采樣間隔： 1 ms， 雙通道同步 CC的小采樣間隔： 1 ms CC模擬積分器 DPV和NPV的脈沖寬度：0.001 至 10 sec SWV頻率： 1 至 100 kHz i-t 的小采樣間隔： 1 ms， 雙通道同步 ACV頻率范圍：0.1 至 10 kHz SHACV頻率范圍：0.1 至 5 kHz FTACV頻率范圍：0.1 至 50Hz，可同時(shí)獲取基波，二次諧波，三次諧波，四次諧波，五次諧波，六次諧波的ACV數據 交流阻抗： 0.00001 至 1 MHz 交流阻抗波形幅度： 0.00001 V 至 0.7 V 均方根值 |
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