CH Instruments與University of Taxes at Austin的(dí)化學係的Allen J. Bard教(jiào)授合(hé)作實現(xiàn)了(liǎo)電化(huà)學掃描(miáo)顯微(wēi)鏡的儀器(qì)商品(pǐn)化，從而使得(dé)這一(yī)強(qiáng)有力(lì)的(dí)研究方法走進了更多(duō)的實(shí)驗室(shì)
。

         掃描電(diàn)化(huà)學顯微鏡與掃描(miáo)隧(suì)道顯微鏡(STM)的工作(zuò)原理類似
。但(dàn)SECM測量的不(bù)是隧道電流(liú)，而(ér)是由化(huà)學物質(zhì)氧化或還(huán)原給出(chū)的(dí)電(diàn)化(huà)學電流(liú)
。盡管(guǎn)SECM的分辨(biàn)率(shuài)較STM低，但SECM的樣(yàng)品(pǐn)可(kě)以是(shì)導體(tǐ)，絕(jué)緣體或(huò)半(bàn)導體，而(ér)STM隻限於導(dǎo)體(tǐ)表麵的測量
。SECM除了能給(gěi)出(chū)樣品(pǐn)表麵的地(dì)形(xíng)地貌(mào)外，還能(néng)提(tí)供豐富的化學信(xìn)息(xī)
。其(qí)可觀(guān)察(chá)表麵的範圍也(yě)大(dà)得(dé)多
。

         在SECM的實(shí)驗中，探頭先移動到非常(cháng)靠近樣(yàng)品表麵，然(rán)後在(zài)X-Y的平麵上(shàng)掃描(miáo)
。探頭(tóu)是(shì)雙恒(héng)電(diàn)位(wèi)儀的(dí)個(gè)工(gōng)作(zuò)電
。如果(guǒ)樣品(pǐn)也是(shì)導體，則通常作為第二個工作電
。探頭的電位(wèi)控製(zhì)在(zài)由傳質過程(chéng)控製的氧化(huà)或還(huán)原(yuán)的電位(wèi)
。而(ér)樣品(pǐn)的(dí)電位(wèi)被控(kòng)製在其逆反應(yīng)的電(diàn)位
。由(yóu)於(yú)探(tàn)頭很(hěn)靠近樣(yàng)品(pǐn)，探(tàn)頭上的(dí)反應(yīng)產(chǎn)物擴散到樣(yàng)品(pǐn)表麵(miàn)又(yòu)被反(fǎn)應(yīng)成為原始(shǐ)反(fǎn)應物並回到(dào)探頭表麵再作(zuò)用，從而造(zào)成(chéng)電流(liú)的(dí)增加
。這(zhè)被(bèi)稱為(wéi)＂正(zhèng)反(fǎn)饋＂方式
。正反(fǎn)饋(kuì)的(dí)程(chéng)度(dù)取(qǔ)決(jué)於探(tàn)頭(tóu)和樣(yàng)品(pǐn)間(jiān)的(dí)距離
。如果樣品是絕緣(yuán)體，當探(tàn)頭(tóu)靠近樣品時(shí)，反(fǎn)應(yīng)物到電表(biǎo)麵的擴(kuò)散(sàn)流(liú)量受(shòu)到樣(yàng)品(pǐn)的阻礙而造(zào)成電流(liú)的減(jiǎn)少
。這被稱為＂負反(fǎn)饋＂方式
。負反(fǎn)饋的程度(dù)亦取(qǔ)決於(yú)探頭和(hé)樣品(pǐn)間的(dí)距(jù)離(lí)
。探頭電流和探(tàn)頭(tóu)與(yǔ)導(dǎo)體或絕(jué)緣體(tǐ)樣(yàng)品間的(dí)距離(lí)的關係(xì)可通(tōng)過現有(yǒu)理論計(jì)算得(dé)到(dào)
。

         基(jī)於以(yǐ)上特性，SECM已(yǐ)在(zài)多(duō)個領域發(fā)現了(liǎo)許多應用
。SECM能被用(yòng)於(yú)觀察(chá)樣品表麵的(dí)化(huà)學(xué)或生(shēng)物活性分布，亞單(dān)分子層吸(xī)附的(dí)均匀性(xìng)，測(cè)量快(kuài)速異(yì)相電荷傳遞的速度(dù)，一級(jí)或(huò)二(èr)級隨後反應(yīng)的速(sù)度，酶-中(zhōng)間(jiān)體催(cuī)化(huà)反應的動力學，膜中(zhōng)離(lí)子(zǐ)擴散(sàn)，溶(róng)液(yè)/膜(mó)界(jiè)麵以及液/液界麵(miàn)的(dí)動力學過程
。SECM還被(bèi)用於單(dān)分(fēn)子的檢(jiǎn)測，酶(méi)和(hé)脫(tuō)氧核糖核酸(suān)的成像，光合(hé)作用的研(yán)究，腐(fǔ)蝕(shí)研究(jiū)，化(huà)學修飾(shì)電(diàn)膜厚(hòu)的(dí)測量(liáng)，納米(mǐ)級刻(kè)蝕(shí)，沉積和加工(gōng)，等(děng)等
。SECM的許(xǔ)多應用或(huò)是其(qí)他(tā)方(fāng)法(fǎ)無法(fǎ)取(qǔ)代(dài)的(dí)，或是用其(qí)他(tā)方(fāng)法(fǎ)很難實(shí)現的
。

         CHI900D/920DSECM是CHI900C/920C的改(gǎi)進(jìn)型
。儀(yí)器由雙(shuāng)恒(héng)電位儀(yí)/恒電(diàn)流儀，高(gāo)分辨的(dí)三(sān)維定位裝(zhuāng)置，和(hé)樣品(pǐn)／電解池架(jià)子(zǐ)組成
。三(sān)維(wéi)定位裝(zhuāng)置采(cǎi)用步(bù)進電(diàn)機(jī)(CHI900D)或(huò)者步(bù)進(jìn)電(diàn)機(jī)與壓電(diàn)晶體(tǐ)的組合(CHI920D)，可(kě)允(yǔn)許50毫米的運(yùn)行距(jù)離並(bìng)達(dá)到(dào)納米的(dí)空間分辨(biàn)
。與CHI900B/910B采用(yòng)的步(bù)進電(diàn)機相(xiāng)比，新的步進電機的綫(xiàn)性(xìng)度(dù)和分(fēn)辨率(shuài)都明(míng)顯改善(shàn)
。步進電(diàn)機(jī)移動平(píng)台的(dí)分辨(biàn)率(shuài)可達(dá)4納米(mǐ)
。這(zhè)使得(dé)大部分SECM的(dí)應(yīng)用可(kě)以(yǐ)僅(jǐn)用(yòng)步進電機定(dìng)位(wèi)器(CHI900D)來(lái)實現
。從(cóng)而(ér)進(jìn)一步(bù)降低了(liǎo)儀器(qì)的價(jià)格
。在(zài)需(xū)要不(bù)斷調整(zhěng)定(dìng)位(wèi)器而達到(dào)電流控製(zhì)或其它(tā)控(kòng)製(zhì)的情況下，可(kě)采(cǎi)用步進電機與壓電晶體(tǐ)閉(bì)環控(kòng)製定位器(qì)的組(zǔ)合(CHI920D)
。CHI920D的壓(yā)電晶(jīng)體(tǐ)閉(bì)環(huán)控製定(dìng)位器為XYZ三維(wéi)空(kōng)間
。

         雙恒電儀集成(chéng)了(liǎo)數字信號(hào)發(fā)生(shēng)器和高分辨(biàn)數據(jù)采集(jí)係(xì)統
。電位(wèi)範圍為(wéi)±10V，電流(liú)範圍為±250mA
。儀器(qì)的(dí)噪(zào)聲(shēng)低，其電流測(cè)量(liáng)可低(dī)於(yú)1pA
。兩(liǎng)個(gè)工作(zuò)電(diàn)的電位可單獨控製，也允許(xǔ)同(tóng)步掃(sǎo)描(miáo)或(huò)階(jiē)躍(yuè)
。與CHI900B相(xiāng)比，CHI900D在保持(chí)低噪聲(shēng)的條件下(xià)，速度大(dà)為(wéi)提(tí)高(gāo)
。信(xìn)號(hào)發(fā)生器的更新(xīn)速(sù)率為(wéi)10MHz，數據采集(jí)采(cǎi)用兩(liǎng)個同(tóng)步(bù)16位(wèi)高(gāo)分辨低噪聲的模數轉換(huàn)器，雙(shuāng)通道同(tóng)時(shí)采樣(yàng)的高速率(shuài)為1MHz
。循環伏安(ān)法(fǎ)的(dí)掃描速度為(wéi)1000V/s時，電位(wèi)增量僅(jǐn)0.1mV，當(dāng)掃描(miáo)速度為(wéi)5000V/s時(shí)，電(diàn)位(wèi)增(zēng)量為1mV
。儀器增(zēng)加(jiā)了交(jiāo)流測量方(fāng)法(fǎ)，如交流阻(zǔ)抗的(dí)測量頻率(shuài)可達(dá)1MHz，交流伏(fú)安(ān)法的(dí)頻(pín)率可(kě)達10KHz
。CHI900D仍(réng)具備恒電(diàn)流(liú)儀，正(zhèng)反饋(kuì)iR降補償(cháng)，用(yòng)於(yú)旋轉電(diàn)轉速控(kòng)製(zhì)的模擬(nǐ)電(diàn)壓輸(shū)出信號(hào)(0-10V)，外部信號(hào)輸入(rù)通道(dào)，以及一個16位高分辨(biàn)高(gāo)穩定的(dí)電流(liú)偏置電(diàn)路
。

         除了SECM成(chéng)像(xiàng)以外(wài)，儀(yí)器還提供探頭(tóu)掃(sǎo)描曲綫(xiàn)，探頭(tóu)逼近曲(qū)綫和(hé)表麵成像處(chǔ)理(lǐ)
。探頭可沿(yán)X，Y，或(huò)Z的(dí)方(fāng)向(xiàng)掃描(miáo)，探頭和(hé)第二工作電的(dí)電位可獨立控製(zhì)並分別測(cè)量兩個通道的(dí)電流
。當電(diàn)流達(dá)到(dào)某(mǒu)一設(shè)定值時，探頭會停止掃描
。探(tàn)頭逼近表(biǎo)麵時(shí)采(cǎi)用PID控(kòng)製(zhì)，可自動(dòng)調節(jié)移(yí)動步(bù)長使得快(kuài)速逼(bī)近(jìn)但又避免探(tàn)頭碰(pèng)撞(zhuàng)樣品表麵
。儀器的控(kòng)製軟件是多用戶界(jiè)麵(miàn)的視窗(chuāng)程序(xù)，十分友(yǒu)好易用(yòng)
。儀(yí)器(qì)的其(qí)他(tā)特(tè)點(diǎn)還包(bāo)括靈(líng)活(huó)的(dí)實(shí)驗控製，數據分(fēn)析，並(bìng)集(jí)成(chéng)了(liǎo)三(sān)維(wéi)圖(tú)形
。除(chú)了(liǎo)電流(liú)檢(jiǎn)測(cè)方式，探(tàn)頭的電位(wèi)也(yě)能(néng)被(bèi)檢測，從(cóng)而(ér)允許用(yòng)電(diàn)位(wèi)法做SECM
。儀器(qì)還允許(xǔ)多(duō)種常規電化學測量方(fāng)法
。