掃描開爾文探針測量技術(shù)是一種測量真空或空氣中金屬表面電子逸出功的方法,采用振動電容交流信號檢測技術(shù),可以不接觸、無損傷的測量金屬表面腐蝕電位及極化曲線,克服了傳統(tǒng)的魯金毛細管方法在薄液膜下測量的局限性,能夠測定極少量液體甚至吸附分散水膜下金屬的電極電位,從技術(shù)層面上解決了大氣環(huán)境中不連續(xù)薄液膜下金屬電極電位的測定方法。
總體概況
掃描開爾文探針測量技術(shù)是一種測量真空或空氣中金屬表面電子逸出功的方法,采用振動電容交流信號檢測技術(shù),可以不接觸、無損傷的測量金屬表面腐蝕電位及極化曲線,克服了傳統(tǒng)的魯金毛細管方法在薄液膜下測量的局限性,能夠測定極少量液體甚至吸附分散水膜下金屬的電極電位,從技術(shù)層面上解決了大氣環(huán)境中不連續(xù)薄液膜下金屬電極電位的測定方法。
SKP在半接觸工作模式下采用二次掃描技術(shù)測量樣品表面形貌和表面電勢差信息。第一次掃描時,探針在外界的激勵下產(chǎn)生周期性機械共振,在半接觸模式下測量所得到的樣品表面形貌信號被儲存起來;第二次掃描時,依據(jù)第一次測量儲存的形貌信號為基礎(chǔ),把探針從原來位置提高到一定高度,典型的數(shù)值為5 nm ~5 0 nm,沿著第一次測量的軌跡進行表面電勢的測量。在表面電勢測量時,探針在給定頻率的交流電壓驅(qū)動下產(chǎn)生振蕩。表面電勢的測量采用補償歸零技術(shù)。當(dāng)針尖以非接觸模式在樣品表面上方掃過時,由于針尖費米能級Eprobe與樣品表面費米能級Esample不同,針尖和微懸臂會受到力的作用產(chǎn)生周期振動,這個作用力一般含有ω的零次項、一次項和二次項。系統(tǒng)通過調(diào)整施加到針尖上的直流電壓Vb,使得含ω一次項作用力的部分 (該作用力與探針和樣品微區(qū)的電子功函數(shù)差成正比)恒等于零來測量樣品微區(qū)與探針之間的電子功函數(shù)差。將針尖在不同位置的形貌和歸零電壓信號同時記錄下來,就得到了樣品表面的形貌和對應(yīng)接觸電勢差的二維分布圖。

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