电化学扫描探针工作站

随着电池行业的迅猛发展，人们对电池检测技术提出了更高的要求，迫切需要一种高效，能测量体现电池反应过程参数的检测设备。本课题目的在于研发一种综合电化学工作站满足上述需求。综合电化学工作站是一套完整的、数字化的、电化学体系的检测分析设备。它把恒电位仪，恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合到一起，既可以做常规的基本测试如动电位扫描、动电流扫描试验和电化学交流阻抗测量，也可以做基于这三种基本试验的程式化试验，如恒电流充电-电化学交流阻抗测量，电池寿命循环试验-电化学交流阻抗测量试验，从而完成多种状态下电化学体系的参数跟踪和分析。它可以快捷、精确的检测电池的容量、测量体现电池反应机理的交流阻抗参数。本文以交流阻抗谱为理论依据，在既定电位范围、精度、分辨率和响应速度等性能指标的要求下构建出上下位机多层次硬件体系结构，有针对性地设计了下位机的接口电路板和测量电路板，并在此设计方案下进行了大量的硬件功能调试，达到了预期的性能指标。本文的主要内容可概括为以下三点：(1)电化学工作站的功能原理研究与硬件系统设计。介绍了电化学工作站的三种基本功能和性能指标，电化学交流阻抗测量的原理，并进而提出了电化学工作站的硬件系统结构，构建了电化学工作站的硬件结构设计；(2)下位机的接口电路板和测量电路板设计，在设计中力图提高系统精度、灵活性。实现对电池电压和电流的测量和控制功能，使工作站测量和控制功能达到了功能多样化精确化，为电化学交流阻抗测量等功能实现打下基础；(3)实验及误差分析。对电化学工作站的硬件测量和控制功能进行了实验验证，分析了误差产生得原因，对固有误差进行了补偿，对不同幅值直流信号和不同幅值、频率的交流信号进行测量，达到了精确测量的性能指标。

电化学阻抗谱（EIS）是一个强大的技术，它使用一个小振幅交流电信号去探测电解池的阻抗特征。交流信号在大频率范围扫描以产生一个测试中电化学电解池的阻抗谱。EIS与直流电技术的区别在于它可以对发生在电化学电解池的电容性，电感性和扩散过程进行研究。EIS背后的理论比直流技术更加复杂，所以建议您在入门前先对基本原理有一个基础的了解。EIS有深远的应用包括涂层，电池，燃料电池，光伏，传感器和生物化学。这个指南将集中于EIS技术在涂覆铝面板腐蚀性能分析方面的应用。先知道一些关于被调查的电化学系统的知识也是很有帮助的。有了对系统的基本了解，就可以知道电化学工作站是否能够收集所需的信息且收集到的数据是否满足精度要求。

电池行业的发展对电池检测技术提出了更高的要求，迫切需要高效智能的检测设备。本课题目的是设计一种满足功能和精度要求的综合电化学工作站。综合电化学工作站在电池检测中占有重要地位，它将恒电位仪、恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合，既可以做三种基本功能的常规试验，也可以做基于这三种基本功能的程式化试验。在试验中，既能检测电池电压、电流、容量等基本参数，又能检测体现电池反应机理的交流阻抗参数，从而完成对多种状态下电池参数的跟踪和分析。本文从结构设计的角度，对综合电化学工作站进行了研究。根据恒电位测量、恒电流测量、交流阻抗测量三种功能的工作原理和相应的性能指标，提出以DSP处理器为控制核心的硬件结构体系。在该设计方案下，进行了大量的硬件设计调试工作和软件设计调试工作。本文的内容包括以下三点：(1)电化学工作站的系统分析。详细分析了电化学工作站三种基本功能的工作原理和性能指标，确定了电化学工作站的硬件系统结构—以DSP处理器为整个系统的控制核心，实现对六个通道的电池测量和控制，以及将数据送往PC机进行储存和处理。(2)系统硬件设计。硬件设计主要集中在DSP电路板、接口电路板、测量控制电路板的设计上。DSP电路负责发出控制信号和处理测量信号；测量电路直接与被测对象相连接，实现具体测量、控制；接口电路是DSP电路板与测量控制电路板之间的桥梁。从电路结构、芯片选型到最后布局，将各个功能电路进行细化，分步骤设计。(3)系统软件设计。结合系统工作特点和硬件结构，确定了软件总体架构。重点研究了过采样滤波软件算法和快速傅立叶变换（FFT）测算交流阻抗软件算法。

美国Gamry公司最新型号电化学工作站，保留了以往型号所有的优势；卓越的低阻抗测试特性，准确度到达微欧数量级。为能源材料研究特别改进了硬件和软件，电流量程3pA-3A，可以扩展到30A,电压最高32V，300K的采样速度，电浮动浮地技术；特别为电池，电容器，液流电池等能源材料设计的PWR800软件测试包等等。可以进行系列电化学测试编程。同时可以扩展位双恒电化学工作站和IMPS/IMVS系统。

文章中采用了Gamary电化学工作站，GAMRY Reference 600+软件功能强大，操作简便。硬件设计独特，性能稳定。GAMRY Reference 600+电化学综合测试仪可以满足电池、材料表征、生物传感器、电化学机理、点分析化学、腐蚀与防护、痕量物质检测、电化学合成等多种电化学研究领域。

文章中采用了Gamary电化学工作站，GAMRY Reference 600+软件功能强大，操作简便。硬件设计独特，性能稳定。GAMRY Reference 600+电化学综合测试仪可以满足电池、材料表征、生物传感器、电化学机理、点分析化学、腐蚀与防护、痕量物质检测、电化学合成等多种电化学研究领域。

LiteScope™ 是一种独特的扫描探针显微镜（SPM）。 它设计用于轻松集成到各种扫描电子显微镜（SEM）中。 组合互补的SPM和SEM技术使其能够利用两者的优势。使用LiteScope™ 及其可更换探针系列，可以轻松进行复杂的样品分析，包括表面形貌，机械性能，电性能，化学成分，磁性能等的表征。

扫描探针显微镜，它是各种显微镜的统称，通过多功能一体化后，可以实现材料表面的结构与性质的测量，如对材料表面的形貌、粗糙度、电流电势分布以及磁畴分布情况进行测量，可以说它是材料科学领域中一个不可或缺的表征仪器。说起材料，就不得不提它的重要性。纵观人类发展的历史，我们不难发现，生产技术每一次的革新都离不开材料的突破，材料决定了社会发展的进程。在这材料中，新能源材料与功能材料扮演着重要的角色。随着科技的发展，传统的不可再生能源已不能满足需求，需要发展像太阳能、氢能、核能、风能等新能源；单一功能的材料也不能满足发展的要求了，需要开发出具有特殊、多功能性的新材料，如万能材料石墨烯、碳纳米管以及具有无限可能的高分子材料。功能材料，就是指通过光、电、化学等作用后具有特定功能的材料，通过功能化后，实现同时具有两种甚至多种功能，如比普通钢材还硬的具有抗腐蚀性工程的塑料，具有抗菌、抗螨虫、低温远红外发热等功能的石墨烯改性纤维，具有生物相容性好的人造组织和器官，它们的出现，不仅关乎人民生活质量的改善和提高，更关乎一个国家未来的发展。“十二五”期间多项国家级技术发明一等奖、科技进步一等奖、自然科学一等奖等均颁发给了新材料领域的技术成果，足以可见发展新材料的重要性。扫描探针显微镜具有纳米级的分辨率，在生物、医学、材料、微电子等应用学科均有它的用武之地，它在新材料的应用以及今后的新材料发展中发挥着重要作用。

采用岛津扫描探针显微镜SPM-9700HT，可以对页岩样品进行不同扫描范围下的测试，并准确清晰地表征页岩的孔形貌、孔结构分布、孔隙率、孔径分布。

扫描探针显微镜，它是各种显微镜的统称，通过多功能一体化后，可以实现材料表面的结构与性质的测量，如对材料表面的形貌、粗糙度、电流电势分布以及磁畴分布情况进行测量，可以说它是材料科学领域中一个不可或缺的表征仪器。说起材料，就不得不提它的重要性。纵观人类发展的历史，我们不难发现，生产技术每一次的革新都离不开材料的突破，材料决定了社会发展的进程。在这材料中，新能源材料与功能材料扮演着重要的角色。随着科技的发展，传统的不可再生能源已不能满足需求，需要发展像太阳能、氢能、核能、风能等新能源；单一功能的材料也不能满足发展的要求了，需要开发出具有特殊、多功能性的新材料，如万能材料石墨烯、碳纳米管以及具有无限可能的高分子材料。功能材料，就是指通过光、电、化学等作用后具有特定功能的材料，通过功能化后，实现同时具有两种甚至多种功能，如比普通钢材还硬的具有抗腐蚀性工程的塑料，具有抗菌、抗螨虫、低温远红外发热等功能的石墨烯改性纤维，具有生物相容性好的人造组织和器官，它们的出现，不仅关乎人民生活质量的改善和提高，更关乎一个国家未来的发展。“十二五”期间多项国家层面技术发明一等奖、科技进步一等奖、自然科学一等奖等均颁发给了新材料领域的技术成果，足以可见发展新材料的重要性。扫描探针显微镜具有纳米级的分辨率，在生物、医学、材料、微电子等应用学科均有它的用武之地，它在新材料的应用以及今后的新材料发展中发挥着重要作用。

蚊子独特的翅膀结构使其具有独特的飞行原理。本文使用岛津原子分辨率级别的扫描探针显微镜SPM-9700HT测试了蚊子翅膀边缘处鳞片的表面形貌结构，并进行了剖面数据分析，有望拓展人们对于蚊子等生物翅膀结构的深入认知。

扫描探针显微镜，它是各种显微镜的统称，通过多功能一体化后，可以实现材料表面的结构与性质的测量，如对材料表面的形貌、粗糙度、电流电势分布以及磁畴分布情况进行测量，可以说它是材料科学领域中一个不可或缺的表征仪器。说起材料，就不得不提它的重要性。纵观人类发展的历史，我们不难发现，生产技术每一次的革新都离不开材料的突破，材料决定了社会发展的进程。在这材料中，新能源材料与功能材料扮演着重要的角色。随着科技的发展，传统的不可再生能源已不能满足需求，需要发展像太阳能、氢能、核能、风能等新能源；单一功能的材料也不能满足发展的要求了，需要开发出具有特殊、多功能性的新材料，如万能材料石墨烯、碳纳米管以及具有无限可能的高分子材料。目前的新能源材料主要集中在绿色二次电池、氢能、燃料电池、太阳能电池和核能方面，当前的研究技术前沿包括了高能储氢材料、聚合物锂离子电池材料、多晶薄膜太阳能电池材料等。在自然能源利用(太阳能和风力发电)领域，人们努力去提高转化为电能的效率，如钙钛矿太阳能电池材料，经过十年的发展，其光电转化效率从最开始的3.8%到今天的24.2%。能源的获取很重要，如何去低损耗存储和可控释放同样重要，为了灵活应对电力需求，就有了我们今天的聚合物锂离子电池等可充放的大容量二次电池，这些都离不开材料的发展。扫描探针显微镜具有纳米级的分辨率，在生物、医学、材料、微电子等应用学科均有它的用武之地，它在新材料的应用以及今后的新材料发展中发挥着重要作用。

忆阻器是电阻、电容、电感之外的第四种电路基本元件，具有高速、非易失性、高集成度、兼具信息存储与计算功能等特点。本文采用天然蚕丝作为原材料，制备了一种具有低工作电压、高耐久性的丝素纳米纤维（SNFs）基生物忆阻器，并采用岛津扫描探针显微镜SPM-9700HT的动态模式、电流模式以及表面电势模式（KPFM）表征了SNFs薄膜的开关电压以及对注入电荷的捕获和存储行为。

光谱电化学有机结合电化学和光谱技术。Gamry的光谱电化学系统将分光光度计和Gamry电化学工作站有机结合。每个系统都采用了微形CCD光谱仪，USB3.0通信和温度补偿。115E和115U能够轻松配置吸收或发射测试。其中钨光源光谱范围200-2500纳米。具备200-1100纳米的钨光源，可以和D2和W的光源兼容。光源包括安全快门。

由于遗传、年龄、营养、睡眠不足、精神压力等原因，乌黑靓丽的头发逐渐被干枯毛躁的白发取代。通过光学显微镜观察发现，头发由黑变白后，表面的鳞片结构也随之发生改变。本文使用岛津原子分辨率级别的扫描探针显微镜SPM-9700HT分别测试了人类黑头发和白头发的表面形貌结构，有望对白头发产生的机理研究提供一定的数据支持。

金属玻璃薄膜的原子无序结构使其表现出许多独特且优良的物理、化学和力学性能，如高强度、高韧性、高电阻率、高磁性等，可广泛应用于微机电系统器件。本文采用扫描探针显微镜SPM-9700HT结合Nano 3D Mapping软件测试了三种不同沉积衬底温度下制备的金属玻璃薄膜的粘附力，在一定程度上揭示了沉积衬底温度对金属玻璃薄膜加工硬化行为的影响，从而对金属玻璃薄膜制备工艺具有一定的指导意义。

诱导多能干细胞在再生医学中的应用已获得巨大进步，且已有相关临床报道。研究表明，诱导多能干细胞的特征，如菌落形状、增殖速率，取决于细胞系来源及培养方法，且在特定情况下可形成癌细胞。因此可推测诱导多能干细胞的差异，即个体性，是决定其分化为不同细胞的重要因素之一。阐明该细胞的个体性有望成为再生医学的创新技术。然而，目前仍存在许多对细胞的个体性产生影响的不确定性因素，这已阻碍了诱导多能细胞的应用。本文借助扫描探针显微镜（SPM）观测细胞形状，所用样品为无差别的诱导多能干细胞，同时以癌变的海拉细胞（Hela Cells）作为反例。实验证明海拉细胞为圆形，而诱导多能干细胞呈扁平状且细胞间的黏连作用使之形成网络结构。

氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，因经氧化后，其上含氧官能团增多而使其性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善其本身性质，从而具有良好的润湿性能、水分散性和表面活性，将在改善材料的热学、电学、力学等综合性能方面发挥重要作用。本文参考国家标准GB/T 40066-2021《纳米技术 氧化石墨烯厚度测量 原子力显微镜法》，采用岛津扫描探针显微镜测试了氧化石墨烯样品的表面形貌，并通过线性拟合法计算了氧化石墨烯的厚度，希望对氧化石墨烯的研究提供一定的帮助。

二氧化硅薄膜具有良好的硬度、光学、介电性质及耐磨、抗侵蚀等特性，在光学、微电子等领域有着广泛的应用前景，是目前国际上广泛关注的功能材料。本文采用岛津扫描探针显微镜（SPM）技术对二氧化硅薄膜样品的表面形貌以及粗糙度进行了表征，对二氧化硅薄膜的制备方法和制备工艺优化提供了一定的指导。

对乙酰氨基酚氧化物（PA ox）的电沉积，用于尼古丁（NIC）和乙基香兰素β-D-葡萄糖苷（EVG）的智能便携式比率检测。在丝网印刷碳电极（SPCE）上电沉积PA氧作为新的固定状态比率参考探针。将便携式电化学工作站与智能手机相结合，作为智能便携式电化学传感平台。

扫描探针显微镜是利用探针针尖尖端原子与样品表面原子或分子存在极微弱的引力或斥力，使得探针微悬臂发生不同程度的弯曲，最终会导致激光在检测器上的位置发生变化，从而得到样品的表面形貌信息。由于探针针尖直接作用于样品表面，因此其针尖的尺寸对于样品的表面形貌测试非常重要。本文采用扫描探针显微镜，使用不同曲率半径的探针，对相同样品的表面形貌进行了对比测试，希望能够帮助大家对SPM测试时的探针选型提供一定的指导参考。

磁畴是指铁磁体材料在自发磁化的过程中为降低静磁能而产生分化的方向各异的小型磁化区域。磁畴的存在对铁磁材料的磁性具有重要影响。由于配位数、晶格常数和价电子分布等的差异，目前关于块状软磁高熵合金的理论推导结果不能直接应用于软磁高熵合金薄膜，因此需要深入的研究来揭示软磁高熵合金薄膜(HEATFs)的磁性。本文采用扫描探针显微镜SPM-9700HT的磁力模式测试了软磁高熵合金薄膜的磁畴结构，发现其呈现典型的迷宫状磁畴分布。这一方法直观地反映了薄膜厚度及成分对磁畴大小的影响。

噬菌体是感染细菌、真菌、藻类 、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，它是遗传调控、复制、转录与翻译等方面的生物学基础研究和基因工程中的重要材料或工具。噬菌体在宿主细胞中生长繁殖，能够引起致病菌的裂解，降低致病菌的密度，从而减少或避免致病菌感染或发病的机会，达到治疗和预防疾病的目的，即噬菌体疗法。在噬菌体上添加二氧化锰可以促进杀伤目标细菌，达到更高效的治疗效果。本实验采用扫描探针显微镜SPM观察噬菌体及其与二氧化锰复合体系的微观形貌，为噬菌体疗法的研究提供了一定的数据支持。

光谱电化学是一种将电化学测量与原位光谱测量相结合的实验方法。光谱测量可以透射或反射进行。光谱测量在电化学测量过程中提供有用的补充信息。它可用于在电化学测量过程中识别反应中间体或产物结构。本文着重介绍电化学工作站与光谱仪的联用，并进行了实例分析。

布鲁克独有的PeakForce SECM™ 模块是全球首创的完备商用解决方案，在基于原子力显微镜的扫描电化学显微镜上实现了小于100纳米的空间分辨率。

终端带有过滤装置的精密输液器可以有效避免大颗粒进入人体后引起的各种急性反应或潜在危害。根据标准YY 0286.1-2007《专用输液器 第1部分：一次性使用精密过滤器输液器》的规定，能够过滤直径为5微米及更小且滤过率大于90%的输液器可称为精密过滤输液器。本文采用岛津扫描探针显微镜（SPM）技术对输液器过滤膜样品的表面形貌以及孔径大小等进行了表征，对精密过滤输液器的质量控制具有一定的指导意义。

基于金纳米粒子和三维还原氧化石墨烯改性丝网印刷碳电极检测植物调节剂吲哚-3-乙酸的无线电化学传感器植物激素是作物生长和生产中重要的调节物质。在这项工作中，利用金纳米粒子和三维还原氧化石墨烯（AuNPs-3DGR）修饰的丝网印刷碳电极（SPCE）成功建立了一种无线电化学传感器，用于检测植物调节剂吲哚-3-乙酸（IAA）。植物。超声辅助液相分散氧化石墨烯（GO）和Au 3+还原制备AuNPs-3DGR纳米复合材料采用水热法混合。复合材料在SPCE上滴涂改性，通过智能手机控制的无线便携式电化学工作站检测IAA，线性范围更宽（0.25~120.0 μmol/L和135.0~500.0 μmol/L），下限为检测（0.15 μmol/L，3σ/S）。之后，将该传感器应用于绿豆芽不同组织中IAA含量的检测，结果令人满意。改进的SPCE与小型蓝牙工作站和智能手机的结合对于构建便携式、低成本、简单、快速的电化学传感平台非常有用。

近年来，大量研究涌入超级电容器领域。超级电容器有高充放电倍率、长循环寿命、宽工作温度范围和低单循环成本的优点。电化学石英晶体微天平（EQCM）是与电化学工作站一起使用的石英晶体微天平（QCM），石英晶片的一侧作为工作电极。想要了解更多关于石英晶体微天平的介绍性解释，请参看本应用报告。

应用电化学阻抗谱和扫描振动电极技术研究了碳钢基体上含人造缺陷的的水性环氧树脂铝粉涂层浸泡在3.5%NaCl溶液中的服饰电化学行为！ 只做学术交流，不做其他任何商业用途，版权归原作者所有！

拉曼光谱系统：共聚焦显微拉曼光谱系统、小型科研拉曼光谱仪多种型号可选。借助各类原位池或者探针台，我们可实现对原始反应状态的样品进行检测而避免将其暴露在空气中，电学可根据需求搭配客户的电化学工作中或源表等电学测量设备。