每一个主要模态可以产生许多其他模态，我们统称为次要模态或导数模态。表面电位成像，或扫描开尔文探针力显微镜是TappingMode AFM的衍生物，在其他地方详细描述。表面电位成像与大多数其他导数AFM模式的不同之处是，它提供了一个可靠的、可重复的数值，而不是地形尺寸，并在整个样品表面区域与地形同时绘制这些数值。这个量是样品表面上紧靠AFM针尖下方的一小块区域的静电势，它是相对于AFM针尖的电势进行测量的。
本申请说明首先将基于AFM的表面电位测量与散装电解质的电化学电位测量进行了比较，并显示了相关性。然后，它示出了样品表面的相同区域的AFM表面潜在图像和电子显微照片的信息如何彼此相互互补。
应用笔记还显示了AFM表面电位测量和电子散射数据之间的关联。简而言之，这里提供的图像和数据有助于建立AFM在腐蚀科学研究中的价值和有用性，说明了AFM表面电位测量和成像的独特能力所产生的定性和定量结果与其他分析技术的结果相关联。亚博老虎机网登录
用电解质的开放式电化学电影潜在测量与空气中的AFM表面电位测量相关
为了确定AFM的表面电位测量的定量输出对于腐蚀研究是有意义的，因为它与用其他技术进行的测量相关的意义，我们将基于AFM的表面电位测量与散装中的电化学潜在测量相比。如下所述，电解质。
将不同金属的样品在去离子水中浸渍30分钟（Di-H.2O）或0.5M NaCl水溶液。然后使用恒电位托管对这些样品测量稳定的开路电位与参考饱和卡莫尔电极（SCE）测量。然后将样品从电解质中取出，用DI-H冲洗2O，并在AFM之前风干表面潜在的成像和测量，具有Veeco Instruments维度3100 SPM。AFM尖端涂有金属层。通过在暴露于水后测量纯Ni样品的表面来校准尖端的电位;发现该表面提供可再现的测量。
沿着左右轴的图1绘制了基于AFM的表面电位测量，而是Di-H的开路散装电解质测量值2o，以及NaCl溶液。AFM测量与开路电位线性相关，并且可以与样品的Volta电位相关联。与在DI-H中的测量相比，在0.5M NaCl中测量的开路电位在0.5M NaCl中换档（即，它们较低）左右移动约200mV2O.
图1。空气（“Volta电位”）中的AFM表面电位测量与电解质A）在0.5M NaCl中的不同金属A）中的开路电位测量的相关性。通过电化学社会许可转载。
这些绘图确定了用AFM制造的表面电位测量对于建立相对贵族或物种活性，并且可以与由散装电解质中的相同物种制成的开路电位测量进行比较。主要区别在于AFM表面电位测量可能具有非常高的平面内（X，Y）分辨率，允许在我们下一描述的情况下，允许具有不同电位的区域的深层微米映射。
AFM提供高分辨率表面电位测量
AFM表面潜在成像的独特特征是它在本地映射电位，其分辨率可以延伸到样品表面平面中的纳米级。图2显示了铝基AA2024-T3合金的表面，通常用于飞机和极易受腐蚀的影响。左和右图像分别在同一区域进行绘制AFM地形和表面势图，在一侧60μm。
图2。AA2024-T3合金样品的AFM图像。金属间颗粒在表面电位图像（右）中yabo214是可见的亮度区域（较高电位）。地形（左）不区分基质和金属间颗粒。yabo21460μm扫描。通过电化学社会许可转载。
表面潜在图像中的较轻的颜色色调对应于更高的电位值。在该样品上，在表面形貌中不明显的金属间颗粒与表面电位图像中的嵌入yabo214矩阵鲜明对比，其与地形图同时捕获。表面电位图像定位金属间颗粒的位置和边界。yabo214这些粒子从亚微yabo214米测量到大约20μm，在这里，它们表现出比合金基质更高的电位。这些潜在差异负责由于不同区域之间的电流耦合而增强腐蚀。在这些颗粒上增强阴极反应速率，同时在基质中的较低潜在位点或活性颗粒处刺激溶解。yabo214
表面电位图像还可以在TAPPPMODE AFM地形图像中的特征的意义上阐明一些光。In Figure 2, several pits are visible in the topography image (left): one associated with the inter-metallic particle 5 in the surface potential image, and one with particle A. This sample’s surface was prepared by non-aqueous polishing to minimize corrosion during preparation, and was examined in the as-polished condition. The pits evident in the topography image formed during polishing (despite the non-aqueous polishing medium), because the sample is extremely susceptiable to corrosion during the polishing process. The measured potential distribution (right) provides important information regarding the most likely locations for the anodic and cathodic reactions on the surface during subsequent exposure to a corrosive environment.
将AFM表面电位成像与基于电子的探头技术进行比较
图3是图2中AFM图像中所示的大致相同区域的扫描电子显微照片（SEM）。SEM中的对比度来自粒子和矩阵之间的电子散射特性的差异。yabo214对不同颗粒进行的EDS分析证实，图2中较高电位的区域与不同类型的金属间颗粒yabo214相关联：颗粒1-5是Al-Cu-（Fe，Mn），颗粒A和B是Al-Cu-mg。在图2中的表面电位图像中，颗粒4和5在比颗粒1-3的较低电位下测量;yabo214因此，存在基质中存在的显然不同类型的Al-Cu-（Fe，Mn）颗粒。yabo214
图3。SEM图像大致相同的区域，如图2所示。EDS分析表明颗粒1-5是铝 - Cu-（Fe，Mn）金属间的，并且A，B是Al-Cu-Mg间金属间。yabo214通过电化学社会许可转载。
这些是进一步证据表明表面潜在图像可以补充从建立的分析技术获得的信息，反之亦然。AFM表面电位成像显示了加工步骤实验的效果表明，Mg含颗粒在抛光表面暴露于含氯化物的溶液时将溶解，但是该攻击需要一些时间才能启动。yabo214在该开始期间，这些颗粒的电位降低到矩阵的电位的值。yabo214
表面电位成像对表面电荷非常敏感。抛光的AA2024-T3样品被在抛光期间形成的天然氧化物层覆盖并随后暴露于空气。我们成像样品表面的区域，并在去除具有氩离子溅射的一些氧化物之前和之后的含有几个圆形Mg的含圆形颗粒的区域。yabo214与溅射同时进行的螺旋钻分析表明溅射仅移除了表面氧化物厚度的一部分（1-2nm）。然后将样品再次暴露在空气中，并用AFM重新捕获表面电位。图4中的表面电位图像表明，在从表面除去几个氧化物的单层之后，含Mg的颗粒的测量电位从比基质（更高的电位，因此在图像中更亮的颜色而移动。yabo214），更活跃（颜色较暗）。这些颗粒的位置和边界是通过亚微米分辨率可见的。yabo214
图4。AA2024-T3中金属间颗粒的表面势图像。yabo214箭头指向含Mg的颗粒的位置。yabo214（左）之前（右）通过氩离子溅射部分去除（约1-2nm）天然氧化膜后。30μm扫描。通过电化学社会许可转载。
使用数据直方图的表面电位测量（图5）量化电位的偏移量为比矩阵高约60mV到大约60mV。当该样品暴露于氯化物溶液中时，这些颗粒立即溶解，没有所需的开始时间。yabo214在部分除去表面氧化膜和空气中重新生长期间的重新分配导致颗粒的活化，这对腐蚀行为立即产生。yabo214
图5。图4中的表面潜在图像的直方图。含圆形Mg的粒子（大致关联直方图中的红色光标的位置）从潜在的潜力越高大约60mV（直方图中的绿色光标），为约60mVyabo214在部分天然氧化物去除（底部直方图）之后。（两个直方图右侧的峰值对应于大，不规则形状的颗粒，其是两个图像中心的主导特征。
概括
基于AFM的表面电位成像和测量能够以独特的方式揭示样品表面的细节，这些方式对于腐蚀科学研究是有用的。亚博老虎机网登录这些图像和测量通常具有纳米尺度的面内分辨率，与来自其他分析技术的数据互补和相关，包括散装技术。
腐蚀科学研究的其他SPM技术亚博老虎机网登录
在AFM和扫描隧穿显微镜（STM）的发展之后，还引入了样品的电化学环境控制，以开口或封闭的液体电解质细胞的形式引入，电化学电池电位控制和伏安型显示和分析软件与AFM集成（和stm）软件。如今，电化学AFM和STM，在腐蚀科学研究中发挥着重要作用。亚博老虎机网登录
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