数字图像处理技术在扫描电化学显微镜中的应用

王 伟 刘振邦 包 宇 关怡然 牛 利 张国玉

1(长春理工大学光电工程学院，长春 130022) 2(中国科学院长春应用化学研究所，长春 130022) 3(广州大学化学化工学院分析科学技术研究中心， 广州 510006)

1 引 言

1986年，Bard等[1～3]结合超微电极在电化学研究中的优势，提出扫描电化学显微镜(SECM)技术，并得到迅速发展，弥补了扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)不能提供电化学信息的不足，分辨率介于普通光学显微镜和STM之间。SECM是在一个高的时间与空间分辨率下，通过电化学控制测量技术，研究界面微区空间的化学组成、结构、性质和行为的电化学现场检测仪器。它基于电化学原理工作，利用非常小的探针靠近样品表面，在包含电活性物质的溶液中进行循环成像扫描，可测量微区内物质氧化或还原所给出的电化学电流，从而获得被测样品的电化学相关信息，样品可以是导体、绝缘体或半导体，目前可达到的最高分辨率约为几十纳米[4～7]。 SECM由于使用超微电极作为探针，不但可以研究探头与基底上的异相反应动力学及溶液中的均相反应动力学、分辨电极表面微区的电化学不均匀性、给出导体和绝缘体表面的形貌，而且还可以对材料进行微加工，研究许多重要的生物过程等[8～11]。

SECM成像的分辨率主要取决于探针的尺寸、探针的步进分辨率以及由基底特性决定的探针电流的变化。探针电极上的稳态电流一般是溶液成分、探针-基底之间的距离和基底本身性质的函数。由于发生在探针电极上的氧化还原反应是一个扩散过程，使得电流信号中包含了高斯模糊噪声。……