VersaSCAN 微区扫描电化学工作站解决方案

随着海洋防腐材料、动力电池电极、催化界面、防护涂层、半导体镀层等前沿领域研究不断精细化，传统宏观电化学检测模式的局限性被持续放大。常规电化学工作站仅能采集试样整体的平均电化学信号，材料局部点蚀、界面劣化、活性位点分布、涂层微小缺陷这类微米尺度的异变，都会被整体测试数据抹平，科研人员无法捕捉失效源头与反应演化全过程。

当下高校重点实验室、材料研究院、车企电池研发中心、海洋工程院所，均需要可实现空间可视化、原位追踪、多参数同步成像的微区表征设备。微区电化学不再是宏观测试的补充手段，已然成为解析界面反应机理、验证材料改性方案、评估防护体系长效稳定性的核心刚需工具。VersaScan 作为 AMETEK 旗下旗舰级一体化微区扫描电化学平台，整合多类扫描探针电化学技术，搭建起从形貌观测到电化学信号成像的全链条检测体系，适配腐蚀防护、电化学催化、储能材料、生物电化学等多场景科研需求，填补宏观测试与微观界面表征之间的数据空白。

VersaSCAN 微区扫描电化学工作站的系统架构建立在高精度闭环定位系统之上，搭配普林斯顿经典的 VersaSTAT 系列恒电位仪与 Signal Recovery 锁相放大器，通过统一的软件平台实现全流程控制与数据分析。

• 定位系统：X，Y，Z三轴方向均采用高精度的压电马达和闭环控制系统；

• 光学平台：钢质蜂窝状光学平台，采用抗震技术；

• 扫描范围（X、Y、Z）：100 mm×100 mm×100 mm；

• 扫描分辨率（X、Y、Z三向均达到）：≤1 nm；

• 线性位移编码分辨率：50 nm；

• 最大扫速：10 mm/s；

• 3D软件控制与分析软件：平台控制与各种微区分析技术一体化集成软件，所有的分析软件在同一个界面的软件下面，包括3D软件；

• 系统集成性：定位系统与电化学工作站均由同一制造商生产，原生兼容；

• 电化学功能：配置两台功能独立的电化学工作站，且均配置FRA阻抗测试功能。

VersaScan的特点是单一平台支持多种扫描技术，用户可根据研究需求选配模块，且所有模块共用同一套定位系统与软件界面，切换技术无需复杂的硬件改造。

一、VersaSCAN SECM 扫描电化学显微镜系统

VersaSCAN SECM 整合了定位系统、两台VersaSTAT恒电位仪和锥形抛光的*微电极探针为一体。SECM多样化的技术提供了高空间分辨率，可应用于反应动力学，生物传感器，催化剂和腐蚀机理等研究。

• 兼容恒电位仪：VersaSTAT 3F 和VersaSTAT 3/3F/4。

• 可进行逼近曲线实验包含“反馈"模式和“发生-采集"模式两种成像模式。

• 结合了表面形貌测量技术，如典型的如非接触式微区形貌扫描系统OSP，可进行样品表面定距离扫描。

• VersaSTATs 配置不同功能的操作软件，能够提供出色的成套的非扫描电化学测试，取决于其独特的软件模式。

二、VersaSCAN SVET 扫描振动电极测量系统

三、VersaSCAN LEIS 微区电化学阻抗测试系统

四、VersaSCAN SKP 扫描开尔文探针系统

五、VersaSCAN SDC 电解液微滴扫描系统

六、VersaSCAN OSP 非触式光学微区形貌测试系统

痛点：传统电化学测试得到的是整个电极表面的积分信号，当样品表面存在局部腐蚀点、活性位点或涂层缺陷时，这些关键区域的特征信号会被大面积的背景区域所平均，导致研究人员无法判断反应究竟发生在何处，也无法量化局部区域与整体区域的性能差异。对于点蚀萌生、晶界腐蚀、涂层破损等高度局域化的电化学过程，传统方法几乎无能为力。

技术解决方案：VersaScan 系统采用数十微米乃至微米级的超微电极探针，在距离样品表面几十到几百微米的高度上进行逐点 raster 扫描。由于探针尺寸极小，每次采集的信号仅来自探针正下方的微小区域，而非整个样品表面。通过逐行扫描并记录每个坐标点的电化学响应，系统可以构建出完整的二维或三维电化学活性分布图，将原本抽象的电流、电位、阻抗数据转化为直观的彩色成像图谱。

二、单一技术维度有限，多技术联用存在对位偏差

痛点：微区电化学过程往往涉及电位分布、电流密度、界面阻抗、表面形貌等多个维度的信息，单一测试技术只能反映其中一个侧面。而传统实验室通常采用不同设备分别测试不同参数，不仅操作繁琐、效率低下，更关键的是难以保证多次测试都精准对准同一微区。人工对位带来的空间偏差，会导致不同技术获得的数据无法严格对应，给机理分析带来很大不确定性。

技术解决方案：VersaScan 采用统一硬件基座与软件控制系统，七大微区检测模块模块化插拔式加装，一套硬件平台即可完成形貌观测、电位分布测绘、微区电流成像、局域阻抗测试、微滴局部电化学测试等全部试验。所有测试数据基于同一坐标系采集，多组图谱可直接叠加分析，无需多台设备分别制样、分别测试，大幅缩减仪器采购成本，同时规避不同设备测试条件不一致造成的数据无法对照的科研误差。

三、接触式测量易损伤样品，软质 / 脆弱样品测试受限

痛点：传统接触式探针技术需要探尖与样品表面直接接触，这对于软质涂层、生物样品、敏感薄膜、多孔材料等脆弱样品来说，极易造成表面划伤、结构破坏甚至样品失效。同时，接触压力也会改变界面的真实电化学环境，导致测量结果偏离样品的本征状态。而对于表面起伏较大的样品，接触式探针还存在爬坡困难、容易卡针的问题。

技术解决方案：系统配置 OSP 非接触激光形貌模块，扫描前先采集样品表面三维形貌轮廓，自动实时校准探针高度，实现恒定间距扫描成像；配套自研软探针 SECM 技术，探针接触作用力仅为传统硬探针的千分之一，针对薄膜电极、钝化膜、生物试样、凹凸腐蚀试样均可无损检测，消除样品形貌起伏带来的信号漂移问题，保障成像图谱真实还原界面电化学状态。

四、环境振动与噪声干扰微弱信号，数据重复性差

痛点：微区电化学信号本身极其微弱，往往处于纳安甚至皮安量级，实验室环境中的地面振动、声学噪声、温度漂移、电磁干扰等因素，都极易造成信号基线漂移与噪声增大，导致数据信噪比低、重复性差，甚至无法区分真实信号与环境噪声。尤其是在需要长时间扫描的大区域测试中，环境扰动的累积效应更为明显。

技术解决方案：整机标配蜂窝式阻尼抗震光学平台，隔绝地面震动、周边仪器运行振动干扰；电化学检测单元搭配浮地电路设计与高精度锁相放大器，过滤外界电磁杂波，超高分辨率电流档位可稳定采集皮安、安托安级微弱反应信号；闭环压电定位系统运行稳定性强，多次重复扫描成像重合度高，测试数据信噪比优异，图谱质量满足 SCI 期刊配图标准，提升论文数据可信度。

应用场景

一、金属腐蚀与防腐

用于各类合金、钢材的局部点蚀、缝隙腐蚀、焊接区腐蚀机理研究；可检测钝化膜、氧化膜、防腐涂层的缺陷与失效过程；适配海洋、大气、盐雾等工况，用于缓蚀剂、防腐涂料性能验证与寿命评估。

二、能源材料与电化学器件

适配锂电、燃料电池、电解水领域：筛查电催化剂活性位点、分析电极界面老化与失效；观测锂枝晶生长、SEI膜稳定性；检测质子膜、隔膜的局部传质缺陷，助力新能源材料性能优化。

三、表面处理与电镀工艺

检测电镀镀层厚度不均、针孔、局部缺陷；监测阳极氧化、电化学抛光、功能薄膜沉积过程的微观反应差异，优化沉积、抛光工艺均匀性。

四、生物医药与植入器械

评价骨科、心血管金属植入物在体液环境中的微观腐蚀、离子析出情况；研究微生物膜引发的金属腐蚀，同时可用于生物传感、生物界面电化学反应检测。

五、基础界面电化学研究

实现固液界面反应、离子浓度分布二维成像；结合激光形貌同步表征，区分材料形貌差异与电化学活性差异，研究界面电子转移、缓蚀剂吸附等基础机理。

应用案例

一、浙江大学

可实现对材料不同微尺度区域内腐蚀电化学特性的测量，进而实现微区腐蚀电化学的研究。

二、中山大学

主要应用于生物传感器、反应动力学、多孔薄膜研究、燃料电池催化剂和腐蚀机理。

三、东南大学

一、前期场地与环境适配规划

设备进场前协助完成实验室选址规划，优先规划低震动楼层区域，远离离心机、空压机等强振动设备；实验室保持恒温恒湿环境，规避温湿度大幅波动影响压电定位精度；根据设备整体尺寸规划光学平台摆放空间，预留探针调试、样品拆装的操作区域，同步规划供电接地线路，做好电磁接地处理，从源头保障设备运行环境达标。

二、进场安装、硬件调试与模块校准

原厂技术工程师上门完成整机组装、各模块硬件接线、通讯链路调试，对三轴位移精度、电流检测档位、探针初始位置开展校准；针对客户选定的 SECM、SVET 等功能模块，完成标准样品成像测试校准，出具校准检测报告，确保设备各项参数达到出厂标称精度，所有硬件单元联动运行稳定无异常。

三、分层实操培训体系

分为基础操作与高阶科研应用两层培训，基础培训包含样品制备、探针安装更换、扫描参数设置、基础图谱采集、软件基础数据导出操作；高阶培训围绕对应研究方向，讲解多模块联用测试方案、原位长时间监测程序编写、电化学成像图谱叠加分析、试验数据拟合处理方法，配套实操上机练习，确保实验室操作人员可独立完成常规试验与复杂微区表征测试。

四、质保运维与长期技术支持

整机提供标准质保服务，配套定期远程巡检、硬件故障快速响应上门维修服务；持续提供测试方案技术答疑，针对科研课题设计专属微区电化学检测方案，同步推送行业应用文献、试验实操技巧资料；后续新增功能模块可直接现场加装调试，不用改动原有主机硬件，实现设备能力的平滑升级。

五、科研落地配套赋能

对接设备相关标准测试方法、经典试验方案库，协助课题组搭建标准化微区电化学试验流程；针对论文测试数据配图、图谱优化处理提供技术指导，充分发挥设备价值，助力科研产出高质量学术成果与企业自研材料的性能迭代升级。

在微观界面电化学成为材料研发核心突破口的当下，单一宏观电化学测试早已无法满足深层次机理探究需求。VersaScan 微区扫描电化学工作站依靠一体化模块化架构、纳米级扫描精度、多技术同步表征能力，打通从宏观性能测试到微观界面可视化解析的技术壁垒，为腐蚀防护、储能电化学、催化材料、界面涂层等领域研究提供可靠、完整的微区电化学整体解决方案，成为实验室精细化表征体系建设的核心标配仪器。