केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोप: Difference between revisions

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{{short description|Noncontact variant of atomic force microscopy}}
{{short description|Noncontact variant of atomic force microscopy}}
[[File:Kelvin probe force microscopy.svg|thumb|400px|केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी में, सतह के कार्य फलन को मानचित्रित करने के लिए एक निरंतर ऊंचाई पर एक सतह पर एक कंडक्टिंग कैंटिलीवर स्कैन किया जाता है।]]
[[File:Kelvin probe force microscopy.svg|thumb|400px|केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी में, सतह के कार्य फलन को मानचित्रित करने के लिए एक निरंतर ऊंचाई पर एक सतह पर एक संचालन कैंटिलीवर स्कैन किया जाता है।]]
[[File:SKP Typical Instrument2.jpg|thumb|300px|एक विशिष्ट स्कैनिंग केल्विन जांच (एसकेपी) उपकरण। बाईं ओर लॉक-इन एम्पलीफायर और बैकिंग पोटेंशियल कंट्रोलर के साथ कंट्रोल यूनिट है। दाईं ओर वाइब्रेटर, [[ विद्युतमापी ]] और प्रोब माउंटेड के साथ x, y, z स्कैनिंग अक्ष है।]]'''केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी (केपीएफएम)''', जिसे '''सतह क्षमता माइक्रोस्कोपी''' के रूप में भी जाना जाता है, [[परमाणु बल माइक्रोस्कोपी]] (एएफएम) का एक गैर-संपर्क संस्करण है।<ref>{{cite journal|url=http://dns.ntu-ccms.ntu.edu.tw/references/APPL_PHYS_LETT-58-2921-1991.pdf |format=free-download pdf |journal=Appl. Phys. Lett. |year=1991 |title=केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी|volume=58 |page=2921 |doi=10.1063/1.105227 |author1=M. Nonnenmacher |author2=M. P. O'Boyle |author3=H. K. Wickramasinghe |bibcode=1991ApPhL..58.2921N |issue=25 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20090920084329/http://dns.ntu-ccms.ntu.edu.tw/references/APPL_PHYS_LETT-58-2921-1991.pdf |archive-date=2009-09-20 }}</ref><ref name="Fujihira1999">{{cite journal|last1=Fujihira|first1=Masamichi|title=केल्विन जांच बल आणविक सतहों की माइक्रोस्कोपी|journal=[[Annual Review of Materials Science]]|volume=29|issue=1|year=1999|pages=353–380|issn=0084-6600|doi=10.1146/annurev.matsci.29.1.353|bibcode = 1999AnRMS..29..353F }}</ref><ref name="MelitzShen2011">{{cite journal|last1=Melitz|first1=Wilhelm|last2=Shen|first2=Jian|last3=Kummel|first3=Andrew C.|last4=Lee|first4=Sangyeob|title=केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी और इसका अनुप्रयोग|journal=Surface Science Reports|volume=66|issue=1|year=2011|pages=1–27|issn=0167-5729|doi=10.1016/j.surfrep.2010.10.001|bibcode = 2011SurSR..66....1M }}</ref> x, y समतल में रेखापुंज स्कैनिंग द्वारा नमूने के कार्य फलन को नमूना विशेषताओं के साथ सहसंबंध के लिए स्थानीय रूप से मानचित्रित किया जा सकता है। जब बहुत कम या कोई आवर्धन नहीं होता है, तो इस दृष्टिकोण को '''स्कैनिंग केल्विन जांच (एसकेपी)''' का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है। इन तकनीकों का उपयोग मुख्य रूप से संक्षारण और [[ कलई करना |कोटिंग्स]] को मापने के लिए  किया जाता है।               
[[File:SKP Typical Instrument2.jpg|thumb|300px|एक विशिष्ट स्कैनिंग केल्विन जांच (एसकेपी) उपकरण। बाईं ओर लॉक-इन एम्पलीफायर और बैकिंग पोटेंशियल कंट्रोलर के साथ कंट्रोल यूनिट है। दाईं ओर वाइब्रेटर, [[ विद्युतमापी ]] और प्रोब माउंटेड के साथ x, y, z स्कैनिंग अक्ष है।]]'''केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी (केपीएफएम)''', जिसे '''सतह क्षमता माइक्रोस्कोपी''' के रूप में भी जाना जाता है, [[परमाणु बल माइक्रोस्कोपी]] (एएफएम) का एक गैर-संपर्क संस्करण है।<ref>{{cite journal|url=http://dns.ntu-ccms.ntu.edu.tw/references/APPL_PHYS_LETT-58-2921-1991.pdf |format=free-download pdf |journal=Appl. Phys. Lett. |year=1991 |title=केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी|volume=58 |page=2921 |doi=10.1063/1.105227 |author1=M. Nonnenmacher |author2=M. P. O'Boyle |author3=H. K. Wickramasinghe |bibcode=1991ApPhL..58.2921N |issue=25 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20090920084329/http://dns.ntu-ccms.ntu.edu.tw/references/APPL_PHYS_LETT-58-2921-1991.pdf |archive-date=2009-09-20 }}</ref><ref name="Fujihira1999">{{cite journal|last1=Fujihira|first1=Masamichi|title=केल्विन जांच बल आणविक सतहों की माइक्रोस्कोपी|journal=[[Annual Review of Materials Science]]|volume=29|issue=1|year=1999|pages=353–380|issn=0084-6600|doi=10.1146/annurev.matsci.29.1.353|bibcode = 1999AnRMS..29..353F }}</ref><ref name="MelitzShen2011">{{cite journal|last1=Melitz|first1=Wilhelm|last2=Shen|first2=Jian|last3=Kummel|first3=Andrew C.|last4=Lee|first4=Sangyeob|title=केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी और इसका अनुप्रयोग|journal=Surface Science Reports|volume=66|issue=1|year=2011|pages=1–27|issn=0167-5729|doi=10.1016/j.surfrep.2010.10.001|bibcode = 2011SurSR..66....1M }}</ref> x, y समतल में रेखापुंज स्कैनिंग द्वारा नमूने के कार्य फलन को नमूना विशेषताओं के साथ सहसंबंध के लिए स्थानीय रूप से मानचित्रित किया जा सकता है। जब बहुत कम या कोई आवर्धन नहीं होता है, तो इस दृष्टिकोण को '''स्कैनिंग केल्विन जांच (एसकेपी)''' का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है। इन तकनीकों का उपयोग मुख्य रूप से संक्षारण और [[ कलई करना |कोटिंग्स]] को मापने के लिए  किया जाता है।               


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एसकेपी तकनीक 1898 में लॉर्ड केल्विन द्वारा किए गए समानांतर प्लेट [[ संधारित्र |संधारित्र]] प्रयोगों पर आधारित है।<ref>{{Cite journal|last=Kelvin|first=Lord|date=1898|title=वी। धातुओं की बिजली से संपर्क करें|journal=The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science|language=en|volume=46|issue=278|pages=82–120|doi=10.1080/14786449808621172|issn=1941-5982|url=https://zenodo.org/record/1653410}}</ref> 1930 के दशक में [[विलियम ज़िसमैन]] ने लॉर्ड केल्विन के प्रयोगों के आधार पर एक तकनीक विकसित करने के लिए बनाया है जो असमान  [[धातुओं]] के संभावित मतभेदों को मापने के लिए एक तकनीक विकसित करता है।<ref>{{Cite journal|last=Zisman|first=W. A.|title=धातुओं में संपर्क संभावित अंतर को मापने का एक नया तरीका|date=1932|journal=Review of Scientific Instruments|language=en|volume=3|issue=7|pages=367–370|doi=10.1063/1.1748947|bibcode=1932RScI....3..367Z |issn=0034-6748}}</ref>                       
एसकेपी तकनीक 1898 में लॉर्ड केल्विन द्वारा किए गए समानांतर प्लेट [[ संधारित्र |संधारित्र]] प्रयोगों पर आधारित है।<ref>{{Cite journal|last=Kelvin|first=Lord|date=1898|title=वी। धातुओं की बिजली से संपर्क करें|journal=The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science|language=en|volume=46|issue=278|pages=82–120|doi=10.1080/14786449808621172|issn=1941-5982|url=https://zenodo.org/record/1653410}}</ref> 1930 के दशक में [[विलियम ज़िसमैन]] ने लॉर्ड केल्विन के प्रयोगों के आधार पर एक तकनीक विकसित करने के लिए बनाया है जो असमान  [[धातुओं]] के संभावित मतभेदों को मापने के लिए एक तकनीक विकसित करता है।<ref>{{Cite journal|last=Zisman|first=W. A.|title=धातुओं में संपर्क संभावित अंतर को मापने का एक नया तरीका|date=1932|journal=Review of Scientific Instruments|language=en|volume=3|issue=7|pages=367–370|doi=10.1063/1.1748947|bibcode=1932RScI....3..367Z |issn=0034-6748}}</ref>                       
== कार्य सिद्धांत ==
== कार्य सिद्धांत ==
[[File:SKP Fermi level diagram.png|alt=Diagram of Fermi level changes during scanning Kelvin probe|left|thumb|364x364px स्कैनिंग केल्विन प्रोब (एसकेपी) सैंपल और माप के दौरान प्रोब दिखाए गए हैं। जांच और नमूने के विद्युत कनेक्शन पर उनके [[फर्मी स्तर]] संतुलित होते हैं, और जांच और नमूने पर एक चार्ज विकसित होता है। इस चार्ज को शून्य करने के लिए एक बैकिंग क्षमता लागू की जाती है, नमूना फर्मी स्तर को उसकी मूल स्थिति में लौटाता है।]]एसकेपी में जांच और नमूना एक दूसरे के समानांतर रखे जाते हैं और समानांतर प्लेट संधारित्र बनाने के लिए विद्युत रूप से जुड़े होते हैं। जांच को नमूने के लिए एक अलग सामग्री के रूप में चुना गया है, इसलिए प्रत्येक घटक शुरू में एक अलग फर्मि स्तर होता है। जब जांच और नमूना [[इलेक्ट्रॉन]] प्रवाह के बीच विद्युत संबंध बनाया जाता है जांच और नमूने के बीच उच्च से निम्न फर्मी स्तर की दिशा में हो सकता है। यह [[इलेक्ट्रॉन प्रवाह]] जांच और नमूना फर्मी स्तरों के संतुलन का कारण बनता है। इसके अलावा, जांच और नमूने पर एक सतही प्रभार विकसित होता है, जिसमें एक संबंधित संभावित अंतर होता है जिसे संपर्क क्षमता (V<sub>c</sub>). के रूप में जाना जाता है। एसकेपी में जांच नमूने के सतह के लंबवत होने पर स्फूर्त की जाती है।<ref>{{Cite journal|last1=Rohwerder|first1=Michael|last2=Turcu|first2=Florin|date=2007|title=High-resolution Kelvin probe microscopy in corrosion science: Scanning Kelvin probe force microscopy (SKPFM) versus classical scanning Kelvin probe (SKP)|journal=Electrochimica Acta|language=en|volume=53|issue=2|pages=290–299|doi=10.1016/j.electacta.2007.03.016}}</ref> यह कंपन नमूना दूरी की जांच में परिवर्तन का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप धारा का प्रवाह होता है, जो एसी [[साइन लहर|साइन वेव]] का रूप ले लेता है। परिणामी एसी साइन वेव [[लॉक-इन एम्पलीफायर]] के उपयोग के माध्यम से डीसी सिग्नल के लिए डिमॉड्यूलेट की जाती है।<ref>{{Cite journal|last1=Cheran|first1=Larisa-Emilia|last2=Johnstone|first2=Sherri|last3=Sadeghi|first3=Saman|last4=Thompson|first4=Michael|date=2007-01-19|title=उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्कैनिंग केल्विन नैनोप्रोब द्वारा कार्य-फ़ंक्शन मापन|journal=Measurement Science and Technology|volume=18|issue=3|pages=567–578|doi=10.1088/0957-0233/18/3/005|bibcode=2007MeScT..18..567C |s2cid=123457387 |issn=0957-0233}}</ref> आमतौर पर उपयोगकर्ता को लॉक-इन एम्पलीफायर द्वारा उपयोग किए जाने वाले सही संदर्भ चरण मान का चयन करना चाहिए। एक बार डीसी क्षमता निर्धारित हो जाने के बाद, बाहरी क्षमता, जिसे बैकिंग क्षमता ( V<sub>b</sub>) जांच और नमूने के बीच आरोप को समाप्त करने के लिए लागू किया जा सकता है। जब चार्ज शून्य हो जाता है,, तो नमूने का फर्मी स्तर अपनी मूल स्थिति में लौट आता है। इसका मतलब है कि V<sub>b</sub> --V<sub>c</sub> के बराबर है, जो एसकेपी जांच और मापे गए नमूने के बीच कार्य फलन अंतर है।<ref>{{Cite journal|last1=Surplice|first1=N A|last2=D'Arcy|first2=R J|date=1970|title=कार्य कार्यों को मापने की केल्विन पद्धति की आलोचना|journal=Journal of Physics E: Scientific Instruments|volume=3|issue=7|pages=477–482|doi=10.1088/0022-3735/3/7/201|issn=0022-3735}}</ref>                                       
[[File:SKP Fermi level diagram.png|alt=Diagram of Fermi level changes during scanning Kelvin probe|left|thumb|364x364px स्कैनिंग केल्विन प्रोब (एसकेपी) नमूना और माप के दौरान प्रोब दिखाए गए हैं। जांच और नमूने के विद्युत कनेक्शन पर उनके [[फर्मी स्तर]] संतुलित होते हैं, और जांच और नमूने पर एक चार्ज विकसित होता है। इस चार्ज को शून्य करने के लिए एक बैकिंग क्षमता लागू की जाती है, नमूना फर्मी स्तर को उसकी मूल स्थिति में लौटाता है।]]एसकेपी में जांच और नमूना एक दूसरे के समानांतर रखे जाते हैं और समानांतर प्लेट संधारित्र बनाने के लिए विद्युत रूप से जुड़े होते हैं। जांच को नमूने के लिए एक अलग सामग्री के रूप में चुना गया है, इसलिए प्रत्येक घटक शुरू में एक अलग फर्मि स्तर होता है। जब जांच और नमूना [[इलेक्ट्रॉन]] प्रवाह के बीच विद्युत संबंध बनाया जाता है जांच और नमूने के बीच उच्च से निम्न फर्मी स्तर की दिशा में हो सकता है। यह [[इलेक्ट्रॉन प्रवाह]] जांच और नमूना फर्मी स्तरों के संतुलन का कारण बनता है। इसके अलावा, जांच और नमूने पर एक सतही प्रभार विकसित होता है, जिसमें एक संबंधित संभावित अंतर होता है जिसे संपर्क क्षमता (V<sub>c</sub>). के रूप में जाना जाता है। एसकेपी में जांच नमूने के सतह के लंबवत होने पर स्फूर्त की जाती है।<ref>{{Cite journal|last1=Rohwerder|first1=Michael|last2=Turcu|first2=Florin|date=2007|title=High-resolution Kelvin probe microscopy in corrosion science: Scanning Kelvin probe force microscopy (SKPFM) versus classical scanning Kelvin probe (SKP)|journal=Electrochimica Acta|language=en|volume=53|issue=2|pages=290–299|doi=10.1016/j.electacta.2007.03.016}}</ref> यह कंपन नमूना दूरी की जांच में परिवर्तन का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप धारा का प्रवाह होता है, जो एसी [[साइन लहर|साइन वेव]] का रूप ले लेता है। परिणामी एसी साइन वेव [[लॉक-इन एम्पलीफायर]] के उपयोग के माध्यम से डीसी सिग्नल के लिए डिमॉड्यूलेट की जाती है।<ref>{{Cite journal|last1=Cheran|first1=Larisa-Emilia|last2=Johnstone|first2=Sherri|last3=Sadeghi|first3=Saman|last4=Thompson|first4=Michael|date=2007-01-19|title=उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्कैनिंग केल्विन नैनोप्रोब द्वारा कार्य-फ़ंक्शन मापन|journal=Measurement Science and Technology|volume=18|issue=3|pages=567–578|doi=10.1088/0957-0233/18/3/005|bibcode=2007MeScT..18..567C |s2cid=123457387 |issn=0957-0233}}</ref> आमतौर पर उपयोगकर्ता को लॉक-इन एम्पलीफायर द्वारा उपयोग किए जाने वाले सही संदर्भ चरण मान का चयन करना चाहिए। एक बार डीसी क्षमता निर्धारित हो जाने के बाद, बाहरी क्षमता, जिसे बैकिंग क्षमता ( V<sub>b</sub>) जांच और नमूने के बीच आरोप को समाप्त करने के लिए लागू किया जा सकता है। जब चार्ज शून्य हो जाता है,, तो नमूने का फर्मी स्तर अपनी मूल स्थिति में लौट आता है। इसका मतलब है कि V<sub>b</sub> --V<sub>c</sub> के बराबर है, जो एसकेपी जांच और मापे गए नमूने के बीच कार्य फलन अंतर है।<ref>{{Cite journal|last1=Surplice|first1=N A|last2=D'Arcy|first2=R J|date=1970|title=कार्य कार्यों को मापने की केल्विन पद्धति की आलोचना|journal=Journal of Physics E: Scientific Instruments|volume=3|issue=7|pages=477–482|doi=10.1088/0022-3735/3/7/201|issn=0022-3735}}</ref>                                       
[[File:SKP Simplified.jpg|alt=Illustration of scanning Kelvin probe|thumb|स्कैनिंग केल्विन प्रोब (एसकेपी) तकनीक का सरलीकृत चित्रण। प्रोब को z में कंपन करते हुए दिखाया गया है, नमूना तल के लम्बवत्। दिखाए गए अनुसार जांच और नमूना समानांतर प्लेट संधारित्र बनाते हैं।]]
[[File:SKP Simplified.jpg|alt=Illustration of scanning Kelvin probe|thumb|स्कैनिंग केल्विन प्रोब (एसकेपी) तकनीक का सरलीकृत चित्रण। प्रोब को z में कंपन करते हुए दिखाया गया है, नमूना तल के लम्बवत्। दिखाए गए अनुसार जांच और नमूना समानांतर प्लेट संधारित्र बनाते हैं।]]
[[File:Scanning Kelvin Probe (SKP) Block Diagram.jpg|alt=Block diagram of scanning Kelvin probe|center|thumb|310x310px| कंप्यूटर, कंट्रोल यूनिट, स्कैन अक्ष, वाइब्रेटर, जांच और नमूना दिखाने वाले स्कैनिंग केल्विन प्रोब (SKP) उपकरण का ब्लॉक डायग्राम]]एएफएम में केंटलिवर एक संदर्भ इलेक्ट्रोड है जो सतह के साथ एक संधारित्र का निर्माण करता है, जिस पर इसे लगातार अलग होने पर बाद में स्कैन किया जाता है। सामान्य एएफएम के रूप में कैन्टलीवर अपने यांत्रिक अनुनाद आवृत्ति ω<sub>0</sub>पर पीजोइलेक्ट्रिक रूप से संचालित नहीं है, हालांकि इस आवृत्ति पर एक वैकल्पिक करेंट (एसी) वोल्टेज लागू किया जाता है।
[[File:Scanning Kelvin Probe (SKP) Block Diagram.jpg|alt=Block diagram of scanning Kelvin probe|center|thumb|310x310px| कंप्यूटर, कंट्रोल यूनिट, स्कैन अक्ष, वाइब्रेटर, जांच और नमूना दिखाने वाले स्कैनिंग केल्विन प्रोब (एसकेपी) उपकरण का ब्लॉक डायग्राम]]एएफएम में केंटलिवर एक संदर्भ इलेक्ट्रोड है जो सतह के साथ एक संधारित्र का निर्माण करता है, जिस पर इसे लगातार अलग होने पर बाद में स्कैन किया जाता है। सामान्य एएफएम के रूप में कैन्टलीवर अपने यांत्रिक अनुनाद आवृत्ति ω<sub>0</sub>पर पीजोइलेक्ट्रिक रूप से संचालित नहीं है, हालांकि इस आवृत्ति पर एक वैकल्पिक करेंट (एसी) वोल्टेज लागू किया जाता है।


जब टिप और सतह के बीच एक प्रत्यक्ष-चालू (डीसी) संभावित अंतर होता है, तो एसी + डीसी वोल्टेज ऑफ़सेट कैंटिलीवर को कंपन करने का कारण बनता है। बल की उत्पत्ति को इस बात पर विचार करके समझा जा सकता है कि कैंटिलीवर और सतह द्वारा गठित संधारित्र की ऊर्जा है                                       
जब टिप और सतह के बीच एक प्रत्यक्ष-चालू (डीसी) संभावित अंतर होता है, तो एसी + डीसी वोल्टेज ऑफ़सेट कैंटिलीवर को कंपन करने का कारण बनता है। बल की उत्पत्ति को इस बात पर विचार करके समझा जा सकता है कि कैंटिलीवर और सतह द्वारा गठित संधारित्र की ऊर्जा है                                       
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इसके अलावा, डीसी में शब्द। केवल ''V<sub>DC</sub>·V<sub>AC</sub>'' उत्पाद का क्रॉस-टर्म आनुपातिक अनुनाद आवृत्ति ω<sub>0</sub>पर होता है। सामान्य स्कैन किए गए-प्रोबे माइक्रोस्कोपी तरीकों (आमतौर पर एक डायोड लेजर और एक चार-क्वाड्रेंट डिटेक्टर को शामिल करते हुए) का उपयोग करके कैंटीलीवर के परिणामी कंपन का पता लगाया जाता है। टिप की डीसी क्षमता को एक मूल्य पर ड्राइव करने के लिए एक शून्य सर्किट का उपयोग किया जाता है जो कंपन को कम करता है। इस अशक्त डीसी क्षमता बनाम पार्श्व स्थिति समन्वय का एक नक्शा इसलिए सतह के कार्य फलन की एक छवि उत्पन्न करता है।       
इसके अलावा, डीसी में शब्द। केवल ''V<sub>DC</sub>·V<sub>AC</sub>'' उत्पाद का क्रॉस-टर्म आनुपातिक अनुनाद आवृत्ति ω<sub>0</sub>पर होता है। सामान्य स्कैन किए गए-प्रोबे माइक्रोस्कोपी तरीकों (आमतौर पर एक डायोड लेजर और एक चार-क्वाड्रेंट डिटेक्टर को शामिल करते हुए) का उपयोग करके कैंटीलीवर के परिणामी कंपन का पता लगाया जाता है। टिप की डीसी क्षमता को एक मूल्य पर ड्राइव करने के लिए एक शून्य सर्किट का उपयोग किया जाता है जो कंपन को कम करता है। इस अशक्त डीसी क्षमता बनाम पार्श्व स्थिति समन्वय का एक नक्शा इसलिए सतह के कार्य फलन की एक छवि उत्पन्न करता है।       


एक संबंधित तकनीक, [[ इलेक्ट्रोस्टैटिक बल माइक्रोस्कोप ]] (EFM), सतह से निकलने वाले विद्युत क्षेत्र द्वारा आवेशित टिप पर उत्पन्न बल को सीधे मापता है। ईएफएम बहुत हद तक [[चुंबकीय बल माइक्रोस्कोप]] की तरह संचालित होता है जिसमें विद्युत क्षेत्र का पता लगाने के लिए कैंटिलीवर दोलन की आवृत्ति बदलाव या आयाम परिवर्तन का उपयोग किया जाता है। हालांकि, KPFM की तुलना में EFM स्थलाकृतिक कलाकृतियों के प्रति अधिक संवेदनशील है। ईएफएम और केपीएफएम दोनों को प्रवाहकीय कैंटिलीवर, आमतौर पर धातु-लेपित [[सिलिकॉन]] या [[सिलिकॉन नाइट्राइड]] के उपयोग की आवश्यकता होती है। इलेक्ट्रोस्टैटिक सतह क्षमता, [[स्कैनिंग क्वांटम डॉट माइक्रोस्कोपी]] की इमेजिंग के लिए एक और एएफएम-आधारित तकनीक,<ref>{{Cite journal|last1=Wagner|first1=Christian|last2=Green|first2=Matthew F. B.|last3=Leinen|first3=Philipp|last4=Deilmann|first4=Thorsten|last5=Krüger|first5=Peter|last6=Rohlfing|first6=Michael|last7=Temirov|first7=Ruslan|last8=Tautz|first8=F. Stefan|date=2015-07-06|title=स्कैनिंग क्वांटम डॉट माइक्रोस्कोपी|journal=Physical Review Letters|language=en|volume=115|issue=2|pages=026101|doi=10.1103/PhysRevLett.115.026101|pmid=26207484|issn=0031-9007|bibcode=2015PhRvL.115b6101W|arxiv=1503.07738|s2cid=1720328 }}</ref> टिप-संलग्न क्वांटम डॉट को गेट करने की उनकी क्षमता के आधार पर सतह की क्षमता की मात्रा निर्धारित करता है।
एक संबंधित तकनीक, [[ इलेक्ट्रोस्टैटिक बल माइक्रोस्कोप ]] (EFM), सतह से निकलने वाले विद्युत क्षेत्र द्वारा आवेशित टिप पर उत्पन्न बल को सीधे मापता है। ईएफएम [[चुंबकीय बल माइक्रोस्कोप]] की तरह बहुत हद तक संचालित होता है, जिसमें कैटलवर दोलन की आवृत्ति परिवर्तन या आयाम परिवर्तन का उपयोग विद्युत क्षेत्र का पता लगाने के लिए किया जाता है। हालांकि, केपीएफएम की तुलना में ईएफएम स्थलाकृतिक कलाकृतियों के प्रति अधिक संवेदनशील है। ईएफएम और केपीएफएम दोनों को प्रवाहकीय कैंटिलीवर के उपयोग की आवश्यकता होती है।, आमतौर पर धातु-लेपित [[सिलिकॉन]] या [[सिलिकॉन नाइट्राइड]] इलेक्ट्रोस्टैटिक , एक अन्य एएफएम-आधारित तकनीक इलेक्ट्रोस्टैटिक सतह क्षमता की इमेजिंग के लिए, [[स्कैनिंग क्वांटम डॉट माइक्रोस्कोपी]],,<ref>{{Cite journal|last1=Wagner|first1=Christian|last2=Green|first2=Matthew F. B.|last3=Leinen|first3=Philipp|last4=Deilmann|first4=Thorsten|last5=Krüger|first5=Peter|last6=Rohlfing|first6=Michael|last7=Temirov|first7=Ruslan|last8=Tautz|first8=F. Stefan|date=2015-07-06|title=स्कैनिंग क्वांटम डॉट माइक्रोस्कोपी|journal=Physical Review Letters|language=en|volume=115|issue=2|pages=026101|doi=10.1103/PhysRevLett.115.026101|pmid=26207484|issn=0031-9007|bibcode=2015PhRvL.115b6101W|arxiv=1503.07738|s2cid=1720328 }}</ref> टिप-संलग्न क्वांटम डॉट को गेट करने की उनकी क्षमता के आधार पर सतह की क्षमता की मात्रा निर्धारित करता है।                                  


== एसकेपी माप को प्रभावित करने वाले कारक ==
== एसकेपी माप को प्रभावित करने वाले कारक ==
SKP मापन की गुणवत्ता कई कारकों से प्रभावित होती है। इसमें SKP जांच का व्यास, नमूना दूरी की जांच और SKP जांच की सामग्री शामिल है। एसकेपी मापन में जांच व्यास महत्वपूर्ण है क्योंकि यह माप के समग्र रिज़ॉल्यूशन को प्रभावित करता है, छोटे जांचों के साथ बेहतर रिज़ॉल्यूशन होता है। <रेफरी नाम = विसिंस्की 2016 1-8>{{Cite journal|last1=Wicinski|first1=Mariusz|last2=Burgstaller|first2=Wolfgang|last3=Hassel|first3=Achim Walter|date=2016|title=केल्विन जांच माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग में पार्श्व संकल्प|journal=Corrosion Science|language=en|volume=104|pages=1–8|doi=10.1016/j.corsci.2015.09.008}}</ref><ref name=mcmurray2002>{{Cite journal|last1=McMurray|first1=H. N.|last2=Williams|first2=G.|date=2002|title=Probe diameter and probe–specimen distance dependence in the lateral resolution of a scanning Kelvin probe|journal=Journal of Applied Physics|language=en|volume=91|issue=3|pages=1673–1679|doi=10.1063/1.1430546|bibcode=2002JAP....91.1673M |issn=0021-8979}}</ref> दूसरी ओर, जांच के आकार को कम करने से फ्रिंजिंग प्रभाव में वृद्धि होती है जो अलग-अलग कैपेसिटेंस के माप को बढ़ाकर माप की संवेदनशीलता को कम कर देता है।<ref name= Wicinski 2016 1–8 /> के निर्माण में प्रयुक्त सामग्री SKP जांच SKP मापन की गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण है।यह कई कारणों से होता है। विभिन्न सामग्रियों के अलग-अलग कार्य फ़ंक्शन मान होते हैं जो मापी गई संपर्क क्षमता को प्रभावित करेंगे। विभिन्न सामग्रियों में आर्द्रता परिवर्तन के प्रति अलग संवेदनशीलता होती है। सामग्री SKP मापन के स्थान रिज़ॉल्यूशन की परिणामी ज्यामितीय शर्तों को भी प्रभावित कर सकती है। व्यावसायिक जांच में [[टंगस्टन]] का उपयोग किया जाता है,<ref>{{Cite web|url=https://www.bio-logic.net/accessories/probes/hr-skp/|title=उच्च संकल्प स्कैनिंग केल्विन जांच|website=Bio-Logic Science Instruments|language=en-GB|access-date=2019-05-17}}</ref> हालांकि [[ प्लैटिनम ]] की जांच,<ref>{{Cite journal|last1=Hansen|first1=Douglas C.|last2=Hansen|first2=Karolyn M.|last3=Ferrell|first3=Thomas L.|last4=Thundat|first4=Thomas|date=2003|title=केल्विन जांच प्रौद्योगिकी का उपयोग करके बायोमोलेक्युलर इंटरैक्शन को समझना|journal=Langmuir|volume=19|issue=18|pages=7514–7520|doi=10.1021/la034333w|issn=0743-7463}}</ref> [[ताँबा]],<ref>{{Cite journal|last1=Dirscherl|first1=Konrad|last2=Baikie|first2=Iain|last3=Forsyth|first3=Gregor|last4=Heide|first4=Arvid van der|date=2003|title=एमसी-सी सौर कोशिकाओं के गैर-इनवेसिव सतह संभावित मानचित्रण के लिए माइक्रो-टिप स्कैनिंग केल्विन जांच का उपयोग|journal=Solar Energy Materials and Solar Cells|language=en|volume=79|issue=4|pages=485–494|doi=10.1016/S0927-0248(03)00064-3}}</ref> [[सोना]],<ref>{{Cite journal|last=Stratmann|first=M.|date=1987|title=The investigation of the corrosion properties of metals, covered with adsorbed electrolyte layers—A new experimental technique|journal=Corrosion Science|language=en|volume=27|issue=8|pages=869–872|doi=10.1016/0010-938X(87)90043-6}}</ref> तथा [[निक्रोम]] का प्रयोग किया गया है।<ref>{{Cite journal|last1=Nazarov|first1=A. P.|last2=Thierry|first2=D.|date=2001|title=Study of the Carbon Steel/Alkyd Coating Interface with a Scanning Vibrating Capacitor Technique|journal=Protection of Metals|volume=37|issue=2|pages=108–119|doi=10.1023/a:1010361702449|s2cid=92117439 |issn=0033-1732}}</ref> नमूना दूरी की जांच अंतिम एसकेपी माप को प्रभावित करती है, पार्श्व संकल्प में सुधार करने के लिए नमूना दूरी की छोटी जांच के साथ <ref name=mcmurray2002 />और माप का सिग्नल-टू-शोर अनुपात।<ref>{{Cite web|url=https://www.bio-logic.net/wp-content/uploads/SCANLAB-AN-1.pdf|title=Height tracking with the SKP370 or SKP470 module|website=Bio-Logic Science Instruments|access-date=2019-05-17}}</ref> इसके अलावा, SKP जांच को नमूना दूरी तक कम करने से माप की तीव्रता बढ़ जाती है, जहां माप की तीव्रता 1/d के समानुपाती होती है<sup>2</sup>, जहां d नमूना दूरी की जांच है।<ref>{{Cite journal|last1=Wapner|first1=K.|last2=Schoenberger|first2=B.|last3=Stratmann|first3=M.|last4=Grundmeier|first4=G.|date=2005|title=Height-Regulating Scanning Kelvin Probe for Simultaneous Measurement of Surface Topology and Electrode Potentials at Buried Polymer/Metal Interfaces|journal=Journal of the Electrochemical Society|language=en|volume=152|issue=3|pages=E114|doi=10.1149/1.1856914|bibcode=2005JElS..152E.114W }}</ref> माप पर जांच को नमूना दूरी में बदलने के प्रभावों को निरंतर दूरी मोड में एसकेपी का उपयोग करके प्रतिकार किया जा सकता है।
एसकेपी मापन की गुणवत्ता कई कारकों से प्रभावित होती है। इसमें एसकेपी जांच का व्यास, नमूना दूरी की जांच और एसकेपी जांच की सामग्री शामिल है। एसकेपी मापन में जांच व्यास महत्वपूर्ण है क्योंकि यह माप के समग्र विश्लेषण को प्रभावित करता है, छोटे जांचों के साथ बेहतर विश्लेषण होता है। <रेफरी नाम = विसिंस्की 2016 1-8>{{Cite journal|last1=Wicinski|first1=Mariusz|last2=Burgstaller|first2=Wolfgang|last3=Hassel|first3=Achim Walter|date=2016|title=केल्विन जांच माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग में पार्श्व संकल्प|journal=Corrosion Science|language=en|volume=104|pages=1–8|doi=10.1016/j.corsci.2015.09.008}}</ref><ref name=mcmurray2002>{{Cite journal|last1=McMurray|first1=H. N.|last2=Williams|first2=G.|date=2002|title=Probe diameter and probe–specimen distance dependence in the lateral resolution of a scanning Kelvin probe|journal=Journal of Applied Physics|language=en|volume=91|issue=3|pages=1673–1679|doi=10.1063/1.1430546|bibcode=2002JAP....91.1673M |issn=0021-8979}}</ref> दूसरी ओर, जांच के आकार को कम करने से फ्रिंजिंग प्रभाव में वृद्धि होती है जो अलग-अलग कैपेसिटेंस के माप को बढ़ाकर माप की संवेदनशीलता को कम कर देता है।<ref name= Wicinski 2016 1–8 /> एसकेपी जांच के निर्माण में प्रयुक्त सामग्री एसकेपी मापन की गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण है। यह कई कारणों से होता है। विभिन्न सामग्रियों के अलग-अलग कार्य फलन मान होते हैं जो मापी गई संपर्क क्षमता को प्रभावित करेंगे। विभिन्न सामग्रियों में आर्द्रता परिवर्तन के प्रति संवेदनशीलता अलग होती है। सामग्री एसकेपी मापन के स्थान विश्लेषण की परिणामी ज्यामितीय शर्तों को भी प्रभावित कर सकती है। व्यावसायिक जांच में [[टंगस्टन]] का उपयोग किया जाता है,<ref>{{Cite web|url=https://www.bio-logic.net/accessories/probes/hr-skp/|title=उच्च संकल्प स्कैनिंग केल्विन जांच|website=Bio-Logic Science Instruments|language=en-GB|access-date=2019-05-17}}</ref> हालांकि [[ प्लैटिनम |प्लैटिनम]] ,<ref>{{Cite journal|last1=Hansen|first1=Douglas C.|last2=Hansen|first2=Karolyn M.|last3=Ferrell|first3=Thomas L.|last4=Thundat|first4=Thomas|date=2003|title=केल्विन जांच प्रौद्योगिकी का उपयोग करके बायोमोलेक्युलर इंटरैक्शन को समझना|journal=Langmuir|volume=19|issue=18|pages=7514–7520|doi=10.1021/la034333w|issn=0743-7463}}</ref> [[ताँबा]],<ref>{{Cite journal|last1=Dirscherl|first1=Konrad|last2=Baikie|first2=Iain|last3=Forsyth|first3=Gregor|last4=Heide|first4=Arvid van der|date=2003|title=एमसी-सी सौर कोशिकाओं के गैर-इनवेसिव सतह संभावित मानचित्रण के लिए माइक्रो-टिप स्कैनिंग केल्विन जांच का उपयोग|journal=Solar Energy Materials and Solar Cells|language=en|volume=79|issue=4|pages=485–494|doi=10.1016/S0927-0248(03)00064-3}}</ref> [[सोना]],<ref>{{Cite journal|last=Stratmann|first=M.|date=1987|title=The investigation of the corrosion properties of metals, covered with adsorbed electrolyte layers—A new experimental technique|journal=Corrosion Science|language=en|volume=27|issue=8|pages=869–872|doi=10.1016/0010-938X(87)90043-6}}</ref> तथा [[निक्रोम]] का प्रयोग किया गया है।<ref>{{Cite journal|last1=Nazarov|first1=A. P.|last2=Thierry|first2=D.|date=2001|title=Study of the Carbon Steel/Alkyd Coating Interface with a Scanning Vibrating Capacitor Technique|journal=Protection of Metals|volume=37|issue=2|pages=108–119|doi=10.1023/a:1010361702449|s2cid=92117439 |issn=0033-1732}}</ref> नमूना दूरी की जांच अंतिम एसकेपी माप को प्रभावित करती है, पार्श्व संकल्प में सुधार करने के लिए नमूना दूरी की छोटी जांच के साथ <ref name=mcmurray2002 />और माप का सिग्नल-टू-शोर अनुपात।<ref>{{Cite web|url=https://www.bio-logic.net/wp-content/uploads/SCANLAB-AN-1.pdf|title=Height tracking with the SKP370 or SKP470 module|website=Bio-Logic Science Instruments|access-date=2019-05-17}}</ref> इसके अलावा, एसकेपी जांच को नमूना दूरी तक कम करने से माप की तीव्रता बढ़ जाती है, जहां माप की तीव्रता 1/d के समानुपाती होती है<sup>2</sup>, जहां d नमूना दूरी की जांच है।<ref>{{Cite journal|last1=Wapner|first1=K.|last2=Schoenberger|first2=B.|last3=Stratmann|first3=M.|last4=Grundmeier|first4=G.|date=2005|title=Height-Regulating Scanning Kelvin Probe for Simultaneous Measurement of Surface Topology and Electrode Potentials at Buried Polymer/Metal Interfaces|journal=Journal of the Electrochemical Society|language=en|volume=152|issue=3|pages=E114|doi=10.1149/1.1856914|bibcode=2005JElS..152E.114W }}</ref> माप पर जांच को नमूना दूरी में बदलने के प्रभावों को निरंतर दूरी मोड में एसकेपी का उपयोग करके प्रतिकार किया जा सकता है।                          


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== कार्य फलन ==
== कार्य फलन ==
केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोप या केल्विन फोर्स माइक्रोस्कोप (केएफएम) एक एएफएम सेट-अप पर आधारित है और कार्य फलन का निर्धारण छोटे एएफएम टिप और नमूने के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के माप पर आधारित है। कंडक्टिंग टिप और सैंपल की विशेषता (सामान्य रूप से) अलग-अलग कार्य फ़ंक्शन हैं, जो प्रत्येक सामग्री के लिए फर्मी स्तर और वैक्यूम स्तर के बीच अंतर का प्रतिनिधित्व करते हैं। यदि दोनों तत्वों को संपर्क में लाया जाता है, तो फर्मी स्तर संरेखित होने तक उनके बीच एक शुद्ध विद्युत प्रवाह प्रवाहित होगा। कार्य कार्यों के बीच के अंतर को [[वोल्टा क्षमता]] कहा जाता है और इसे आम तौर पर वी के साथ निरूपित किया जाता है<sub>CPD</sub>. उनके बीच विद्युत क्षेत्र की वजह से टिप और नमूने के बीच एक इलेक्ट्रोस्टैटिक बल मौजूद है। माप के लिए टिप और नमूने के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है, जिसमें DC-पूर्वाग्रह V होता है<sub>DC</sub>और एक एसी-वोल्टेज वी<sub>AC</sub> sin(ωt) आवृत्ति ω की।
केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोप या केल्विन फोर्स माइक्रोस्कोप (केएफएम) एक एएफएम सेट-अप पर आधारित है और कार्य फलन का निर्धारण छोटे एएफएम टिप और नमूने के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के माप पर आधारित है। संचालन टिप और नमूना की विशेषता (सामान्य रूप से) विभिन्न कार्य फलन द्वारा चित्रित किया गया है, जो प्रत्येक सामग्री के लिए फर्मी स्तर और वैक्यूम स्तर के बीच अंतर का प्रतिनिधित्व करते हैं। यदि दोनों तत्वों को संपर्क में लाया जाता है, तो फर्मी स्तर संरेखित होने तक उनके बीच एक शुद्ध विद्युत प्रवाह प्रवाहित होगा। कार्य कार्यों के बीच के अंतर को [[वोल्टा क्षमता]] कहा जाता है और इसे आमतौर पर ''V<sub>CPD</sub>'' के साथ निरूपित किया जाता है, उनके बीच विद्युत क्षेत्र की वजह से टिप और नमूने के बीच एक इलेक्ट्रोस्टैटिक बल मौजूद है। माप के लिए टिप और नमूने के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है, जिसमेंDC-bias ''V<sub>DC</sub>''  और एक एसी-वोल्टेज ''V<sub>AC</sub> sin(ωt)'' आवृत्ति ω की।                            


:<math>V = (V_{DC} - V_{CPD}) + V_{AC} \cdot \sin (\omega t)</math>
:<math>V = (V_{DC} - V_{CPD}) + V_{AC} \cdot \sin (\omega t)</math>
AFM कैंटिलीवर की [[गुंजयमान आवृत्ति]] के लिए AC-आवृत्ति को ट्यून करने से संवेदनशीलता में सुधार होता है। एक संधारित्र में इलेक्ट्रोस्टैटिक बल तत्वों के पृथक्करण के संबंध में ऊर्जा कार्य को अलग करके पाया जा सकता है और इसे इस रूप में लिखा जा सकता है
एएफएम कैंटिलीवर की [[गुंजयमान आवृत्ति|प्रतिध्वनि आवृत्ति]] के लिए एसी-आवृत्ति को ट्यून करने से एक बेहतर संवेदनशीलता मिलती है। एक संधारित्र में इलेक्ट्रोस्टैटिक बल तत्वों के पृथक्करण के संबंध में ऊर्जा कार्य को अलग करके पाया जा सकता है और इसे इस रूप में लिखा जा सकता है          


:<math>F = \frac{1}{2} \frac{dC}{dz} V^2</math>
:<math>F = \frac{1}{2} \frac{dC}{dz} V^2</math>
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== संपर्क संभावित माप ==
== संपर्क संभावित माप ==
संपर्क संभावित मापन के लिए एक लॉक-इन एम्पलीफायर का उपयोग ω पर कैंटिलीवर दोलन का पता लगाने के लिए किया जाता है। स्कैन के दौरान वी<sub>DC</sub>समायोजित किया जाएगा ताकि टिप और नमूने के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बल शून्य हो जाएं और इस प्रकार आवृत्ति ω पर प्रतिक्रिया शून्य हो जाए। चूंकि ω पर इलेक्ट्रोस्टैटिक बल V पर निर्भर करता है<sub>DC</sub> - वी<sub>CPD</sub>, वी का मूल्य<sub>DC</sub>जो ω-टर्म को कम करता है, संपर्क क्षमता से मेल खाता है। नमूना कार्य फ़ंक्शन के पूर्ण मान प्राप्त किए जा सकते हैं यदि टिप को पहले ज्ञात कार्य फ़ंक्शन के संदर्भ नमूने के विरुद्ध कैलिब्रेट किया जाता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Fernández Garrillo | first1 = P. A. | last2 = Grévin | first2 = B. | last3 = Chevalier | first3 = N. | last4 = Borowik | first4 = Ł. | title = केल्विन प्रोब फोर्स माइक्रोस्कोपी द्वारा कैलिब्रेटेड वर्क फंक्शन मैपिंग| doi = 10.1063/1.5007619 | journal = Review of Scientific Instruments | volume = 89 | issue = 4 | pages = 043702 | year = 2018 | pmid = 29716375 | bibcode = 2018RScI...89d3702F | url = https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02277068/file/Garrillo_2018_1.5007619.pdf }}</ref> इसके अलावा, उपरोक्त से स्वतंत्र रूप से अनुनाद आवृत्ति ω पर सामान्य स्थलाकृतिक स्कैन विधियों का उपयोग किया जा सकता है। इस प्रकार, एक स्कैन में, स्थलाकृति और नमूने की संपर्क क्षमता एक साथ निर्धारित की जाती है।
संपर्क संभावित मापन के लिए एक लॉक-इन एम्पलीफायर का उपयोग ω पर कैंटिलीवर दोलन का पता लगाने के लिए किया जाता है। स्कैन के दौरान वी<sub>DC</sub>समायोजित किया जाएगा ताकि टिप और नमूने के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बल शून्य हो जाएं और इस प्रकार आवृत्ति ω पर प्रतिक्रिया शून्य हो जाए। चूंकि ω पर इलेक्ट्रोस्टैटिक बल V पर निर्भर करता है<sub>DC</sub> - वी<sub>CPD</sub>, वी का मूल्य<sub>DC</sub>जो ω-टर्म को कम करता है, संपर्क क्षमता से मेल खाता है। नमूना कार्य फलन के पूर्ण मान प्राप्त किए जा सकते हैं यदि टिप को पहले ज्ञात कार्य फलन के संदर्भ नमूने के विरुद्ध कैलिब्रेट किया जाता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Fernández Garrillo | first1 = P. A. | last2 = Grévin | first2 = B. | last3 = Chevalier | first3 = N. | last4 = Borowik | first4 = Ł. | title = केल्विन प्रोब फोर्स माइक्रोस्कोपी द्वारा कैलिब्रेटेड वर्क फंक्शन मैपिंग| doi = 10.1063/1.5007619 | journal = Review of Scientific Instruments | volume = 89 | issue = 4 | pages = 043702 | year = 2018 | pmid = 29716375 | bibcode = 2018RScI...89d3702F | url = https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02277068/file/Garrillo_2018_1.5007619.pdf }}</ref> इसके अलावा, उपरोक्त से स्वतंत्र रूप से अनुनाद आवृत्ति ω पर सामान्य स्थलाकृतिक स्कैन विधियों का उपयोग किया जा सकता है। इस प्रकार, एक स्कैन में, स्थलाकृति और नमूने की संपर्क क्षमता एक साथ निर्धारित की जाती है।
यह (कम से कम) दो अलग-अलग तरीकों से किया जा सकता है: 1) स्थलाकृति को एसी मोड में कैप्चर किया जाता है जिसका अर्थ है कि कैंटिलीवर एक पीजो द्वारा अपनी गुंजयमान आवृत्ति पर संचालित होता है। इसके साथ ही KPFM मापन के लिए AC वोल्टेज कैंटिलीवर की गुंजयमान आवृत्ति से थोड़ी कम आवृत्ति पर लागू होता है। इस माप मोड में स्थलाकृति और संपर्क संभावित अंतर एक ही समय में कैप्चर किए जाते हैं और इस मोड को अक्सर सिंगल-पास कहा जाता है। 2) स्थलाकृति की एक पंक्ति या तो संपर्क या एसी मोड में कैप्चर की जाती है और आंतरिक रूप से संग्रहीत होती है। फिर, इस रेखा को फिर से स्कैन किया जाता है, जबकि कैंटिलीवर यंत्रवत् संचालित दोलन के बिना नमूने के लिए एक निर्धारित दूरी पर रहता है, लेकिन KPFM माप के एसी वोल्टेज को लागू किया जाता है और ऊपर बताए अनुसार संपर्क क्षमता पर कब्जा कर लिया जाता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि लागू एसी वोल्टेज के साथ अच्छे दोलन की अनुमति देने के लिए कैंटिलीवर टिप नमूने के बहुत करीब नहीं होनी चाहिए। इसलिए, एसी स्थलाकृति माप के दौरान KPFM एक साथ किया जा सकता है लेकिन संपर्क स्थलाकृति माप के दौरान नहीं।
यह (कम से कम) दो अलग-अलग तरीकों से किया जा सकता है: 1) स्थलाकृति को एसी मोड में कैप्चर किया जाता है जिसका अर्थ है कि कैंटिलीवर एक पीजो द्वारा अपनी गुंजयमान आवृत्ति पर संचालित होता है। इसके साथ ही KPFM मापन के लिए AC वोल्टेज कैंटिलीवर की गुंजयमान आवृत्ति से थोड़ी कम आवृत्ति पर लागू होता है। इस माप मोड में स्थलाकृति और संपर्क संभावित अंतर एक ही समय में कैप्चर किए जाते हैं और इस मोड को अक्सर सिंगल-पास कहा जाता है। 2) स्थलाकृति की एक पंक्ति या तो संपर्क या एसी मोड में कैप्चर की जाती है और आंतरिक रूप से संग्रहीत होती है। फिर, इस रेखा को फिर से स्कैन किया जाता है, जबकि कैंटिलीवर यंत्रवत् संचालित दोलन के बिना नमूने के लिए एक निर्धारित दूरी पर रहता है, लेकिन KPFM माप के एसी वोल्टेज को लागू किया जाता है और ऊपर बताए अनुसार संपर्क क्षमता पर कब्जा कर लिया जाता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि लागू एसी वोल्टेज के साथ अच्छे दोलन की अनुमति देने के लिए कैंटिलीवर टिप नमूने के बहुत करीब नहीं होनी चाहिए। इसलिए, एसी स्थलाकृति माप के दौरान KPFM एक साथ किया जा सकता है लेकिन संपर्क स्थलाकृति माप के दौरान नहीं।


== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==
SKP द्वारा मापी गई वोल्टा क्षमता सीधे सामग्री की संक्षारण क्षमता के समानुपाती होती है,<ref>{{Cite web|url=https://www.bio-logic.net/wp-content/uploads/SCANLAB-AN-9-SKP.pdf|title=जीर्णशीर्ण Zn-प्लेटेड Fe नमूने का SKP इमेजिंग उदाहरण।|website=Bio-Logic Science Instruments|access-date=2019-05-17}}</ref> इस तरह एसकेपी ने संक्षारण और कोटिंग्स के क्षेत्र के अध्ययन में व्यापक उपयोग पाया है। उदाहरण के लिए कोटिंग्स के क्षेत्र में, [[एल्यूमीनियम मिश्र]] धातुओं पर गर्मी पैदा करने वाले एजेंट वाले स्व-उपचार [[आकार-स्मृति बहुलक]] कोटिंग का एक खरोंच क्षेत्र एसकेपी द्वारा मापा गया था।<ref>{{Cite journal|last1=Fan|first1=Weijie|last2=Zhang|first2=Yong|last3=Li|first3=Weihua|last4=Wang|first4=Wei|last5=Zhao|first5=Xiaodong|last6=Song|first6=Liying|date=2019|title=इंडक्शन हीटिंग द्वारा माइक्रोकैप्सूल के साथ शेप मेमोरी पॉलीयूरेथेन कोटिंग की बहु-स्तरीय स्व-उपचार क्षमता|journal=Chemical Engineering Journal|language=en|volume=368|pages=1033–1044|doi=10.1016/j.cej.2019.03.027|s2cid=104432686 }}</ref> प्रारंभ में खरोंच किए जाने के बाद वोल्टा की क्षमता शेष नमूने की तुलना में खरोंच पर काफी अधिक और व्यापक थी, जिसका अर्थ है कि इस क्षेत्र में खुरचना होने की अधिक संभावना है। वोल्टा की क्षमता बाद के मापों में कम हो गई, और अंततः खरोंच के ऊपर का शिखर पूरी तरह से गायब हो गया, जिसका अर्थ है कि कोटिंग ठीक हो गई है। क्योंकि SKP का उपयोग गैर-विनाशकारी तरीके से कोटिंग्स की जांच के लिए किया जा सकता है, इसका उपयोग कोटिंग की विफलता को निर्धारित करने के लिए भी किया गया है। [[polyurethane]] कोटिंग्स के एक अध्ययन में, यह देखा गया कि उच्च तापमान और आर्द्रता के संपर्क में वृद्धि के साथ कार्य फलन बढ़ता है।<ref>{{Cite journal|last1=Borth|first1=David J.|last2=Iezzi|first2=Erick B.|last3=Dudis|first3=Douglas S.|last4=Hansen|first4=Douglas C.|date=2019|title=स्कैनिंग केल्विन प्रोब तकनीक का उपयोग करके यूरेथेन-एस्टर कोटिंग सिस्टम का अविनाशी मूल्यांकन|journal=Corrosion|language=en|volume=75|issue=5|pages=457–464|doi=10.5006/3020|s2cid=105314795 |issn=0010-9312|url=http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=dayton1524749968517527}}</ref> कार्य फलन में यह वृद्धि कोटिंग के भीतर बॉन्ड के [[हाइड्रोलिसिस]] से संभावित कोटिंग के अपघटन से संबंधित है।
एसकेपी द्वारा मापी गई वोल्टा क्षमता सीधे सामग्री की संक्षारण क्षमता के समानुपाती होती है,<ref>{{Cite web|url=https://www.bio-logic.net/wp-content/uploads/SCANLAB-AN-9-SKP.pdf|title=जीर्णशीर्ण Zn-प्लेटेड Fe नमूने का SKP इमेजिंग उदाहरण।|website=Bio-Logic Science Instruments|access-date=2019-05-17}}</ref> इस तरह एसकेपी ने संक्षारण और कोटिंग्स के क्षेत्र के अध्ययन में व्यापक उपयोग पाया है। उदाहरण के लिए कोटिंग्स के क्षेत्र में, [[एल्यूमीनियम मिश्र]] धातुओं पर गर्मी पैदा करने वाले एजेंट वाले स्व-उपचार [[आकार-स्मृति बहुलक]] कोटिंग का एक खरोंच क्षेत्र एसकेपी द्वारा मापा गया था।<ref>{{Cite journal|last1=Fan|first1=Weijie|last2=Zhang|first2=Yong|last3=Li|first3=Weihua|last4=Wang|first4=Wei|last5=Zhao|first5=Xiaodong|last6=Song|first6=Liying|date=2019|title=इंडक्शन हीटिंग द्वारा माइक्रोकैप्सूल के साथ शेप मेमोरी पॉलीयूरेथेन कोटिंग की बहु-स्तरीय स्व-उपचार क्षमता|journal=Chemical Engineering Journal|language=en|volume=368|pages=1033–1044|doi=10.1016/j.cej.2019.03.027|s2cid=104432686 }}</ref> प्रारंभ में खरोंच किए जाने के बाद वोल्टा की क्षमता शेष नमूने की तुलना में खरोंच पर काफी अधिक और व्यापक थी, जिसका अर्थ है कि इस क्षेत्र में खुरचना होने की अधिक संभावना है। वोल्टा की क्षमता बाद के मापों में कम हो गई, और अंततः खरोंच के ऊपर का शिखर पूरी तरह से गायब हो गया, जिसका अर्थ है कि कोटिंग ठीक हो गई है। क्योंकि एसकेपी का उपयोग गैर-विनाशकारी तरीके से कोटिंग्स की जांच के लिए किया जा सकता है, इसका उपयोग कोटिंग की विफलता को निर्धारित करने के लिए भी किया गया है। [[polyurethane]] कोटिंग्स के एक अध्ययन में, यह देखा गया कि उच्च तापमान और आर्द्रता के संपर्क में वृद्धि के साथ कार्य फलन बढ़ता है।<ref>{{Cite journal|last1=Borth|first1=David J.|last2=Iezzi|first2=Erick B.|last3=Dudis|first3=Douglas S.|last4=Hansen|first4=Douglas C.|date=2019|title=स्कैनिंग केल्विन प्रोब तकनीक का उपयोग करके यूरेथेन-एस्टर कोटिंग सिस्टम का अविनाशी मूल्यांकन|journal=Corrosion|language=en|volume=75|issue=5|pages=457–464|doi=10.5006/3020|s2cid=105314795 |issn=0010-9312|url=http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=dayton1524749968517527}}</ref> कार्य फलन में यह वृद्धि कोटिंग के भीतर बॉन्ड के [[हाइड्रोलिसिस]] से संभावित कोटिंग के अपघटन से संबंधित है।


एसकेपी का उपयोग करके औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण [[मिश्र]] धातुओं के क्षरण को मापा गया है।{{citation needed|date=September 2020}} विशेष रूप से SKP के साथ जंग पर पर्यावरणीय प्रोत्साहन के प्रभावों की जांच करना संभव है। उदाहरण के लिए, [[स्टेनलेस स्टील]] और [[टाइटेनियम]] के [[सूक्ष्मजीव]] प्रेरित जंग की जांच की गई है।<ref>{{Cite journal|last1=Zhang|first1=Dawei|last2=Zhou|first2=Feichi|last3=Xiao|first3=Kui|last4=Cui|first4=Tianyu|last5=Qian|first5=Hongchong|last6=Li|first6=Xiaogang|date=2015|title=Microbially Influenced Corrosion of 304 Stainless Steel and Titanium by P. variotii and A. niger in Humid Atmosphere|journal=Journal of Materials Engineering and Performance|language=en|volume=24|issue=7|pages=2688–2698|doi=10.1007/s11665-015-1558-2|bibcode=2015JMEP...24.2688Z |s2cid=137116966 |issn=1059-9495}}</ref> एसकेपी इस प्रकार के जंग का अध्ययन करने के लिए उपयोगी है क्योंकि यह आमतौर पर स्थानीय रूप से होता है, इसलिए वैश्विक तकनीकें खराब अनुकूल हैं। बढ़ी हुई स्थानीय जंग से संबंधित भूतल संभावित परिवर्तन एसकेपी मापन द्वारा दिखाए गए थे। इसके अलावा, विभिन्न माइक्रोबियल प्रजातियों से परिणामी जंग की तुलना करना संभव था। एक अन्य उदाहरण में एसकेपी का उपयोग [[बायोमेडिसिन]] मिश्र धातु सामग्री की जांच के लिए किया गया था, जिसे मानव शरीर के भीतर संक्षारित किया जा सकता है। ज्वलनशील परिस्थितियों में Ti-15Mo पर अध्ययन में,<ref>{{Cite journal|last1=Szklarska|first1=M.|last2=Dercz|first2=G.|last3=Kubisztal|first3=J.|last4=Balin|first4=K.|last5=Łosiewicz|first5=B.|date=2016|title=Semi-Conducting Properties of Titanium Dioxide Layer on Surface of Ti-15Mo Implant Alloy in Biological Milieu|journal=Acta Physica Polonica A|language=en|volume=130|issue=4|pages=1085–1087|doi=10.12693/APhysPolA.130.1085|bibcode=2016AcPPA.130.1085S |issn=0587-4246|doi-access=free}}</ref> एसकेपी मापों ने मिश्रधातु की [[ऑक्साइड]] संरक्षित सतह की तुलना में संक्षारण गड्ढे के तल पर कम संक्षारण प्रतिरोध दिखाया। एसकेपी का उपयोग वायुमंडलीय जंग के प्रभावों की जांच के लिए भी किया गया है, उदाहरण के लिए समुद्री पर्यावरण में तांबा मिश्र धातुओं की जांच के लिए।<ref>{{Cite journal|last1=Kong|first1=Decheng|last2=Dong|first2=Chaofang|last3=Ni|first3=Xiaoqing|last4=Man|first4=Cheng|last5=Xiao|first5=Kui|last6=Li|first6=Xiaogang|date=2018|title=कठोर समुद्री वातावरण में दीर्घकालिक क्षरण के दौरान तांबे के क्षरण पर मिश्र धातु तत्वों (Sn, Be) के तंत्र में अंतर्दृष्टि|journal=Applied Surface Science|language=en|volume=455|pages=543–553|doi=10.1016/j.apsusc.2018.06.029|bibcode=2018ApSS..455..543K |s2cid=102769318 }}</ref> इस अध्ययन में केल्विन क्षमता अधिक सकारात्मक हो गई, जो संक्षारण उत्पादों की मोटाई में वृद्धि के कारण एक्सपोजर समय में वृद्धि के साथ अधिक सकारात्मक संक्षारण क्षमता का संकेत देती है। अंतिम उदाहरण के रूप में SKP का उपयोग गैस पाइपलाइन की सिम्युलेटेड परिस्थितियों में स्टेनलेस स्टील की जांच के लिए किया गया था।<ref>{{Cite journal|last1=Jin|first1=Z.H.|last2=Ge|first2=H.H.|last3=Lin|first3=W.W.|last4=Zong|first4=Y.W.|last5=Liu|first5=S.J.|last6=Shi|first6=J.M.|date=2014|title=Corrosion behaviour of 316L stainless steel and anti-corrosion materials in a high acidified chloride solution|journal=Applied Surface Science|language=en|volume=322|pages=47–56|doi=10.1016/j.apsusc.2014.09.205|bibcode=2014ApSS..322...47J }}</ref> इन मापों ने जंग के समय में वृद्धि के साथ [[कैथोड]] और [[एनोड]] क्षेत्रों की संक्षारण क्षमता में अंतर में वृद्धि दिखाई, जो जंग की उच्च संभावना को दर्शाता है। इसके अलावा, इन एसकेपी मापों ने स्थानीय क्षरण के बारे में जानकारी प्रदान की, जो अन्य तकनीकों के साथ संभव नहीं है।
एसकेपी का उपयोग करके औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण [[मिश्र]] धातुओं के क्षरण को मापा गया है।{{citation needed|date=September 2020}} विशेष रूप से एसकेपी के साथ जंग पर पर्यावरणीय प्रोत्साहन के प्रभावों की जांच करना संभव है। उदाहरण के लिए, [[स्टेनलेस स्टील]] और [[टाइटेनियम]] के [[सूक्ष्मजीव]] प्रेरित जंग की जांच की गई है।<ref>{{Cite journal|last1=Zhang|first1=Dawei|last2=Zhou|first2=Feichi|last3=Xiao|first3=Kui|last4=Cui|first4=Tianyu|last5=Qian|first5=Hongchong|last6=Li|first6=Xiaogang|date=2015|title=Microbially Influenced Corrosion of 304 Stainless Steel and Titanium by P. variotii and A. niger in Humid Atmosphere|journal=Journal of Materials Engineering and Performance|language=en|volume=24|issue=7|pages=2688–2698|doi=10.1007/s11665-015-1558-2|bibcode=2015JMEP...24.2688Z |s2cid=137116966 |issn=1059-9495}}</ref> एसकेपी इस प्रकार के जंग का अध्ययन करने के लिए उपयोगी है क्योंकि यह आमतौर पर स्थानीय रूप से होता है, इसलिए वैश्विक तकनीकें खराब अनुकूल हैं। बढ़ी हुई स्थानीय जंग से संबंधित भूतल संभावित परिवर्तन एसकेपी मापन द्वारा दिखाए गए थे। इसके अलावा, विभिन्न माइक्रोबियल प्रजातियों से परिणामी जंग की तुलना करना संभव था। एक अन्य उदाहरण में एसकेपी का उपयोग [[बायोमेडिसिन]] मिश्र धातु सामग्री की जांच के लिए किया गया था, जिसे मानव शरीर के भीतर संक्षारित किया जा सकता है। ज्वलनशील परिस्थितियों में Ti-15Mo पर अध्ययन में,<ref>{{Cite journal|last1=Szklarska|first1=M.|last2=Dercz|first2=G.|last3=Kubisztal|first3=J.|last4=Balin|first4=K.|last5=Łosiewicz|first5=B.|date=2016|title=Semi-Conducting Properties of Titanium Dioxide Layer on Surface of Ti-15Mo Implant Alloy in Biological Milieu|journal=Acta Physica Polonica A|language=en|volume=130|issue=4|pages=1085–1087|doi=10.12693/APhysPolA.130.1085|bibcode=2016AcPPA.130.1085S |issn=0587-4246|doi-access=free}}</ref> एसकेपी मापों ने मिश्रधातु की [[ऑक्साइड]] संरक्षित सतह की तुलना में संक्षारण गड्ढे के तल पर कम संक्षारण प्रतिरोध दिखाया। एसकेपी का उपयोग वायुमंडलीय जंग के प्रभावों की जांच के लिए भी किया गया है, उदाहरण के लिए समुद्री पर्यावरण में तांबा मिश्र धातुओं की जांच के लिए।<ref>{{Cite journal|last1=Kong|first1=Decheng|last2=Dong|first2=Chaofang|last3=Ni|first3=Xiaoqing|last4=Man|first4=Cheng|last5=Xiao|first5=Kui|last6=Li|first6=Xiaogang|date=2018|title=कठोर समुद्री वातावरण में दीर्घकालिक क्षरण के दौरान तांबे के क्षरण पर मिश्र धातु तत्वों (Sn, Be) के तंत्र में अंतर्दृष्टि|journal=Applied Surface Science|language=en|volume=455|pages=543–553|doi=10.1016/j.apsusc.2018.06.029|bibcode=2018ApSS..455..543K |s2cid=102769318 }}</ref> इस अध्ययन में केल्विन क्षमता अधिक सकारात्मक हो गई, जो संक्षारण उत्पादों की मोटाई में वृद्धि के कारण एक्सपोजर समय में वृद्धि के साथ अधिक सकारात्मक संक्षारण क्षमता का संकेत देती है। अंतिम उदाहरण के रूप में एसकेपी का उपयोग गैस पाइपलाइन की सिम्युलेटेड परिस्थितियों में स्टेनलेस स्टील की जांच के लिए किया गया था।<ref>{{Cite journal|last1=Jin|first1=Z.H.|last2=Ge|first2=H.H.|last3=Lin|first3=W.W.|last4=Zong|first4=Y.W.|last5=Liu|first5=S.J.|last6=Shi|first6=J.M.|date=2014|title=Corrosion behaviour of 316L stainless steel and anti-corrosion materials in a high acidified chloride solution|journal=Applied Surface Science|language=en|volume=322|pages=47–56|doi=10.1016/j.apsusc.2014.09.205|bibcode=2014ApSS..322...47J }}</ref> इन मापों ने जंग के समय में वृद्धि के साथ [[कैथोड]] और [[एनोड]] क्षेत्रों की संक्षारण क्षमता में अंतर में वृद्धि दिखाई, जो जंग की उच्च संभावना को दर्शाता है। इसके अलावा, इन एसकेपी मापों ने स्थानीय क्षरण के बारे में जानकारी प्रदान की, जो अन्य तकनीकों के साथ संभव नहीं है।


एसकेपी का उपयोग सौर कोशिकाओं में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की सतह की क्षमता की जांच करने के लिए किया गया है, इस लाभ के साथ कि यह एक गैर-संपर्क है, और इसलिए एक गैर-विनाशकारी तकनीक है।<ref>{{Cite journal|last1=Dirscherl|first1=Konrad|last2=Baikie|first2=Iain|last3=Forsyth|first3=Gregor|last4=Heide|first4=Arvid van der|date=2003|title=एमसी-सी सौर कोशिकाओं के गैर-इनवेसिव सतह संभावित मानचित्रण के लिए माइक्रो-टिप स्कैनिंग केल्विन जांच का उपयोग|journal=Solar Energy Materials and Solar Cells|volume=79|issue=4|pages=485–494|doi=10.1016/s0927-0248(03)00064-3|issn=0927-0248}}</ref> इसका उपयोग विभिन्न सामग्रियों के इलेक्ट्रॉन संबंध को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जिससे अलग-अलग सामग्रियों के वैलेंस और चालन बैंड के ऊर्जा स्तर ओवरलैप को निर्धारित किया जा सकता है। इन बैंडों का ऊर्जा स्तर ओवरलैप सिस्टम की सतह फोटोवोल्टेज प्रतिक्रिया से संबंधित है।<ref>{{Cite journal|last1=Liu|first1=Xiangyang|last2=Zheng|first2=Haiwu|last3=Zhang|first3=Jiwei|last4=Xiao|first4=Yin|last5=Wang|first5=Zhiyong|date=2013|title=Photoelectric properties and charge dynamics for a set of solid state solar cells with Cu4Bi4S9 as the absorber layer|journal=Journal of Materials Chemistry A|language=en|volume=1|issue=36|pages=10703|doi=10.1039/c3ta11830d|issn=2050-7488}}</ref>
एसकेपी का उपयोग सौर कोशिकाओं में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की सतह की क्षमता की जांच करने के लिए किया गया है, इस लाभ के साथ कि यह एक गैर-संपर्क है, और इसलिए एक गैर-विनाशकारी तकनीक है।<ref>{{Cite journal|last1=Dirscherl|first1=Konrad|last2=Baikie|first2=Iain|last3=Forsyth|first3=Gregor|last4=Heide|first4=Arvid van der|date=2003|title=एमसी-सी सौर कोशिकाओं के गैर-इनवेसिव सतह संभावित मानचित्रण के लिए माइक्रो-टिप स्कैनिंग केल्विन जांच का उपयोग|journal=Solar Energy Materials and Solar Cells|volume=79|issue=4|pages=485–494|doi=10.1016/s0927-0248(03)00064-3|issn=0927-0248}}</ref> इसका उपयोग विभिन्न सामग्रियों के इलेक्ट्रॉन संबंध को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जिससे अलग-अलग सामग्रियों के वैलेंस और चालन बैंड के ऊर्जा स्तर ओवरलैप को निर्धारित किया जा सकता है। इन बैंडों का ऊर्जा स्तर ओवरलैप सिस्टम की सतह फोटोवोल्टेज प्रतिक्रिया से संबंधित है।<ref>{{Cite journal|last1=Liu|first1=Xiangyang|last2=Zheng|first2=Haiwu|last3=Zhang|first3=Jiwei|last4=Xiao|first4=Yin|last5=Wang|first5=Zhiyong|date=2013|title=Photoelectric properties and charge dynamics for a set of solid state solar cells with Cu4Bi4S9 as the absorber layer|journal=Journal of Materials Chemistry A|language=en|volume=1|issue=36|pages=10703|doi=10.1039/c3ta11830d|issn=2050-7488}}</ref>
एक गैर-संपर्क के रूप में, गैर-विनाशकारी तकनीक SKP का उपयोग [[फोरेंसिक विज्ञान]] के अध्ययन के लिए रुचि की सामग्री पर अव्यक्त उंगलियों के निशान की जांच के लिए किया गया है।<ref>{{Cite journal|last1=Williams|first1=Geraint|last2=McMurray|first2=H. N.|date=2008|title=मानव फ़िंगरप्रिंट - एक स्कैनिंग केल्विन जांच का उपयोग करके धातु की बातचीत का अध्ययन किया गया|journal=ECS Transactions|language=en|location=Washington, DC|publisher=ECS|volume=11|issue=22 |pages=81–89|doi=10.1149/1.2925265|bibcode=2008ECSTr..11v..81W |s2cid=98393112 }}</ref> जब उंगलियों के निशान एक धातु की सतह पर छोड़े जाते हैं तो वे लवण को पीछे छोड़ देते हैं जो ब्याज की सामग्री के स्थानीय जंग का कारण बन सकता है। इससे नमूने की वोल्टा क्षमता में परिवर्तन होता है, जिसे एसकेपी द्वारा पता लगाया जा सकता है। एसकेपी इन विश्लेषणों के लिए विशेष रूप से उपयोगी है क्योंकि यह वोल्टा क्षमता में इस परिवर्तन का पता लगा सकता है, उदाहरण के लिए, तेलों द्वारा गर्म करने, या कोटिंग करने के बाद भी।
एक गैर-संपर्क के रूप में, गैर-विनाशकारी तकनीक एसकेपी का उपयोग [[फोरेंसिक विज्ञान]] के अध्ययन के लिए रुचि की सामग्री पर अव्यक्त उंगलियों के निशान की जांच के लिए किया गया है।<ref>{{Cite journal|last1=Williams|first1=Geraint|last2=McMurray|first2=H. N.|date=2008|title=मानव फ़िंगरप्रिंट - एक स्कैनिंग केल्विन जांच का उपयोग करके धातु की बातचीत का अध्ययन किया गया|journal=ECS Transactions|language=en|location=Washington, DC|publisher=ECS|volume=11|issue=22 |pages=81–89|doi=10.1149/1.2925265|bibcode=2008ECSTr..11v..81W |s2cid=98393112 }}</ref> जब उंगलियों के निशान एक धातु की सतह पर छोड़े जाते हैं तो वे लवण को पीछे छोड़ देते हैं जो ब्याज की सामग्री के स्थानीय जंग का कारण बन सकता है। इससे नमूने की वोल्टा क्षमता में परिवर्तन होता है, जिसे एसकेपी द्वारा पता लगाया जा सकता है। एसकेपी इन विश्लेषणों के लिए विशेष रूप से उपयोगी है क्योंकि यह वोल्टा क्षमता में इस परिवर्तन का पता लगा सकता है, उदाहरण के लिए, तेलों द्वारा गर्म करने, या कोटिंग करने के बाद भी।


SKP का उपयोग [[लेखक साइट]] युक्त उल्कापिंडों के संक्षारण तंत्र का विश्लेषण करने के लिए किया गया है।<ref>{{Cite journal|last1=Bryant|first1=David E.|last2=Greenfield|first2=David|last3=Walshaw|first3=Richard D.|last4=Evans|first4=Suzanne M.|last5=Nimmo|first5=Alexander E.|last6=Smith|first6=Caroline L.|last7=Wang|first7=Liming|last8=Pasek|first8=Matthew A.|last9=Kee|first9=Terence P.|date=2009|title=Electrochemical studies of iron meteorites: phosphorus redox chemistry on the early Earth|journal=International Journal of Astrobiology|language=en|volume=8|issue=1|pages=27–36|doi=10.1017/S1473550408004345|bibcode=2009IJAsB...8...27B |s2cid=97821022 |issn=1473-5504}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Bryant|first1=David E.|last2=Greenfield|first2=David|last3=Walshaw|first3=Richard D.|last4=Johnson|first4=Benjamin R.G.|last5=Herschy|first5=Barry|last6=Smith|first6=Caroline|last7=Pasek|first7=Matthew A.|last8=Telford|first8=Richard|last9=Scowen|first9=Ian|date=2013|title=कम पीएच भू-तापीय वातावरण के तहत सिखोट-एलिन आयरन उल्कापिंड का हाइड्रोथर्मल संशोधन। प्रारंभिक पृथ्वी पर सक्रिय फॉस्फोरस के लिए संभवतः प्रीबायोटिक मार्ग|journal=Geochimica et Cosmochimica Acta|language=en|volume=109|pages=90–112|doi=10.1016/j.gca.2012.12.043|bibcode=2013GeCoA.109...90B }}</ref> इन अध्ययनों का उद्देश्य [[ जीवोत्पत्ति ]] रसायन विज्ञान में उपयोग की जाने वाली प्रजातियों को मुक्त करने में ऐसे उल्कापिंडों की भूमिका की जांच करना है।
एसकेपी का उपयोग [[लेखक साइट]] युक्त उल्कापिंडों के संक्षारण तंत्र का विश्लेषण करने के लिए किया गया है।<ref>{{Cite journal|last1=Bryant|first1=David E.|last2=Greenfield|first2=David|last3=Walshaw|first3=Richard D.|last4=Evans|first4=Suzanne M.|last5=Nimmo|first5=Alexander E.|last6=Smith|first6=Caroline L.|last7=Wang|first7=Liming|last8=Pasek|first8=Matthew A.|last9=Kee|first9=Terence P.|date=2009|title=Electrochemical studies of iron meteorites: phosphorus redox chemistry on the early Earth|journal=International Journal of Astrobiology|language=en|volume=8|issue=1|pages=27–36|doi=10.1017/S1473550408004345|bibcode=2009IJAsB...8...27B |s2cid=97821022 |issn=1473-5504}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Bryant|first1=David E.|last2=Greenfield|first2=David|last3=Walshaw|first3=Richard D.|last4=Johnson|first4=Benjamin R.G.|last5=Herschy|first5=Barry|last6=Smith|first6=Caroline|last7=Pasek|first7=Matthew A.|last8=Telford|first8=Richard|last9=Scowen|first9=Ian|date=2013|title=कम पीएच भू-तापीय वातावरण के तहत सिखोट-एलिन आयरन उल्कापिंड का हाइड्रोथर्मल संशोधन। प्रारंभिक पृथ्वी पर सक्रिय फॉस्फोरस के लिए संभवतः प्रीबायोटिक मार्ग|journal=Geochimica et Cosmochimica Acta|language=en|volume=109|pages=90–112|doi=10.1016/j.gca.2012.12.043|bibcode=2013GeCoA.109...90B }}</ref> इन अध्ययनों का उद्देश्य [[ जीवोत्पत्ति ]] रसायन विज्ञान में उपयोग की जाने वाली प्रजातियों को मुक्त करने में ऐसे उल्कापिंडों की भूमिका की जांच करना है।


जीव विज्ञान के क्षेत्र में एसकेपी का उपयोग [[घाव]]ों से जुड़े [[विद्युत क्षेत्र]]ों की जांच के लिए किया गया है,<ref>{{Cite journal|last1=Nuccitelli|first1=Richard|last2=Nuccitelli|first2=Pamela|last3=Ramlatchan|first3=Samdeo|last4=Sanger|first4=Richard|last5=Smith|first5=Peter J.S.|date=2008|title=माउस और मानव त्वचा के घावों से जुड़े विद्युत क्षेत्र का इमेजिंग|journal=Wound Repair and Regeneration|language=en|volume=16|issue=3|pages=432–441|doi=10.1111/j.1524-475X.2008.00389.x|issn=1067-1927|pmc=3086402|pmid=18471262}}</ref> और [[एक्यूपंक्चर]] बिंदु।<ref>{{Cite journal|last1=Gow|first1=Brian J.|last2=Cheng|first2=Justine L.|last3=Baikie|first3=Iain D.|last4=Martinsen|first4=Ørjan G.|last5=Zhao|first5=Min|last6=Smith|first6=Stephanie|last7=Ahn|first7=Andrew C.|date=2012|title=Electrical Potential of Acupuncture Points: Use of a Noncontact Scanning Kelvin Probe|journal=Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine|language=en|volume=2012|pages=632838|doi=10.1155/2012/632838|issn=1741-427X|pmc=3541002|pmid=23320033|doi-access=free }}</ref>
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Revision as of 22:00, 3 June 2023

केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी में, सतह के कार्य फलन को मानचित्रित करने के लिए एक निरंतर ऊंचाई पर एक सतह पर एक संचालन कैंटिलीवर स्कैन किया जाता है।
एक विशिष्ट स्कैनिंग केल्विन जांच (एसकेपी) उपकरण। बाईं ओर लॉक-इन एम्पलीफायर और बैकिंग पोटेंशियल कंट्रोलर के साथ कंट्रोल यूनिट है। दाईं ओर वाइब्रेटर, विद्युतमापी और प्रोब माउंटेड के साथ x, y, z स्कैनिंग अक्ष है।

केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी (केपीएफएम), जिसे सतह क्षमता माइक्रोस्कोपी के रूप में भी जाना जाता है, परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) का एक गैर-संपर्क संस्करण है।[1][2][3] x, y समतल में रेखापुंज स्कैनिंग द्वारा नमूने के कार्य फलन को नमूना विशेषताओं के साथ सहसंबंध के लिए स्थानीय रूप से मानचित्रित किया जा सकता है। जब बहुत कम या कोई आवर्धन नहीं होता है, तो इस दृष्टिकोण को स्कैनिंग केल्विन जांच (एसकेपी) का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है। इन तकनीकों का उपयोग मुख्य रूप से संक्षारण और कोटिंग्स को मापने के लिए किया जाता है।

केपीएफएम के साथ, सतहों के कार्य फलन को परमाणु या अणु पैमाने पर देखा जा सकता है। कार्य फलन कई सतह परिघटनाओं से संबंधित है, जिसमें उत्प्रेरण, सतहों का पुनर्निर्माण, अर्धचालक और डोपिंग का बैंड-बेंडिंग, डीइलेक्ट्रिक्स में संक्षारण और जंग शामिल हैं। केपीएफएम द्वारा निर्मित फलन का कार्य का नक्शा एक ठोस की सतह पर स्थानीय संरचनाओं की संरचना और इलेक्ट्रॉनिक स्थिति के बारे में जानकारी देता है।

इतिहास

एसकेपी तकनीक 1898 में लॉर्ड केल्विन द्वारा किए गए समानांतर प्लेट संधारित्र प्रयोगों पर आधारित है।[4] 1930 के दशक में विलियम ज़िसमैन ने लॉर्ड केल्विन के प्रयोगों के आधार पर एक तकनीक विकसित करने के लिए बनाया है जो असमान धातुओं के संभावित मतभेदों को मापने के लिए एक तकनीक विकसित करता है।[5]

कार्य सिद्धांत

Diagram of Fermi level changes during scanning Kelvin probe
364x364px स्कैनिंग केल्विन प्रोब (एसकेपी) नमूना और माप के दौरान प्रोब दिखाए गए हैं। जांच और नमूने के विद्युत कनेक्शन पर उनके फर्मी स्तर संतुलित होते हैं, और जांच और नमूने पर एक चार्ज विकसित होता है। इस चार्ज को शून्य करने के लिए एक बैकिंग क्षमता लागू की जाती है, नमूना फर्मी स्तर को उसकी मूल स्थिति में लौटाता है।

एसकेपी में जांच और नमूना एक दूसरे के समानांतर रखे जाते हैं और समानांतर प्लेट संधारित्र बनाने के लिए विद्युत रूप से जुड़े होते हैं। जांच को नमूने के लिए एक अलग सामग्री के रूप में चुना गया है, इसलिए प्रत्येक घटक शुरू में एक अलग फर्मि स्तर होता है। जब जांच और नमूना इलेक्ट्रॉन प्रवाह के बीच विद्युत संबंध बनाया जाता है जांच और नमूने के बीच उच्च से निम्न फर्मी स्तर की दिशा में हो सकता है। यह इलेक्ट्रॉन प्रवाह जांच और नमूना फर्मी स्तरों के संतुलन का कारण बनता है। इसके अलावा, जांच और नमूने पर एक सतही प्रभार विकसित होता है, जिसमें एक संबंधित संभावित अंतर होता है जिसे संपर्क क्षमता (Vc). के रूप में जाना जाता है। एसकेपी में जांच नमूने के सतह के लंबवत होने पर स्फूर्त की जाती है।[6] यह कंपन नमूना दूरी की जांच में परिवर्तन का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप धारा का प्रवाह होता है, जो एसी साइन वेव का रूप ले लेता है। परिणामी एसी साइन वेव लॉक-इन एम्पलीफायर के उपयोग के माध्यम से डीसी सिग्नल के लिए डिमॉड्यूलेट की जाती है।[7] आमतौर पर उपयोगकर्ता को लॉक-इन एम्पलीफायर द्वारा उपयोग किए जाने वाले सही संदर्भ चरण मान का चयन करना चाहिए। एक बार डीसी क्षमता निर्धारित हो जाने के बाद, बाहरी क्षमता, जिसे बैकिंग क्षमता ( Vb) जांच और नमूने के बीच आरोप को समाप्त करने के लिए लागू किया जा सकता है। जब चार्ज शून्य हो जाता है,, तो नमूने का फर्मी स्तर अपनी मूल स्थिति में लौट आता है। इसका मतलब है कि Vb --Vc के बराबर है, जो एसकेपी जांच और मापे गए नमूने के बीच कार्य फलन अंतर है।[8]

Illustration of scanning Kelvin probe
स्कैनिंग केल्विन प्रोब (एसकेपी) तकनीक का सरलीकृत चित्रण। प्रोब को z में कंपन करते हुए दिखाया गया है, नमूना तल के लम्बवत्। दिखाए गए अनुसार जांच और नमूना समानांतर प्लेट संधारित्र बनाते हैं।
Block diagram of scanning Kelvin probe
कंप्यूटर, कंट्रोल यूनिट, स्कैन अक्ष, वाइब्रेटर, जांच और नमूना दिखाने वाले स्कैनिंग केल्विन प्रोब (एसकेपी) उपकरण का ब्लॉक डायग्राम

एएफएम में केंटलिवर एक संदर्भ इलेक्ट्रोड है जो सतह के साथ एक संधारित्र का निर्माण करता है, जिस पर इसे लगातार अलग होने पर बाद में स्कैन किया जाता है। सामान्य एएफएम के रूप में कैन्टलीवर अपने यांत्रिक अनुनाद आवृत्ति ω0पर पीजोइलेक्ट्रिक रूप से संचालित नहीं है, हालांकि इस आवृत्ति पर एक वैकल्पिक करेंट (एसी) वोल्टेज लागू किया जाता है।

जब टिप और सतह के बीच एक प्रत्यक्ष-चालू (डीसी) संभावित अंतर होता है, तो एसी + डीसी वोल्टेज ऑफ़सेट कैंटिलीवर को कंपन करने का कारण बनता है। बल की उत्पत्ति को इस बात पर विचार करके समझा जा सकता है कि कैंटिलीवर और सतह द्वारा गठित संधारित्र की ऊर्जा है

इसके अलावा, डीसी में शब्द। केवल VDC·VAC उत्पाद का क्रॉस-टर्म आनुपातिक अनुनाद आवृत्ति ω0पर होता है। सामान्य स्कैन किए गए-प्रोबे माइक्रोस्कोपी तरीकों (आमतौर पर एक डायोड लेजर और एक चार-क्वाड्रेंट डिटेक्टर को शामिल करते हुए) का उपयोग करके कैंटीलीवर के परिणामी कंपन का पता लगाया जाता है। टिप की डीसी क्षमता को एक मूल्य पर ड्राइव करने के लिए एक शून्य सर्किट का उपयोग किया जाता है जो कंपन को कम करता है। इस अशक्त डीसी क्षमता बनाम पार्श्व स्थिति समन्वय का एक नक्शा इसलिए सतह के कार्य फलन की एक छवि उत्पन्न करता है।

एक संबंधित तकनीक, इलेक्ट्रोस्टैटिक बल माइक्रोस्कोप (EFM), सतह से निकलने वाले विद्युत क्षेत्र द्वारा आवेशित टिप पर उत्पन्न बल को सीधे मापता है। ईएफएम चुंबकीय बल माइक्रोस्कोप की तरह बहुत हद तक संचालित होता है, जिसमें कैटलवर दोलन की आवृत्ति परिवर्तन या आयाम परिवर्तन का उपयोग विद्युत क्षेत्र का पता लगाने के लिए किया जाता है। हालांकि, केपीएफएम की तुलना में ईएफएम स्थलाकृतिक कलाकृतियों के प्रति अधिक संवेदनशील है। ईएफएम और केपीएफएम दोनों को प्रवाहकीय कैंटिलीवर के उपयोग की आवश्यकता होती है।, आमतौर पर धातु-लेपित सिलिकॉन या सिलिकॉन नाइट्राइड इलेक्ट्रोस्टैटिक , एक अन्य एएफएम-आधारित तकनीक इलेक्ट्रोस्टैटिक सतह क्षमता की इमेजिंग के लिए, स्कैनिंग क्वांटम डॉट माइक्रोस्कोपी,,[9] टिप-संलग्न क्वांटम डॉट को गेट करने की उनकी क्षमता के आधार पर सतह की क्षमता की मात्रा निर्धारित करता है।

एसकेपी माप को प्रभावित करने वाले कारक

एसकेपी मापन की गुणवत्ता कई कारकों से प्रभावित होती है। इसमें एसकेपी जांच का व्यास, नमूना दूरी की जांच और एसकेपी जांच की सामग्री शामिल है। एसकेपी मापन में जांच व्यास महत्वपूर्ण है क्योंकि यह माप के समग्र विश्लेषण को प्रभावित करता है, छोटे जांचों के साथ बेहतर विश्लेषण होता है। <रेफरी नाम = विसिंस्की 2016 1-8>Wicinski, Mariusz; Burgstaller, Wolfgang; Hassel, Achim Walter (2016). "केल्विन जांच माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग में पार्श्व संकल्प". Corrosion Science (in English). 104: 1–8. doi:10.1016/j.corsci.2015.09.008.</ref>[10] दूसरी ओर, जांच के आकार को कम करने से फ्रिंजिंग प्रभाव में वृद्धि होती है जो अलग-अलग कैपेसिटेंस के माप को बढ़ाकर माप की संवेदनशीलता को कम कर देता है।Cite error: Invalid <ref> tag; invalid names, e.g. too many एसकेपी जांच के निर्माण में प्रयुक्त सामग्री एसकेपी मापन की गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण है। यह कई कारणों से होता है। विभिन्न सामग्रियों के अलग-अलग कार्य फलन मान होते हैं जो मापी गई संपर्क क्षमता को प्रभावित करेंगे। विभिन्न सामग्रियों में आर्द्रता परिवर्तन के प्रति संवेदनशीलता अलग होती है। सामग्री एसकेपी मापन के स्थान विश्लेषण की परिणामी ज्यामितीय शर्तों को भी प्रभावित कर सकती है। व्यावसायिक जांच में टंगस्टन का उपयोग किया जाता है,[11] हालांकि प्लैटिनम ,[12] ताँबा,[13] सोना,[14] तथा निक्रोम का प्रयोग किया गया है।[15] नमूना दूरी की जांच अंतिम एसकेपी माप को प्रभावित करती है, पार्श्व संकल्प में सुधार करने के लिए नमूना दूरी की छोटी जांच के साथ [10]और माप का सिग्नल-टू-शोर अनुपात।[16] इसके अलावा, एसकेपी जांच को नमूना दूरी तक कम करने से माप की तीव्रता बढ़ जाती है, जहां माप की तीव्रता 1/d के समानुपाती होती है2, जहां d नमूना दूरी की जांच है।[17] माप पर जांच को नमूना दूरी में बदलने के प्रभावों को निरंतर दूरी मोड में एसकेपी का उपयोग करके प्रतिकार किया जा सकता है।

कार्य फलन

केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोप या केल्विन फोर्स माइक्रोस्कोप (केएफएम) एक एएफएम सेट-अप पर आधारित है और कार्य फलन का निर्धारण छोटे एएफएम टिप और नमूने के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के माप पर आधारित है। संचालन टिप और नमूना की विशेषता (सामान्य रूप से) विभिन्न कार्य फलन द्वारा चित्रित किया गया है, जो प्रत्येक सामग्री के लिए फर्मी स्तर और वैक्यूम स्तर के बीच अंतर का प्रतिनिधित्व करते हैं। यदि दोनों तत्वों को संपर्क में लाया जाता है, तो फर्मी स्तर संरेखित होने तक उनके बीच एक शुद्ध विद्युत प्रवाह प्रवाहित होगा। कार्य कार्यों के बीच के अंतर को वोल्टा क्षमता कहा जाता है और इसे आमतौर पर VCPD के साथ निरूपित किया जाता है, उनके बीच विद्युत क्षेत्र की वजह से टिप और नमूने के बीच एक इलेक्ट्रोस्टैटिक बल मौजूद है। माप के लिए टिप और नमूने के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है, जिसमेंDC-bias VDC और एक एसी-वोल्टेज VAC sin(ωt) आवृत्ति ω की।

एएफएम कैंटिलीवर की प्रतिध्वनि आवृत्ति के लिए एसी-आवृत्ति को ट्यून करने से एक बेहतर संवेदनशीलता मिलती है। एक संधारित्र में इलेक्ट्रोस्टैटिक बल तत्वों के पृथक्करण के संबंध में ऊर्जा कार्य को अलग करके पाया जा सकता है और इसे इस रूप में लिखा जा सकता है

जहाँ C समाई है, z पृथक्करण है, और V वोल्टेज है, प्रत्येक टिप और सतह के बीच है। वोल्टेज (वी) के लिए पिछले सूत्र को प्रतिस्थापित करने से पता चलता है कि इलेक्ट्रोस्टैटिक बल को तीन योगदानों में विभाजित किया जा सकता है, क्योंकि कुल इलेक्ट्रोस्टैटिक बल एफ टिप पर कार्य करता है, फिर आवृत्तियों ω और 2ω पर वर्णक्रमीय घटक होते हैं।

डीसी घटक, एफDC, स्थलाकृतिक संकेत में योगदान देता है, एफ शब्दωविशेषता आवृत्ति पर ω का उपयोग संपर्क क्षमता और योगदान F को मापने के लिए किया जाता है2ωसमाई माइक्रोस्कोपी के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।


संपर्क संभावित माप

संपर्क संभावित मापन के लिए एक लॉक-इन एम्पलीफायर का उपयोग ω पर कैंटिलीवर दोलन का पता लगाने के लिए किया जाता है। स्कैन के दौरान वीDCसमायोजित किया जाएगा ताकि टिप और नमूने के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बल शून्य हो जाएं और इस प्रकार आवृत्ति ω पर प्रतिक्रिया शून्य हो जाए। चूंकि ω पर इलेक्ट्रोस्टैटिक बल V पर निर्भर करता हैDC - वीCPD, वी का मूल्यDCजो ω-टर्म को कम करता है, संपर्क क्षमता से मेल खाता है। नमूना कार्य फलन के पूर्ण मान प्राप्त किए जा सकते हैं यदि टिप को पहले ज्ञात कार्य फलन के संदर्भ नमूने के विरुद्ध कैलिब्रेट किया जाता है।[18] इसके अलावा, उपरोक्त से स्वतंत्र रूप से अनुनाद आवृत्ति ω पर सामान्य स्थलाकृतिक स्कैन विधियों का उपयोग किया जा सकता है। इस प्रकार, एक स्कैन में, स्थलाकृति और नमूने की संपर्क क्षमता एक साथ निर्धारित की जाती है। यह (कम से कम) दो अलग-अलग तरीकों से किया जा सकता है: 1) स्थलाकृति को एसी मोड में कैप्चर किया जाता है जिसका अर्थ है कि कैंटिलीवर एक पीजो द्वारा अपनी गुंजयमान आवृत्ति पर संचालित होता है। इसके साथ ही KPFM मापन के लिए AC वोल्टेज कैंटिलीवर की गुंजयमान आवृत्ति से थोड़ी कम आवृत्ति पर लागू होता है। इस माप मोड में स्थलाकृति और संपर्क संभावित अंतर एक ही समय में कैप्चर किए जाते हैं और इस मोड को अक्सर सिंगल-पास कहा जाता है। 2) स्थलाकृति की एक पंक्ति या तो संपर्क या एसी मोड में कैप्चर की जाती है और आंतरिक रूप से संग्रहीत होती है। फिर, इस रेखा को फिर से स्कैन किया जाता है, जबकि कैंटिलीवर यंत्रवत् संचालित दोलन के बिना नमूने के लिए एक निर्धारित दूरी पर रहता है, लेकिन KPFM माप के एसी वोल्टेज को लागू किया जाता है और ऊपर बताए अनुसार संपर्क क्षमता पर कब्जा कर लिया जाता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि लागू एसी वोल्टेज के साथ अच्छे दोलन की अनुमति देने के लिए कैंटिलीवर टिप नमूने के बहुत करीब नहीं होनी चाहिए। इसलिए, एसी स्थलाकृति माप के दौरान KPFM एक साथ किया जा सकता है लेकिन संपर्क स्थलाकृति माप के दौरान नहीं।

अनुप्रयोग

एसकेपी द्वारा मापी गई वोल्टा क्षमता सीधे सामग्री की संक्षारण क्षमता के समानुपाती होती है,[19] इस तरह एसकेपी ने संक्षारण और कोटिंग्स के क्षेत्र के अध्ययन में व्यापक उपयोग पाया है। उदाहरण के लिए कोटिंग्स के क्षेत्र में, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं पर गर्मी पैदा करने वाले एजेंट वाले स्व-उपचार आकार-स्मृति बहुलक कोटिंग का एक खरोंच क्षेत्र एसकेपी द्वारा मापा गया था।[20] प्रारंभ में खरोंच किए जाने के बाद वोल्टा की क्षमता शेष नमूने की तुलना में खरोंच पर काफी अधिक और व्यापक थी, जिसका अर्थ है कि इस क्षेत्र में खुरचना होने की अधिक संभावना है। वोल्टा की क्षमता बाद के मापों में कम हो गई, और अंततः खरोंच के ऊपर का शिखर पूरी तरह से गायब हो गया, जिसका अर्थ है कि कोटिंग ठीक हो गई है। क्योंकि एसकेपी का उपयोग गैर-विनाशकारी तरीके से कोटिंग्स की जांच के लिए किया जा सकता है, इसका उपयोग कोटिंग की विफलता को निर्धारित करने के लिए भी किया गया है। polyurethane कोटिंग्स के एक अध्ययन में, यह देखा गया कि उच्च तापमान और आर्द्रता के संपर्क में वृद्धि के साथ कार्य फलन बढ़ता है।[21] कार्य फलन में यह वृद्धि कोटिंग के भीतर बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस से संभावित कोटिंग के अपघटन से संबंधित है।

एसकेपी का उपयोग करके औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण मिश्र धातुओं के क्षरण को मापा गया है।[citation needed] विशेष रूप से एसकेपी के साथ जंग पर पर्यावरणीय प्रोत्साहन के प्रभावों की जांच करना संभव है। उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील और टाइटेनियम के सूक्ष्मजीव प्रेरित जंग की जांच की गई है।[22] एसकेपी इस प्रकार के जंग का अध्ययन करने के लिए उपयोगी है क्योंकि यह आमतौर पर स्थानीय रूप से होता है, इसलिए वैश्विक तकनीकें खराब अनुकूल हैं। बढ़ी हुई स्थानीय जंग से संबंधित भूतल संभावित परिवर्तन एसकेपी मापन द्वारा दिखाए गए थे। इसके अलावा, विभिन्न माइक्रोबियल प्रजातियों से परिणामी जंग की तुलना करना संभव था। एक अन्य उदाहरण में एसकेपी का उपयोग बायोमेडिसिन मिश्र धातु सामग्री की जांच के लिए किया गया था, जिसे मानव शरीर के भीतर संक्षारित किया जा सकता है। ज्वलनशील परिस्थितियों में Ti-15Mo पर अध्ययन में,[23] एसकेपी मापों ने मिश्रधातु की ऑक्साइड संरक्षित सतह की तुलना में संक्षारण गड्ढे के तल पर कम संक्षारण प्रतिरोध दिखाया। एसकेपी का उपयोग वायुमंडलीय जंग के प्रभावों की जांच के लिए भी किया गया है, उदाहरण के लिए समुद्री पर्यावरण में तांबा मिश्र धातुओं की जांच के लिए।[24] इस अध्ययन में केल्विन क्षमता अधिक सकारात्मक हो गई, जो संक्षारण उत्पादों की मोटाई में वृद्धि के कारण एक्सपोजर समय में वृद्धि के साथ अधिक सकारात्मक संक्षारण क्षमता का संकेत देती है। अंतिम उदाहरण के रूप में एसकेपी का उपयोग गैस पाइपलाइन की सिम्युलेटेड परिस्थितियों में स्टेनलेस स्टील की जांच के लिए किया गया था।[25] इन मापों ने जंग के समय में वृद्धि के साथ कैथोड और एनोड क्षेत्रों की संक्षारण क्षमता में अंतर में वृद्धि दिखाई, जो जंग की उच्च संभावना को दर्शाता है। इसके अलावा, इन एसकेपी मापों ने स्थानीय क्षरण के बारे में जानकारी प्रदान की, जो अन्य तकनीकों के साथ संभव नहीं है।

एसकेपी का उपयोग सौर कोशिकाओं में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की सतह की क्षमता की जांच करने के लिए किया गया है, इस लाभ के साथ कि यह एक गैर-संपर्क है, और इसलिए एक गैर-विनाशकारी तकनीक है।[26] इसका उपयोग विभिन्न सामग्रियों के इलेक्ट्रॉन संबंध को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जिससे अलग-अलग सामग्रियों के वैलेंस और चालन बैंड के ऊर्जा स्तर ओवरलैप को निर्धारित किया जा सकता है। इन बैंडों का ऊर्जा स्तर ओवरलैप सिस्टम की सतह फोटोवोल्टेज प्रतिक्रिया से संबंधित है।[27] एक गैर-संपर्क के रूप में, गैर-विनाशकारी तकनीक एसकेपी का उपयोग फोरेंसिक विज्ञान के अध्ययन के लिए रुचि की सामग्री पर अव्यक्त उंगलियों के निशान की जांच के लिए किया गया है।[28] जब उंगलियों के निशान एक धातु की सतह पर छोड़े जाते हैं तो वे लवण को पीछे छोड़ देते हैं जो ब्याज की सामग्री के स्थानीय जंग का कारण बन सकता है। इससे नमूने की वोल्टा क्षमता में परिवर्तन होता है, जिसे एसकेपी द्वारा पता लगाया जा सकता है। एसकेपी इन विश्लेषणों के लिए विशेष रूप से उपयोगी है क्योंकि यह वोल्टा क्षमता में इस परिवर्तन का पता लगा सकता है, उदाहरण के लिए, तेलों द्वारा गर्म करने, या कोटिंग करने के बाद भी।

एसकेपी का उपयोग लेखक साइट युक्त उल्कापिंडों के संक्षारण तंत्र का विश्लेषण करने के लिए किया गया है।[29][30] इन अध्ययनों का उद्देश्य जीवोत्पत्ति रसायन विज्ञान में उपयोग की जाने वाली प्रजातियों को मुक्त करने में ऐसे उल्कापिंडों की भूमिका की जांच करना है।

जीव विज्ञान के क्षेत्र में एसकेपी का उपयोग घावों से जुड़े विद्युत क्षेत्रों की जांच के लिए किया गया है,[31] और एक्यूपंक्चर बिंदु।[32] इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में, KPFM का उपयोग हाई-के गेट ऑक्साइड/इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के इंटरफेस में चार्ज ट्रैपिंग की जांच के लिए किया जाता है।[33][34][35]


यह भी देखें

संदर्भ

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  2. ↑ Fujihira, Masamichi (1999). "केल्विन जांच बल आणविक सतहों की माइक्रोस्कोपी". Annual Review of Materials Science. 29 (1): 353–380. Bibcode:1999AnRMS..29..353F. doi:10.1146/annurev.matsci.29.1.353. ISSN 0084-6600.
  3. ↑ Melitz, Wilhelm; Shen, Jian; Kummel, Andrew C.; Lee, Sangyeob (2011). "केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोपी और इसका अनुप्रयोग". Surface Science Reports. 66 (1): 1–27. Bibcode:2011SurSR..66....1M. doi:10.1016/j.surfrep.2010.10.001. ISSN 0167-5729.
  4. ↑ Kelvin, Lord (1898). "वी। धातुओं की बिजली से संपर्क करें". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science (in English). 46 (278): 82–120. doi:10.1080/14786449808621172. ISSN 1941-5982.
  5. ↑ Zisman, W. A. (1932). "धातुओं में संपर्क संभावित अंतर को मापने का एक नया तरीका". Review of Scientific Instruments (in English). 3 (7): 367–370. Bibcode:1932RScI....3..367Z. doi:10.1063/1.1748947. ISSN 0034-6748.
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