CN110297019A - 一种笔管式可携带探针制备、封口、开口、组装及其设计方法 - Google Patents

一种笔管式可携带探针制备、封口、开口、组装及其设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种笔管式可携带探针制备、封口、开口、组装及其设计方法，采用恒电位仪、XYZ水平仪等多技术耦合的方法制备钨丝探针(缩颈长度300‑500微米，尖端直径在1‑5微米)，并利用沥青封口和开口技术，完成便携式运输和稳定性使用不同功能。利用3D打印笔管前端、笔管后端和笔帽部分实现笔管式组装和使用，保证探针的安全运输和使用。

Description

一种笔管式可携带探针制备、封口、开口、组装及其设计方法
技术领域
本发明涉及一种笔管式可携带探针制备、封口、开口、组装及其设计方法。
背景技术
局部腐蚀微区的电化学及物理信息是表征金属腐蚀速率的重要参数，然而由于局部腐蚀区域的不规则和介观尺寸的局限使得测试精度受限。近年来发展的扫描电化学显微镜和扫描振动电极技术成为微区电化学研究的热点，然而这些技术的关键在于微区电极探针的制备和使用。本专利提出一种笔管式可携带的探针制备、封口、开口、组装及其设计方法，有利于探针保护和使用，大大提高了微区测试的安全寿命。
发明内容
本发明为一种笔管式可携带的探针制备、封口、开口、组装及其设计方法，包括笔管上下部分、笔帽部分以及针尖制备、封口机开口部分。
本发明针对超敏钨丝电极(0.1-0.5mm直径)，利用恒电位仪(10-12V，电流密度0.1-0.3A)在氢氧化钾溶液(0.1-0.3M)刻蚀5-20s，利用可移动摄像头观察液面处钨丝电极的缩颈过程，直至没有气泡，结束刻蚀，针尖制备完成。针尖尖端直径在1-5微米，缩颈长度在300-500微米。
针尖封口的方法是，利用恒电位仪(2-4V,6-9A)将电阻丝上的沥青融化，而组装好的笔管式探针针尖朝上，由XYZ水平仪控制探针自下往上移动，穿过融化的沥青，实现封装保存。此外，利用光学显微镜测试针尖完全被沥青包裹，如果没有完全包裹，需重复封装。
笔管前端(1)具体尺寸：笔管前端壳体厚度为1.1mm，其内壁加工有M5规格的内螺纹可与笔管后端(2)的M5外螺纹连接。
笔管后端(2)具体尺寸：笔管后端壳体厚度为0.8mm，壳体外壁加工有M5外螺纹，可与笔管前端(1)的M5内螺纹配合。
笔帽部分具体尺寸：壳体厚度为0.8mm。作用是在不使用电极时保护电极尖端不受到撞击而产生变形。
探针针尖开口的方法是利用恒电位仪(2-4V,10-11.0A)将电阻丝烧红，而组装好的笔管式探针针尖朝上，由XYZ水平仪控制探针自下往上移动，靠近烧红的电阻丝，发现针尖出现烧焦的烟气或闻到烧焦的气味，即针尖开口成功，移走针尖和关闭恒电位仪。
本发明具有如下优点：
(1)笔管式可携带的探针组装方式可实现3D打印，经济高效且便于携带；
(2)针尖部分利用沥青实现封口，有效提高运输和使用的安全寿命；
(3)针尖开口方式高效便捷，有利于实验测试的准确高效。
附图说明
图1是笔管前端；
图2是笔管后端；
图3是笔帽部分；
图4是笔管前端和笔管前端和笔管后端通过M5螺纹实现配合的示意图。
图中：R3.8-笔管外凸起半径，3.8mm；R3.1-笔管前段外半径，2.5mm；R3.3-笔管尾部圆角半径，3.3mm；R1.7-尾部开口半径，1.7mm；R4.6-笔帽左视图外半径，4.6mm；R3.8-笔帽左视图内半径，3.8mm
具体实施方式
依据零件图3D打印笔管前端，后端和笔帽部分。
本发明针对超敏钨丝电极(0.25mm直径)，利用恒电位仪(10-12V，电流密度0.1-0.3A)在氢氧化钾溶液(0.1-0.3M)刻蚀5-20s，利用可移动摄像头观察液面处钨丝电极的缩颈过程，直至没有气泡，结束刻蚀，针尖制备完成。针尖尖端直径在1-5微米，缩颈长度在300-500微米。
利用可移动的摄像头观察针尖，将绝缘白胶带缠绕于缩颈的末端(距离针尖在1mm左右)，然后将钨丝从夹子上取下，穿入笔管前端，直至白胶带固定点结束。笔管内部利用环氧树脂和固化剂(10:1)填充，填充深度为笔管前端变径部分(1)。
利用恒电位仪(2-4V,6-9A)将电阻丝上的沥青融化，而组装好的笔管式探针针尖朝上，由XYZ水平仪控制探针自下往上移动，穿过融化的沥青，实现封装保存。此外，利用光学显微镜测试针尖完全被沥青包裹，如果没有完全包裹，需重复封装。
将笔管后端(2)配合拧紧笔管前端。
将笔管管帽(3)配合拧紧笔管前端，这种笔管式可携带探针制备完成(4)。
样品测试前，需要拆开笔帽，露出封装的针尖。然后，利用恒电位仪(2-4V,10-11.0A)将电阻丝烧红，而组装好的笔管式探针针尖朝上，由XYZ水平仪控制探针自下往上移动，靠近烧红的电阻丝，发现针尖出现烧焦的烟气或闻到烧焦的气味，即针尖开口成功，移走针尖和关闭恒电位仪。

Claims (5)

1.本专利涉及一种笔管式可携带探针制备、封口、开口、组装及其设计方法，具体零部件尺寸及安装如下：
a.探针制备方法，针对超敏钨丝电极(0.1-0.5mm直径)，利用恒电位仪(10-12V，电流密度0.1-0.3A)在氢氧化钾溶液(0.1-0.3M)刻蚀5-20s，利用可移动摄像头观察液面处钨丝电极的缩颈过程，直至没有气泡，结束刻蚀，针尖制备完成。针尖尖端直径在1-5微米，缩颈长度在300-500微米
b.针尖封口的方法是，利用恒电位仪(2-4V,6-9A)将电阻丝上的沥青融化，而组装好的笔管式探针针尖朝上，由XYZ水平仪控制探针自下往上移动，穿过融化的沥青，实现封装保存。此外，利用光学显微镜测试针尖完全被沥青包裹，如果没有完全包裹，需重复封装。
c.探针针尖开口的方法是利用恒电位仪(2-4V,10-11.0A)将电阻丝烧红，而组装好的笔管式探针针尖朝上，由XYZ水平仪控制探针自下往上移动，靠近烧红的电阻丝，发现针尖出现烧焦的烟气或闻到烧焦的气味，即针尖开口成功，移走针尖和关闭恒电位仪。
d.笔管前端(1)具体尺寸：笔管前端壳体厚度为1.1mm，其内壁加工有M5规格的内螺纹可与笔管后端(2)的M5外螺纹连接。
e.笔管后端(2)具体尺寸：笔管后端壳体厚度为0.8mm，壳体外壁加工有M5外螺纹，可与笔管前端(1)的M5内螺纹配合。
f.笔帽部分具体尺寸：壳体厚度为0.8mm。作用是在不使用电极时保护电极尖端不受到撞击而产生变形。
2.如权利要求1所述的一种笔管式可携带探针制备、封口、开口、组装及其设计方法，其特征在于，笔管式可携带针尖的制备采用钨丝电极在碱性溶液中刻蚀的方法，主要配合光学摄像头捕捉碱性溶液液面处钨丝电极的缩颈过程，通过观察界面处气泡产生速度和大小，判断缩颈的进展，即气泡减少，速度降低，意味着刻蚀即将结束。在结束的时刻需要快速抽离界面，关闭恒电位仪，防止针尖的损坏。
3.如权利要求1所述的一种笔管式可携带探针制备、封口、开口、组装及其设计方法，其特征在于，针尖的封口方式是利用恒电位仪(2-4V,6-9A)将电阻丝上的沥青融化，而组装好的笔管式探针针尖朝上，由XYZ水平仪控制探针自下往上移动，穿过融化的沥青，实现封装保存。此外，利用光学显微镜测试针尖完全被沥青包裹，如果没有完全包裹，需重复封装。
4.如权利要求1所述的一种笔管式可携带探针制备、封口、开口、组装及其设计方法，其特征在于探针针尖开口的方法是利用恒电位仪(2-4V,10-11.0A)将电阻丝烧红，而组装好的笔管式探针针尖朝上，由XYZ水平仪控制探针自下往上移动，靠近烧红的电阻丝，发现针尖出现烧焦的烟气或闻到烧焦的气味，即针尖开口成功，移走针尖和关闭恒电位仪。
5.如权利要求1所述的一种笔管式可携带探针制备、封口、开口、组装及其设计方法，其特征在于利用3D打印实现装置的配合组装(笔管前端、笔管后端和笔帽三部分)，将封口好的探针保存和运输，实现可携带、经济便利的特点。
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