[發(fā)明專利]電化學(xué)體系中工件的水平檢測裝置、調(diào)平裝置及調(diào)平方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210492775.6
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103837708A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹東平;韓聯(lián)歡;袁野;胡振江;曹永智;趙學(xué)森;閆永達(dá);田中群
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué);哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01Q30/00
• 分類號: G01Q30/00;G01Q30/20;G01C9/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電化學(xué)體系中工件的水平檢測裝置、調(diào)平裝置及調(diào)平方法。

背景技術(shù)

自從1989年巴德課題組發(fā)表關(guān)于掃描電化學(xué)顯微鏡(ScanningElectro-Chemical?Microscope，簡稱SECM)研究論文以來，掃描電化學(xué)顯微鏡已經(jīng)成為一種非常重要的電化學(xué)研究技術(shù)手段。其在高分辨率電化學(xué)成像、多相均相反應(yīng)、細(xì)胞成像以及微納加工領(lǐng)域獲得了長足的發(fā)展。

關(guān)于掃描電化學(xué)顯微鏡硬件，主要包括針尖制備，針尖操縱以及電化學(xué)調(diào)制。針尖制備有超微電極，納米電極，微納米管。針尖操作儀器主要包括X-Y-Z步進(jìn)電機(jī)、Z方向壓電陶瓷及其控制器。針尖位置信息反饋主要通過針尖電流實(shí)現(xiàn)，另外也可以通過剪切力、原子力等實(shí)現(xiàn)針尖位置反饋。掃描電化學(xué)顯微鏡幾乎應(yīng)用到了所有傳統(tǒng)電化學(xué)技術(shù)的研究，包括計時電流、計時電位、交流伏安、電化學(xué)阻抗等。另外，除了商用掃描電化學(xué)顯微鏡儀器，如今已發(fā)展大量的實(shí)驗(yàn)室自制掃描電化學(xué)顯微鏡儀器用于特殊研究。

工件調(diào)平對于獲得高質(zhì)量的漸近曲線，電化學(xué)成像，微納加工等非常重要。目前主要使用三點(diǎn)調(diào)平法來調(diào)節(jié)工件水平并用氣泡水平儀來檢測工件水平度，其誤差非常大。其中一種三點(diǎn)調(diào)平法包含以下幾個步驟：分別在工件的三個位置做漸近曲線，并根據(jù)漸近曲線呈現(xiàn)的針尖在三個點(diǎn)的Z軸位置信息差別手動調(diào)節(jié)，使最終在三點(diǎn)位置得到的漸近曲線基本重合。

千分表是常用的水平測量工具，可應(yīng)用于大部分場合的工件水平檢測。但是，千分表為機(jī)械式輸出，其精度較低，無法進(jìn)行高精度的工件水平檢測；此外，在電化學(xué)領(lǐng)域中，工件通常是位于電解液內(nèi)，在這種情況下，將千分表的探頭伸入電解液中通常會污染電解液，從而影響實(shí)驗(yàn)的正常開展。此外，如何尋找一種適合在電化學(xué)體系中檢測工件水平度的裝置及方法成為一項(xiàng)亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為解決上述的一個或多個問題，本發(fā)明提供了一種電化學(xué)體系中工件的水平檢測裝置、調(diào)平裝置及調(diào)平方法，以提高電解液中工件水平檢測的精度。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種電化學(xué)體系中工件的水平檢測裝置。該水平檢測裝置包括：宏微位移平臺；位移臺，固設(shè)于宏微位移平臺確定的X-Y平面上，可在該X-Y平面上進(jìn)行位移，電解池與該位移臺相對靜止，可隨位移臺的運(yùn)動而運(yùn)動；探針電極，固設(shè)于宏微位移平臺確定的Z方向上，其檢測端垂直向下浸入電解池內(nèi)的電解液中，距離電解池內(nèi)的工件預(yù)設(shè)距離；以及電化學(xué)工作站，其工作電極連接至探針電極，其輔助電極和參比電極均連接浸入電解池內(nèi)的電解液中，控制工作電極電位恒定，檢測該工作電極隨位移臺的運(yùn)動而變化的電流信號，獲得電流信號曲線，由電流信號曲線的起伏幅度獲知電解池內(nèi)工件的傾斜程度。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種包括上述水平檢測裝置的電化學(xué)體系中工件的調(diào)平裝置，其還包括：可調(diào)傾斜臺，固設(shè)于位移臺上，可隨位移臺的運(yùn)動而運(yùn)動，電化學(xué)體系中的電解池固設(shè)于該可調(diào)傾斜臺上。

根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，又提供了一種利用上述調(diào)平裝置的電化學(xué)體系中工件的調(diào)平方法，該方法包括：步驟A，將工件固定于電化學(xué)體系中電解池底部；步驟B，通過宏微位移平臺移動探針電極至距離工件上方預(yù)設(shè)距離的位置；步驟C，注入電解液至電解池中；步驟D，將電化學(xué)工作站的工作電極，輔助電極和參比電極連接至電化學(xué)工作站本體，將探針電極連接至工作電極，輔助電極和參比電極浸入電解液中；步驟E，將探針電極不斷向工件逼近；步驟F，啟動電化學(xué)工作站；步驟G，啟動位移臺，使工件相對于探針電極做運(yùn)動，采集探針電極的電流，獲得電流信號曲線；步驟H，調(diào)節(jié)可調(diào)傾斜臺，使由探針電極采集的電流信號曲線振幅不斷下降，直至其電流信號曲線振幅最小，此時工件調(diào)節(jié)至水平。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明電化學(xué)體系中工件的水平檢測裝置、調(diào)平裝置及調(diào)平方法具有以下有益效果：

(1)通過電化學(xué)工作站的電流來反饋工件水平度，使水平檢測裝置的精度大為提高，并且，隨著電化學(xué)工作站精度的提高，該水平檢測裝置的檢測精度存在進(jìn)一步提升的空間；

(2)利用電化學(xué)顯微鏡的位移部分作為宏微位移平臺，最大限度的節(jié)約了成本；利用電化學(xué)顯微鏡的探針作為工作電極來進(jìn)行工件水平度檢測，不會在電化學(xué)體系中引入污染；

(3)由于檢測精度的提高，從而利用該水平檢測裝置進(jìn)行工件調(diào)平的工件調(diào)平裝置的精度也大大提高；