[發明專利]一種原位測量STM圖像和氯離子濃度分布的復合微探針及其制備方法

在審

• 申請號: 201410265694.1
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104155476A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 林昌健;林理文;溫力熊
• 申請（專利權）人: 廈門樂鋼材料科技有限公司
• 主分類號: G01Q60/16
• 分類號: G01Q60/16;G01N27/30
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 劉開林

技術領域

本發明涉及一種復合微探針及其制備方法，用于掃描隧道顯微鏡（STM）輔助的掃描微電極測量（SMET）系統，同時原位測量金屬表面STM圖像和氯離子濃度分布。

背景技術

金屬鈍化膜的局部破壞及其所誘發的多種形式的局部腐蝕，如點蝕、縫隙腐蝕及應力腐蝕開裂等均與表面氯離子分布及界面微區行為密切相關。目前已提出的多種有關點蝕發生機理的模型均公認為氯離子是局部腐蝕最為關鍵的誘發因素。因此，發展氯離子微傳感器技術，原位測量氯離子在金屬表面二維方向及局部腐蝕位置微區濃度分布，對于深入了解局部腐蝕的發生和發展過程機理至關重要。

STM輔助掃描微電極測量系統（SMET/STM聯用技術）是在掃描微探針技術研究的基礎上發展起來的掃描微探針綜合測試技術，通過STM輔助SMET自動進針，可在納米范圍內精確控制掃描微探針和樣品之間的距離，極大的提高了SMET測試的空間分辨率和空間靈敏度。并且由于能夠同時測量樣品表面不同區域具有納米空間分辨率形貌結構和微米空間分辨率電化學活性信息，對于深入研究金屬表面或金屬/溶液界面的電化學不均一性與表面微觀形貌結構的內在關系，揭示復雜體系電化學腐蝕的本質和機制具有重要意義。

要同時原位測量金屬表面STM圖像和氯離子濃度分布，必須研制能同時敏感隧道電流和氯離子濃度的復合型掃描微探針，高性能復合型微探針的制備是實現金屬表面STM圖像和氯離子濃度分布同時原位測量的要素。然而，至今國內外尚無報道有關可同時原位測量金屬表面STM圖像和氯離子濃度分布的復合微探針制備技術。

發明內容

本發明解決的問題是提供?，解決??的問題。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案為：

一種原位測量STM圖像和氯離子濃度分布的復合微探針，所述復合微探針由一Pt微電極和一Ag微電極平行設置于雙管玻璃管中形成雙電極構成，所述雙管玻璃管的末端管道經拉制均包封一段Pt微電極和Ag微電極，所述雙管玻璃管尖端打磨有成30至60度的錐面，所述Pt微電極和Ag微電極尖端端面均暴露于錐面上且Ag微電極位于Pt微電極上方，所述Ag微電極尖端端面經氯化形成Ag/AgCl端面，所述Pt絲尖端直徑為2至5μm、所述Ag絲尖端直徑為10至20μm。

進一步的，所述Pt微電極和Ag微電極平行間距為30至60μm。

進一步的，所述Pt微電極和Ag微電極尖端的高度距離為20至40μm。

進一步的，所述復合微探針尖端采用環氧樹脂包封固定。

進一步的，所述復合微探針尖端包封兩微電極段采用不銹鋼套管作為護套保護固定。

進一步的，所述Pt微電極和Ag微電極通過導電銀膠連接導線至測量設備。

一種原位測量STM圖像和氯離子濃度分布的復合微探針的制備方法，包括如下步驟：1）?分別取截面直徑為10-50μm、長度為3?cm的Pt絲（純度為99.9?%）和截面直徑為10-50μm、長度為3cm的Ag絲（純度99.9%）并清洗干凈；2）?選取雙管玻璃管，雙管間玻璃管壁厚度為100-200μm，用30%H2O2與濃硫酸按1:4比例混合的混合液清洗干凈，并用烘箱烘干；3）?將處理好的雙管玻璃管用玻璃管拉伸儀拉伸制備形成含有兩根尖端內徑為10-50μm的玻璃毛細管的玻璃管；4）?將Pt絲和Ag絲分別裝入兩根玻璃毛細管尖端位置，使尖端位置各包封一段Pt絲和Ag絲，并用環氧樹脂進行包封固定，其中Pt絲和Ag絲平行間距為30-60μm；5）?待樹脂完全固化后，玻璃毛細管尖端通過玻璃打磨儀磨出30至60度角度的錐面,?使Pt絲和Ag絲尖端部分充分暴露，且Pt絲在下方，Ag絲在上方，其中Pt絲尖端直徑為2至5μm、Ag絲尖端直徑為10至20μm，Pt絲和Ag絲尖端的高度距離為20-40μm；6）?在0.1mol/L的HCl溶液中，以Ag絲為工作電極、Pt片為對電極，施加0.1mA/cm2的恒電流進行陽極氯化6小時，使Ag絲尖端形成Ag/AgCl尖端，然后在空氣中避光保存1周進行老化；7）?將上述制備獲得的玻璃毛細管用不銹鋼套管作為護套固定，并用導線連接Pt絲和Ag絲頂端，形成復合微探針。

進一步的，所述步驟1）中，所述Pt絲和Ag絲先用丙酮后用無水乙醇進行超聲清洗。

與現有技術相比，本發明技術方案的優點在于：