微纳热电偶探针的制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微纳热电偶探针的制备装置，包括：上部开口的箱体、滑槽、操纵杆、机械爪、电化学腐蚀模块、洗涤干燥模块和绝缘层包覆模块，所述箱体的上部设有一滑槽，操纵杆在滑槽上可以水平移动，操纵杆与机械爪固定连接，所述电化学腐蚀模块、洗涤干燥模块和绝缘层包覆模块依次设置在箱体的底部上。本发明专利技术可以自动制备用于微纳环境测温的热电偶，简化了微纳热电偶制备的繁琐流程，同时避免了制备过程中的人为失误，通过量化实验参数，大大增加了成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热电偶探针的制备装置，特别涉及一种用于微纳环境温度测量的热电偶探针的制备装置。
技术介绍
温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上表现物体分子热运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子运动越剧烈。温度的测量是农业，工业，国防和科研等部门最普遍的测量项目，在保证产品质量，提高生产效率，节约能源，安全生产等诸多方面起到了至关重要的作用。如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。这一结论称作“热力学第零定律”。热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和温度的测量方法。测量温度的方法有很多种，按照测量体是否与被测介质接触，可分为接触式测量法和非接触式测温法两大类。接触式测温法的特点是测温元件直接与被测对象接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。这种方法优点是直观可靠，缺点是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。非接触式测温法的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故可以避免接触式测温法的缺点，具有较高的测温上限。此外，非接触式测温法热惯性小，可达1/1000S，故便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。主要技术包括热电偶、半导体二极管、金属电阻、热敏电阻、红外线温度测定法。伴随着生物技术和纳米技术的发展，微纳米仪器的使用越来越广泛，其中对超微区域或超快速过程温度测量是一大类重要问题。另外，在许多微纳米仪器应用场合，也需要对极细微区域内的温度信息进行准确而迅速的测定。显然这些情况对温度传感器的尺寸具有很高的要求。在已建立的各种超微区域热学测定方法中使用的测温工具中，热电偶是最佳选择。热电偶基于塞贝克效应在电路中产生电动势的一对不同材料的导电体，由两种不同成分的导体两端接合成回路时，当两接合点热电偶温度不同时，就会在回路内产生热电流。热电偶是一种感温元件，是一种仪表。它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。其特点是(I)、装配简单，更换方便；(2)、测量精度高；(3)动态响应快；(4)测量范围广；(5)可以作远距离测量。传统的制备超微型热电偶的方法包括特殊的镀膜加工技术和半导体制造技术，而这些技术所需要的设备众多，工艺相当复杂，所获得的热电偶价格比较昂贵，因此市面上一般很难获得超微型热电偶，因而简单易行的超微型热电偶制备有着重要的意义
技术实现思路
专利技术目的针对上述现有技术存在的问题和不足，本专利技术的目的是提供一种微纳热电偶探针的制备装置，通过电化学腐蚀法、机械控制、真空离子溅射技术从而加工出直径在数十微米到数十纳米范围内用于微纳环境内温度测量的微纳米热电偶，节省了设备，简化了制备工艺，提高了效率和成功率。技术方案为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为一种微纳热电偶探针的制备装置，包括上部开口的箱体、滑槽、操纵杆、机械爪、电化学腐蚀模块、洗涤干燥模块和绝缘层包覆模块，所述箱体的上部设有一滑槽，操纵杆与滑槽可滑动的连接，操纵杆与机械爪固定连接，所述电化学腐蚀模块、洗涤干燥模块和绝缘层包覆模块依次设置在箱体的底部上。进一步地，所述机械爪能够在垂直方向伸缩，所述滑槽的方向为水平方向。进一步地,还包括探针夹具,所述机械爪通过该探针夹具夹持探针。 进一步地，所述探针夹具包括固定部和可滑动部，其中固定部上设有电极，所述探针伸入位于固定部和可滑动部之间的凹槽中，探针与电极接触，可滑动部的外表面设有一调整可滑动部位置的旋钮。更进一步地，所述探针夹具包括用于固定探针的夹持臂。进一步地，所述电化学腐蚀模块包括电源、控制电路、导线、第一金属架和装有电化学腐蚀溶液的第一容器，所述电源的正极和负极分别与控制电路电连接，所述控制电路的正极与第一金属架电连接，探针夹具固定在第一金属架上，探针夹具的电极分别与第一金属架和探针的一端接触，探针的另一端伸入电化学腐蚀溶液中，控制电路的负极连接导线的一端，该导线的另一端伸入电化学腐蚀溶液中；所述控制电路用于控制电化学腐蚀过程的进行和停止。更进一步地，所述电化学腐蚀模块还包括连接所述电源的电流显示模块，用于显示电流值。电化学腐蚀溶液根据不同材料的探针而不同，例如，若探针的材料为钨，采用NaOH溶液或KOH溶液；若为镍铬合金，采用HCl溶液；若为铜，采用NaOH溶液；若为康铜，采用NaOH溶液或HCl溶液；若为钼铱合金Pt/Ir，采用饱和的NaN02溶液或饱和的CaCl2和HCl的混合溶液；若为金，采用NaCN和NaOH的混合溶液或乙醇和HCl的混合溶液；若为银，采用NaCN和NaOH的混合溶液。进一步地，所述洗涤干燥模块包括第一导管、第二导管和第二容器，所述第一导管用于通入纯净水洗涤探针上残留的电化学腐蚀溶液，所述第二导管用于通入干燥气体将探针吹干，所述第二容器用于回收液体。进一步地，所述绝缘层包覆模块包括步进电机、电机滑块、滚珠滑块、第二金属架、装有聚合物溶液的第三容器、中心轴和电机丝杆，其中电机丝杆与步进电机相连，电机滑块套在电机丝杆上，滚珠滑块套在中心轴上，滚珠滑块与电机滑块固定连接，中心轴与电机丝杆平行，探针夹具通过第二金属架与滚珠滑块固定连接，使探针在聚合物溶液的界面处上下移动。更进一步地，所述绝缘层包覆模块还包括底部的干燥剂存储箱。有益效果本专利技术可以自动的制备用于微纳环境测温的热电偶，简化了微纳热电偶制备的繁琐流程，同时避免了制备过程中的人为失误，大大增加了成功率。附图说明图I为微纳热电偶探针的制备装置的结构示意图；图2为机械爪与探针连接的结构示意图3为探针夹具夹持探针的结构示意图；图4为电化学腐蚀模块的结构示意图；图5为电化学腐蚀模块的控制电路图；图6为洗涤干燥模块的结构示意图；图7为绝缘层包覆模块的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图I所示，微纳热电偶探针制备装置包括上部开口的箱体100，箱体100主要包括工作区域和机械控制区域。工作区域内主要有3个工作模块，其中包括电化学腐蚀模块4、洗涤干燥模块5和绝缘层包覆模块6。整个箱体及各个模块的各面均用透明有机玻璃制成，便于观察内部现象。各模块之间相互隔绝，互不影响模块内部的环境参数。整个工作区域内部的干燥气体导管7和超纯水导管8分别与外界储气瓶和超纯水瓶连接。机械控制区域主要由滑槽I、机械爪2和起到控制作用的操纵杆3。机械爪2能够在其垂直方向伸缩，并且能够被操纵杆3带动沿滑槽I的水平方向滑动，抓住探针夹具9，将探针10移动到各个模块中，如图2所示。探针夹具9由有机玻璃制成。如图3所示，将探针10放进探针夹具9的夹持臂14上的探针插孔11中，利用夹持臂14的圆柱滑动外壳12和弹簧13将探针10卡住，探针10的底端处于探针夹具的固定部101和可滑动部17之间的凹槽15中，通过旋钮18推动可滑动部17将探针底部固定，使探针底部与围绕在探针夹具9上的电极16相连，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微纳热电偶探针的制备装置，包括：上部开口的箱体、滑槽、操纵杆、机械爪、电化学腐蚀模块、洗涤干燥模块和绝缘层包覆模块，所述箱体的上部设有一滑槽，操纵杆与滑槽可滑动的连接，操纵杆与机械爪固定连接，所述电化学腐蚀模块、洗涤干燥模块和绝缘层包覆模块依次设置在箱体的底部上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾宁，柏婷婷，陈超，高恒，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：