本发明专利技术公开了一种原位测量STM图像和氯离子浓度分布的复合微探针，所述复合微探针由一Pt微电极和一Ag微电极平行设置于双管玻璃管中形成双电极构成，所述双管玻璃管的末端管道经拉制均包封一段Pt微电极和Ag微电极，所述双管玻璃管尖端打磨有成30至60度的锥面，所述Pt微电极和Ag微电极尖端端面均暴露于锥面上且Ag微电极位于Pt微电极上方，所述Ag微电极尖端端面经氯化形成Ag/AgCl端面。本发明专利技术还提供一种制备上述复合微探针的方法。本发明专利技术所述的复合微探针具有测量精度高，使用方便，具备进行STM图像扫描和微区二维氯离子分布测量的功能。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种原位测量STM图像和氯离子浓度分布的复合微探针，所述复合微探针由一Pt微电极和一Ag微电极平行设置于双管玻璃管中形成双电极构成，所述双管玻璃管的末端管道经拉制均包封一段Pt微电极和Ag微电极，所述双管玻璃管尖端打磨有成30至60度的锥面，所述Pt微电极和Ag微电极尖端端面均暴露于锥面上且Ag微电极位于Pt微电极上方，所述Ag微电极尖端端面经氯化形成Ag/AgCl端面。本专利技术还提供一种制备上述复合微探针的方法。本专利技术所述的复合微探针具有测量精度高，使用方便，具备进行STM图像扫描和微区二维氯离子分布测量的功能。【专利说明】一种原位测量STM图像和氯离子浓度分布的复合微探针及 其制备方法
本专利技术涉及一种复合微探针及其制备方法，用于扫描隧道显微镜（STM)辅助的扫 描微电极测量（SMET)系统，同时原位测量金属表面STM图像和氯离子浓度分布。
技术介绍
金属钝化膜的局部破坏及其所诱发的多种形式的局部腐蚀，如点蚀、缝隙腐蚀及 应力腐蚀开裂等均与表面氯离子分布及界面微区行为密切相关。目前已提出的多种有关点 蚀发生机理的模型均公认为氯离子是局部腐蚀最为关键的诱发因素。因此，发展氯离子微 传感器技术，原位测量氯离子在金属表面二维方向及局部腐蚀位置微区浓度分布，对于深 入了解局部腐蚀的发生和发展过程机理至关重要。 STM辅助扫描微电极测量系统（SMET/STM联用技术）是在扫描微探针技术研究的 基础上发展起来的扫描微探针综合测试技术，通过STM辅助SMET自动进针，可在纳米范围 内精确控制扫描微探针和样品之间的距离，极大的提高了 SMET测试的空间分辨率和空间 灵敏度。并且由于能够同时测量样品表面不同区域具有纳米空间分辨率形貌结构和微米空 间分辨率电化学活性信息，对于深入研究金属表面或金属/溶液界面的电化学不均一性与 表面微观形貌结构的内在关系，揭示复杂体系电化学腐蚀的本质和机制具有重要意义。 要同时原位测量金属表面STM图像和氯离子浓度分布，必须研制能同时敏感隧道 电流和氯离子浓度的复合型扫描微探针，高性能复合型微探针的制备是实现金属表面STM 图像和氯离子浓度分布同时原位测量的要素。然而，至今国内外尚无报道有关可同时原位 测量金属表面STM图像和氯离子浓度分布的复合微探针制备技术。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供，解决的问题。 为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案为： 一种原位测量STM图像和氯离子浓度分布的复合微探针，所述复合微探针由一 Pt微电 极和一 Ag微电极平行设置于双管玻璃管中形成双电极构成，所述双管玻璃管的末端管道 经拉制均包封一段Pt微电极和Ag微电极，所述双管玻璃管尖端打磨有成30至60度的锥 面，所述Pt微电极和Ag微电极尖端端面均暴露于锥面上且Ag微电极位于Pt微电极上方， 所述Ag微电极尖端端面经氯化形成Ag/AgCl端面，所述Pt丝尖端直径为2至5 μ m、所述 Ag丝尖端直径为10至20 μ m。 进一步的，所述Pt微电极和Ag微电极平行间距为30至60 μ m。 进一步的，所述Pt微电极和Ag微电极尖端的高度距离为20至40 μ m。 进一步的，所述复合微探针尖端采用环氧树脂包封固定。 进一步的，所述复合微探针尖端包封两微电极段采用不锈钢套管作为护套保护固 定。 进一步的，所述Pt微电极和Ag微电极通过导电银胶连接导线至测量设备。 一种原位测量STM图像和氯离子浓度分布的复合微探针的制备方法，包括如下 步骤：1)分别取截面直径为10-50 μ m、长度为3 cm的Pt丝(纯度为99. 9 %)和截面直径 为10-50 μ m、长度为3cm的Ag丝（纯度99. 9%)并清洗干净；2)选取双管玻璃管，双管间 玻璃管壁厚度为100-200 μ m，用30%H202与浓硫酸按1:4比例混合的混合液清洗干净，并 用烘箱烘干；3)将处理好的双管玻璃管用玻璃管拉伸仪拉伸制备形成含有两根尖端内径 为10-50 μ m的玻璃毛细管的玻璃管；4)将Pt丝和Ag丝分别装入两根玻璃毛细管尖端位 置，使尖端位置各包封一段Pt丝和Ag丝，并用环氧树脂进行包封固定，其中Pt丝和Ag丝 平行间距为30-60 μ m ;5)待树脂完全固化后，玻璃毛细管尖端通过玻璃打磨仪磨出30至 60度角度的锥面，使Pt丝和Ag丝尖端部分充分暴露，且Pt丝在下方，Ag丝在上方，其中 Pt丝尖端直径为2至5 μ m、Ag丝尖端直径为10至20 μ m，Pt丝和Ag丝尖端的高度距离为 20-40μπι;6)在0. lmol/L的HC1溶液中，以Ag丝为工作电极、Pt片为对电极，施加0. 1mA/ cm2的恒电流进行阳极氯化6小时，使Ag丝尖端形成Ag/AgCl尖端，然后在空气中避光保 存1周进行老化；7)将上述制备获得的玻璃毛细管用不锈钢套管作为护套固定，并用导线 连接Pt丝和Ag丝顶端，形成复合微探针。 进一步的，所述步骤1)中，所述Pt丝和Ag丝先用丙酮后用无水乙醇进行超声清 洗。 与现有技术相比，本专利技术技术方案的优点在于： 通过采用双管玻璃管内置Pt微电极和Ag微电极，利用玻璃的特性拉制形成对Pt微电 极和Ag微电极一端的包封，同时使两电极之间具有良好的绝缘，并通过打磨尖端部位形成 复合微探针，该复合微探针不仅尖端直径小，而且灵敏度高，具有很好的实用性。本专利技术还 提供一种制备复合微探针的方法，该工艺操作简单，制备成品率高。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术复合微探针示意图； 图2为扫描氯离子微电极测量系统工作原理示意图； 图3为本专利技术所述复合微探针的SEM图像； 图4为本专利技术所述Ag/AgCl微电极在NaCl溶液中的工作曲线； 图5为本专利技术所述Ag/AgCl微电极在NaCl溶液中电位(氯离子浓度)-时间响应曲线； 图6a和图6b为利用本专利技术所述复合微探针测量碳钢暴露在pH=10. 6,0. OlMNaCl溶液 中的表面氯离子分布图； 图7a和图7b为利用本专利技术所述复合微探针测量镁合金暴露在pH=10. 6,0. OlMNaCl溶 液中的表面氯离子分布图； 图8为利用本专利技术所述复合微探针测量样品表面结构图像。 【具体实施方式】 本专利技术旨在专利技术一种可同时精确测量金属表面微区氯离子二维分布和STM图像 的复合微探针的电极。其中，该复合微探针内含可敏感隧道电流的Pt微电极和可敏感氯离 子浓度的Ag/AgCl微电极，其中Pt微电极具有三重功能：（a)敏感隧道电流，精确调控探针 尖端与样品表面距离；（b)原位测量表面STM图像；(c)作为Ag/AgCl微电极的参考电极， 精确测量表面微区氯离子浓度二维分布。 本专利技术中，Ag/AgCl微电极由于具有优良的电位响应特性，良好的化学稳定性，且 易于制备，被广泛用作氯离子选择性电极，其电极反应： AgCl + e- - Ag + Cl- (1) 电位与氯离子浓度关系为： ^C1- = ^Ag/AgCl - (2. 303RT / F) log acl_ (2) 式（1)为Ag/AgCl电极的半电池反应式。式（2)则表明，当温度不变时，Ag/AgCl电极本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种原位测量STM图像和氯离子浓度分布的复合微探针，其特征在于，所述复合微探针由一Pt微电极和一Ag微电极平行设置于双管玻璃管中形成双电极构成，所述双管玻璃管的末端管道经拉制均包封一段Pt微电极和Ag微电极，所述双管玻璃管尖端打磨有成30至60度的锥面，所述Pt微电极和Ag微电极尖端端面均暴露于锥面上且Ag微电极位于Pt微电极上方，所述Ag微电极尖端端面经氯化形成Ag/AgCl端面，所述Pt微电极的尖端直径为2至5μm，所述Ag微电极的尖端直径为10至20μm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林昌健，林理文，温力熊，
申请(专利权)人：厦门乐钢材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。