一種Pt?Ir針尖腐蝕裝置及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Pt?Ir針尖腐蝕裝置及其工作方法，包括機(jī)械組件、工作電路和自動(dòng)電路控制系統(tǒng)；所述的自動(dòng)電路控制系統(tǒng)包括交流信號(hào)發(fā)生模塊、交流電壓信號(hào)采集及放大模塊、交流電壓信號(hào)有效值提取及顯示電路、交流電流信號(hào)采集模塊、交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路、交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路、閾值設(shè)定模塊、采樣信號(hào)比較電路模塊、信號(hào)處理電源模塊和功率開關(guān)單元。本發(fā)明在自動(dòng)電路控制系統(tǒng)加載了交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路，將交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為可以直接觀測(cè)的直流電壓信號(hào)，采樣信號(hào)比較電路模塊將其與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，確定功率開關(guān)單元的動(dòng)作。按照本發(fā)明的方法制作Pt?Ir針尖的過程中，從未在燒杯底部發(fā)現(xiàn)過斷裂的Pt?Ir金屬絲。
【專利說明】
一種Pt-1 r針尖腐蝕裝置及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及掃描隧道顯微鏡的制作技術(shù)，特別是一種掃描隧道顯微鏡的Pt-1r(鉑銥)針尖的制作裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]掃描隧道顯微鏡是一種分辨率極高的表面科學(xué)研究手段。作為對(duì)樣品表面掃描成像的直接部件，針尖在掃描隧道顯微鏡工作過程中扮演了重要的角色，并且極大的影響了成像的質(zhì)量以及運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0003]由于尖端原子的d電子態(tài)能夠獲得更高的側(cè)向分辨率，W(鎢)和Pt-1r(鉑銥)是目前最常用的兩種針尖材料。相比較而言，W針尖較易被腐蝕所以一般在真空環(huán)境下使用，而Pt和Ir都是貴金屬且不易被氧化，化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，可以用于大氣環(huán)境下，另外Pt較軟，加入Ir可以增加硬度使其不易被損壞。
[0004]這兩種材料，W較硬而且脆，一般使用直流電(DC)腐蝕方法進(jìn)行加工。Pt-1r較軟，既可以使用剪切方法也可以用交流電(AC)腐蝕方法進(jìn)行制作，具體用哪種方法，取決于將要應(yīng)用的環(huán)境。例如，由于應(yīng)力的釋放，剪切的針尖外形粗糙，一般會(huì)形成多個(gè)凸起的微小尖端，多用于平坦表面的掃描，而化學(xué)腐蝕方法制作的針尖表面較為規(guī)則可以用于較粗糙的表面掃描。
[0005]目前相關(guān)領(lǐng)域的研究主要集中在電路開發(fā)、腐蝕裝置改進(jìn)以及反應(yīng)參數(shù)對(duì)于腐蝕效果的影響三個(gè)方面。為了得到更加尖銳的針尖，大部分的設(shè)計(jì)需要自動(dòng)控制電路的輔助。
[0006]中國(guó)專利CN201410836854.3公開了一種掃描隧道顯微鏡針尖腐蝕儀，該腐蝕儀包括機(jī)械組件、工作電路和控制電源?？刂齐娫窗刂齐娐泛筒倏孛姘?。控制電路包括調(diào)壓穩(wěn)壓模塊、電壓測(cè)量模塊、電流測(cè)量模塊、閾值設(shè)定模塊、采樣比較模塊和電壓輸出模塊，調(diào)壓穩(wěn)壓模塊所用采樣電阻R2位于高電位處，采樣比較模塊采用LM319型比較器。由于該腐蝕儀所設(shè)計(jì)控制電路將以往針尖腐蝕儀控制電路中的采樣電阻從整個(gè)負(fù)載電壓采集系統(tǒng)中移走，改在高電位處，通過這樣的方式可以精確測(cè)量實(shí)時(shí)電流，同時(shí)保證負(fù)載電阻兩端的恒壓輸出，而電流隨著負(fù)載電阻的增大而逐漸減小，這樣單參量的變化是容易控制和分析的，增強(qiáng)了腐蝕過程的穩(wěn)定性，從而提高了針尖制作的成功率。
[0007]但是，該腐蝕儀在腐蝕過程中存在某一部分反應(yīng)較快而造成金屬絲斷裂，因此只能采用直流腐蝕方法制作W針尖，不能用于Pt-1r針尖的腐蝕制作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種在腐蝕過程中不會(huì)造成某一部分反應(yīng)較快而造成金屬絲斷裂的Pt-1r針尖腐蝕裝置及其工作方法。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種Pt-1r針尖腐蝕裝置，包括機(jī)械組件、工作電路和自動(dòng)電路控制系統(tǒng)；
[0010]所述的機(jī)械組件包括底座、支架、上蓋、頂蓋旋鈕、銅套A、螺紋桿、指針、升降固定塊、陽極電極桿、固定旋鈕、電極固定端、三爪卡具A、旋鈕、三爪卡具B、陰極電極桿、圓盤、石墨電極環(huán)、燒杯和銅套B。
[0011]所述底座分別與支架、圓盤采用螺釘連接固定，起到總體的支承作用;所述上蓋與支架采用螺釘連接固定;所述螺紋桿兩端分別與銅套A和銅套B間隙配合，銅套A和銅套B分別固定在上蓋和底座上;所述頂蓋旋鈕上標(biāo)有刻度，采用螺釘與螺紋桿緊固連接;所述指針通過螺釘固定在上蓋上，其配合頂蓋旋鈕上的刻度確定頂蓋旋鈕的旋轉(zhuǎn)角度。所述電極固定端通過螺釘固定在升降固定塊上，固定旋鈕與電極固定端之間為螺紋配合，陽極電極桿通過固定旋鈕固定在電極固定端上;所述三爪卡具A和三爪卡具B分別通過螺釘固定在陽極電極桿上，三爪卡具A和三爪卡具B將鎢絲垂直夾緊;所述陰極電極桿采用螺釘固定在底座上，旋鈕與陰極電極桿螺紋配合，旋轉(zhuǎn)旋鈕將電極環(huán)夾緊固定在陰極電極桿上;所述圓盤采用螺釘固定在底座上，盛有腐蝕溶液的燒杯置于圓盤的圓孔之中，電極環(huán)沒入燒杯所盛溶液液面以下;所述的腐蝕溶液為CaCl2、HCl以及丙酮的混合溶液;所述的燒杯和圓盤之間設(shè)置減震板；
[0012]所述的工作電路包括陽極電極桿、電極固定端、三爪卡具A、旋鈕、三爪卡具B、陰極電極桿、圓盤、石墨電極環(huán)和燒杯中的腐蝕溶液；電極固定端通過電線接電源正極，電流通過與電極固定端連接的陽極電極桿傳導(dǎo)到三爪卡具A和三爪卡具B所夾持的Pt-1r絲;所述陰極電極桿接電源負(fù)極，并與石墨電極環(huán)通過螺釘連接;三爪卡具A和三爪卡具B所夾持的Pt-1r絲與石墨電極環(huán)共同處于燒杯所盛的腐蝕溶液中，但Pt-1r絲與石墨電極環(huán)不直接接觸，通電時(shí)Pt-1r絲在腐蝕溶液中發(fā)生電解反應(yīng)構(gòu)成電路回路。
[0013]所述的自動(dòng)電路控制系統(tǒng)包括交流信號(hào)發(fā)生模塊、交流電壓信號(hào)采集及放大模塊、交流電壓信號(hào)有效值提取及顯示電路、交流電流信號(hào)采集模塊、交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路、交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路、閾值設(shè)定模塊、采樣信號(hào)比較電路模塊、信號(hào)處理電源模塊和功率開關(guān)單元，所述的交流信號(hào)發(fā)生模塊與交流電壓信號(hào)采集及放大模塊連接，所述的交流電壓信號(hào)采集及放大模塊分別與交流電壓信號(hào)有效值提取及顯示電路、交流電流信號(hào)采集模塊和陽極電極桿連接，所述的交流電流信號(hào)采集模塊依次與交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路、交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路和采樣信號(hào)比較電路模塊連接，所述的采樣信號(hào)比較電路模塊分別與閾值設(shè)定模塊和功率開關(guān)單元連接，所述的功率開關(guān)單元與陰極電極桿和石墨電極環(huán)連接。
[0014]進(jìn)一步地，所述的減震板厚度為20-30mm。
[0015]一種Pt-1r針尖腐蝕裝置的工作方法，包括以下步驟:
[0016]A、將自動(dòng)電路控制系統(tǒng)的交流電壓信號(hào)采集及放大模塊和功率開關(guān)單元分別與陽極電極桿和陰極電極桿連接，將燒杯注滿腐蝕溶液并放置于圓盤的減震板上，并通過頂蓋旋鈕調(diào)節(jié)Pt-1r絲浸入腐蝕溶液的深度；
[0017]B、交流信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生一組交流信號(hào)，交流信號(hào)是連續(xù)的或脈沖式的，頻率和振幅可調(diào)，經(jīng)交流電壓信號(hào)采集及放大模塊放大之后再加載到陽極電極桿和陰極電極桿之間；同時(shí)，交流電壓信號(hào)有效值提取及顯示電路對(duì)放大后的電壓信號(hào)進(jìn)行有效值提取并顯示，通過顯示值獲得交流電壓信號(hào)采集及放大模塊所輸出的交流信號(hào)電壓有效值；
[0018]C、交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路對(duì)經(jīng)交流電壓信號(hào)采集放大模塊放大后的交流信號(hào)進(jìn)行采集并作絕對(duì)值處理后，輸送到交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路;交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路一方面將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流后通過采樣信號(hào)比較電路模塊與閾值設(shè)定模塊所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，比較后再通過控制功率開關(guān)單元；另一方面顯示交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路處理后的電流大小以便對(duì)Pt-1r絲針尖腐蝕進(jìn)程進(jìn)行判斷；
[0019]D、通過采樣信號(hào)比較電路模塊與閾值設(shè)定模塊所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路處理后的電流達(dá)到閾值設(shè)定模塊設(shè)置的電流值時(shí)，腐蝕結(jié)束。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]1、為了便于監(jiān)控，本發(fā)明在自動(dòng)電路控制系統(tǒng)加載了交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路(類似于整流器的部件)，將交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為可以直接觀測(cè)的直流電壓信號(hào)，采樣信號(hào)比較電路模塊將其與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，確定功率開關(guān)單元的動(dòng)作。
[0022]2、傳統(tǒng)的自動(dòng)電路控制系統(tǒng)一般都用繼電器來控制電路開關(guān)，缺點(diǎn)在于機(jī)械反應(yīng)速度比較慢，本發(fā)明采用很靈敏的電子開關(guān)，即功率開關(guān)單元，其功能大約相當(dāng)于一個(gè)并聯(lián)的雙向MOS管，反應(yīng)速度在I OOns量級(jí)，可以同時(shí)控制交流電雙向的通斷。
[0023]3、按照本發(fā)明的方法制作Pt-1r針尖的過程中，從未在燒杯底部發(fā)現(xiàn)過斷裂的Pt-1r金屬絲(即使浸入溶液的Pt-1r絲長(zhǎng)達(dá)1.5mm，也未發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象)，同時(shí)，交流電腐蝕方法腐蝕Pt-1r絲在沿長(zhǎng)軸(X軸)方向各部分的反應(yīng)速度實(shí)際上是差不多的，不會(huì)像W針尖腐蝕過程一樣存在某一部分反應(yīng)較快而造成金屬絲斷裂，但由于頂端存在尖銳的部分，電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)，腐蝕效率較快(沿Y軸)，形成了符合要求的尖端。而隨著時(shí)間的推移，浸入溶液中的長(zhǎng)度逐漸縮短，最終脫離液面，反應(yīng)停止。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的機(jī)械組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明的自動(dòng)電路控制系統(tǒng)組成示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明的工作流程示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明制作的針尖效果示意圖。
[0028]圖中:1、底座;2、支架;3、上蓋;4、頂蓋旋鈕;5、銅套A;6、螺紋桿;7、指針;8、升降固定塊;9、陽極電極桿；1、固定旋鈕；11、電極固定端；12、三爪卡具A; 13、旋鈕；14、三爪卡具B; 15、陰極電極桿;16、圓盤;17、石墨電極環(huán);18、燒杯;19、銅套B。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述。如圖1-3所示，一種Pt-1r針尖腐蝕裝置，包括機(jī)械組件、工作電路和自動(dòng)電路控制系統(tǒng)；
[0030]所述的機(jī)械組件包括底座1、支架2、上蓋3、頂蓋旋鈕134、銅套A5、螺紋桿6、指針7、升降固定塊8、陽極電極桿9、固定旋鈕10、電極固定端11、三爪卡具A12、旋鈕13、三爪卡具B14、陰極電極桿15、圓盤16、石墨電極環(huán)17、燒杯18和銅套B19。
[0031]所述底座I分別與支架2、圓盤16采用螺釘連接固定，起到總體的支承作用;所述上蓋3與支架2采用螺釘連接固定;所述螺紋桿6兩端分別與銅套A5和銅套B19間隙配合，銅套A5和銅套B19分別固定在上蓋3和底座I上;所述頂蓋旋鈕134上標(biāo)有刻度，采用螺釘與螺紋桿6緊固連接;所述指針7通過螺釘固定在上蓋3上，其配合頂蓋旋鈕134上的刻度確定頂蓋旋鈕134的旋轉(zhuǎn)角度。所述電極固定端11通過螺釘固定在升降固定塊8上，固定旋鈕10與電極固定端11之間為螺紋配合，陽極電極桿9通過固定旋鈕10固定在電極固定端11上;所述三爪卡具A12和三爪卡具B14分別通過螺釘固定在陽極電極桿9上，三爪卡具A12和三爪卡具B14將鎢絲垂直夾緊;所述陰極電極桿15采用螺釘固定在底座I上，旋鈕13與陰極電極桿15螺紋配合，旋轉(zhuǎn)旋鈕13將電極環(huán)夾緊固定在陰極電極桿15上;所述圓盤16采用螺釘固定在底座I上，盛有腐蝕溶液的燒杯18置于圓盤16的圓孔之中，電極環(huán)沒入燒杯18所盛溶液液面以下;所述的腐蝕溶液為CaCl2、HCl以及丙酮的混合溶液;所述的燒杯18和圓盤16之間設(shè)置減震板；
[0032]所述的工作電路包括陽極電極桿9、電極固定端11、三爪卡具Al2、旋鈕13、三爪卡具B14、陰極電極桿15、圓盤16、石墨電極環(huán)17和燒杯18中的腐蝕溶液;電極固定端11通過電線接電源正極，電流通過與電極固定端11連接的陽極電極桿9傳導(dǎo)到三爪卡具A12和三爪卡具B14所夾持的Pt-1r絲;所述陰極電極桿15接電源負(fù)極，并與石墨電極環(huán)17通過螺釘連接；三爪卡具A12和三爪卡具B14所夾持的Pt-1r絲與石墨電極環(huán)17共同處于燒杯18所盛的腐蝕溶液中，但Pt-1r絲與石墨電極環(huán)17不直接接觸，通電時(shí)Pt-1r絲在腐蝕溶液中發(fā)生電解反應(yīng)構(gòu)成電路回路。
[0033]所述的自動(dòng)電路控制系統(tǒng)包括交流信號(hào)發(fā)生模塊、交流電壓信號(hào)采集及放大模塊、交流電壓信號(hào)有效值提取及顯示電路、交流電流信號(hào)采集模塊、交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路、交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路、閾值設(shè)定模塊、采樣信號(hào)比較電路模塊、信號(hào)處理電源模塊和功率開關(guān)單元，所述的交流信號(hào)發(fā)生模塊與交流電壓信號(hào)采集及放大模塊連接，所述的交流電壓信號(hào)采集及放大模塊分別與交流電壓信號(hào)有效值提取及顯示電路、交流電流信號(hào)采集模塊和陽極電極桿9連接，所述的交流電流信號(hào)采集模塊依次與交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路、交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路和采樣信號(hào)比較電路模塊連接，所述的采樣信號(hào)比較電路模塊分別與閾值設(shè)定模塊和功率開關(guān)單兀連接，所述的功率開關(guān)單兀與陰極電極桿15和石墨電極環(huán)17連接。
[0034]進(jìn)一步地，所述的減震板厚度為20-30mm。
[0035]一種Pt-1r針尖腐蝕裝置的工作方法，包括以下步驟:
[0036]A、將自動(dòng)電路控制系統(tǒng)的交流電壓信號(hào)采集及放大模塊和功率開關(guān)單元分別與陽極電極桿9和陰極電極桿15連接，將燒杯18注滿腐蝕溶液并放置于圓盤16的減震板上，并通過頂蓋旋鈕134調(diào)節(jié)Pt-1r絲浸入腐蝕溶液的深度；
[0037]B、交流信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生一組交流信號(hào)，交流信號(hào)是連續(xù)的或脈沖式的，頻率和振幅可調(diào)，經(jīng)交流電壓信號(hào)采集及放大模塊放大之后再加載到陽極電極桿9和陰極電極桿15之間；同時(shí)，交流電壓信號(hào)有效值提取及顯示電路對(duì)放大后的電壓信號(hào)進(jìn)行有效值提取并顯示，通過顯示值獲得交流電壓信號(hào)采集及放大模塊所輸出的交流信號(hào)電壓有效值；
[0038]C、交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路對(duì)經(jīng)交流電壓信號(hào)采集放大模塊放大后的交流信號(hào)進(jìn)行采集并作絕對(duì)值處理后，輸送到交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路;交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路一方面將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流后通過采樣信號(hào)比較電路模塊與閾值設(shè)定模塊所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，比較后再通過控制功率開關(guān)單元；另一方面顯示交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路處理后的電流大小以便對(duì)Pt-1r絲針尖腐蝕進(jìn)程進(jìn)行判斷；
[0039]D、通過采樣信號(hào)比較電路模塊與閾值設(shè)定模塊所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路處理后的電流達(dá)到閾值設(shè)定模塊設(shè)置的電流值時(shí)，腐蝕結(jié)束。
[0040]下面結(jié)合圖4對(duì)本發(fā)明的腐蝕效果作進(jìn)一步地描述:在W針尖的腐蝕過程中，反應(yīng)效率最高的區(qū)域接近溶液表面，因此W絲會(huì)在該處斷裂形成針尖，且形成的針尖外形為雙曲型，斷裂之后的下半部分掉落在電解液中。實(shí)驗(yàn)中也確實(shí)在燒杯底部發(fā)現(xiàn)了很多細(xì)小的W絲。但是，在Pt-1r絲的制作過程中，從未在燒杯底部發(fā)現(xiàn)過斷裂的Pt-1r絲(即使浸入溶液的Pt-1r絲長(zhǎng)達(dá)1.5mm，也未發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象)，圖4左下角的圖像分別是W絲和Pt-1r絲腐蝕后的形狀對(duì)比。
[0041]圖4右側(cè)列出了Pt-1r絲在經(jīng)過10分鐘至70分鐘7個(gè)時(shí)間段的腐蝕后針尖的形狀，這些針尖圖像表明，采用交流電方法腐蝕Pt-1r絲在沿長(zhǎng)軸(X軸)方向各部分的反應(yīng)速度實(shí)際上是差不多的，不會(huì)像W針尖腐蝕過程一樣存在某一部分反應(yīng)較快而造成金屬絲斷裂，但由于頂端存在尖銳的部分，電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)，腐蝕效率較快(沿Y軸)，形成了需要的尖端。而隨著時(shí)間的推移，浸入溶液中的長(zhǎng)度逐漸縮短，最終脫離液面，反應(yīng)停止，形成的針尖尖端外形曲線為拋物線型。目前的實(shí)驗(yàn)中，Pt-1r絲頂端由于電場(chǎng)最強(qiáng)，腐蝕最快，首先去除尖銳的頂部變成圓滑的弧形，同時(shí)隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，溶液中的金屬絲長(zhǎng)度也逐漸變短，再逐漸形成所需要的針尖尖端。
[0042]當(dāng)Pt-1r絲初始浸入長(zhǎng)度為0.5mm時(shí)，通過閾值設(shè)定模塊設(shè)定截止反應(yīng)電流為40mA。這一數(shù)值是通過反復(fù)測(cè)試得到的，可以保證在此條件下得到較好的針尖尖端的形狀。自動(dòng)切斷電路的截止反應(yīng)電流如果較大，就有可能導(dǎo)致針尖尖端并未形成，如圖4中30分鐘的情況，截止電流設(shè)置稍微小一些，可能對(duì)針尖尖端的形狀影響不會(huì)太大，但是腐蝕過程就會(huì)消耗極長(zhǎng)的時(shí)間，也是得不償失的。
[0043]本發(fā)明不局限于本實(shí)施例，任何在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu)思或者改變，均列為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Pt-1r針尖腐蝕裝置，其特征在于:包括機(jī)械組件、工作電路和自動(dòng)電路控制系統(tǒng)； 所述的機(jī)械組件包括底座(I)、支架(2)、上蓋(3)、頂蓋旋鈕(13)(4)、銅套A(5)、螺紋桿(6)、指針(7)、升降固定塊(8)、陽極電極桿(9)、固定旋鈕(10)、電極固定端(11)、三爪卡具A(12)、旋鈕(13)、三爪卡具B(14)、陰極電極桿(15)、圓盤(16)、石墨電極環(huán)(17)、燒杯(18)和銅套B(19); 所述底座(I)分別與支架(2)、圓盤(16)采用螺釘連接固定，起到總體的支承作用;所述上蓋(3)與支架(2)采用螺釘連接固定;所述螺紋桿(6)兩端分別與銅套A(5)和銅套B(19)間隙配合，銅套A(5)和銅套B(19)分別固定在上蓋(3)和底座(I)上;所述頂蓋旋鈕(13)(4)上標(biāo)有刻度，采用螺釘與螺紋桿(6)緊固連接;所述指針(7)通過螺釘固定在上蓋(3)上，其配合頂蓋旋鈕(13)(4)上的刻度確定頂蓋旋鈕(13)(4)的旋轉(zhuǎn)角度;所述電極固定端(11)通過螺釘固定在升降固定塊(8)上，固定旋鈕(10)與電極固定端(11)之間為螺紋配合，陽極電極桿(9)通過固定旋鈕(10)固定在電極固定端(11)上;所述三爪卡具A(12)和三爪卡具B(14)分別通過螺釘固定在陽極電極桿(9)上，三爪卡具A(12)和三爪卡具B(14)將鎢絲垂直夾緊；所述陰極電極桿(15)采用螺釘固定在底座(I)上，旋鈕(13)與陰極電極桿(15)螺紋配合，旋轉(zhuǎn)旋鈕(13)將電極環(huán)夾緊固定在陰極電極桿(15)上;所述圓盤(16)采用螺釘固定在底座(I)上，盛有腐蝕溶液的燒杯(18)置于圓盤(16)的圓孔之中，電極環(huán)沒入燒杯(18)所盛溶液液面以下;所述的腐蝕溶液為CaCl2、HCl以及丙酮的混合溶液;所述的燒杯(18)和圓盤(16)之間設(shè)置減震板； 所述的工作電路包括陽極電極桿(9)、電極固定端(11)、三爪卡具A(12)、旋鈕(13)、三爪卡具B(14)、陰極電極桿(15)、圓盤(16)、石墨電極環(huán)(17)和燒杯(18)中的腐蝕溶液;電極固定端(11)通過電線接電源正極，電流通過與電極固定端(11)連接的陽極電極桿(9)傳導(dǎo)到三爪卡具A(12)和三爪卡具B(14)所夾持的Pt-1r絲;所述陰極電極桿(15)接電源負(fù)極，并與石墨電極環(huán)(17)通過螺釘連接;三爪卡具A(12)和三爪卡具B(14)所夾持的Pt-1r絲與石墨電極環(huán)(17)共同處于燒杯(18)所盛的腐蝕溶液中，但Pt-1r絲與石墨電極環(huán)(17)不直接接觸，通電時(shí)Pt-1r絲在腐蝕溶液中發(fā)生電解反應(yīng)構(gòu)成電路回路； 所述的自動(dòng)電路控制系統(tǒng)包括交流信號(hào)發(fā)生模塊、交流電壓信號(hào)采集及放大模塊、交流電壓信號(hào)有效值提取及顯示電路、交流電流信號(hào)采集模塊、交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路、交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路、閾值設(shè)定模塊、采樣信號(hào)比較電路模塊、信號(hào)處理電源模塊和功率開關(guān)單元，所述的交流信號(hào)發(fā)生模塊與交流電壓信號(hào)采集及放大模塊連接，所述的交流電壓信號(hào)采集及放大模塊分別與交流電壓信號(hào)有效值提取及顯示電路、交流電流信號(hào)采集模塊和陽極電極桿(9)連接，所述的交流電流信號(hào)采集模塊依次與交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路、交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路和采樣信號(hào)比較電路模塊連接，所述的采樣信號(hào)比較電路模塊分別與閾值設(shè)定模塊和功率開關(guān)單兀連接，所述的功率開關(guān)單兀與陰極電極桿(15)和石墨電極環(huán)(17)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Pt-1r針尖腐蝕裝置，其特征在于:所述的減震板厚度為20-30mmo3.一種Pt-1r針尖腐蝕裝置的工作方法，其特征在于:包括以下步驟: A、將自動(dòng)電路控制系統(tǒng)的交流電壓信號(hào)采集及放大模塊和功率開關(guān)單元分別與陽極電極桿(9)和陰極電極桿(I 5)連接，將燒杯(18)注滿腐蝕溶液并放置于圓盤(16)的減震板上，并通過頂蓋旋鈕(13)(4)調(diào)節(jié)Pt-1r絲浸入腐蝕溶液的深度；B、交流信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生一組交流信號(hào)，交流信號(hào)是連續(xù)的或脈沖式的，頻率和振幅可調(diào)，經(jīng)交流電壓信號(hào)采集及放大模塊放大之后再加載到陽極電極桿(9)和陰極電極桿(15)之間；同時(shí)，交流電壓信號(hào)有效值提取及顯示電路對(duì)放大后的電壓信號(hào)進(jìn)行有效值提取并顯示，通過顯示值獲得交流電壓信號(hào)采集及放大模塊所輸出的交流信號(hào)電壓有效值； C、交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路對(duì)經(jīng)交流電壓信號(hào)采集放大模塊放大后的交流信號(hào)進(jìn)行采集并作絕對(duì)值處理后，輸送到交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路;交直流轉(zhuǎn)換及顯示電路一方面將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流后通過采樣信號(hào)比較電路模塊與閾值設(shè)定模塊所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，比較后再通過控制功率開關(guān)單元；另一方面顯示交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路處理后的電流大小以便對(duì)Pt-1r絲針尖腐蝕進(jìn)程進(jìn)行判斷； D、通過采樣信號(hào)比較電路模塊與閾值設(shè)定模塊所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)交流電流信號(hào)絕對(duì)值處理電路處理后的電流達(dá)到閾值設(shè)定模塊設(shè)置的電流值時(shí)，腐蝕結(jié)束。
【文檔編號(hào)】G01Q60/16GK106093473SQ201610597536
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月27日 公開號(hào)201610597536.5, CN 106093473 A, CN 106093473A, CN 201610597536, CN-A-106093473, CN106093473 A, CN106093473A, CN201610597536, CN201610597536.5
【發(fā)明人】臧侃, 侯賓賓, 徐寧, 楊云, 洪宇, 郭方準(zhǔn), 董華軍, 谷強(qiáng)
【申請(qǐng)人】大連交通大學(xué)