[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明解决的问题是提供 ，解决  的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

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5μm、所述Ag丝尖端直径为10至20μm。

进一步的，所述Pt微电极和Ag微电极平行间距为30至60μm。

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40μm。

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10-50μm、长度为3 cm的Pt丝（纯度为99.9 %）和截面直径为10-50μm、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100-200μm，用30%H2O2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10-50μm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30-60μm；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5μm、Ag丝尖端直径为10至20μm，Pt丝和Ag丝尖端的高度距离为20-40μm；6） 在0.1mol/L的HCl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，本发明技术方案的优点在于：