[实用新型]一种纳米针尖的制备装置

说明书

本实用新型公开了一种纳米针尖的制备装置，其包括支架部、杠杆组件和电化学刻蚀部；支架部包括底板和安装在底板上的具有T型槽的立柱，在T型槽内卡持有T型块，在立柱上安装有用于锁定T型块的锁合件；杠杆组件包括装在底板上的具有支点的支架、具有卡槽的水平臂、卡持在卡槽内的两个滑块，水平臂支撑在支点上，两个滑块分别安装有金属丝夹具和配重；在滑块上均安装有用于紧固的螺钉；电化学刻蚀部包括直流电源和连接在T型块上的金属圆环，直流电源的两个电极分别连通金属圆环和金属丝夹具。利用本实用新型，采用同一根金属丝可以同时制备出两根纳米针尖。

技术领域

本实用新型属于微纳米加工领域，涉及一种纳米针尖的制备装置。

背景技术

纳米尺度针尖应用非常广泛，例如扫描隧道显微镜中的STM探针、医学中的细胞微操作、特种制造业中的微加工等领域。纳米针尖的制备常采用电化学刻蚀、机械剪切、场致蒸发、聚焦离子铣削等方法。其中，电化学刻蚀法因为其独特的去除形式、装置简单、方便快捷等特点而被广泛应用。

电化学刻蚀法，按照其装置主要分为两大类。其一为浸没刻蚀法，此时被用来制备针尖的金属丝作为阳极浸没在电解液中，阴极一般为浸没在电解液中的金属圆环，此时在两电极之间施加电源进行电化学刻蚀，由于电场的分布在液面交界处钨丝的溶解速度最快，最终在下部重力作用下拉断。此时需要立刻断开电路，防止纳米针尖被继续腐蚀钝化，而在电解液面下的纳米针尖由于其外形较差以及难以拾取而不能使用，因此一次刻蚀仅能获得位于电解液上部的一根纳米针尖。

另一种方法为液膜刻蚀法，此时用一个金属圆环作为阴极，且将电解液悬挂在此金属圆环中，以液膜的形式提供刻蚀所需要的电解液。制备针尖的钨丝作为阳极(或者其它金属材料)穿过此液膜，以液膜为分界线形成上下两部分。通电进行电化学刻蚀，钨丝在液膜上表面液面分界线处断裂，形成上下两个纳米针尖。此时电路中一般由于便捷而不设计电流检测断开系统，而是采用下端装置接收下部纳米针尖，上部针尖由于继续接受刻蚀而钝化。因此液膜刻蚀法一般采用下端的这个纳米针尖，而舍去上端针尖。

实用新型内容

针对上述问题，本申请提出一种纳米针尖的制备装置，本装置不采用电流检测及控制等复杂的系统，利用该装置，采用同一根金属丝可以同时制备出两根纳米针尖，具体的技术方案如下：

一种纳米针尖的制备装置，其包括支架部、杠杆组件和电化学刻蚀部；所述支架部包括水平布置的底板和安装在底板上的立柱，立柱设置在底板的上侧，在立柱上设置有T型槽，T型槽沿竖直方向延伸并贯穿立柱的上端面；在T型槽内卡持有T型块，该T型块能够沿T型槽上下移动，在立柱上安装有用于锁定T型块的锁合件；

所述杠杆组件包括支架、水平臂、第一滑块和第二滑块，所述支架沿竖直方向安装在底板上，在支架上设置有支点，水平臂的中央部支撑在支点上，水平臂能够绕支点摆动，在水平臂上开设有卡槽，第一滑块与第二滑块卡持在卡槽内并能够沿卡槽移动，第一滑块与第二滑块位于支点的两侧；在第一滑块上安装有金属丝夹具，在第二滑块上连接有配重；

在第一滑块上安装有第一锁紧螺钉，旋拧第一锁紧螺钉能够将第一滑块固定在卡槽内；

在第二滑块上安装有第二锁紧螺钉，旋拧第二锁紧螺钉能够将第二滑块固定在卡槽内；

所述电化学刻蚀部包括直流电源和连接在T型块上金属圆环，直流电源的负极连通金属圆环，直流电源的正极连通金属丝夹具；该金属丝夹具用于夹持金属丝。所述金属圆环的内径优选为4-5mm。

本装置在工作时，将金属丝穿过金属圆环后夹持在金属丝夹具上，然后在金属圆环中施加电解液形成电解液膜，接通直流电源，电解液膜中的电解液对金属丝形成刻蚀，在刻蚀作用下，位于电解液液面交界处的金属丝逐渐变细，最后在下部金属丝的重力作用下拉断，形成两根纳米针尖。当金属丝断裂后，下端的纳米针尖向下掉落脱离电解液膜，停止电化学刻蚀；上端的纳米针尖在配重所产生的力矩作用下，被向上迅速拉离电解液膜，并停止电化学刻蚀，由此一次性形成两根纳米针尖。