Устройство изготовления игл для сканирующего туннельного микроскопа из вольфрамовой проволоки

Полезная модель относится к электрохимической обработке металлов, а именно к изготовлению игл для сканирующего туннельного микроскопа из вольфрамовой проволоки путем ее перетравления. Техническим результатом полезной модели является получение игл (1-3 см в длину) и с минимально возможной площадью острия (диаметром на конце не более 10 нанометров), быстро, качественно и с возможностью автоматизации процесса их изготовления. Технический результат достигается за счет того, что устройство изготовления игл для сканирующего туннельного микроскопа из вольфрамовой проволоки, содержит устройство подачи вольфрамовой проволоки, электромагнитный клапан к которому крепится свободный конец проволоки, и соединенный с ним блок управления электромагнитным клапаном, блок электрохимического травления с щелочью и источник переменного тока, при этом один конец источника переменного тока подключен к нижней части проволоки, а второй конец источника переменного тока подключен к электроду блока травления и параллельно ему - к верхней части проволоки, с включенным в электрическую цепь блоком управления электромагнитным клапаном, при этом вольфрамовая проволока в блоке электрохимического травления частично закрыта от воздействия щелочи.

Полезная модель относится к электрохимической обработке металлов, а именно к изготовлению игл для сканирующего туннельного микроскопа из вольфрамовой проволоки путем ее перетравления.

Известны различные устройства изготовления игл для сканирующего туннельного микроскопа. Основной их недостаток заключается в том, что все они работают на постоянном токе и иглы получаются с наличием толстого оксида (10-100 нм) на рабочей поверхности.

Задачей настоящей полезной модели создание устройства для получения высококачественных игл для сканирующего туннельного микроскопа.

Техническим результатом полезной модели является получение игл (1-3 см в длину) и с минимально возможной площадью острия (диаметром на конце не более 10 нанометров), быстро, качественно и с возможностью автоматизации процесса их изготовления.

Технический результат достигается за счет того, что устройство изготовления игл для сканирующего туннельного микроскопа из вольфрамовой проволоки, содержит устройство подачи вольфрамовой проволоки, электромагнитный клапан к которому крепится свободный конец проволоки, и соединенный с ним блок управления электромагнитным клапаном, блок электрохимического травления с щелочью и источник переменного тока, при этом один конец источника переменного тока подключен к нижней части проволоки, а второй конец источника переменного тока подключен к электроду блока травления и параллельно ему - к верхней части проволоки, с включенным в электрическую цепь блоком управления электромагнитным клапаном, при этом вольфрамовая проволока в блоке электрохимического травления частично закрыта от воздействия щелочи.

В блоке электрохимического травления выполнено сквозное отверстие для вольфрамовой проволоки.

К нижнему концу проволоки крепится груз или пружина на растяжение.

Устройство содержит блок отключения питания переменного тока от нижнего конца проволоки.

Устройство дополнительно содержит катушку для вольфрамовой проволоки, горелку для подогрева вольфрамовой проволоки и механизм протяжки вольфрамовой проволоки.

Данное устройство решает проблему автоматического выключения в определенный момент перетравливания проволоки, поскольку проблематично найти этот момент и контролировать ток и напряжение ввиду его синусоидального вида.

На рис.1 представлен простейший вариант выполнения устройства.

На рис.2 и рис.3 представлены варианты выполнения устройства.

Устройство для изготовления игл для сканирующего туннельного микроскопа из вольфрамовой проволоки состоит из устройства подачи вольфрамовой проволоки 1, электромагнитного клапана 2 к которому крепится свободный конец проволоки, и соединенного с ним блока управления электромагнитным клапаном 3, блока электрохимического травления 4 с щелочью и источника переменного тока (питания) 5. Один конец питания подключается к нижней части проволоки, второй конец питания подключается к электроду 6 (например, из нержавеющий стали), который вставляется в раствор и параллельно ему - к верхней части проволоки с включенными в цепь блоком управления электромагнитным клапаном 3 (например, блок с фоторезистором или любой другой). Проволока частично закрыта от щелочи, например, стеклянной трубкой 7 с диаметром отверстия вверху чуть больше диаметра проволоки, которая через нее проходит. Трубку можно плотно закрыть снизу, тем самым предотвратить протекание щелочи в нее. При перетравливании происходит разрыв проволоки с горением и напряжение на верхней части проволоки становится равным нулю. Блок управления электромагнитным клапаном 3, реагирует на это изменение включением реле, которое в свою очередь подает питание на электромагнитный клапан. При срабатывании клапана приготовленная игла поднимается вверх из раствора.

Кроме того, в устройство можно добавить устройство выключения питания переменного напряжения, чтобы проволока, торчащая из трубки, не травилась, тем самым можно получить вторую иглу. Поскольку если не отключать ток, то торчащий конец будет травиться, т.е острие будет с большей площадью.

Также (рис.2) в устройство можно добавить устройство непрерывной подачи проволоки 8 и обязательного выравнивания ее (например, путем нагрева горелкой 9 и протяжки с усилием 10).

Также к нижнему концу проволоки можно подвесить груз 11 или пружину на растяжение 12 (рис.3), которые будут вытягивать вниз торчащий конец проволоки из трубки, и питание при этом не надо выключать автоматически. В таком случае будут получаться две "рваные" иглы, с диаметром на конце в несколько микрон (в зависимости от нагрузки) с несколькими остриями с радиусом в единицы нанометров.

1. Устройство изготовления игл для сканирующего туннельного микроскопа из вольфрамовой проволоки, содержащее устройство подачи вольфрамовой проволоки, блок электрохимического травления с щелочью и источник переменного тока, отличающееся тем, что оно содержит электромагнитный клапан, к которому крепится свободный конец проволоки, и соединенный с ним блок управления клапаном, при этом один конец источника питания подключен к нижней части проволоки, а второй конец источника питания подключается к электроду травления и параллельно ему - к верхней части проволоки, с включенным в электрическую цепь блоком управления клапаном, при этом вольфрамовая проволока в блоке электрохимического травления частично закрыта от воздействия щелочи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в блоке электрохимического травления присутствует сквозное отверстие для вольфрамовой проволоки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вольфрамовая проволока в блоке электрохимического травления частично закрыта от воздействия щелочи инертным к щелочи материалом.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к нижнему концу проволоки крепится груз или пружина на растяжение.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит блок отключения питания переменного напряжения от нижнего конца проволоки.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит катушку для вольфрамовой проволоки, горелку для подогрева вольфрамовой проволоки и механизм протяжки вольфрамовой проволоки.