CN100341165C - 超微型热电偶的电化学制备方法及其制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明的超微型热电偶电化学制作方法：将一对热偶丝长度为1-100毫米的测温段作为阳极放入流动电解液中进行电化学腐蚀，使测温段截面直径被电解腐蚀至10^-5-0.05毫米；然后将其端部加热键合在一起形成测温结点；或者将一对热电偶丝端部加热键合在一起形成测温结点，再将距该测温结点1-100毫米的测温段作为阳极放在流动电解液中进行电化学腐蚀，使测温段截面直径电解腐蚀至10^-5-0.05毫米；其装置包括一玻璃基座，其内设置供电解液流动的横向流道和与之垂向相交的纵向孔道，横向流道底面内壁上贴有与电源阴极相连的阴极石墨棒，阴极石墨棒与横向流道上表面之间留有间隙；可加工制成直径在数十微米到数纳米范围的超微型热电偶。

Description

超微型热电偶的电化学制备方法及其制备装置

技术领域

本发明属于热测试领域热电偶的制作方法及其装置，特别涉及一种利用电化学法电解蚀刻普通热偶丝从而加工出直径在数十微米到数纳米范围的对微小区域温度变化能够快速响应的微/纳米级的超微型热电偶的电化学制备方法及其制备装置。

背景技术

当前自然科学与工程技术发展的一个重要趋势是朝微型化迈进，其中对超微区域或超快速过程温度进行测量是一大类重要问题，比如：微尺度传热学实验中极富挑战性的课题之一是测量材料在纳米空间和/或纳秒时间尺度内的温度及其相关信息；另外，在许多微/纳米器件应用场合，也需要对极细微区域内的温度信息进行准确而迅速的测定。显然这些情况下所采用的温度传感器必须是体积尺寸相当微小的器件。

常见的水银或酒精温度计，是以封闭在玻璃泡内的液体随温度升降而产生的体积变化(表现为玻璃毛细管内水银或酒精柱位置的变化)来表示温度的高低；电阻温度计，是利用某些导电物质如铂或铜的电阻值随温度变化的特性，由测量其电阻值并经过换算得到温度值；热电偶温度计是由两种不同物质构成电回路，以其结合点在不同温度下产生热电势的原理来测量温度。

以上的各种温度计在测量流体或固体的温度时，由于温度计本身具有一定的热容量，至少会从两个方面产生测温误差，而影响测量的准确性：首先是测温元件的存在会对被测介质的温度场产生干扰；其次是测温元件的实际温度往往滞后于被测介质温度的变化；特别是在对小空间和剧烈变化中的温度场进行测量时，测温元件的热容量(或称热惯性)所引起的误差更为严重，甚至使测量失去意义。因此减小测温元件的热容量，成为减小误差，提高测温精度的一个主要的努力方向。

在各类温度传感器中，液体温度计利用液体的体积变化来测量温度，需要有一个封闭的空间如玻璃泡来存放测温液体，其典型尺寸为直径2～5毫米。如果结构不做重大改变，液体温度计感温部分的体积和热容量很难进一步减小。

典型的电阻温度计，是用极细的铂丝在绝缘骨架上绕制而成的铂电阻，通常外套绝缘的陶瓷保护套。最小的商品铂电阻，外径仅约1毫米，长度小于10毫米。这样的铂电阻的热容量对于微区域的测温显得仍然太大。

在已建立的各种超微区域热学测定方法中使用的测温工具，最为灵活的当属将热电元件如热电偶、电阻温度计或半导体二极管的尺寸减至亚微米量级来进行温度探测，而其中热电偶又是最佳选择。

热电偶温度计的测温端是由两种不同物质如铜丝和康铜丝在其末端焊接形成的结点，只要所使用的偶丝极细，如直径小至1～20微米，则测温结点的体积便可做得非常小，其热容量可达到铂电阻温度计的万分之一甚至更小，热响应速度也因此大大提高。但由于采用了极细的金属丝，使表面处理和焊接等制作工序的难度明显加大，在测温处的固定也变得困难，而且目前进一步获取更小偶丝的可能性实际上是相当有限的。此外在使用过程中，由于细丝的强度和刚度极小，极易受到被测介质的作用而产生位移、变形甚至损坏。

众所周知，热电偶测温是温度测量的一种主要方法，由于响应速度快、制作简单、重复性好、测温范围宽且环境适应性强，而被广泛采用。热电偶在用于快速变化的温度测量时，要求热容量小，并且希望测温结点的几何尺度尽可能小。由此做成的测温元件一般称为超微型热电偶。当前，采用特殊的镀膜加工技术已能满足100-到300nm尺度热电温度传感器的制作。随着半导体制造工艺的进步，出现了薄膜状的电阻和热电偶测温元件。它们采用真空镀膜或其他制作薄膜的方法，在某种片状基底上，或直接在待测温的零部件表面上形成厚度仅为微米量级甚至更薄的薄膜状电阻，而热电偶则由两种薄膜在基底的适当位置相交，形成测温结点。薄膜状的电阻或热电偶测温元件，其自身厚度与热容量非常小，若直接附着在被测物体的表面，对物体的温度场干扰极小，用以测量固体表面的温度，效果极佳。但若用于测量液体或气体的温度，则由于薄膜所附着的基底具有比薄膜元件自身大得多的厚度、质量和热容量，插入流体时会对流体的运动产生干扰，影响流体的温度场，并且对温度变化的响应速度也因为基底的热容量大而明显降低，甚至低于某些细丝型热电偶。特别是，薄膜型热电偶制作所需设备众多，工艺相当复杂，一般实验室很难拥有这样的条件。且所获得的热电偶价格比较高昂，因此市面上一般很难获得超微型热电偶。

实际上，一种获取超微型热电偶的途径可从普通热电偶丝制成。一般而言，普通热偶丝直径从50到500微米不等，工业测温也使用直径大于或等于1毫米的热电偶，以保证测量的稳定性与耐久性。用于瞬态的温度测量时，应选用50-100微米或更小直径的偶丝。更细的偶丝则不易获得，而且价格昂贵。由于偶丝的直径太小，用肉眼直接观察已比较困难，操作时稍有不慎，极易导致细偶丝断线，甚至丢失。如果需要与延伸导线连接，则会进一步增加操作难度。

电化学加工是金属工件在电解液中发生阳极溶解的一种加工过程(王建业，徐家文，电解加工原理及应用，北京：国防工业出版社，2001)，加工时，待处理工件作为阳极，加工工具为阴极，阳极和阴极之间一般通以5-24V，10-500A/cm²的低电压、高电流密度的连续或脉冲直流电，同时通以6-30m/s的高速电解液，以将溶解的阳极溶解产物冲刷走。电解液一般采用中性盐的水溶液，如常用者NaCl或NaNO₃盐，也可采用其他复合电解液如低浓度盐酸、磷酸等。在上述情况下，阴极可固定也可相对于阳极运动，但阳极和阴极之间应维持一个微小间隙。电化学加工的优点在于：(1)蚀除速度不受加工材料的硬度、强度和韧性限制，因而较适于多种热电偶丝材料的加工；(2)加工表面质量好，其精度可达1微米以下，而采用特定的微/纳米技术，对如下参量如：阳极和阴极之间的微小间隙、通电方式(连续或脉冲)和电压大小以及电解液种类、流速和浓度等进行精密的控制，将有望蚀刻出直径在数纳米的热电偶，这正是本发明的出发点。(3)用于加工的工具-阴极不发生损耗，这对于设计出经久耐用的超微型热电偶加工器件十分有用；(4)可以实现批量加工，这大大有助于低价获得大量的超微热电偶。

发明内容

本发明的目的在于：为了克服以上提到的诸多不便，提供一种利用电化学法对普通热偶丝进行电解蚀刻、加工从而制成直径在数十微米到数纳米范围的超微型热电偶电化学制作方法；

本发明的另一目的在于为了克服以上提到的诸多不便，提供一种利用电化学法对普通热偶丝进行电解蚀刻、加工从而制成直径在数十微米到数纳米范围的超微型热电偶电化学制作装置。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的超微型热电偶电化学制作方法：将一对热电偶丝长度为1-100毫米的测温段作为阳极放入流动的电解液中，进行电化学腐蚀，将该测温段的截面直径电解腐蚀至10^-5-0.05毫米；然后将该测温段的端部加热键合在一起形成测温结点；或者将一对热电偶丝的端部加热键合在一起形成测温结点，再将距该测温结点1-100毫米的测温段作为阳极放在流动的电解液中，进行电化学腐蚀，使该测温段的截面直径电解腐蚀至10^-5-0.05毫米；所述测温结点是在真空下加热键合构成热电偶的测温结点；所述测温结点是在室温下用呈液态的金属镓粘接构成热电偶的测温结点；所述电解液为中性盐水溶液或酸性电解液；所述中性盐水溶液为重量百分比浓度为1-50％的NaCl溶液或NaNO₃溶液；所述酸性电解液为重量百分比浓度为1-50％的盐酸溶液或磷酸溶液；所述电解使用的电源为直流电源或交流电源，电压在1-20V范围内。

本发明提供的超微型热电偶电化学制作装置，其特征在于，包括：一玻璃基座11，其内设置供电解液流动的横向流道13和与之垂向相交的纵向孔道12，横向流道13底面内壁上贴附有与电源阴极相连的阴极薄膜或阴极石墨棒33，所述的阴极薄膜或阴极石墨棒33与横向流道13上表面之间留有间隙；与横向流道13上表面之间留有间隙；所述的横向流道13的截面为圆形、矩形或其它形状，其截面面积为0.1mm²-1cm²；所述的纵向孔道12的截面为圆形、矩形或其它形状，其截面面积为0.01mm²-1cm²。

本发明可在高倍显微镜或普通光学显微镜上操作，显微镜的放大倍数可至数千倍；也可为特殊显微镜如原子力显微镜，扫描电镜等，可达到纳米量级结构的观察，但热偶丝应清洗后观察；显微镜可用于检测热偶结点大小及焊接质量，并辅助热偶丝的电解或焊接过程；其中光学显微镜备有数码相机，可对热偶结点加以拍摄。本发明的显微镜系统中还可以设置一微操作仪，以固定和控制热电偶丝；

可用万用表测量热偶丝或其结点电阻的大小。我们知道，一定材料的金属丝的电阻取决于其长度和横截面，所以一旦普通热偶丝经电化学腐蚀后形成尺寸远小于其初始值的超细热偶丝时，其电阻值会发生明显改变，由此测值即可方便地对已腐蚀成的偶丝尺寸作一方便快捷的判断，从而大大有助于对加工状况的掌握，这种途径避免了采用昂贵设备如显微镜来观察判断，因而实施起来更为方便。

在上述装置中，通过将热偶丝和阴极置于电解液中，设定电压，开启电源，即可对阳极偶丝进行蚀刻；通过精确控制电源电压等参数，可以控制偶丝的粗细或热偶结点的大小；整个蚀刻过程，可由固定在显微镜台架上的摄像仪监测并反馈。

其制做过程为：

1)准备好普通热电偶的偶丝对如铜丝7和康铜丝8，不需进行腐蚀的部分加上保护套管；

2)热偶丝的测量段在显微观察之下进行电化学腐蚀，形成比原偶丝直径小得多的微细尖段，通过精细控制电源电压大小和电解液浓度，可以获得从数十微米到数纳米的偶丝微细尖段；从而使热电偶结点的热容量减小数个量级。该热电偶微细尖段长径比大于50，因此未经腐蚀的偶丝部分不会影响结点的测温响应；

3)两根偶丝的微细尖段，在显微镜监视下用显微操作位移台进行移动定位，使两个尖端相接触，通过电火花焊接，形成微小的热偶接点。

以上过程中，在显微镜监视下观察偶丝微细尖段形状的变化，适时中止腐蚀过程。

以上方法中，通过使用直径100微米的普通细偶丝，在显微镜监视下对偶丝末端进行电解腐蚀，可以形成直径小于20微米并且有足够长度的微细尖段，然后在两种偶丝的尖端使用电火花焊接，形成极小的热电偶结点。这样制作微细热电偶的方法，避免了寻找极细热电偶丝的困难，而且在制作过程中，所接触的都是直径比较大的热偶丝，多数步骤如固定、穿线和焊接，是以粗的热偶丝为操作对象，明显降低了大多数工序的难度，而只在用于测温的结点上使用显微操作方法，进行腐蚀和焊接。

适当地选择初始偶丝直径，设置电解电压、供电方式、电解液种类和浓度，电解液流动速度，阴极种类和形状、阴极与热偶丝间隙，相对位置等，可以得到不同形状和尺寸的热电偶结点，其具有极小的质量和热容量。通过仔细设计电化学方式与程序，热电偶结点尺寸可以显著小于其他部位偶丝的半径尺寸，甚至从结点到普通偶丝段间的偶丝的长度、宽度和厚度也可以逐渐改变，以实现结构强度与接点热容量的优化配合。此外，为提高热偶的制作质量，要确保热偶接头仅出现在尖部。

本发明提供的制作超微型热电偶的方法，使得热电偶测温结点可通过电化学方法蚀刻为从数十微米到数纳米的量级，与此同时，热电偶接线则仍保持在宏观尺寸，因而握持较为方便；此外，本发明提供的热电偶不必像由镀膜方法那样需将测温端依附在基底材料上，而可呈悬浮状态，因此其测温的响应速度仅由外界换热条件和自身的热容量决定，而与基底的材料，结构，形状或厚度无关，这就大大提高了测温的响应速度。

因此，本发明具有很多优点：首先，实现超微型热电偶无需众多复杂的设备(而以往镀膜加工超微热电偶的途径对设备要求较高)，且制造工艺相当简单，所需电源、电解液、阴极材料均可从常规渠道廉价获取；本方法不受热电偶对的材料限制，对于任何金属或合金均适用，而以往的镀膜方法中则不易实现，它们仅适用于某些易于蒸镀的特殊热偶材料；本方法所加工出热电偶结点尺寸下限也是令人惊讶的，只要将电解液的进给速度、浓度及电解电压等参量加以精密地控制，则热偶结点尺寸有望达到数纳米尺度，而当前微/纳米级技术的进展可以保证本发明在此问题上的成功；而且，本热偶除结点及其附近偶丝外，其余尺寸仍为普通热偶丝尺寸，因而操作(在人眼视力可及范围)和握持相当方便，而现有商用热偶丝直径在全长度上是相当一致的，要么相当大，要么都极小，比如20微米热偶全部直径均为20微米，这对于使用十分不利，且不便于眼睛观察；最后，本发明提供的制作超微热电偶的方法极易实现批量加工，因而所制成的热偶成本较低。

附图说明：

图1为本发明超微型热电偶的电化学制备装置的结构示意图；

图2图1的截面示意图；

图3为电化学法蚀刻后的超微型热电偶的示意图；

图4a为用本发明的方法蚀刻铜丝7的示意图；

图4b实际蚀刻出的铜丝7和康铜丝8情况；

图4c为本发明方法加工的铜丝7和康铜丝8的示意图；

图4d为本发明方法加工的超微型热电偶结点99与普通热电偶结点88的对比示意图；

图5a是对所形成的超微型热偶丝结点进行电连接的示意图，即采用液态金属如镓将两者粘连在一起；

图5b是利用加热片77在真空中对两交叉热偶丝进行加热而使其键合在一起的示意图；

图6为将两种热偶丝固定在一圆柱形基底进行焊接的示意图；

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步描述本发明。

首先，请参见图1和图2，由图2可知，本发明的超微型热电偶电化学制作装置包括：一玻璃基座11，其内设置供电解液流动的横向流道13和与之垂向相交的纵向孔道12，横向流道13底面内壁上贴附有与电源阴极相连的阴极石墨棒33，阴极石墨棒33与横向流道13上表面之间留有间隙；所述的横向流道13的截面为圆形、矩形或其它形状，其截面面积为0.1mm²-1cm²；所述的纵向孔道12的截面为圆形、矩形或其它形状，其截面面积为0.01mm²-1cm²。

本发明的超微型热电偶电化学制作方法为：

将一对热电偶丝长度为1-100毫米的测温段作为阳极放入流动的电解液中，进行电化学腐蚀，将该测温段的截面直径电解腐蚀至10^-5-0.05毫米；然后将该测温段的端部加热键合在一起形成测温结点；或者将一对热电偶丝的端部加热键合在一起形成测温结点，再将距该测温结点1-100毫米的测温段作为阳极放在流动的电解液中，进行电化学腐蚀，使该测温段的截面直径电解腐蚀至10^-5-0.05毫米；所述测温结点是在真空下加热键合构成热电偶的测温结点；所述测温结点是在室温下用呈液态的金属镓粘接构成热电偶的测温结点；所述电解液为中性盐水溶液或酸性电解液；所述中性盐水溶液为重量百分比浓度为1-50％的NaCl溶液或NaNO₃溶液；所述酸性电解液为重量百分比浓度为1-50％的盐酸溶液或磷酸溶液；所述电解使用的电源为直流电源或交流电源，电压在1-20V范围内。

实施例1：

请参阅图4a和图4b，将热偶丝7作为阳极和阴极石墨33平行地放在一平台10上，热偶丝7一端接电源4阳极，阴极石墨棒33一端接电源4阴极，从热偶丝7和阴极石墨33中部的上方滴加电解液滴9，闭合电路通过导线54与电源53连接，并通过一开关实现该线路的开启及闭合；热偶丝7的直径尺寸在数十微米范围如80微米，100微米或200微米等。图4b为由本发明中对电解液中的热偶丝7进行蚀刻后得到超细热偶丝72的示意图，由此即得到尺寸显著减小后的热偶丝72。可采用同样的方法蚀刻出康铜丝82，图4c是实际蚀刻出的铜丝72和康铜丝82的示意图；再将热偶丝72和康铜丝82的尖端加热键合构成热电偶的测温结点99，图4d则为实际蚀刻并加工出的超微型热电偶结点99与普通方法制备的热电偶结点88的对比示意图。可见，经过电解加工后，所形成超微型热电偶测量端尺寸大为缩小。实际操作中，多个热偶丝可同时进行电化学处理，由此可批量制成大量的超微型热偶丝。当热偶丝7与阴极33之间通电时，会在阴极附近看到大量气泡生成，这实际是氢的析出，对此处气体加以处理也可达到提高加工质量的目的。

在上述实施例中，在电解液的供给方面，也可采用微泵将电解液以一定速度压送到热偶丝阳极和阴极附近，此时电解液可在一定的微通道内流动，以将阳极溶解产物带走。在控制极好的情况下，本发明可以实现纳米级热电偶的加工，这在许多微/纳尺度热学实验中温度的测量方面会有重要应用。此外，本方法还对多种偶丝组合对进行电化学蚀刻，由此可生成多种金属类型的超微型热电偶。

图4c是两种热偶丝的尖端经腐蚀完成后的显微照片，其中上部的偶丝是铜丝7，下部则为康铜偶丝8，可以看到两偶丝尖端微细段72，82和原偶丝7，8直径的差别，本例中，康铜丝微细段的直径在原偶丝直径的20％以下，即直径小于20微米，且比较均匀。铜偶丝的形状稍有不同，从根部到尖端呈截面逐渐缩小的接近圆锥形状，而不是等直径的圆柱状，这与偶丝材质特性不同有关，但铜偶丝71微细末端的直径已小于15微米。

两根偶丝的微细尖端在显微镜监视下用显微操作位移台定位，相接触，使用适当容量的电容，通过火花放电焊接成微小的热偶结点，电容的容量和充电的电压可通过多次实验找到合适的数值。由图4c中的两根热偶丝72，82焊接而成的测温结点99见图4d，其中康铜偶丝尖端长度达到1毫米，长径比约40～50。而铜偶丝的尖端在焊接时由于火花放电释放的能量偏大，被部分熔融，直径稍微增大，这样在结点处两根偶丝的直径大致相等。图4d显示两个热电偶结点的尺寸对比。其中左侧是显微操作下完成的由100微米普通偶丝在尖端经过腐蚀/焊接的微细热电偶的测温结点99，右侧是使用100微米偶丝不经腐蚀而焊接成的常规偶丝结点88，其末端的熔珠直径约为200微米，两者直径相差约10倍，故后者的体积和热容量约大三个数量级，而比表面积则较前者约小一个数量级。

由于热偶主体的丝径仍为100微米，所以观察与使用时的定位操作都比全长度微细丝的热电偶更方便。但同时也要特别注意，这种微细尖端热偶的结点已经非常脆弱，不能承受外力的作用，否则同样极易变形或损坏。

由电解法蚀刻后得到的超微细偶丝对72和82，除采用以上方法进行电火花焊接外，可如图5a所示那样将其交叉后，由其他室温下呈液态的金属如镓66等粘连在一起，即构成测温结点；也可如图5b所示那样通过在真空下对交叉的两偶丝超细部分进行加热，从而使其键合在一起形成测温热偶结点。此外，若所制成热偶须悬空附着在一定基底77上，以保证结点在制作完成后不受外力的作用，可如图6所示那样，将两超微细偶丝交叉后固定在如细管、薄片等类的支撑件79上，再采用液态金属如镓等对其加以电连接即可，连接后的支撑件79即可作为热偶结点的夹持部位。

采用电解法制作超微型热电偶，可以快速获得结点尺寸极小的热偶结点；另一方面，所需加工装置和材料均易于从市场上购得，无需引入复杂设备，结构紧凑，对于实验研究比较有利。正是由于这些综合因素，使得本发明提供的微型热偶的制造成本价格较低，相比以往的镀膜等技术在许多方面具有很大优势。

综上所述，本发明提供的超微型热电偶，具有很高的性能价格比。而现有的微型热偶大多采用除电化学方法之外的途径实现，对材料的要求较高，制造成本高，操作复杂，且所获得的热偶因总体尺寸极小而在使用时受到一定限制。直接利用普通热偶制作出仅在热偶结点处尺寸极小的温度传感器是理想的办法，这也是本发明的一个突出优点。特别是，电解技术可以对多种金属偶丝进行加工，而现有的电镀技术则很难做到。以上方法还能较好地满足批量加工的要求。

实施例2

实施例2在加工尺寸略大如从数微米到数十微米的微型热电偶方面相当成功，但当腐蚀得到的热偶丝尺寸相当小如数十纳米以下时，其焊接相当困难。不过，这时的超微型热电偶制作也可在本发明的基本点之下找到其他新的加工流程。下述介绍的实施例即为一种有效的简化方案，它可使得制作过程更易于进行。该方案的基本步骤在于，先制作出普通尺寸的热偶结点88，再采用电化学法对该结点予以蚀刻，直至得到尺寸相当小的超微热偶结点。这种情况下，焊接程序是在起始阶段进行，而大尺寸热偶的焊接是相当容易的，只需采用普通电火花即可将结点焊接成，避开了在极小尺寸下焊接的困难。

请参见图1和图2，用普通热电偶丝制作本发明的超微型热电偶：

1)将一对普通热偶丝7和8的端部加热键合在一起形成测温结点88；

2)将该热偶丝7和8及其端部(测温结点88)插入图1中的纵向孔道12内至阴极石墨棒33的上方；

3)横向流道13内流动有电解液14，其测温结点88在流动的电解液作用下，被腐蚀成图3所示的99的形状，便制备出本发明的超微型热电偶。本实施例的电解液为重量百分比浓度为1-50％的盐酸溶液或磷酸溶液。

图1和图2所示为基于上述方案的这类实用的加工装置中的一种结构。其中11为由玻璃制成的矩形基座，其尺寸在10mm×10mm×10mm至100mm×100mm×100mm之间。由于基座是透明的，便于热偶加工中的直接观察；基座11上开有圆形流道13和与之垂直相交的圆形孔道12，直径在1mm到数毫米之间，圆形孔道12垂直于基座11上表面，圆形流道13则垂直于基座11侧面。事实上，图2示出的只是其中的一种相交结构，其圆形孔道和圆形流道相交结构不限于上述情形，且圆形孔道和圆形流道也可由矩形槽道代替，其截面尺寸可变，而阴极可为薄膜，也可为其他形状等等。圆形流道13下侧的内壁上贴附有阴极石墨棒33，电解液14由圆形流道13中流出。而待加工的已焊接好结点88的一对热偶丝7，8由圆形孔道12插入，使其与阴极石墨棒33之间留有一定间隙(可从数十纳米到数毫米范围)。于是在将阳极和阴极接通电源15，16后，则阳极即已焊接好的普通热偶丝结点88及其附近偶丝线即开始发生电解，而连续不断流过的电解液14可将电解产物冲刷走，这样，经过一定时间后，即制成测温结点99及其附近连线72，82尺寸已大为缩小的超微细热电偶(见图3)。通过控制电解电压强度、电解液种类和浓度，通电时间，通电方式(如连续加电流、加脉冲电压等)以及阳极与阴极之间的间隙，可以控制热偶结点及其附近热偶丝接线的尺寸大小。而且上述结构中，两根热偶丝与阴极之间的电路是相互独立的，因而各自可单独控制电解过程，这样，即使当两热偶丝线的性质差别很大，也可通过控制各自的电解过程来达到相同或不同的溶解程度，从而获得所需尺寸的超微热电偶。若将大批量的普通热偶结点进行同时处理，则可一次性得到大量的超微热电偶。所以本方法对于大批量生产超微型热电偶相当有利，由图1给出的制造超微型热电偶的器件是一种使用起来相当方便的装置。

Claims (9)

1、一种超微型热电偶电化学制作方法，其特征在于，将一对热电偶丝长度为1-100毫米的测温段作为阳极放入流动的电解液中，进行电化学腐蚀，将该测温段的截面直径电解腐蚀至10^-5-0.05毫米；然后将该测温段的端部加热键合在一起形成测温结点，或者将一对热电偶丝的端部加热键合在一起形成测温结点，或者在室温下用呈液态的金属镓粘接构成测温结点；再将距该测温结点1-100毫米的测温段作为阳极放在流动的电解液中，进行电化学腐蚀，使该测温段的截面直径电解腐蚀至10^-5-0.05毫米。

2、按权利要求1所述的超微型热电偶电化学制作方法，其特征在于，所述测温结点是在真空下加热键合构成热电偶的测温结点。

3、按权利要求1所述的超微型热电偶电化学制作方法，其特征在于，所述电解液为中性盐水溶液或酸性电解液。

4、按权利要求3所述的超微型热电偶电化学制作方法，其特征在于，所述中性盐水溶液为重量百分比浓度为1-50％的NaCl溶液或NaNO₃溶液。

5、按权利要求1所述的超微型热电偶电化学制作方法，其特征在于，所述酸性电解液为重量百分比浓度为1-50％的盐酸溶液或磷酸溶液。

6、按权利要求1所述的超微型热电偶电化学制作方法，其特征在于，所述电解使用的电源为直流电源或交流电源，电压在1-20V范围内。

7、一种权利要求1所述制作方法使用的超微型热电偶电化学制作装置，其特征在于，包括：一玻璃基座(11)，其内设置供电解液流动的横向流道(13)和与之垂向相交的纵向孔道(12)，横向流道(13)底面内壁上贴附有与电源阴极相连的阴极薄膜或阴极石墨棒(33)，所述的阴极薄膜或阴极石墨棒(33)与横向流道(13)上表面之间留有间隙。

8、按权利要求7所述的超微型测温热电偶的电化学法制作装置，其特征在于，所述的横向流道(13)的截面为圆形、矩形或其它形状，其截面面积为0.1mm²-1cm²。

9、按权利要求7所述的超微型测温热电偶的电化学法制作装置，其特征在于，所述的纵向孔道(12)的截面为圆形、矩形或其它形状，其截面面积为0.01mm²-1cm²。

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