CS272093B1

CS272093B1 - Process for preparing a metal microdotter

Info

Publication number: CS272093B1
Application number: CS884364A
Authority: CS
Inventors: Karel Rndr Csc Slais
Original assignee: Karel Rndr Csc Slais
Priority date: 1988-06-22
Filing date: 1988-06-22
Publication date: 1991-01-15
Also published as: CS436488A1

Abstract

Podstatou způsobu je, že skleněná kapilára neplněná elektrodovým kovem ee zahřívá a vytahuje za současného zmenšováni vnitřního průměru skleněné kapiláry s kovem ež vnitřní průměr kapiláry odpovídá žádanému průměru kovové mikroelektrody. Takto vytažená kapilára ee řeže ne části o požadované délce.The essence of the method is that a glass capillary not filled with electrode metal ee is heated and drawn out while simultaneously reducing the inner diameter of the glass capillary with metal ee until the inner diameter of the capillary corresponds to the desired diameter of the metal microelectrode. The thus drawn capillary ee is cut into parts of the desired length.

Description

Vynález ee týká způsobu přípravy kovové mikroelektrody.The invention relates to a method for preparing a metal microelectrode.

□ako mikroelektrody Jsou označovány elektrody.o charakteristickém rozměru povrchu stýkajícího se s měřenou kapalinou pod 10 mikrometrů. Nejčastěji užívanými Jsou mikroelektrody tvaru plošného terče (diskové mikroelektrody), pásku, válce nebo mezikruží. Pro své malé rozměry jsou mikroelektrody obvykle zapouzdřeny v ieolačním materiálu (například ve skle), ze kterého vyčnívá do měřené kapaliny pouze aktivní plocha.□ as microelectrodes These are electrodes. With a characteristic size of the surface in contact with the measured liquid below 10 micrometers. The most commonly used are microelectrodes in the shape of a flat target (disk microelectrodes), a tape, a cylinder or an annulus. Due to their small dimensions, the microelectrodes are usually encapsulated in an insulating material (for example glass), from which only the active surface protrudes into the measured liquid.

Mikroelektrody mají při elektrochemických měřeních řadu významných výhodných vlastností. Poskytují časově nezávislý signál i při měření v nepohyblivé kapalině, čímž připomínají například rotační diskovou elektrodu. Například disková mikroelektroda o průměru 8 mikrometrů poskytuje proudovou hustotu ekvivalentní diskové elektrodě rotující rychlostí 500 otáček za minutu. Dále během elektrodové reakce se mění složení roztoku v čase jen ne vzdálenost přibližně pět průměrů mikroelektrody, čímž je možno považovat měření za průtokově nezávislé a nedestruktivní· De možno Je používat i v poměrně málo vodivých roztocích. Hlavni předností mikroelektrod je možnost jejich aplikace i ve velmi malých měřených objektech, například i v buňkách in vivo.Microelectrodes have a number of significant advantageous properties in electrochemical measurements. They provide a time-independent signal even when measured in a stationary liquid, which resembles, for example, a rotating disk electrode. For example, a disk microelectrode with a diameter of 8 micrometers provides a current density equivalent to a disk electrode rotating at a speed of 500 revolutions per minute. Furthermore, during the electrode reaction, the composition of the solution changes over time only by a distance of about five diameters of the microelectrode, so that the measurement can be considered flow-independent and non-destructive. It can also be used in relatively few conductive solutions. The main advantage of microelectrodes is the possibility of their application even in very small measured objects, for example in cells in vivo.

Zdaleka největší význam mají diskové mikroelektrody. Dosud jsou připravovány převážně z uhlíkových vláken o průměru 6 až 12 mikrometrů, zalepených epoxidovou pryskyřicí do skleněné kapiláry o sálo většího vnitřního průměru tak, aby řez vlákně byl v rovině konce kapiláry. Kovové diskové mikroelektrody jsou připravovány obdobně jako uhlíkové z kovových drátků (platina, wolfram). Páskové kovové mikroelektrody se připravují fixací kovové fólie (zlato) mezi vrstvy isolantu, potom roztoku Je vystaven řez vzniklé vrstevnaté struktury. Mikroelektrody různých tvarů lze zhotovit litograficky napařováním kovu a leptáním (zlaté mikroelektrody). Mikroelektrody tvaru mezikruží byly připraveny nanesením vrstvy kovu (zlato) na skleněné vlákno, následným zapouzdřením do skleněné kapiláry a následným řezem a leštěním průřezu vzniklé sestavy.By far the greatest importance is disk microelectrodes. So far, they are prepared mainly from carbon fibers with a diameter of 6 to 12 micrometers, glued with epoxy resin into a glass capillary with a hall of larger inner diameter so that the section of the fiber is in the plane of the end of the capillary. Metal disk microelectrodes are prepared similarly to carbon from metal wires (platinum, tungsten). Strip metal microelectrodes are prepared by fixing a metal foil (gold) between layers of insulator, then a section of the resulting layered structure is exposed to the solution. Microelectrodes of various shapes can be made by lithography by metal vapor deposition and etching (gold microelectrodes). The ring-shaped microelectrodes were prepared by applying a layer of metal (gold) to the glass fiber, followed by encapsulation in a glass capillary and subsequent cutting and polishing of the cross-section of the resulting assembly.

Nevýhodou uhlíkových mikroelektrod Je nehomogenita a porozita řezu uhlíkatého vlákna, což zhoršuje citlivost a reprodukovatelnost měření. Společnou nevýhodou dosud konstruovaných kovových mikroelektrod je pracná příprava náročná na čas a speciální vybavení.The disadvantage of carbon microelectrodes is the inhomogeneity and porosity of the carbon fiber cut, which impairs the sensitivity and reproducibility of measurements. A common disadvantage of the metal microelectrodes constructed so far is the laborious preparation that requires time and special equipment.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způeob přípravy kovových mikroelektrod podle vynálezu, Jehož podstatou Je, že skleněná kapilára se plni kovem tejicim pod teplotou měknutí skla, například slitinou platiny s fosforem v molárním poměru 3:1. Potom se naplněná skleněná kapilára zahřívá a vytahuje za současného zmenšování vnitřního průměru skleněné kapiláry s kovem tak dlouho, až vnitřní průměr skleněné kapiláry odpovídá požadovanému průměru kovové mikroelektrody. Celá vytažená skleněná kapilára s kovem se potom řeže na části o požadované délce, například 1 až 5 cm.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the process for the preparation of metal microelectrodes according to the invention, the essence of which is that the glass capillary is filled with metal melting below the softening point of glass, for example a platinum-phosphorus alloy in a molar ratio of 3: 1. The filled glass capillary is then heated and drawn while reducing the inner diameter of the glass metal capillary until the inner diameter of the glass capillary corresponds to the desired diameter of the metal microelectrode. The entire drawn glass metal capillary is then cut into sections of the desired length, for example 1 to 5 cm.

□ako materiálu elektrody lze použít například olovo, amalgámy a s výhodou zejména slitinu fosforu s platinou (Pt^P), tající při 590 °C,¹ která má elektrodové vlastnosti obdobné Čisté platině. Vhodnou volbou vnitřního a vnějšího průměru skleněné kapiláry a případným opakováním tažení lze získat mikroelektrody mikronových průměrů při zachování vnějšího průměru vhodného pro manipulaci s mikroelektrodou. Rozřezáním vytažených kapilár s kovem získáme velký počet mikroelektrod, čímž pracnost na jednu mikroelektrodu Je velmi malá. Povrch mikroelektrod lze standardizovat a čistit leštěním a broušením řezu kapiláry společně s elektrodovým kovem. Tažením kapiláry, ve které Je uvnitř spolu e elektrodovým kovem skleněná tyčka o průměru o málo menším než vnitřní pPŮgér kapiláry, lze zhotovit řezáním a broušením řezu mikroelektrody tvaru blízkého mezikruží; popřípadě srpku.□ as the electrode material can be used as lead, amalgams, and particularly preferably phosphorus alloy having platinum (Pt-P), melting at 590 ° C, ^one electrode which has properties similar to pure platinum. By suitable selection of the inner and outer diameter of the glass capillary and possible repetition of the drawing, microelectrodes of micron diameters can be obtained while maintaining the outer diameter suitable for handling the microelectrode. By cutting the drawn capillaries with metal, we obtain a large number of microelectrodes, which makes the workload per microelectrode very small. The surface of the microelectrodes can be standardized and cleaned by polishing and grinding the cut of the capillary together with the electrode metal. By drawing a capillary in which a glass rod with a diameter slightly smaller than the inner capillary diameter is inside the electrode metal, a close ring-shaped microelectrode section can be made by cutting and grinding; possibly a crescent.

Příklad způsobu přípravy kovové mikroelektrody podle vynálezu Je následující. Do skleněné kapiláry o vnitřním průměru 0,5 mm a vnějším průměru 4 mm, na jednom konci zatavené, se vpraví platina a červený fosfor v molárním poměru 3 : 1. Zahřátím kapiláry se směs přivede k reakci, čímž se vytvoří válcový slitek, který ee vyjme rozbitím kapiláry. ZískanýAn example of a method for preparing a metal microelectrode according to the invention is as follows. Platinum and red phosphorus in a molar ratio of 3: 1 are introduced into a glass capillary with an inner diameter of 0.5 mm and an outer diameter of 4 mm, sealed at one end. By heating the capillary, the mixture is reacted to form a cylindrical ingot which removes by breaking the capillary. Acquired

CS 272 093 Bl 2 alitek ae vpraví de kapiláry o vnitřním průměru 0,5 mm a vnějším průměru například 7 mm. Zahřátím kapiláry v místě slitku nad teplotu měknutí skla a vytažením se obdrží skleněná kapilára se zataveným kovem o průměru kovu pod 10 mikrometrů. Rozřezáním,' přebroušenim a přeleštěním řezných ploch ee získá větší počet mikroelektrod.CS 272 093 B1 2 alitek ae inserts de capillaries with an inner diameter of 0.5 mm and an outer diameter of, for example, 7 mm. By heating the capillary at the ingot above the glass softening temperature and drawing, a glass capillary with a sealed metal with a metal diameter below 10 micrometers is obtained. By cutting, regrinding and polishing the cutting surfaces, ee obtains a larger number of microelectrodes.

Popsaný způsob přípravy mikroelektrod je určen ke zhotoveni mikroelektrod použitelných při elektrochemických měřeních v malých objektech; při mikroanalýzách, při studiu rychlých elektrodových reakci a dalších měřeních, kde se uplatňují výhodné vlastnosti mikroelektrod.The described method of preparation of microelectrodes is intended for making microelectrodes usable in electrochemical measurements in small objects; in microanalyses, in the study of fast electrode reactions and other measurements, where the advantageous properties of microelectrodes are applied.

Claims

Method for preparing a metal microelectrode; characterized in that the glass capillary is filled with a metal melting below the softening point of the glass, for example a platinum-phosphorus alloy in a molar ratio of 3: 1, then the filled glass capillary is heated and drawn while reducing the inner diameter of the glass capillary with metal until the inner diameter of the glass capillary corresponds to the desired diameter of the metal microelectrode, then the whole drawn glass capillary with the metal is cut into parts of the desired length, for example 1 to 5 cm.