WO2011124617A1 - Method and device for manufacturing a cylinder of micrometric diameter - Google Patents
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- WO2011124617A1 WO2011124617A1 PCT/EP2011/055370 EP2011055370W WO2011124617A1 WO 2011124617 A1 WO2011124617 A1 WO 2011124617A1 EP 2011055370 W EP2011055370 W EP 2011055370W WO 2011124617 A1 WO2011124617 A1 WO 2011124617A1
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- B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
Definitions
- the invention relates to a method and a device for manufacturing a cylinder of micrometric diameter by electrolysis of a cylindrical bar.
- a cylinder is defined by the fact that it has a shape factor greater than 20.
- the form factor is defined as the ratio between the length L of the cylinder and the mean diameter Dm of the cross sections of the cylinder along the length L, the difference in absolute value between the diameter Dm and the diameter of the cross sections of the cylinder on the length L being less than 30% of the average diameter Dm.
- a cylinder does not necessarily have a circular section. In the case where the section is not circular, the diameter designates the largest transverse width.
- cylindricity is meant a magnitude representative of the maximum deviation in absolute value between the average diameter Dm and the smallest or largest diameter of a cross section over the length L. For example, here, the cylindricity is expressed as a percentage of the average diameter Dm.
- cylinder of micrometric diameter any cylinder whose average diameter of the cross sections along the length L is less than ⁇ ⁇ and, preferably, less than 20 ⁇ .
- electrolysis current The electric current flowing in the electrolyte during electrolysis is called "electrolysis current”.
- micrometer cylinders are particularly widespread in biotechnology in the production of small-sized electrodes and in microtechnology for microelectro-erosion machining, for example, and in particular in the so-called micro-electro-erosion milling variant (in English “milling micro”). elctrical discharge machining “or” millong EDM "). Currently, these microelectrodes are often manufactured:
- micrometric diameter cylinders there are also electrochemical manufacturing processes.
- the machining of micrometric diameter cylinders known include the application of a voltage V1 between the bar and a counter-electrode when the bar and the counter electrode are immersed in an electrolyte.
- the invention aims to provide a simpler method of manufacturing a micrometer cylinder.
- the voltage V1 alternates between a positive value for a duration t + and a negative value for a duration t " greater than 1 ms
- the voltage V1 comprises several sequences of duration t on which it alternates between the positive value and the negative value interspersed with sequences where the voltage V1 is zero for a duration s greater than or equal to 0.1 s.
- the potential difference applied between the bar and the counterelectrode causes the electrolysis of the water causing the production of oxygen and gaseous dihydrogen. Bubbles of these gases accumulate along the bar. If the duration t " is greater than or equal to 1 ms, the amount of gas released during the electrolysis of the water is sufficient to stir the electrolyte and prevent clumping of the viscous layer on the bar. with a duration W greater than or equal to 0.1 s allows the gas bubbles released during the electrolysis of water, to rise to the surface of the electrolyte to be evacuated. Thus, the "drop off" effect is removed.
- the engraving of the bar is homogeneous over a large length of the bar which allows the manufacture of a micrometer cylinder.
- the duration is greater than or equal to 1 s
- the method comprises the limitation by an electronic limiter of the intensity of the current flowing through the electrolyte between the bar and the counter-electrode at a value systematically lower than a value L, the value l m being the value the intensity of the current that would be reached under the same conditions and at the same time if the intensity was limited only by the resistance of the bar, the electrolyte and the counter-electrode
- the method comprises:
- the duration t is less than 100 ms and / or the duration t + less than 50 ms and / or longer than 1 s and / or the duration t "greater than 1 ms possible to obtain cylinders form factor higher and improve their cylindricity;
- the use of the time t 0 ff for etching at least a second bar can be manufactured simultaneously several micrometric cylinders, which is a significant time saving.
- the invention also relates to a device for manufacturing a cylinder of micrometric diameter in a bar by electrolysis, the cylinder having a form factor greater than 20, the form factor being defined as the ratio between the length L of the cylinder and the mean diameter Dm of the cross-sections of the cylinder along the length L, the difference between the diameter Dm and the diameter of the sections transverse lengths of the cylinder L being less than 30% of Dm, this device comprising:
- a voltage source capable of applying a voltage V1 between the bar and the counter electrode, the voltage V1 alternating between a positive value for a duration t + and a negative value for a duration t " ,
- the source is adapted to automatically control the voltage V1 so that:
- the duration t " is greater than or equal to 1 ms
- the voltage V1 comprises several sequences of duration t on which it alternates between the positive value and the negative value interspersed with sequences in which the voltage V1 is zero for a duration t off greater than or equal to 0.1 s.
- the device contains an electrically insulating fluid within the container, this fluid being immiscible with the electrolyte, heavier than the electrolyte and disposed so that one end of the quenching bar in said fluid, and
- the rod includes a proximal end located outside of the electrolyte and a distal end immersed in the electrolyte or in an electrically insulating fluid, each of these ends being mechanically connected by different electrical conductors to the same terminal of the source of voltage.
- FIG. 1 is a schematic illustration of a device for manufacturing a cylinder of micrometric diameter
- FIG. 2 is a schematic illustration of a waveform of a voltage delivered by a voltage source of the device of FIG. 1.
- FIG. 3 is a flow chart of a method for manufacturing a cylinder of micrometric diameter using the device of FIG. 1,
- FIGS. 4, 5, 6 and 7 illustrate steps of the method of FIG. 3,
- FIG. 8 is a schematic illustration of a variant of the device of FIG. 1.
- FIG. 1 illustrates a device 2 for etching by electrolysis.
- This device 2 comprises a container 4 adapted to contain a liquid substance 6.
- the container 4 is a polytetrafluoroethylene tank.
- the capacity of the container 4 is 50ml.
- the substance 6 is formed of two immiscible phases superimposed on one another.
- the first phase is an electrolyte 8.
- the electrolyte 8 is an electrically conductive aqueous liquid capable of allowing the electrolysis of a bar 16 immersed in this electrolyte 8.
- a bar 16 tungsten it is water comprising NaOH and glycerol in solution.
- the concentration of NaOH is between 1 and 5 mol / liter and the glycerol represents from 0 to 75%, preferably 50%, of the total mass of the electrolyte 8.
- the volume of the electrolyte 8 is between 5ml and 20ml.
- the second phase is an electrically insulating oil 14.
- the function of the oil 14 is to prevent the electrolysis of any element immersed in it.
- the oil 14 is heavier than the electrolyte 8.
- the oil 14 is a perfluorinated oil.
- the cylindrical bar 16 capable of being etched by electrolysis bathes in the substance 6.
- the bar 16 has a cross section identical to that which it is desired to give the micrometer cylinder.
- the cross section of the bar 16 is here circular.
- the diameter of the cross section is constant over the entire length of the bar 16 with an initial cylindricity better than the final cylindricity of the cylinder manufactured.
- the diameter of the bar 16 is strictly greater than ⁇ ⁇ .
- the diameter of the bar 16 is 250 ⁇ .
- the bar 16 is a 99.9% pure polycrystalline tungsten wire.
- the initial cylindricity of the bar is at least 5 to 10 times less than the final cylindricity.
- the length of the bar 16 is greater than the height of the mixture 6 in the container 4.
- the bar 16 has a proximal end 18 and a distal end 20. It is disposed in the container 4 so that the end 18 is located above the electrolyte 8 and in contact with the ambient air.
- a mandrel 22 suspends the bar 16 by the end 18 in the container 4.
- the portion of the bar not immersed in the substance 6 corresponds to what is hereinafter called "upper dumbbell".
- the bar 16 sinks, for example on at least 6 mm, in the substance 6 so that a portion of the bar is immersed in the electrolyte 8 and another portion is immersed in the oil 14
- the portion of the bar 16 immersed in the oil 14 corresponds to what is later called the lower dumbbell 15.
- a counter electrode 24 also bathes in the substance 6.
- the counter electrode 24 is electrically conductive.
- the counterelectrode 24 is made of brass or copper or, preferably, platinum.
- the counter electrode 24 surrounds the portion of the bar 16 to be etched.
- the cross section of the counter-electrode is identical to that which one wishes to give to the micrometer cylinder.
- the counter electrode 24 is centered on the bar 16.
- the counter-electrode 24 is a cylinder of circular cross section centered on the bar 16.
- the counter electrode is for example separated from the bar 16 by a distance greater than 1 mm. Here, this distance is 5 mm. Its structure is, for example, mesh.
- the counter-electrode 24 extends over at least the entire height of the electrolyte 8.
- a fastener 26 mechanically suspends the counter-electrode 24 in the electrolyte 8.
- the device 2 also comprises a voltage source 30 advantageously controlled by computer capable of applying a voltage V1 between the bar 16 and the counter-electrode 24 to cause etching by electrolysis of the 16.
- the waveform of the voltage V1 is described in more detail with reference to FIG. 2.
- the voltage source 30 is electrically connected to the bar 16 and to the counter-electrode 24.
- the voltage source 30 comprises two terminals 31 and 33.
- the terminal 31 of the source 30 is mechanically connected by an electrical conductor 32A to the end 20 of the bar 16.
- an electrically conductive crucible 35 is immersed in the oil 14 and provides the electrical junction between the end 20 and the conductor 32A. More specifically, this crucible 35 contains an electrically conductive liquid such as a eutectic liquid metal.
- the eutectic liquid metal is Indium Gallium 75/25.
- the end 20 of the bar 16 soaks in this conductive liquid.
- the terminal 31 is mechanically connected by an electrical conductor 32B to the end 18 of the bar 16.
- the conductor 32B connects the mandrel 22 to the terminal 31.
- the mandrel 22 is then made of an electrically conductive metal.
- This so-called "double contact” configuration is preferred for the thinning of very fine tips and allows the bar 16 to have a homogeneous electrical potential over its entire length. It makes it possible to make the etching of the bar 16 by electrolysis more homogeneous over its length immersed in the electrolyte 8. Nevertheless for tips of average diameter, for example 10 ⁇ , it is possible to be content with a single electrical contact, ie a lower contact, or a higher contact.
- the terminal 33 of the source 30 is mechanically connected by an electrical conductor to the counter-electrode 24.
- the source 30 is made from an electronic card 32 of the company National Instrument (registered trademark) sold under the reference USB 6229.
- the source 30 also includes an application for the card 32 developed under Labview ( registered trademark) making it possible to change over time the waveform of the voltage V1.
- the amplitude of the voltage V1 is adjustable in steps of 20mV.
- the source 30 comprises a controllable current limiter 34 able to limit the intensity of the electrolysis current to a predetermined value and controllable independently of the resistances of the electrolyte 8, the bar 16 and the counter-electrode 24 when a voltage V1 is applied.
- FIG. 2 describes the waveform of the voltage V1 applied by the source 30 between the bar 16 and the counter-electrode 24.
- the voltage V1 is defined by sequences of duration t on which it alternates between a value positive for a period t + , and a negative value for a duration t " interspersed with sequences of duration W during which the voltage V1 is zero
- the times t + , t " , t on and are adjustable in steps of 1 ms.
- the waveform of the voltage V1 is square.
- the method is intended to obtain a cylinder diameter less than 20. , 10 or 1 ⁇ and form factor greater than 20 and, preferably, greater than 50.
- the cylindricté of the cylinder is less than 30% and, preferably, less than or equal to 10%.
- the voltage source 30 is configured. More precisely, the amplitude of the voltage V1 and the durations t + , t " , t on and t 0 ff are adjusted so that the form factor of the machined roll is greater than 20. Preferably, the form is greater than 30, 50, 100 or 500.
- the amplitude of the voltage V1 is chosen sufficiently large to allow the electrolysis of the bar 16 when the voltage V1 is positive and the electrolysis of the water when the voltage V1 is negative.
- the voltage V1 has a peak-to-peak amplitude of 60V which decreases in steps up to a peak-to-peak amplitude of 10V, 5V or 1.5V. Here, it is centered on 0V.
- the duration t + defines the time during which the voltage V1 applied between the bar 16 and the counter-electrode 24 is positive. Therefore, during the period t + etching of the bar 16 by electrolysis occurs.
- the electrolysis of the bar 16 in the case of the preceding example involves the following reactions:
- the duration t + is set less than 50ms.
- the duration t + is less than 10ms, 20ms, 30ms or 40ms.
- the duration t + is equal to 10ms.
- the time t " defines the time during which the voltage V1 applied between the bar 16 and the counter-electrode 24 is negative, therefore, during the period t " the electrolysis of the water occurs.
- the electrolysis of water involves the following reactions: in the vicinity of the counterelectrode:
- the electrolysis of the water produces gaseous dihydrogen and hydroxyl ions in the vicinity of the bar 16.
- the duration t " is chosen such that the quantities of gas produced sufficiently stir the electrolyte 8 in the vicinity of the bar 16 to disperse the viscous layer and prevent its deposition on the bar 16.
- the duration t " is adjusted so that the amount of hydroxyl ions produced during the time t " is at least equal to the amount of hydroxyl ions consumed for the duration + t. for this, the time t 'is greater than or equal to 1 ms, preferably greater than 5ms, 10ms, 15ms or 20ms.
- the duration t " is equal to 10ms.
- the term t is also adjusted.
- the duration t is used to define the amount of average current per train of positive pulses and thus the etching rate. Furthermore, over time t is, the greater the roundness of the cylinder tends to decrease.
- the time t it is preferably less than 100ms. However, the tone duration remains long enough to allow at least an alternation of the voltage V1 between its positive and negative values during this time.
- the duration t on is equal to 100 ms.
- the duration t 0 ff is long enough to allow the gas bubbles formed during the electrolysis of the water back to the surface of the electrolyte 8. It has been found that if the duration t 0 ff is too much short, the gas bubbles accumulate along the bar 16 and it leads to a "drop off" effect decreasing cylindricity. Therefore, here the duration t 0 ff is chosen at least greater than 0.1 s and, preferably, greater than 1 s or 2 s. Here, the duration t 0 ff is equal to 0.3s.
- the speeds of the electrolysis of the bar 16 and the water are determined by the intensity of the current flowing between the bar 16 and the counter-electrode 14 during the periods t + and t " .
- the intensity of the current electrolysis in particular during the period t + , determines the quantity of material removed from the bar 16.
- the at least approximate knowledge of the quantity of material removed is useful to know when the etching by electrolysis should be stopped. of the bar leads to its disintegration in the electrolyte if the current is applied too long.
- the current limiter 34 is also configured in step 40.
- the limiter 34 holds for the duration t + the intensity of the current at a constant value systematically lower than a value Im, the value Im is the value of the intensity of the current which would be reached in the same conditions and at the same time if the intensity was limited only by the resistances of the bar 16, the electrolyte 8 and the counterelectrode 24.
- a step 52 illustrated in Figure 4, the bar 16 is immersed in the substance 6.
- the source 30 is turned on and the regulated voltage V1 is applied between the bar 16 and the counter-electrode 24 Only the portion of the bar 16 immersed in the electrolyte 8 is etched by electrolysis which digs the periphery of the bar 16 to obtain the desired micrometer diameter cylinder.
- the lower dumbbell 15 is not engraved because it is immersed in the electrically insulating oil 14.
- the amplitude of the voltage V1 decreases in steps.
- the voltage V1 goes through different stages: 30V, 15V, 10V, 5V and if necessary 1, 5V. Each level lasts respectively 500s, 300s, 200s 100s and 10s.
- the bar 16 is roughly roughened and the etching is progressively refined by decreasing the amplitude.
- the etching rate is applied in stages as a function of time. It is also possible to increase the number of steps to have a continuous decrease of the applied voltage. Be that as it may, the duration of the last stage is shortened or prolonged until the cylinder engraved between the two dumbbells has the desired diameter.
- the source 30 is turned off.
- a laser micrometer marketed by Mitituyo (trademark) under the reference LSM-500s capable of measuring diameters of between 5 ⁇ and 1 mm, measures the diameter of the cross section of the bar 16.
- the micrometer measures the general shape of the bar and thus the form factor and cylindricity of the cylinder.
- the resolution of the laser micrometer used is 10 nm.
- An actuator is able to stop the source 30 when the desired diameter is reached.
- the desired micrometer cylinder (FIG. 5) has been obtained, but it is still attached to the dumbbell 15.
- the bar 16 is partially removed from the mixture 6 so that the upper part of the dumbbell 15 attached to the cylinder of micrometer diameter is immersed in the electrolyte 8.
- the bar 16 is arranged such that the dumbbell 15 fully immersed in the electrolyte 8.
- the zone of the bar 16 etched in step 52 is at more than 80% or 90% in ambient air.
- the dumbbell 15 is separated from the micrometer cylinder. For example, this is done by electrolysis.
- the source 30 applies a voltage V1 continues to cut the end of the micrometer cylinder in contact with the dumbbell 15, for example, by "drop off" effect.
- the distal portion of the bar can be flattened by mechanical means or electroerosion, for example, against a less easily erodable material that the bar and / or EDM conditions known to man of the art (polarity of applied voltage, level and form of applied voltage).
- the device and the method described above makes it possible not only to manufacture cylinders of micrometric diameter but also cylinders of submicron diameter (that is to say less than 1 ⁇ ) with a high form factor and a cylindricity better than 30%.
- a cylinder of 0.1 ⁇ in diameter can be manufactured.
- the manufacturing process is fast. Indeed, its duration is between 5 and 120 minutes and most often between 5 and 20 minutes. It can be completely automated.
- the method does not use any expensive components (except for the omitted laser micrometer).
- a version of the engraving machine has been developed (without laser micrometer) with a fully microcontrolled control for less than 300 euros of electronic components and less than 2000 euros of motors and components mechanical.
- the device 60 comprises an additional bar 62.
- This bar 62 is able to be etched by electrolysis. It bathes in the same mixture 6.
- the bar 62 has a proximal end 64 and a distal end 66. For example, it is disposed in the container 4 so that the end 64 is located above the electrolyte 8 in the ambient air.
- a mandrel 68 suspends the bar 62 by the end 64 in the container 4.
- the bar 62 is identical to the bar 16.
- the end 66 bathes in the same conductive bath contained in the crucible 35.
- the source 30 is replaced by a source 69 adapted to apply the voltage V1 between the bar 16 and the counter-electrode 24 and a voltage V2 between the second bar 62 and the counter-electrode 24.
- the voltage V2 is temporally synchronized on the voltage V1 so that the current flows only alternately between the bar 16 and the counter-electrode 24 and between the bar 62 and the counter-electrode 24. This allows to better control the amount of material removed on each of the bars while simultaneously engraving these bars.
- the voltages V1 and V2 are identical except that the duration t on one corresponds to the duration t 0 ff of the other.
- the operation of the device 60 is identical to the device 2 except that the voltage V2 is zero for the duration t on the voltage V1 and the voltage V2 alternates between the positive values and the negative values during the duration of the voltage V1.
- This embodiment makes it possible, when one of the bars is not etched during the duration W to engrave the other. As a result, the production speed of two cylinders is improved.
- tips of different diameters may be advantageous depending on the applications. For example, if the tips are used for microelectro-erosion milling, it is advantageous to simultaneously make tips that will be used for a rough roughing phase with a large diameter tip and a finishing phase with a smaller diameter tip. . Possibly holes may be made with tips of different diameters but perfectly calibrated.
- the insulating oil 14 may be omitted. In this case, the electrolysis of the bar 16 is carried out over the entire immersed length of the bar.
- a peristaltic pump may be added to the device 2 for the purpose of renewing the electrolyte continuously. It is also possible to continuously filter the electrolyte by nanofiltration and / or electrodialysis in order to extract the tungstate ions formed during the electrolysis of the bar and / or to reconstitute the hydroxyl ion concentration of the electrolyte 8.
- the chemical composition of the electrolyte 8 is not limited to the composition given by way of example. Similarly, the concentrations of NaOH and glycerol of the electrolyte 8 are not limited to the case described. Moreover, the viscosity of the electrolyte 8 can be adjusted by another chemical species than glycerol. Glycerol or any other compound for adjusting the viscosity of the electrolyte 8 may be omitted from the electrolyte 8.
- the invention is not limited to the case where the waveforms of the voltages V1 and V2 are square. It is perfectly conceivable that the voltages V1 and V2 are sinusoidal or sawtooth or with other waveforms as long as it has durations t " , t + , t on and as described above.
- the voltage V2 of the device 60 of Figure 3 is such that one of the bars is machined to produce a cylinder while the second is machined to achieve a peak.
- the voltage V2 has no negative half cycle for the time t on to burn the second bar by effect "drop off". It is then possible, for example, to use the second bar as a probe for a tunneling microscope. More specifically, it would be conceivable to arrange these two bars in a single machine for machining a workpiece by microelectro-erosion milling with the first bar and to characterize the surface of said workpiece tunneling effect with the second bar. It appears from what precedes that the ability to simultaneously manufacture multiple tips with the present invention and with a perfectly controlled shape and arrangement in space, is a significant advance over the state of the art.
- the voltage source 30 may possibly not include a current limiter 34, the current being then limited only by the electrical resistances of the bar 16, against the electrode 24 and the electrolyte 8.
- the invention is not limited to the case where the limiter 34 maintains the intensity of the current at a constant positive value during the period t + and at a constant negative value for the duration t " It is possible to envisage a control of the current only during the duration t + or only during the period t " . Similarly, it is possible to envisage a current control by the limiter 34 so that during the periods t + and t " the current decreases according to a predetermined and imposed slope.
- the etching by electrolysis can be stopped depending on an estimate of the amount of material removed. This estimate is for example obtained from the measurements of an ammeter connected to the supply conductors of the source 30. Under these conditions, the laser micrometer measuring the diameter of the cylinder can be omitted.
- the bar 16 and the cylinder manufactured are not necessarily cylinders with circular cross section. It can be a cylinder with rectangular section, elliptical or any type of section.
- any material capable of being etched by electrolysis can be used in the context of this invention as a bar.
- a monocrystalline or polycrystalline tungsten rod platinum-iridium Pt-1r, tungsten carbide, platinum, graphite, molybdenum, nickel, gold, titanium or silver.
- the bar is made of tungsten carbide or one of its alloys
- an electrolyte comprising NaOH with a concentration of 2mol / liter or H 2 SO 4 with a concentration of between 0.5mol / liter and 2 , 5mol / liter or NaCl.
- the bar is platinum or platinum-iridum Pt-1r can be used an electrolyte comprising NaCl or CaCl 2 .
- an electrolyte comprising a NaOH solution with a concentration of between 4mol / liter and 8mol / liter.
- the counter-electrode is made of Pt platinum or nickel Ni.
- the counterelectrode is cylindrical.
- the counter-electrode may also be a simple bar bathed in the electrolyte next to the bar to be etched.
- the measurement of the diameter of the bar 16 etched is not necessarily achieved using a laser micrometer.
- the manufacturing process is not limited to the etching of two bars in parallel. It is possible to use the manufacturing method described with reference to FIG. 3 or 8 to simultaneously engrave a number of bars greater than or equal to three. For example, if the method described with respect to FIG 8 is made to burn more than three bars, durations t on burning these bars are distributed to not overlap.
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Abstract
The invention relates to a method for manufacturing a cylinder of micrometric diameter in a bar by means of electrolysis, wherein, during the manufacture of a single micrometric cylinder: the voltage V1 alternates (52) between a positive value for a time t+ and a negative value for a time T, which is greater than 1 ms, and the voltage V1 comprises a plurality of time sequences ton in which same alternates between the positive value and the negative value interrupted by sequences in which the voltage V1 is zero for a time t off, which is greater than or equal to 0.1 s.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION D'UN CYLINDRE DE DIAMETRE METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING A DIAMETER CYLINDER
MICROMETRIQUE MICROMETRIC
[001] L'invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication d'un cylindre de diamètre micrométrique par électrolyse d'un barreau cylindrique. [001] The invention relates to a method and a device for manufacturing a cylinder of micrometric diameter by electrolysis of a cylindrical bar.
[002] Un cylindre est défini par le fait qu'il présente un facteur de forme supérieur à 20. Le facteur de forme est défini comme le rapport entre la longueur L du cylindre et le diamètre moyen Dm des sections transversales du cylindre sur la longueur L, l'écart en valeur absolue entre le diamètre Dm et le diamètre des sections transversales du cylindre sur la longueur L étant inférieur à 30% du diamètre moyen Dm. Un cylindre n'a pas nécessairement une section circulaire. Dans le cas où la section n'est pas circulaire, le diamètre désigne la plus grande largeur transversale. [002] A cylinder is defined by the fact that it has a shape factor greater than 20. The form factor is defined as the ratio between the length L of the cylinder and the mean diameter Dm of the cross sections of the cylinder along the length L, the difference in absolute value between the diameter Dm and the diameter of the cross sections of the cylinder on the length L being less than 30% of the average diameter Dm. A cylinder does not necessarily have a circular section. In the case where the section is not circular, the diameter designates the largest transverse width.
[003] Par « cylindricité » on désigne une grandeur représentative de l'écart maximal en valeur absolue entre le diamètre moyen Dm et le plus petit ou le plus grand diamètre d'une section transversale sur la longueur L. Par exemple, ici, la cylindricité est exprimée en pourcentage du diamètre moyen Dm. By "cylindricity" is meant a magnitude representative of the maximum deviation in absolute value between the average diameter Dm and the smallest or largest diameter of a cross section over the length L. For example, here, the cylindricity is expressed as a percentage of the average diameter Dm.
[004] Par cylindre de diamètre micrométrique on désigne tout cylindre dont le diamètre moyen des sections transversales sur la longueur L est inférieur à Ι ΟΟμιτι et, de préférence, inférieur à 20 μιτι. [004] By cylinder of micrometric diameter is meant any cylinder whose average diameter of the cross sections along the length L is less than Ι ΟΟμιτι and, preferably, less than 20 μιτι.
[005] Le courant électrique qui circule dans l'électrolyte pendant l'électrolyse est appelé « courant d'électrolyse ». [005] The electric current flowing in the electrolyte during electrolysis is called "electrolysis current".
[006] L'utilisation de cylindres micrométriques est notamment répandue en biotechnologie dans la réalisation d'électrodes de petites dimensions et en microtechnologie pour l'usinage par microélectroérosion par exemple et notamment dans la variante dite du fraisage par microoélectroérosion (en anglais « milling micro elctrical discharge machining » ou « millong EDM »). Actuellement, ces microélectrodes sont souvent fabriquées : [006] The use of micrometer cylinders is particularly widespread in biotechnology in the production of small-sized electrodes and in microtechnology for microelectro-erosion machining, for example, and in particular in the so-called micro-electro-erosion milling variant (in English "milling micro"). elctrical discharge machining "or" millong EDM "). Currently, these microelectrodes are often manufactured:
(1 ) par micro-usinage par enlèvement de copeaux, (1) by micro-machining by chip removal,
(2) par microélectroérosion inverse en faisant passer un barreau à travers un trou calibré de façon à amincir le barreau par électroérosion lors du passage, ou (2) by reverse microelectro-erosion by passing a bar through a calibrated hole so as to thin the bar by electroerosion during the passage, or
(3) par usinage d'un barreau par microélectroérosion à fil, ou encore (3) by machining a rod by wire microelectroerosion, or
(4) selon une variante de micro-électroérosion connue en anglais sous le nom de WEDG (Wire Electrical Discharge Grinding). (4) according to a micro-electroerosion variant known in English under the name of WEDG (Wire Electrical Discharge Grinding).
[007] Toutes ces méthodes sont basées sur l'utilisation de machines coûteuses et encombrantes. Par ailleurs, lorsque les cylindres fabriqués sont très fins, il y a risque de rupture ou de déformation mécanique du cylindre. [007] All these methods are based on the use of expensive and bulky machines. Moreover, when the cylinders manufactured are very thin, there is a risk of rupture or mechanical deformation of the cylinder.
[008] Par ailleurs, il existe aussi des procédés de fabrication par voie électrochimique. Avec ces méthodes, l'usinage de cylindres de diamètre micrométrique connus comportent l'application d'une tension V1 entre le barreau et
une contre-électrode lorsque le barreau et la contre-électrode baignent dans un électrolyte. [008] Moreover, there are also electrochemical manufacturing processes. With these methods, the machining of micrometric diameter cylinders known include the application of a voltage V1 between the bar and a counter-electrode when the bar and the counter electrode are immersed in an electrolyte.
[009] Il est connu que l'application d'une tension V1 positive entre le barreau et la contre-électrode entraîne l'électrolyse du barreau. Des espèces chimiques produites lors de l'électrolyse forment une couche visqueuse qui s'écoule par gravité le long du barreau. Ces espèces s'agglutinent autour du barreau pour former une couche visqueuse en forme de poire. Cette couche visqueuse à pour effet de ralentir l'électrolyse de la zone du barreau recouverte. A l'inverse, l'électrolyse de la zone du barreau non recouverte se poursuit jusqu'à rupture du barreau. Ce phénomène est appelé en anglais effet « drop off ». Un tel procédé convient à la fabrication de pointes utilisées entre autre dans les microscopes à force atomique. En revanche, il ne permet absolument pas la fabrication de cylindres de diamètre micrométrique tels que décrits plus haut. [009] It is known that the application of a positive voltage V1 between the bar and the counterelectrode causes electrolysis of the bar. Chemical species produced during electrolysis form a viscous layer that flows by gravity along the bar. These species agglutinate around the bar to form a viscous pear-shaped layer. This viscous layer has the effect of slowing down the electrolysis of the area of the coated bar. Conversely, the electrolysis of the uncoated bar zone continues until the bar is broken. This phenomenon is called in English "drop off" effect. Such a method is suitable for the manufacture of tips used inter alia in atomic force microscopes. On the other hand, it absolutely does not allow the manufacture of cylinders of micrometric diameter as described above.
[0010] Pour obtenir un cylindre de diamètre micrométrique à l'aide d'un procédé électrochimique permettant d'éviter l'effet « drop off », il a été suggéré qu'il existait une valeur spécifique du courant d'électrolyse pour lequel on obtient un cylindre et non pas une pointe. Ceci est décrit plus en détail dans l'article suivant : To obtain a cylinder of micrometric diameter using an electrochemical process to avoid the "drop off" effect, it was suggested that there was a specific value of the electrolysis current for which one gets a cylinder and not a tip. This is described in more detail in the following article:
« An electrochemical fabrication method for extremely thin cylindrical micropin », Young-Mo Lim, Soo Hyun Kim, International Journal of Machine Tools & "An electrochemical manufacturing method for extremely thin cylindrical micropin", Young-Mo Lim, Kim Soo Hyun, International Journal of Machine Tools &
Manufacture, 411 (2001 )P2287-2296. Manufacture, 411 (2001) P2287-2296.
[0011] Toutefois, l'intensité spécifique mentionnée dans cet article est difficile à déterminer. Or, pour toute autre intensité que celle-là, un cylindre n'est pas obtenu. However, the specific intensity mentioned in this article is difficult to determine. But for any intensity other than that, a cylinder is not obtained.
[0012] L'invention vise à proposer un procédé plus simple de fabrication d'un cylindre micrométrique. The invention aims to provide a simpler method of manufacturing a micrometer cylinder.
[0013] Elle a donc pour objet un procédé de fabrication d'un cylindre de diamètre micrométrique dans lequel, pendant la fabrication du même cylindre de diamètre micrométrique,: It therefore relates to a method of manufacturing a micrometer diameter cylinder in which during the manufacture of the same diameter micrometer cylinder:
- la tension V1 alterne entre une valeur positive pendant une durée t+ et une valeur négative pendant une durée t" supérieure à 1 ms, et the voltage V1 alternates between a positive value for a duration t + and a negative value for a duration t " greater than 1 ms, and
- la tension V1 comporte plusieurs séquences de durée ton où elle alterne entre la valeur positive et la valeur négative entrecoupées de séquences où la tension V1 est nulle pendant une durée s supérieure ou égale à 0,1 s. the voltage V1 comprises several sequences of duration t on which it alternates between the positive value and the negative value interspersed with sequences where the voltage V1 is zero for a duration s greater than or equal to 0.1 s.
[0014] Lorsque la tension V1 est négative, la différence de potentiel appliquée entre le barreau et la contre-électrode entraîne l'électrolyse de l'eau provoquant la production de dioxygène et dihydrogène gazeux. Des bulles de ces gaz s'accumulent le long du barreau. Si la durée t" est supérieure ou égale à 1 ms, la quantité de gaz libérés lors de l'électrolyse de l'eau est suffisante pour brasser l'électrolyte et empêcher l'agglutinement de la couche visqueuse sur le barreau. L'introduction d'une durée W supérieure ou égale à 0,1 s permet aux bulles de gaz libérés lors de l'électrolyse de l'eau, de remonter à la surface de l'électrolyte pour être évacuées.
Ainsi, l'effet « drop off » est supprimé. La gravure du barreau est homogène sur une grande longueur du barreau ce qui permet la fabrication d'un cylindre micrométrique. When the voltage V1 is negative, the potential difference applied between the bar and the counterelectrode causes the electrolysis of the water causing the production of oxygen and gaseous dihydrogen. Bubbles of these gases accumulate along the bar. If the duration t " is greater than or equal to 1 ms, the amount of gas released during the electrolysis of the water is sufficient to stir the electrolyte and prevent clumping of the viscous layer on the bar. with a duration W greater than or equal to 0.1 s allows the gas bubbles released during the electrolysis of water, to rise to the surface of the electrolyte to be evacuated. Thus, the "drop off" effect is removed. The engraving of the bar is homogeneous over a large length of the bar which allows the manufacture of a micrometer cylinder.
[0015] Les modes de réalisation de ce procédé peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : Embodiments of this method may include one or more of the following features:
« la durée ton est inférieure à 100ms et au moins supérieure à la somme des durées t+ et t-, "Does the duration is less than 100ms and at least greater than the sum of the times t and t +,
■ la durée t+ est inférieure à 50ms, ■ the duration t + is less than 50ms,
■ la durée est supérieure ou égale à 1 s, ■ the duration is greater than or equal to 1 s,
■ la durée t est supérieure ou égale à 10ms, ■ the duration t is greater than or equal to 10ms,
■ pendant la durée t+ le procédé comporte la limitation par un limiteur électronique de l'intensité du courant traversant l'électrolyte entre le barreau et la contre-électrode à une valeur systématiquement inférieure à une valeur L, la valeur lm étant la valeur de l'intensité du courant qui serait atteinte dans les mêmes conditions et au même instant si l'intensité était uniquement limitée par les résistances du barreau, de l'électrolyte et de la contre-électrode During the period t + the method comprises the limitation by an electronic limiter of the intensity of the current flowing through the electrolyte between the bar and the counter-electrode at a value systematically lower than a value L, the value l m being the value the intensity of the current that would be reached under the same conditions and at the same time if the intensity was limited only by the resistance of the bar, the electrolyte and the counter-electrode
■ le procédé comporte: ■ the method comprises:
- la fourniture d'au moins un second barreau, en plus du premier barreau, apte à être gravé par électrolyse, baignant dans le même électrolyte, et supplying at least one second bar, in addition to the first bar, capable of being etched by electrolysis, bathed in the same electrolyte, and
- l'application d'une tension V2 entre le second barreau et la contre- électrode, la tension V2 étant nulle pendant la durée ton du premier barreau et alternant entre des valeurs positives et négatives pendant la durée t0ff du premier barreau the application of a voltage V2 between the second bar and the counter-electrode, the voltage V2 being zero during the duration t on the first bar and alternating between positive and negative values during the period t 0 ff of the first bar;
Les modes de réalisation de ce procédé présentent en outre les avantages suivants : Embodiments of this method further have the following advantages:
■ la durée ton inférieure à 100 ms et/ou la durée t+ inférieure à 50 ms et/ou la durée supérieure à 1 s et/ou la durée t" supérieure à 1 ms permettent d'obtenir des cylindres au facteur de forme plus élevé et améliorent leur cylindricité; ■ the duration t is less than 100 ms and / or the duration t + less than 50 ms and / or longer than 1 s and / or the duration t "greater than 1 ms possible to obtain cylinders form factor higher and improve their cylindricity;
■ l'usage d'un limiteur de courant permet de contrôler simplement l'intensité du courant d'électrolyse et donc de maîtriser simplement la quantité de matière enlevée sur le barreau par électrolyse; The use of a current limiter makes it possible to simply control the intensity of the electrolysis current and thus to simply control the quantity of material removed on the bar by electrolysis;
■ l'utilisation de la durée t0ff pour graver au moins un second barreau permet de fabriquer de manière simultanée plusieurs cylindres micrométriques, ce qui constitue un gain de temps appréciable. ■ the use of the time t 0 ff for etching at least a second bar can be manufactured simultaneously several micrometric cylinders, which is a significant time saving.
[0016] L'invention a également pour objet un dispositif de fabrication d'un cylindre de diamètre micrométrique dans un barreau par électrolyse, le cylindre présentant un facteur de forme supérieur à 20, le facteur de forme étant défini comme le rapport entre la longueur L du cylindre et le diamètre moyen Dm des sections transversales du cylindre sur la longueur L, l'écart entre le diamètre Dm et le diamètre des sections
transversales du cylindre sur la longueur L étant inférieur à 30% de Dm, ce dispositif comportant : The invention also relates to a device for manufacturing a cylinder of micrometric diameter in a bar by electrolysis, the cylinder having a form factor greater than 20, the form factor being defined as the ratio between the length L of the cylinder and the mean diameter Dm of the cross-sections of the cylinder along the length L, the difference between the diameter Dm and the diameter of the sections transverse lengths of the cylinder L being less than 30% of Dm, this device comprising:
- un électrolyte, an electrolyte,
- un récipient contenant l'électrolyte, a container containing the electrolyte,
- un barreau apte à être gravé par électrolyse, baignant dans l'électrolyte, a bar capable of being etched by electrolysis, immersed in the electrolyte,
- une contre-électrode baignant dans l'électrolyte, et a counterelectrode immersed in the electrolyte, and
- une source de tension apte à appliquer une tension V1 entre le barreau et la contre- électrode, la tension V1 alternant entre une valeur positive pendant une durée t+ et une valeur négative pendant une durée t", a voltage source capable of applying a voltage V1 between the bar and the counter electrode, the voltage V1 alternating between a positive value for a duration t + and a negative value for a duration t " ,
caractérisé en ce que pendant la fabrication du même cylindre de diamètre micrométrique, la source est apte à commander automatiquement la tension V1 de manière à ce que : characterized in that during manufacture of the same cylinder of micrometer diameter, the source is adapted to automatically control the voltage V1 so that:
- la durée t" est supérieure ou égale à 1 ms, et the duration t " is greater than or equal to 1 ms, and
- la tension V1 comporte plusieurs séquences de durée ton où elle alterne entre la valeur positive et la valeur négative entrecoupées de séquences où la tension V1 est nulle pendant une durée toff supérieure ou égale à 0.1 s. the voltage V1 comprises several sequences of duration t on which it alternates between the positive value and the negative value interspersed with sequences in which the voltage V1 is zero for a duration t off greater than or equal to 0.1 s.
[0017] Les modes de réalisation de ce dispositif peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : Embodiments of this device may include one or more of the following features:
■ le dispositif contient un fluide électriquement isolant contenu dans le récipient, ce fluide étant non miscible avec l'électrolyte, plus lourd que l'électrolyte et disposé de manière à ce qu'une extrémité du barreau trempe dans ce fluide, et ■ the device contains an electrically insulating fluid within the container, this fluid being immiscible with the electrolyte, heavier than the electrolyte and disposed so that one end of the quenching bar in said fluid, and
■ le barreau comprend une extrémité proximale située en dehors de l'électrolyte et une extrémité distale plongée dans l'électrolyte ou dans un fluide électriquement isolant, chacune de ces extrémités étant mécaniquement raccordée par des conducteurs électriques différents à une même borne de la source de tension. ■ the rod includes a proximal end located outside of the electrolyte and a distal end immersed in the electrolyte or in an electrically insulating fluid, each of these ends being mechanically connected by different electrical conductors to the same terminal of the source of voltage.
[0018] Les modes de réalisations de ce dispositif présentent en outre les avantages suivants : The embodiments of this device also have the following advantages:
■ le fluide électriquement isolant plus lourd que l'électrolyte permet d'empêcher le raccourcissement du barreau par électrolyse et d'obtenir une gravure uniquement radiale ce qui facilite le contrôle du facteur de forme du cylindre ; ■ the electrically insulating fluid heavier than the electrolyte possible to prevent shortening of the bar by electrolysis and obtain only radial etching which facilitates control of the shape factor of the cylinder;
■ Connecter les deux extrémités du barreau à la même borne de la source par deux conducteurs différents permet d'obtenir un potentiel électrique plus homogène sur toute la longueur du barreau ce qui améliore la cylindricité du cylindre. ■ Connecting the two ends of the bar to the same terminal of the source with two different conductors makes it possible to obtain a more homogeneous electric potential along the entire length of the bar, which improves cylinder cylindricity.
[0019] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of nonlimiting example and with reference to the drawings in which:
- la figure 1 est une illustration schématique d'un dispositif de fabrication d'un cylindre de diamètre micrométrique,
- la figure 2 est une illustration schématique d'une forme d'onde d'une tension délivrée par une source de tension du dispositif de la figure 1 . FIG. 1 is a schematic illustration of a device for manufacturing a cylinder of micrometric diameter, FIG. 2 is a schematic illustration of a waveform of a voltage delivered by a voltage source of the device of FIG. 1.
- la figure 3 est un organigramme d'un procédé de fabrication d'un cylindre de diamètre micrométrique à l'aide du dispositif de la figure 1 , FIG. 3 is a flow chart of a method for manufacturing a cylinder of micrometric diameter using the device of FIG. 1,
- les figures 4, 5, 6, et 7 illustrent des étapes du procédé de la figure 3, et FIGS. 4, 5, 6 and 7 illustrate steps of the method of FIG. 3, and
- la figure 8 est une illustration schématique d'une variante du dispositif de la figure 1 . FIG. 8 is a schematic illustration of a variant of the device of FIG. 1.
[0020] Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. In these figures, the same references are used to designate the same elements.
[0021] Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail. In the following description, the features and functions well known to those skilled in the art are not described in detail.
[0022] La figure 1 illustre un dispositif 2 de gravure par électrolyse. Ce dispositif 2 comporte un récipient 4 apte à contenir une substance liquide 6. Par exemple, le récipient 4 est une cuve en polytétrafluoroéthylène. Ici, la capacité du récipient 4 est de 50ml. FIG. 1 illustrates a device 2 for etching by electrolysis. This device 2 comprises a container 4 adapted to contain a liquid substance 6. For example, the container 4 is a polytetrafluoroethylene tank. Here, the capacity of the container 4 is 50ml.
[0023] Dans le mode de réalisation présenté, la substance 6 est formée de deux phases non miscibles, superposées l'une sur l'autre. In the embodiment shown, the substance 6 is formed of two immiscible phases superimposed on one another.
[0024] La première phase est un électrolyte 8. L'électrolyte 8 est un liquide aqueux électriquement conducteur apte à permettre l'électrolyse d'un barreau 16 immergé dans cet électrolyte 8. Par exemple, pour la gravure d'un barreau 16 en tungstène, il s'agit d'eau comprenant du NaOH et du glycérol en solution. Ici, la concentration en NaOH est comprise entre 1 et 5mol/litre et le glycérol représente de 0 à 75%, de préférence 50%, de la masse totale de l'électrolyte 8. De préférence, le volume de l'électrolyte 8 est compris entre 5ml et 20ml. The first phase is an electrolyte 8. The electrolyte 8 is an electrically conductive aqueous liquid capable of allowing the electrolysis of a bar 16 immersed in this electrolyte 8. For example, for the etching of a bar 16 tungsten, it is water comprising NaOH and glycerol in solution. Here, the concentration of NaOH is between 1 and 5 mol / liter and the glycerol represents from 0 to 75%, preferably 50%, of the total mass of the electrolyte 8. Preferably, the volume of the electrolyte 8 is between 5ml and 20ml.
[0025] La seconde phase est une huile 14 électriquement isolante. L'huile 14 a pour fonction d'empêcher l'électrolyse de tout élément immergé dans celle-ci. L'huile 14 est plus lourde que l'électrolyte 8. Par exemple, l'huile 14 est une huile perfluorée. The second phase is an electrically insulating oil 14. The function of the oil 14 is to prevent the electrolysis of any element immersed in it. The oil 14 is heavier than the electrolyte 8. For example, the oil 14 is a perfluorinated oil.
[0026] Le barreau cylindrique 16 apte à être gravé par électrolyse baigne dans la substance 6. De préférence, le barreau 16 présente une section transversale identique à celle que l'on souhaite donner au cylindre micrométrique. Par exemple, la section transversale du barreau 16 est ici circulaire. De préférence, le diamètre de la section transversale est constant sur toute la longueur du barreau 16 avec une cylindricité initiale meilleur quee la cylindricité finale du cylindre fabriqué. Le diamètre du barreau 16 est strictement supérieur à Ι ΟΟμιτι. Ici, le diamètre du barreau 16 est de 250μηη. Par exemple, le barreau 16 est un fil de tungstène polycristallin pur à 99,9%. Avantageusement, la cylindricité initiale du barreau est au moins 5 à 10 fois inférieure à la cylindricité finale. Par exemple, dans le cas du barreau tungstène polycristallin pur à 99,9% et de diamètre initial 250 μιτι, celui-ci a une cylindricité initiale de 3% si l'on vise à fabriquer un cylindre de diamètre micrométrique avec une cylindricité de 30%.
[0027] De préférence, la longueur du barreau 16 est supérieure à la hauteur du mélange 6 dans le récipient 4. Le barreau 16 comporte une extrémité proximale 18 et une extrémité distale 20. Il est disposé dans le récipient 4 de manière à ce que l'extrémité 18 soit située au dessus de l'électrolyte 8 et en contact avec l'air ambiant . A cet effet, un mandrin 22 suspend le barreau 16 par l'extrémité 18 dans le récipient 4. La partie du barreau non immergé dans la substance 6 correspond à ce que l'on appelle par la suite « haltère supérieur ». The cylindrical bar 16 capable of being etched by electrolysis bathes in the substance 6. Preferably, the bar 16 has a cross section identical to that which it is desired to give the micrometer cylinder. For example, the cross section of the bar 16 is here circular. Preferably, the diameter of the cross section is constant over the entire length of the bar 16 with an initial cylindricity better than the final cylindricity of the cylinder manufactured. The diameter of the bar 16 is strictly greater than Ι ΟΟμιτι. Here, the diameter of the bar 16 is 250μηη. For example, the bar 16 is a 99.9% pure polycrystalline tungsten wire. Advantageously, the initial cylindricity of the bar is at least 5 to 10 times less than the final cylindricity. For example, in the case of the 99.9% pure polycrystalline tungsten bar with an initial diameter of 250 μιτι, it has an initial cylindricity of 3% if it is intended to manufacture a cylinder of micrometric diameter with a cylindricity of 30. %. Preferably, the length of the bar 16 is greater than the height of the mixture 6 in the container 4. The bar 16 has a proximal end 18 and a distal end 20. It is disposed in the container 4 so that the end 18 is located above the electrolyte 8 and in contact with the ambient air. For this purpose, a mandrel 22 suspends the bar 16 by the end 18 in the container 4. The portion of the bar not immersed in the substance 6 corresponds to what is hereinafter called "upper dumbbell".
[0028] Le barreau 16 s'enfonce, par exemple sur au moins 6 mm, dans la substance 6 de manière à ce qu'une partie du barreau soit immergée dans l'électrolyte 8 et une autre partie soit immergée dans l'huile 14. La partie du barreau 16 immergée dans l'huile 14 correspond à ce que l'on appelle par la suite l'haltère inférieur 15. The bar 16 sinks, for example on at least 6 mm, in the substance 6 so that a portion of the bar is immersed in the electrolyte 8 and another portion is immersed in the oil 14 The portion of the bar 16 immersed in the oil 14 corresponds to what is later called the lower dumbbell 15.
[0029] La superposition de l'électrolyte 8 et de l'huile 14 permet d'empêcher la gravure par électrolyse du barreau 16 dans le sens longitudinal. En effet, en absence d'huile 14, la gravure du barreau 16 serait réalisée de manière isotrope. Par conséquent, la gravure progresserait radialement mais également longitudinalement, ce qui raccourcirait la longueur du barreau 16. Ainsi, en absence de l'huile 14, il est plus difficile de maîtriser la longueur finale du cylindre et donc de contrôler son facteur de forme. En ne gravant que radialement, le contrôle du facteur de forme est plus aisé. Ainsi, lors de la gravure, le barreau conserve une symétrie cylindrique : (i) de rayon inchangé par rapport au diamètre initial du barreau dans les zones correspondant aux haltères inférieur et supérieur, The superposition of the electrolyte 8 and the oil 14 prevents etching by electrolysis of the bar 16 in the longitudinal direction. Indeed, in the absence of oil 14, the etching of the bar 16 would be performed isotropically. Therefore, the etching would progress radially but also longitudinally, which would shorten the length of the bar 16. Thus, in the absence of the oil 14, it is more difficult to control the final length of the cylinder and thus control its form factor. By engraving only radially, the control of the form factor is easier. Thus, during etching, the bar maintains a cylindrical symmetry: (i) of unchanged radius with respect to the initial diameter of the bar in the zones corresponding to the lower and upper dumbbells,
(ii) de rayon amincit progressivement entre les altères supérieur et inférieur, (ii) radius gradually thins between the upper and lower alters,
(iiii) avec un raccord continu s'évasant progressivement en allant du cylindre de diamètre micrométrique fabriqué vers l'haltère inférieur ou supérieur, la forme de ce raccord n'affectant pas l'utilisation qui sera faite du cylindre. (iiii) with a continuous fitting gradually flaring from the manufactured micrometer diameter cylinder to the lower or upper dumbbell, the shape of this fitting does not affect the use to be made of the cylinder.
[0030] Une contre-électrode 24 baigne également dans la substance 6. La contre- électrode 24 est électriquement conductrice. Par exemple, la contre-électrode 24 est en laiton ou en cuivre ou, de préférence, en platine. Avantageusement, la contre- électrode 24 entoure la partie du barreau 16 à graver. De préférence également, la section transversale de la contre-électrode est identique à celle que l'on souhaite donner au cylindre micrométrique. Enfin, toujours de manière préférée, la contre- électrode 24 est centrée sur le barreau 16. Ici, la contre-électrode 24 est un cylindre de section transversale circulaire centré sur le barreau 16. La contre électrode est par exemple séparée du barreau 16 par une distance supérieure à 1 mm. Ici, cette distance est de 5 mm. Sa structure est, par exemple, grillagée. De préférence, la contre-électrode 24 s'étend sur au moins toute la hauteur de l'électrolyte 8. Une fixation 26 suspend mécaniquement la contre-électrode 24 dans l'électrolyte 8. A counter electrode 24 also bathes in the substance 6. The counter electrode 24 is electrically conductive. For example, the counterelectrode 24 is made of brass or copper or, preferably, platinum. Advantageously, the counter electrode 24 surrounds the portion of the bar 16 to be etched. Also preferably, the cross section of the counter-electrode is identical to that which one wishes to give to the micrometer cylinder. Finally, still preferably, the counter electrode 24 is centered on the bar 16. Here, the counter-electrode 24 is a cylinder of circular cross section centered on the bar 16. The counter electrode is for example separated from the bar 16 by a distance greater than 1 mm. Here, this distance is 5 mm. Its structure is, for example, mesh. Preferably, the counter-electrode 24 extends over at least the entire height of the electrolyte 8. A fastener 26 mechanically suspends the counter-electrode 24 in the electrolyte 8.
[0031] Le dispositif 2 comporte également une source de tension 30 avantageusement pilotée par ordinateur apte à appliquer une tension V1 entre le barreau 16 et la contre-électrode 24 pour provoquer la gravure par électrolyse du
barreau 16. La forme d'onde de la tension V1 est décrite plus en détail en regard de la figure 2. La source de tension 30 est connectée électriquement au barreau 16 et à la contre-électrode 24. Par exemple, la source de tension 30 comprend deux bornes 31 et 33. La borne 31 de la source 30 est mécaniquement raccordée par un conducteur électrique 32A à l'extrémité 20 du barreau 16. Par exemple, un creuset 35 électriquement conducteur est immergé dans l'huile 14 et assure la jonction électrique entre l'extrémité 20 et le conducteur 32A. Plus précisément, ce creuset 35 contient un liquide électriquement conducteur tel qu'un métal liquide eutectique. Par exemple, le métal liquide eutectique est de l'Indium Gallium 75/25. L'extrémité 20 du barreau 16 trempe dans ce liquide conducteur. The device 2 also comprises a voltage source 30 advantageously controlled by computer capable of applying a voltage V1 between the bar 16 and the counter-electrode 24 to cause etching by electrolysis of the 16. The waveform of the voltage V1 is described in more detail with reference to FIG. 2. The voltage source 30 is electrically connected to the bar 16 and to the counter-electrode 24. For example, the voltage source 30 comprises two terminals 31 and 33. The terminal 31 of the source 30 is mechanically connected by an electrical conductor 32A to the end 20 of the bar 16. For example, an electrically conductive crucible 35 is immersed in the oil 14 and provides the electrical junction between the end 20 and the conductor 32A. More specifically, this crucible 35 contains an electrically conductive liquid such as a eutectic liquid metal. For example, the eutectic liquid metal is Indium Gallium 75/25. The end 20 of the bar 16 soaks in this conductive liquid.
[0032] La borne 31 est mécaniquement raccordée par un conducteur électrique 32B à l'extrémité 18 du barreau 16. Par exemple, le conducteur 32B raccorde le mandrin 22 à la borne 31 . Le mandrin 22 est alors réalisé dans un métal électriquement conducteur. The terminal 31 is mechanically connected by an electrical conductor 32B to the end 18 of the bar 16. For example, the conductor 32B connects the mandrel 22 to the terminal 31. The mandrel 22 is then made of an electrically conductive metal.
[0033] Cette configuration dite « double contact » est préférée pour l'amincissement de pointes très fines et permet au barreau 16 d'avoir un potentiel électrique homogène sur toute sa longueur. Elle permet de rendre la gravure du barreau 16 par électrolyse plus homogène sur sa longueur immergée dans l'électrolyte 8. Néanmmoins pour des pointes de diamètre moyen, par exemple 10 μιτι, il est possible de se contenter d'un seul contact électrique, soit un contact inférieur, soit un un contact supérieur. This so-called "double contact" configuration is preferred for the thinning of very fine tips and allows the bar 16 to have a homogeneous electrical potential over its entire length. It makes it possible to make the etching of the bar 16 by electrolysis more homogeneous over its length immersed in the electrolyte 8. Nevertheless for tips of average diameter, for example 10 μιτι, it is possible to be content with a single electrical contact, ie a lower contact, or a higher contact.
[0034] La borne 33 de la source 30 est raccordée mécaniquement par un conducteur électrique à la contre-électrode 24. The terminal 33 of the source 30 is mechanically connected by an electrical conductor to the counter-electrode 24.
[0035] Par exemple, la source 30 est réalisée à partir d'une carte électronique 32 de la société National Instrument (marque déposée) commercialisée sous la référence USB 6229. La source 30 comprend aussi une application pour la carte 32 développée sous Labview (marque déposée) permettant de faire évoluer au cours du temps la forme d'onde de la tension V1 . Par exemple, l'amplitude de la tension V1 est ajustable par pas de 20mV. For example, the source 30 is made from an electronic card 32 of the company National Instrument (registered trademark) sold under the reference USB 6229. The source 30 also includes an application for the card 32 developed under Labview ( registered trademark) making it possible to change over time the waveform of the voltage V1. For example, the amplitude of the voltage V1 is adjustable in steps of 20mV.
[0036] Par ailleurs, la source 30 comporte un limiteur commandable 34 de courant apte à limiter l'intensité du courant d'électrolyse à une valeur prédéterminée et commandable indépendamment des résistances de l'électrolyte 8, du barreau 16 et la contre-électrode 24 lorsqu'une tension V1 est appliquée. Furthermore, the source 30 comprises a controllable current limiter 34 able to limit the intensity of the electrolysis current to a predetermined value and controllable independently of the resistances of the electrolyte 8, the bar 16 and the counter-electrode 24 when a voltage V1 is applied.
[0037] La figure 2 décrit la forme d'onde de la tension V1 appliquée par la source 30 entre le barreau 16 et la contre-électrode 24. La tension V1 est définie par des séquences de durée ton où elle alterne entre une valeur positive pendant une durée t+, et une valeur négative pendant une durée t", entrecoupées de séquences de durée W pendant lesquelles la tension V1 est nulle. Les durées t+, t", ton et sont ajustables par pas de 1 ms. Ici, pour simplifier le contrôle de la quantité de courant qui traverse
l'électrolyte 8 entre le barreau 16 et la contre-électrode 24, la forme d'onde de la tension V1 est carrée. FIG. 2 describes the waveform of the voltage V1 applied by the source 30 between the bar 16 and the counter-electrode 24. The voltage V1 is defined by sequences of duration t on which it alternates between a value positive for a period t + , and a negative value for a duration t " interspersed with sequences of duration W during which the voltage V1 is zero The times t + , t " , t on and are adjustable in steps of 1 ms. Here, to simplify the control of the amount of current flowing through the electrolyte 8 between the bar 16 and the counterelectrode 24, the waveform of the voltage V1 is square.
[0038] Le fonctionnement du dispositif 2 va maintenant être décrit en regard du procédé de la figure 3 et à l'aide des figures 4 à 7. Ici, le procédé a pour but l'obtention d'un cylindre de diamètre inférieur à 20, 10 ou 1 μιτι et de facteur de forme supérieur à 20 et, de préférence, supérieur à 50. La cylindricté du cylindre est inférieure à 30% et, de préférence, inférieure ou égale à 10%. The operation of the device 2 will now be described with reference to the method of Figure 3 and with the help of Figures 4 to 7. Here, the method is intended to obtain a cylinder diameter less than 20. , 10 or 1 μιτι and form factor greater than 20 and, preferably, greater than 50. The cylindricté of the cylinder is less than 30% and, preferably, less than or equal to 10%.
[0039] Lors d'une étape 50 la source de tension 30 est configurée. Plus précisément, l'amplitude de la tension V1 et les durées t+, t", ton et t0ff sont réglées de manière à ce que le facteur de forme du cylindre usiné soit supérieur à 20. De préférence, le facteur de forme est supérieur à 30, 50, 100 ou 500. In a step 50 the voltage source 30 is configured. More precisely, the amplitude of the voltage V1 and the durations t + , t " , t on and t 0 ff are adjusted so that the form factor of the machined roll is greater than 20. Preferably, the form is greater than 30, 50, 100 or 500.
[0040] L'amplitude de la tension V1 est choisie suffisamment importante pour permettre l'électrolyse du barreau 16 lorsque la tension V1 est positive et l'électrolyse de l'eau lorsque la tension V1 est négative. Par exemple, la tension V1 a une amplitude crête à crête de 60V qui décroît par paliers jusqu'à une amplitude crête à crête de 10V, 5V ou 1 ,5V. Ici, elle est centrée sur 0V. La durée t+ définit le temps durant lequel la tension V1 appliquée entre le barreau 16 et la contre-électrode 24 est positive. Par conséquent, pendant la durée t+ la gravure du barreau 16 par électrolyse se produit. L'électrolyse du barreau 16 dans le cas de l'exemple précédent (gravure d'un barreau de tunstène) fait intervenir les réactions suivantes : The amplitude of the voltage V1 is chosen sufficiently large to allow the electrolysis of the bar 16 when the voltage V1 is positive and the electrolysis of the water when the voltage V1 is negative. For example, the voltage V1 has a peak-to-peak amplitude of 60V which decreases in steps up to a peak-to-peak amplitude of 10V, 5V or 1.5V. Here, it is centered on 0V. The duration t + defines the time during which the voltage V1 applied between the bar 16 and the counter-electrode 24 is positive. Therefore, during the period t + etching of the bar 16 by electrolysis occurs. The electrolysis of the bar 16 in the case of the preceding example (etching of a tunstene bar) involves the following reactions:
- au voisinage de la contre-électrode : in the vicinity of the counterelectrode:
6H20+ 6 e~→3H2( gazeux ) + 6 OH~ 6H 2 0+ 6 e ~ → 3H 2 (gas) + 6 OH ~
- au voisinage du barreau 16 : - in the vicinity of the bar 16:
W ( solide ) + 8 OH~→ W04 2~ + 4H20+ 6 e~ W (solid) + 8 OH ~ → W0 4 2 ~ + 4H 2 0+ 6 e ~
[0041] Pendant la durée t+ la réaction totale se produisant dans l'électrolyte 8 est alors : During the period t +, the total reaction occurring in the electrolyte 8 is then:
W ( solide ) + 2 OH~ + 2H2 O→ W02 4 ~ + 3H2 ( gazeux ) W (solid) + 2 OH ~ + 2H 2 O → W0 2 4 ~ + 3H 2 (gaseous)
[0042] Ces équations présentent de manière simplifiée les phénomènes intervenant dans la gravure du barreau 16. La dissolution du tungstène W entraîne la création d'une couche d'oxyde qui se dissout dans l'électrolyte 8 pour former des ions tungstates W04 . Les ions tungstates sont lourds et constituent une couche visqueuse autour du barreau 16. Si rien n'est fait, cette couche visqueuse coule le long du barreau 16 par gravité et forme une masse en forme de poire. These equations show in a simplified manner the phenomena involved in the etching of the bar 16. The dissolution of the tungsten W causes the creation of an oxide layer which dissolves in the electrolyte 8 to form tungstate ions W0 4 . The tungstate ions are heavy and form a viscous layer around the bar 16. If nothing is done, this viscous layer flows along the bar 16 by gravity and forms a pear-shaped mass.
[0043] Pour que le facteur de forme du cylindre final soit supérieur à 20, la durée t+ est réglée inférieure à 50ms. De préférence, la durée t+ est inférieure à 10ms, 20ms, 30ms ou 40ms. Ici, la durée t+ est égal à 10ms. For the shape factor of the final cylinder is greater than 20, the duration t + is set less than 50ms. Preferably, the duration t + is less than 10ms, 20ms, 30ms or 40ms. Here, the duration t + is equal to 10ms.
[0044] La durée t" définit le temps durant lequel la tension V1 appliquée entre le barreau 16 et la contre-électrode 24 est négative. Par conséquent, pendant la durée t" l'électrolyse de l'eau se produit. L'électrolyse de l'eau fait intervenir les réactions suivantes :
- au voisinage de la contre-électrode : The time t " defines the time during which the voltage V1 applied between the bar 16 and the counter-electrode 24 is negative, therefore, during the period t " the electrolysis of the water occurs. The electrolysis of water involves the following reactions: in the vicinity of the counterelectrode:
2H 2 O ( liquide ) =02( gazeux ) + 4H + ( acqueux )+4 e 2H 2 O (liquid) = 0 2 (gaseous) + 4H + (aqueous) +4 th
- au voisinage du barreau 16 : - in the vicinity of the bar 16:
2H20 ( liquide ) =H2 ( gazeux ) + 2 OH ( acqueux ) 2H 2 0 (liquid) = H 2 (gaseous) + 2H (aqueous)
[0045] L'électrolyse de l'eau produit du dihydrogène gazeux et des ions hydroxyles au voisinage du barreau 16. La durée t" est choisie telle que les quantités de gaz produits brassent suffisannnnent l'électrolyte 8 au voisinage du barreau 16 pour disperser la couche visqueuse et empêcher son dépôt sur le barreau 16. Par exemple, la durée t" est ajustée pour que la quantité d'ions hydroxyles produite pendant la durée t" soit au moins égale à la quantité d'ions hydroxyles consommés pendant la durée t+. Pour cela, la durée t" est supérieure ou égale à 1 ms, et de préférence, supérieure à 5ms, 10ms, 15ms ou 20ms. Ici, la durée t" est égale à 10ms. The electrolysis of the water produces gaseous dihydrogen and hydroxyl ions in the vicinity of the bar 16. The duration t " is chosen such that the quantities of gas produced sufficiently stir the electrolyte 8 in the vicinity of the bar 16 to disperse the viscous layer and prevent its deposition on the bar 16. For example, the duration t " is adjusted so that the amount of hydroxyl ions produced during the time t " is at least equal to the amount of hydroxyl ions consumed for the duration + t. for this, the time t 'is greater than or equal to 1 ms, preferably greater than 5ms, 10ms, 15ms or 20ms. Here, the duration t " is equal to 10ms.
[0046] La durée ton est également réglée. La durée ton permet de définir la quantité de courant moyenne par train d'impulsions positives et donc la vitesse de gravure. Par ailleurs, plus la durée ton est longue, plus la cylindricité du cylindre tend à diminuer. Ici, pour obtenir un cylindre micrométrique ayant un facteur de forme supérieur à 20, la durée ton est, de préférence, inférieure à 100ms. Toutefois, la durée ton reste suffisamment longue pour permettre au moins une alternance de la tension V1 entre ses valeurs positives et négatives pendant cette durée. Ici, la durée ton est égale à 100 ms. [0046] The term t is also adjusted. The duration t is used to define the amount of average current per train of positive pulses and thus the etching rate. Furthermore, over time t is, the greater the roundness of the cylinder tends to decrease. Here, to obtain a micrometric cylinder having a shape factor greater than 20, the time t it is preferably less than 100ms. However, the tone duration remains long enough to allow at least an alternation of the voltage V1 between its positive and negative values during this time. Here, the duration t on is equal to 100 ms.
[0047] La durée t0ff est suffisamment longue pour permettre aux bulles de gaz formées pendant l'électrolyse de l'eau de remonter vers la surface de l'électrolyte 8. Il a été constaté que si la durée t0ff est trop courte, les bulles de gaz s'accumulent le long du barreau 16 et l'on aboutit à un effet « drop off » diminuant la cylindricité. Par conséquent, ici la durée t0ff est choisie au moins supérieure à 0,1 s et, de préférence, supérieure à 1 s ou 2s. Ici, la durée t0ff est égale à 0,3s. The duration t 0 ff is long enough to allow the gas bubbles formed during the electrolysis of the water back to the surface of the electrolyte 8. It has been found that if the duration t 0 ff is too much short, the gas bubbles accumulate along the bar 16 and it leads to a "drop off" effect decreasing cylindricity. Therefore, here the duration t 0 ff is chosen at least greater than 0.1 s and, preferably, greater than 1 s or 2 s. Here, the duration t 0 ff is equal to 0.3s.
[0048] Les vitesses de l'électrolyse du barreau 16 et de l'eau sont déterminées par l'intensité du courant circulant entre le barreau 16 et la contre-électrode 14 pendant les durées t+ et t". L'intensité du courant d'électrolyse, en particulier pendant la durée t+, détermine la quantité de matière enlevée au barreau 16. La connaissance au moins approximative de la quantité de matière enlevée est utile pour savoir quand la gravure par électrolyse doit être arrêtée. Un amincissement trop important du barreau conduit à sa désagrégation dans l'électrolyte si le courant est appliqué trop longtemps. Pour connaître facilement la quantité de matière enlevée, le limiteur de courant 34 est également configuré lors de l'étape 40. Par exemple, le limiteur 34 maintient pendant la durée t+ l'intensité du courant à une valeur constante systématiquement inférieure à une valeur Im. La valeur Im est la valeur de l'intensité du courant qui serait atteinte dans les mêmes conditions et au même instant si l'intensité était uniquement limitée par les résistances du barreau 16, de l'électrolyte 8 et de la contre-électrode 24.
[0049] Lors d'une étape 52, illustrée dans la figure 4, le barreau 16 est immergé dans la substance 6. La source 30 est mise en marche et la tension V1 réglée est appliquée entre le barreau 16 et la contre-électrode 24. Seule la partie du barreau 16 baignant dans l'électrolyte 8 est gravée par électrolyse ce qui creuse la périphérie du barreau 16 jusqu'à obtenir le cylindre de diamètre micrométrique souhaité. Dans le même temps, l'haltère inférieur 15 n'est pas gravé car il baigne dans l'huile 14 électriquement isolante. De préférence, l'amplitude de la tension V1 décroît par paliers. Ici, la tension V1 passe par différents paliers: 30V, 15V, 10V, 5V et si nécessaire 1 ,5V. Chaque palier dure respectivement 500s, 300s, 200s 100s et 10s. Lors du premier pallier on grave grossièrement le barreau 16 et on affine progressivement la gravure en faisant décroître l'amplitude. The speeds of the electrolysis of the bar 16 and the water are determined by the intensity of the current flowing between the bar 16 and the counter-electrode 14 during the periods t + and t " . The intensity of the current electrolysis, in particular during the period t + , determines the quantity of material removed from the bar 16. The at least approximate knowledge of the quantity of material removed is useful to know when the etching by electrolysis should be stopped. of the bar leads to its disintegration in the electrolyte if the current is applied too long.To easily know the amount of material removed, the current limiter 34 is also configured in step 40. For example, the limiter 34 holds for the duration t + the intensity of the current at a constant value systematically lower than a value Im, the value Im is the value of the intensity of the current which would be reached in the same conditions and at the same time if the intensity was limited only by the resistances of the bar 16, the electrolyte 8 and the counterelectrode 24. In a step 52, illustrated in Figure 4, the bar 16 is immersed in the substance 6. The source 30 is turned on and the regulated voltage V1 is applied between the bar 16 and the counter-electrode 24 Only the portion of the bar 16 immersed in the electrolyte 8 is etched by electrolysis which digs the periphery of the bar 16 to obtain the desired micrometer diameter cylinder. At the same time, the lower dumbbell 15 is not engraved because it is immersed in the electrically insulating oil 14. Preferably, the amplitude of the voltage V1 decreases in steps. Here, the voltage V1 goes through different stages: 30V, 15V, 10V, 5V and if necessary 1, 5V. Each level lasts respectively 500s, 300s, 200s 100s and 10s. During the first stage, the bar 16 is roughly roughened and the etching is progressively refined by decreasing the amplitude.
[0050] Pour graver rapidement, il est avantageux d'avoir une tension élévée. Par contre si cette tension est appliquée trop longtemps, la cylindricité du cylindre située entre les deux haltères est détériorée. Pour éviter cela, il est avantageux d'adapter la vitesse de gravure au diamètre de ce cylindre, c'est-à-dire de ralentir la vitesse de gravure lorsque le cylindre devient fin pour éviter sa désagrégation. Cette adaptation est effectuée en baissant la tension au fur et à mesure de l'amincissement. Avantageusement, la baisse de tension est appliquée par paliers en fonction du temps. Il est possible aussi d'augmenter le nombre de paliers pour avoir une décroissance continue de la tension appliquée. Quoi qu'il en soit, la durée du dernier palier est écourtée ou prolongée jusqu'à ce que le cylindre gravé entre les deux haltères possède le diamètre souhaité. Dans ce cas, la source 30 est mise à l'arrêt. Par exemple, à intervalles de temps régulier (multiple de la séquence ton) un micromètre laser, commercialisé par la société Mitituyo (marque déposée) sous la référence LSM-500s apte à mesurer des diamètres compris entre 5 μιτι et 1 mm, mesure le diamètre de la section transversale du barreau 16. Avantageusement le micromètre mesure la forme générale du barreau et donc le facteur de forme et la cylindricité du cylindre. Ici, la résolution du micromètre laser utilisé est de 10nm. Un actionneur est apte à mettre à l'arrêt la source 30 lorsque le diamètre souhaité est atteint. A ce stade, on a alors obtenu le cylindre micrométrique souhaité (figure 5) mais celui-ci est encore attaché à l'haltère 15. To burn quickly, it is advantageous to have a high voltage. On the other hand, if this tension is applied too long, the cylindricity of the cylinder situated between the two dumbbells is deteriorated. To avoid this, it is advantageous to adapt the etching rate to the diameter of this cylinder, that is to say, to slow the etching rate when the cylinder becomes thin to avoid its disintegration. This adaptation is performed by lowering the tension as thinning. Advantageously, the voltage drop is applied in stages as a function of time. It is also possible to increase the number of steps to have a continuous decrease of the applied voltage. Be that as it may, the duration of the last stage is shortened or prolonged until the cylinder engraved between the two dumbbells has the desired diameter. In this case, the source 30 is turned off. For example, at regular time intervals (multiple of the sequence t on ) a laser micrometer, marketed by Mitituyo (trademark) under the reference LSM-500s capable of measuring diameters of between 5 μιτι and 1 mm, measures the diameter of the cross section of the bar 16. Advantageously, the micrometer measures the general shape of the bar and thus the form factor and cylindricity of the cylinder. Here, the resolution of the laser micrometer used is 10 nm. An actuator is able to stop the source 30 when the desired diameter is reached. At this stage, the desired micrometer cylinder (FIG. 5) has been obtained, but it is still attached to the dumbbell 15.
[0051] Pour séparer l'haltère 15 du cylindre de diamètre micrométrique, lors d'une étape 54 illustrée dans la figure 6, le barreau 16 est partiellement retiré du mélange 6 de manière à ce que la partie supérieure de l'haltère 15 attachée au cylindre de diamètre micrométrique soit immergée dans l'électrolyte 8. Par exemple, le barreau 16 est disposé tel que l'haltère 15 baigne en totalité dans l'électrolyte 8. La zone du barreau 16 gravé lors de l'étape 52 est à plus de 80% ou 90% dans l'air ambiant. To separate the dumbbell 15 from the micrometer diameter cylinder, during a step 54 illustrated in Figure 6, the bar 16 is partially removed from the mixture 6 so that the upper part of the dumbbell 15 attached to the cylinder of micrometer diameter is immersed in the electrolyte 8. For example, the bar 16 is arranged such that the dumbbell 15 fully immersed in the electrolyte 8. The zone of the bar 16 etched in step 52 is at more than 80% or 90% in ambient air.
[0052] Ensuite, lors d'une étape 56 représentée sur la figure 7, l'haltère 15 est séparé du cylindre micrométrique. Par exemple, ceci est réalisé par électrolyse. A cet effet, la source 30 applique une tension V1 continue jusqu'à couper l'extrémité du
cylindre micrométrique en contact avec l'haltère 15, par exemple, par effet « drop off ». Then, during a step 56 shown in Figure 7, the dumbbell 15 is separated from the micrometer cylinder. For example, this is done by electrolysis. For this purpose, the source 30 applies a voltage V1 continues to cut the end of the micrometer cylinder in contact with the dumbbell 15, for example, by "drop off" effect.
[0053] Enfin, lors d'une étape 58 le cylindre micrométrique est retiré du mélange 6. Finally, during a step 58 the micrometer cylinder is removed from the mixture 6.
[0054] Si nécessaire la partie distale du barreau peut être aplanie par des moyens mécaniques ou par électroérosion, par exemple, contre un matériau moins facilement érodable que le barreau et/ou avec des conditions d'électroérosion connues de l'homme de l'art (polarité de la tension appliquée, niveau et forme de la tension appliquée). If necessary, the distal portion of the bar can be flattened by mechanical means or electroerosion, for example, against a less easily erodable material that the bar and / or EDM conditions known to man of the art (polarity of applied voltage, level and form of applied voltage).
[0055] Le dispositif et le procédé décrit ci-dessus permet non seulement de fabriquer des cylindres de diamètre micrométrique mais également des cylindres de diamètre submicronique (c'est-à-dire inférieur à 1 μιτι) avec un facteur de forme élevé et une cylindricité meilleur que 30%. Par exemple un cylindre de 0,1 μιτι de diamètre peut être fabriqué. Par ailleurs, le procédé de fabrication est rapide. En effet, sa durée est comprise entre 5 et 120 minutes et le plus souvent entre de 5 et 20 minutes. Il peut être complètement automatisé. Le procédé ne fait appel à aucun composant coûteux (à l'exception du micromètre laser qui peut être omis). A titre d'illustration de ce qui précède, une version de la machine de gravure a été développée (sans micromètre laser) avec un pilotage entièrement réalisé par microcontroleur pour moins de 300 euros de composants électroniques et moins de 2000 euros de moteurs et de composants mécaniques. The device and the method described above makes it possible not only to manufacture cylinders of micrometric diameter but also cylinders of submicron diameter (that is to say less than 1 μιτι) with a high form factor and a cylindricity better than 30%. For example a cylinder of 0.1 μιτι in diameter can be manufactured. Moreover, the manufacturing process is fast. Indeed, its duration is between 5 and 120 minutes and most often between 5 and 20 minutes. It can be completely automated. The method does not use any expensive components (except for the omitted laser micrometer). As an illustration of the above, a version of the engraving machine has been developed (without laser micrometer) with a fully microcontrolled control for less than 300 euros of electronic components and less than 2000 euros of motors and components mechanical.
[0056] La figure 8 illustre un dispositif 60 identique au dispositif 2 à l'exception du fait qu'il est apte à fabriquer simultanément au moins deux cylindres de diamètre micrométrique. A cet effet, le dispositif 60 comporte un barreau supplémentaire 62. Ce barreau 62 est apte à être gravé par électrolyse. Il baigne dans le même mélange 6. Le barreau 62 comporte une extrémité proximale 64 et une extrémité distale 66. Par exemple, il est disposé dans le récipient 4 de manière à ce que l'extrémité 64 soit située au-dessus de l'électrolyte 8 dans l'air ambiant. A cet effet, un mandrin 68 suspend le barreau 62 par l'extrémité 64 dans le récipient 4. Par exemple, le barreau 62 est identique au barreau 16. L'extrémité 66 baigne dans le même bain conducteur contenu dans le creuset 35. 8 illustrates a device 60 identical to the device 2 except that it is able to simultaneously manufacture at least two micrometer diameter cylinders. For this purpose, the device 60 comprises an additional bar 62. This bar 62 is able to be etched by electrolysis. It bathes in the same mixture 6. The bar 62 has a proximal end 64 and a distal end 66. For example, it is disposed in the container 4 so that the end 64 is located above the electrolyte 8 in the ambient air. For this purpose, a mandrel 68 suspends the bar 62 by the end 64 in the container 4. For example, the bar 62 is identical to the bar 16. The end 66 bathes in the same conductive bath contained in the crucible 35.
[0057] La source 30 est remplacée par une source 69 apte à appliquer la tension V1 entre le barreau 16 et la contre-électrode 24 et une tension V2 entre le second barreau 62 et la contre-électrode 24. La tension V2 est temporellement synchronisée sur la tension V1 de manière à ce que le courant circule uniquement en alternance entre le barreau 16 et la contre-électrode 24 puis entre le barreau 62 et la contre- électrode 24. Cela permet de mieux maîtriser la quantité de matière enlevée sur chacun des barreaux tout en gravant simultanément ces barreaux. Ici, les tensions V1 et V2 sont identiques sauf que la durée ton de l'une correspond à la durée t0ff de l'autre. Le fonctionnement du dispositif 60 est identique au dispositif 2 à l'exception que la tension V2 est nulle pendant la durée ton de la tension V1 et que la tension V2
alterne entre les valeurs positives et les valeurs négatives pendant la durée de la tension V1 . Ce mode de réalisation permet, lorsqu'un des barreaux n'est pas gravé pendant la durée W de graver l'autre. Par conséquent, la vitesse de production de deux cylindres est améliorée. The source 30 is replaced by a source 69 adapted to apply the voltage V1 between the bar 16 and the counter-electrode 24 and a voltage V2 between the second bar 62 and the counter-electrode 24. The voltage V2 is temporally synchronized on the voltage V1 so that the current flows only alternately between the bar 16 and the counter-electrode 24 and between the bar 62 and the counter-electrode 24. This allows to better control the amount of material removed on each of the bars while simultaneously engraving these bars. Here, the voltages V1 and V2 are identical except that the duration t on one corresponds to the duration t 0 ff of the other. The operation of the device 60 is identical to the device 2 except that the voltage V2 is zero for the duration t on the voltage V1 and the voltage V2 alternates between the positive values and the negative values during the duration of the voltage V1. This embodiment makes it possible, when one of the bars is not etched during the duration W to engrave the other. As a result, the production speed of two cylinders is improved.
[0058] Bien évidemment, il est possible d'utiliser des tensions différentes pour aboutir directement à des diamètres, des facteurs de forme et/ou des degrés de cylindricité différents. Notamment, aboutir à des pointes de diamètres différents peut être avantageux en fonction des applications. Par exemple, si les pointes sont utilisées pour le fraisage par microélectroérosion, il est avantageux de fabriquer simultanément des pointes qui serviront à une phase d'ébauche grossière avec une pointe de diamètre important et à une phase de finition avec une pointe de diamètre plus petit. Eventuellement des perçages pourront être effectués avec des pointes de diamètres différents mais parfaitement calibrés. Of course, it is possible to use different voltages to lead directly to different diameters, shape factors and / or degrees of cylindricity. In particular, achieving tips of different diameters may be advantageous depending on the applications. For example, if the tips are used for microelectro-erosion milling, it is advantageous to simultaneously make tips that will be used for a rough roughing phase with a large diameter tip and a finishing phase with a smaller diameter tip. . Possibly holes may be made with tips of different diameters but perfectly calibrated.
[0059] De nombreux autres modes de réalisation sont possibles. Many other embodiments are possible.
[0060] L'huile isolante 14 peut être omise. Dans ce cas, l'électrolyse du barreau 16 est réalisée sur l'ensemble de la longueur immergée du barreau. The insulating oil 14 may be omitted. In this case, the electrolysis of the bar 16 is carried out over the entire immersed length of the bar.
[0061] Une pompe péristaltique peut être ajoutée au dispositif 2 dans le but de renouveler l'électrolyte continuellement. Il est également possible de filtrer de manière continue l'électrolyte par nanofiltration et/ou par électrodialyse afin d'extraire les ions tungstates formés pendant l'électrolyse du barreau et/ou reconstituer la concentration en ions hydroxyles de l'électrolyte 8. A peristaltic pump may be added to the device 2 for the purpose of renewing the electrolyte continuously. It is also possible to continuously filter the electrolyte by nanofiltration and / or electrodialysis in order to extract the tungstate ions formed during the electrolysis of the bar and / or to reconstitute the hydroxyl ion concentration of the electrolyte 8.
[0062] La composition chimique de l'électrolyte 8 n'est pas limitée à la composition donnée à titre d'exemple. De même, les concentrations en NaOH et glycérol de l'électrolyte 8 ne sont pas limitées au cas décrit. Par ailleurs, la viscosité de l'électrolyte 8 peut être ajustée par une autre espèce chimique que le glycérol. Le glycérol ou tout autre composé pour ajuster la viscosité de l'électrolyte 8 peuvent être omis de l'électrolyte 8. The chemical composition of the electrolyte 8 is not limited to the composition given by way of example. Similarly, the concentrations of NaOH and glycerol of the electrolyte 8 are not limited to the case described. Moreover, the viscosity of the electrolyte 8 can be adjusted by another chemical species than glycerol. Glycerol or any other compound for adjusting the viscosity of the electrolyte 8 may be omitted from the electrolyte 8.
[0063] L'invention n'est pas limitée au cas où les formes d'onde des tensions V1 et V2 sont carrées. Il est parfaitement envisageable que les tensions V1 et V2 soit sinusoïdales ou en dent de scie ou avec d'autres formes d'onde du moment qu'elle présente des durées t", t+, ton et telles que décrites ci-dessus. The invention is not limited to the case where the waveforms of the voltages V1 and V2 are square. It is perfectly conceivable that the voltages V1 and V2 are sinusoidal or sawtooth or with other waveforms as long as it has durations t " , t + , t on and as described above.
[0064] Dans un autre mode de réalisation, la tensions V2 du dispositif 60 de la figure 3 est telle qu'un des barreaux est usiné pour réaliser un cylindre tandis que le second est usiné pour réaliser une pointe. Par exemple, la tension V2 ne comporte pas d'alternance négative pendant la durée ton pour graver le second barreau par effet « drop off ». Il est possible alors par exemple d'utiliser le second barreau comme sonde pour un microscope à effet tunnel. Plus précisément, il serait envisageable de disposer ces deux barreaux dans une machine unique permettant d'usiner une pièce par fraisage par microélectroérosion avec le premier barreau et de caractériser la surface de ladite pièce par effet tunnel avec le deuxième barreau. Il ressort de ce qui
précède que la capacité de fabriquer simultanément plusieurs pointes avec la présente invention et ce avec une forme et une disposition parfaitement contrôlée dans l'espace, est un progrès important par rapport à l'état de l'art. In another embodiment, the voltage V2 of the device 60 of Figure 3 is such that one of the bars is machined to produce a cylinder while the second is machined to achieve a peak. For example, the voltage V2 has no negative half cycle for the time t on to burn the second bar by effect "drop off". It is then possible, for example, to use the second bar as a probe for a tunneling microscope. More specifically, it would be conceivable to arrange these two bars in a single machine for machining a workpiece by microelectro-erosion milling with the first bar and to characterize the surface of said workpiece tunneling effect with the second bar. It appears from what precedes that the ability to simultaneously manufacture multiple tips with the present invention and with a perfectly controlled shape and arrangement in space, is a significant advance over the state of the art.
[0065] La source 30 de tension peut éventuellement ne pas comporter de limiteur de courant 34, le courant étant alors uniquement limité par les résistances électriques du barreau 16, de la contre-électrode 24 et de l'électrolyte 8. L'invention ne se limite pas au cas où ou le limiteur 34 maintient l'intensité du courant à une valeur positive constante pendant la durée t+ et à une valeur négative constante pendant la durée t". Il est possible d'envisager un contrôle du courant uniquement pendant la durée t+ ou uniquement pendant la durée t" . De même, il est possible d'envisager un contrôle du courant par le limiteur 34 pour que pendant les durées t+ et t" le courant décroît selon une pente prédéterminée et imposée. The voltage source 30 may possibly not include a current limiter 34, the current being then limited only by the electrical resistances of the bar 16, against the electrode 24 and the electrolyte 8. The invention is not limited to the case where the limiter 34 maintains the intensity of the current at a constant positive value during the period t + and at a constant negative value for the duration t " It is possible to envisage a control of the current only during the duration t + or only during the period t " . Similarly, it is possible to envisage a current control by the limiter 34 so that during the periods t + and t " the current decreases according to a predetermined and imposed slope.
[0066] La gravure par électrolyse peut être arrêtée en fonction d'une estimation de la quantité de matière enlevée. Cette estimation est par exemple obtenue à partir des mesures d'un ampèremètre branché sur les conducteurs d'alimentation de la source 30. Dans ces conditions, le micromètre laser mesurant le diamètre du cylindre peut être omis. The etching by electrolysis can be stopped depending on an estimate of the amount of material removed. This estimate is for example obtained from the measurements of an ammeter connected to the supply conductors of the source 30. Under these conditions, the laser micrometer measuring the diameter of the cylinder can be omitted.
[0067] Le barreau 16 et le cylindre fabriqué ne sont pas nécessairement des cylindres à section transversale circulaire. Il peut s'agir d'un cylindre à section rectangulaire, elliptique ou tout type de section. The bar 16 and the cylinder manufactured are not necessarily cylinders with circular cross section. It can be a cylinder with rectangular section, elliptical or any type of section.
[0068] Tout matériau apte à être gravé par électrolyse peut être utilisé dans le cadre de cette invention comme barreau. Par exemple, on peut utiliser un barreau en tungstène monocristalin ou polycristallin, platine-iridium Pt-lr, carbure de tungstène, platine, graphite, molybdène, nickel, or, titane ou argent. Any material capable of being etched by electrolysis can be used in the context of this invention as a bar. For example, one can use a monocrystalline or polycrystalline tungsten rod, platinum-iridium Pt-1r, tungsten carbide, platinum, graphite, molybdenum, nickel, gold, titanium or silver.
[0069] Dans le cas ou le barreau est en carbure de tungstène ou un de ses alliages, on peut utiliser un électrolyte comprenant du NaOH de concentration 2mol/litre ou du H2SO4 de concentration comprise entre 0,5mol/litre et 2,5mol/litre ou encore du NaCI. In the case where the bar is made of tungsten carbide or one of its alloys, it is possible to use an electrolyte comprising NaOH with a concentration of 2mol / liter or H 2 SO 4 with a concentration of between 0.5mol / liter and 2 , 5mol / liter or NaCl.
[0070] Dans le cas où le barreau est en platine ou en platine-iridum Pt-lr on peut utiliser un électrolyte comprenant du NaCI ou du CaCI2. In the case where the bar is platinum or platinum-iridum Pt-1r can be used an electrolyte comprising NaCl or CaCl 2 .
[0071] Dans le cas ou le barreau est en graphite, on peut utiliser un électrolyte comprenant une solution de NaOH de concentration comprise entre 4mol/litre et 8mol/litre. In the case where the bar is graphite, can be used an electrolyte comprising a NaOH solution with a concentration of between 4mol / liter and 8mol / liter.
[0072] Dans une variante, la contre-électrode est réalisée dans du Platine Pt ou du nickel Ni. In a variant, the counter-electrode is made of Pt platinum or nickel Ni.
[0073] Ce qui a été décrit précédemment ne se limite pas au cas où la contre- électrode est cylindrique. La contre-électrode peut également être un simple barreau baignant dans l'électrolyte à côté du barreau à graver. What has been described above is not limited to the case where the counterelectrode is cylindrical. The counter-electrode may also be a simple bar bathed in the electrolyte next to the bar to be etched.
[0074] La mesure du diamètre du barreau 16 gravé n'est pas nécessairement réalisé à l'aide d'un micromètre laser. Pour mesurer des pointes de diamètre inférieure à 5 μιτι, on peut utiliser des méthodes optiques de grande précision : un objectif de
microscope de très haute résolution (0,4 μιτι par exemple) et de grande distance de travail (6 mm par exemple) ou un interféromètre ou un dispositif basé sur un principe dérivé de celui exposé dans la publication suivante : The measurement of the diameter of the bar 16 etched is not necessarily achieved using a laser micrometer. To measure tips with a diameter of less than 5 μιτι, it is possible to use high precision optical methods: a goal of microscope of very high resolution (0.4 μιτι for example) and of great working distance (6 mm for example) or an interferometer or a device based on a principle derived from that exposed in the following publication:
Ezio Puppin, "Displacement measurements with resolution in the 15 pm range", Ezio Puppin, "Displacement measurements with resolution in the 15 pm range",
REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 76, 105107 (2005) REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 76, 105107 (2005)
[0075] Le procédé de fabrication n'est pas limité à la gravure de deux barreaux en parallèle. Il est possible d'utiliser le procédé de fabrication décrit en regard de la figure 3 ou 8 pour graver simultanément un nombre de barreau supérieur ou égal à trois. Par exemple, si le procédé décrit en regard de la figure 8 est mis en œuvre pour graver plus de trois barreaux, les durées ton de gravure de ces barreaux sont réparties pour ne pas se chevaucher. The manufacturing process is not limited to the etching of two bars in parallel. It is possible to use the manufacturing method described with reference to FIG. 3 or 8 to simultaneously engrave a number of bars greater than or equal to three. For example, if the method described with respect to FIG 8 is made to burn more than three bars, durations t on burning these bars are distributed to not overlap.
[0076] On peut enfin également accélérer la gravure en augmentant le courant traversant le barreau et/ou en variant la concentration d'électrolyte.
Finally, it is also possible to accelerate the etching by increasing the current flowing through the bar and / or by varying the electrolyte concentration.
Claims
1 . Procédé de fabrication d'un cylindre de diamètre micrométrique dans un barreau par électrolyse, le cylindre présentant un facteur de forme supérieur à 20, le facteur de forme étant défini comme le rapport entre la longueur L du cylindre et le diamètre moyen Dm des sections transversales de ce cylindre sur la longueur L, l'écart en valeur absolue entre le diamètre moyen Dm et le diamètre des sections transversales du cylindre sur la longueur L étant inférieur à 30% du diamètre moyen Dm, ce procédé comportant l'application (52) d'une tension V1 entre le barreau (16) et une contre-électrode (24) lorsque le barreau (16) et la contre-électrode (24) baignent dans un électrolyte (8), 1. A method of manufacturing a cylinder of micrometer diameter in a bar by electrolysis, the cylinder having a form factor greater than 20, the form factor being defined as the ratio between the length L of the cylinder and the mean diameter Dm of the cross sections of this cylinder on the length L, the difference in absolute value between the mean diameter Dm and the diameter of the transverse sections of the cylinder on the length L being less than 30% of the average diameter Dm, this method comprising the application (52) a voltage V1 between the bar (16) and a counter-electrode (24) when the bar (16) and the counter-electrode (24) are immersed in an electrolyte (8),
caractérisé en ce que pendant la fabrication du même cylindre de diamètre micrométrique: characterized in that during manufacture of the same micrometer diameter cylinder:
- la tension V1 alterne entre une valeur positive pendant une durée t+ et une valeur négative pendant une durée t" supérieure à 1 ms, et the voltage V1 alternates between a positive value for a duration t + and a negative value for a duration t " greater than 1 ms, and
- la tension V1 comporte plusieurs séquences de durée ton où elle alterne entre la valeur positive et la valeur négative entrecoupées de séquences où la tension V1 est nulle pendant une durée supérieure ou égale à 0,1 s. the voltage V1 comprises several sequences of duration t on which it alternates between the positive value and the negative value interspersed with sequences in which the voltage V1 is zero for a duration greater than or equal to 0.1 s.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la durée ton est inférieure à 100ms et au moins supérieur à la somme des durées t+ et t". 2. The method of claim 1 wherein t is the duration is less than 100ms and at least greater than the sum of the times t and t + ".
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la durée t+ est inférieure à 50ms. 3. Method according to any one of the preceding claims, wherein the duration t + is less than 50 ms.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la durée toff est supérieure ou égale à 1 s. 4. Method according to any one of the preceding claims, wherein the duration t off is greater than or equal to 1 s.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la durée t est supérieure ou égale à 10ms. 5. Method according to any one of the preceding claims, wherein the duration t is greater than or equal to 10 ms.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pendant la durée t+, le procédé comporte la limitation par un limiteur électronique (34) de l'intensité du courant traversant l'électrolyte entre le barreau et la contre-électrode à une valeur systématiquement inférieure à une valeur lm, la valeur lm étant la valeur de l'intensité du courant qui serait atteinte dans les mêmes conditions et au même instant si l'intensité était uniquement limitée par les résistances du barreau (16), de l'électrolyte (8) et de la contre-électrode(24). 6. Method according to any one of the preceding claims, wherein, during the period t + , the method comprises the limitation by an electronic limiter (34) of the intensity of the current flowing through the electrolyte between the bar and the counter- electrode at a value systematically lower than a value l m , the value l m being the value of the intensity of the current that would be reached under the same conditions and at the same time if the intensity was limited only by the resistances of the bar (16 ), the electrolyte (8) and the counterelectrode (24).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le procédé comporte: The method of any one of the preceding claims wherein the process comprises:
- la fourniture d'au moins un second barreau (62), en plus de premier barreau (16), apte à être gravé par électrolyse, baignant dans le même électrolyte (8), et - Providing at least one second bar (62), in addition to the first bar (16), capable of being etched by electrolysis, bathed in the same electrolyte (8), and
- l'application d'une tension V2 entre le second barreau (62) et la contre-électrode (24), la tension V2 étant nulle pendant la durée ton du premier barreau et alternant entre des valeurs positives et négatives pendant la durée t0ff du premier barreau. the application of a voltage V2 between the second bar (62) and the counter-electrode (24), the voltage V2 being zero during the duration t on the first bar and alternating between positive and negative values during the period t 0 ff of the first bar.
8. Dispositif de fabrication d'un cylindre de diamètre micrométrique dans un barreau par électrolyse, le cylindre présentant un facteur de forme supérieur à 20, le facteur de forme étant défini comme le rapport entre la longueur L du cylindre et le diamètre moyen Dm des sections transversales du cylindre sur la longueur L, l'écart entre le diamètre Dm et le diamètre des sections transversales du cylindre sur la longueur L étant inférieur à 30% de Dm, ce dispositif comportant : 8. Device for manufacturing a cylinder of micrometric diameter in a bar by electrolysis, the cylinder having a form factor greater than 20, the form factor being defined as the ratio between the length L of the cylinder and the average diameter Dm of transverse sections of the cylinder along the length L, the difference between the diameter Dm and the diameter of the cross-sections of the cylinder on the length L being less than 30% of Dm, this device comprising:
- un électrolyte (8), an electrolyte (8),
- un récipient (4) contenant l'électrolyte, a container (4) containing the electrolyte,
- un barreau (16) apte à être gravé par électrolyse, baignant dans l'électrolyte (8), a bar (16) capable of being etched by electrolysis, immersed in the electrolyte (8),
- une contre-électrode (24) baignant dans l'électrolyte (8), et a counterelectrode (24) immersed in the electrolyte (8), and
- une source (30) de tension apte à appliquer une tension V1 entre le barreau (16) et la contre-électrode (24), a source (30) of voltage able to apply a voltage V1 between the bar (16) and the counter-electrode (24),
caractérisé en ce que pendant la fabrication du même cylindre de diamètre micrométrique, la source est programmée pour commander automatiquement la tension V1 de manière à ce que : characterized in that during manufacture of the same micrometer diameter cylinder, the source is programmed to automatically control the voltage V1 so that:
- la tension V1 alterne entre une valeur positive pendant une durée t+ et une valeur négative pendant une durée t" supérieure à 1 ms, et the voltage V1 alternates between a positive value for a duration t + and a negative value for a duration t " greater than 1 ms, and
- la tension V1 comporte plusieurs séquences de durée ton où elle alterne entre la valeur positive et la valeur négative entrecoupées de séquences où la tension V1 est nulle pendant une durée supérieure ou égale à 0.1 s. the voltage V1 comprises several sequences of duration t on which it alternates between the positive value and the negative value interspersed with sequences where the voltage V1 is zero for a duration greater than or equal to 0.1 s.
9. Dispositif selon la revendications 8, dans lequel le dispositif contient un fluide (14) électriquement isolant contenu dans le récipient, ce fluide étant non miscible avec l'électrolyte, plus lourd que l'électrolyte et disposé de manière à ce qu'une extrémité (20) du barreau trempe dans ce fluide. 9. Device according to claim 8, wherein the device contains a fluid (14) electrically insulating contained in the container, the fluid being immiscible with the electrolyte, heavier than the electrolyte and arranged so that a end (20) of the bar dipped in this fluid.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, dans lequel le barreau (16) comprend une extrémité proximale (18) située, d'un côté, en dehors de l'électrolyte et une extrémité distale (20) plongée dans l'électrolyte (8) ou située de l'autre côté de l'électrolyte, chacune de ces extrémités étant mécaniquement raccordée par des conducteurs électriques différents à une même borne (31 ) de la source (30) de tension. 10. Device according to any one of claims 8 to 9, wherein the bar (16) comprises a proximal end (18) located on one side, outside the electrolyte and a distal end (20) immersed in the electrolyte (8) or located on the other side of the electrolyte, each of these ends being mechanically connected by different electrical conductors to a same terminal (31) of the voltage source (30).
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