[发明专利]自动化扫描振荡电极技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动控制微电极以振荡方式接近样品进行测量，非接触获得被测样品电压梯度或电流密度信息的方法，属光电机一体化技术领域。

背景技术

带电离子的流动会产生电流。在生命科学、医学、材料科学等诸多领域，对离子电流的检测具有非常重要的意义。例如，在医学领域中，特定的离子电流是很多生理过程如伤口愈合过程的调控信号，检测离子电流可以提出针对性的治疗措施；在材料科学领域，金属材料的腐蚀过程伴随着离子电流的产生和扩大过程，对离子电流的检测不仅能够精确判断腐蚀反应的机制并提出相应的防腐手段，还能对现有防腐手段的效果进行科学评价。

在很多情况下，用电流密度即单位面积内的电流量来表征离子电流的大小。根据欧姆定律，电阻率不变的条件下，电流密度与单位面积内的电压梯度成比例关系，因此通过测量电压梯度也可以获得电流密度信息。

基于电流密度的重要性，检测样品电流密度的方法已有大量报道。但以驱动微电极振荡方式非接触性测量样品电压梯度或电流密度的方法尚未见报道。

发明内容

本发明提供的自动化扫描振荡电极技术，包括：信号采集单元、多维运动单元、控制单元以及显微成像/视频采集单元。

下面具体说明本发明各单元的部件及结构关系。

所述的信号采集单元包括信号处理器、前置放大器、微电极、微电极振荡器以及其他必要配件。其他必要配件主要包括参比电极、测量器皿、液体介质等。微电极既可以是金属微电极，如铂铱合金微电极、不锈钢微电极，也可以是其他类型的微电极。微电极需要具有一定强度以保证振荡过程中不被损坏。微电极数量一般是一个，特殊情况下也是多个。样品测量一般需要液体介质环境，被测样品、微电极与参比电极都处于液体介质中。微电极一般要近距离接近被测样品，具体接近程度根据测量实验的要求确定。参比电极与被测样品要保持一定的距离，以避免干扰测量信号。

所述的多维运动单元包括运动控制器、驱动器以及其他必要配件。其他必要配件主要包括位移传递架、固定连接弹簧、铅制螺杆等。运动控制器的运动指令发送到驱动器，驱动器通过位移传递架等的配合驱动微电极按照指令运动。

所述的控制单元包括控制硬件单元和控制软件单元。控制硬件单元为控制软件单元的物质载体，控制软件单元通过控制硬件单元发挥功能。控制软件单元包括自动化扫描振荡电极技术专用软件及其他必要配套软件。自动化扫描振荡电极技术专用软件指自动化扫描振荡电极技术专用，集成了微电极信号采集及数据处理、微电极运动控制、被测样品运动控制等诸多功能的软件系统。其他必要配套软件指自动化扫描振荡电极技术专用软件发挥功能所不可缺少的配套软件，如操作系统、文本处理软件等。控制硬件单元包括系统控制盒以及其他必要配件，其他必要配件主要包括数据连接线等。

所述的显微成像/视频采集单元包括显微镜、视频采集器以及其他必要配件。显微镜既可以是普通光学显微镜，如倒置显微镜、金相显微镜等，也可以是其他类型的显微镜，如荧光显微镜等。视频采集器为能够采集被测样品及微电极图像的硬件设备，如CCD摄像头等。其他必要配件主要包括连接线、配套工具等。

下面具体说明本发明技术系统各单元部件之间的线路关系。

信号采集单元的微电极与前置放大器连接，前置放大器一方面与信号处理器连接，一方面与多维运动单元的驱动器连接；驱动器与运动控制器连接，信号处理器和运动控制器都与控制单元的控制硬件单元连接；微电极振荡器一方面与微电极连接，另一方面与控制硬件单元连接；控制硬件单元还分别与显微成像/视频采集单元的显微镜及视频采集器连接，显微镜与视频采集器相互连接。上述部件的连接关系需要各单元的其他必要配件配合完成。

本发明提供的自动化扫描振荡电极技术，通过微电极振荡的方式采集样品电压梯度或电流密度信息，测量过程不接触或侵入样品，不对样品造成损伤，操作自动化程度高，方便快捷，样品范围广，所获取的数据准确可靠，具有极高的实际应用价值。

附图说明

图1是自动化扫描振荡电极技术的组成示意图。

图2是自动化扫描振荡电极技术的部件连接示意图。

图3是A24钢筋样品在只含有腐蚀成分的溶液中浸泡24小时后自动化扫描振荡电极技术获取的电流密度分布图。

图4是A24钢筋样品在含有腐蚀成分和抑制剂的溶液中浸泡24小时后自动化扫描振荡电极技术获取的电流密度分布图。

具体实施方式

下面用实施例对本发明做进一步说明，但本发明不限于这一实施例。

实施例：