[发明专利]一种新型同步微区电化学成像和温度成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及微区的电化学成像和温度成像，特别是一种新型同步微区电化学成像和温度成像系统及其方法。

背景技术

随着纳米材料和纳米技术的发展，需要在更小的尺寸上获得关于热的信息，就促使了有着高空间分辨率的亚微米温度计的发展。传统的温度计（如水银温度计）已经满足不了微电子器件、微光学器件和纳米医学等领域的测量需求。要理解微纳范围的电子装置和光学装置的众多特征，例如热传递、热消耗等，因此有着亚微米分辨率的温度测量是很重要的。在纳米范围上的温度测量方法有发光温度计和不发光温度计 。发光温度计包括了以有机染料、量子点和镧系离子等作为热探针；不发光温度计包括扫描热显微镜、纳米刻蚀温度计、碳纳米管温度计和生物材料温度计。扫描热显微镜（SThM）是在20世纪80年代中期在扫描隧道显微镜和原子力显微镜的基础上发展起来的一种热表面分析仪器。根据原理可将扫描热显微镜分为三大类：a)基于热电势测量方法，b)电阻技术方法，c)热膨胀技术方法 。热电偶是最早出现的基本热传感器，其工作原理是温差电效应即塞贝克（Seebeck）效应。它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间电压差的热电现象。基于热电势的测量方法运用的是在扫描探针显微镜尖端镀上一个热电偶。当热电偶接触到基底表面时，会产生一个随温度变化的电势，通过测量响应热电势就可以得到基底的温度。而根据此原理又发明了各种各样的热电偶，如点接触热电偶 、薄膜微加工的温度传感热电偶探针。但是在传统的方式中，这样的热电偶探针的范围局限于导电面和空气相中，不能用于溶液相中对不导电的基底进行温度测量；若需要随该温度进行测量，还需要通过另外接入测温仪器，提高了测量的复杂性，而且由于外在设备的介入，增加了对测量数据的干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型同步微区电化学成像和温度成像系统及其方法，以克服现有技术中存在的缺陷，并且实现对微区基底电化学成像过程中，同时实时地完成对微区基底温度成像。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种新型同步微区电化学成像和温度成像系统，其特征在于，包括：XYZ三维移动平台、热电偶微探针、多路差分输入温度采集电路、主控处理器、电位控制电路和供电电源；所述热电偶微探针设置在所述XYZ三维移动平台上，且所述热电偶微探针的两个输出端经温度补偿线接入所述多路差分输入温度采集电路；所述多路差分输入温度采集电路用于采集所述热电偶微探针的结点热端所检测的热电动势信号，且所述多路差分输入温度采集电路接入所述主控处理器；所述主控处理器的第一控制端与所述XYZ三维移动平台输入端相连，所述主控处理器的第二控制端与所述电位控制电路一端相连；所述电位控制电路的另一端与所述热电偶其中一输出端相连；所述供电电源用于给多路差分输入温度采集电路供电。

在本发明一实施例中，所述XYZ三维移动平台包括：位置控制器、驱动电路、步进电机和压电陶瓷；所述位置控制器的一端作为所述XYZ三维移动平台的输入端，另一端与所述驱动电路相连；所述位置控制器接收所述主控处理器发出的控制信号，根据该控制信号发送相应的驱动信号至所述驱动电路；所述驱动电路与所述步进电机一端相连，驱动所述步进电机输出；所述步进电机通过输出轴控制所述压电陶瓷的移动；所述压电陶瓷用于夹持所述热电偶微探针。

在本发明一实施例中，所述多路差分输入温度采集电路包括依次连接的ADC电路、微功耗处理器和RS485转接器。

在本发明一实施例中，所述电位控制电路包括：电位控制器和电位仪；所述电位控制器的一端作为所述电位控制电路的一端，所述电位控制器的另一端与所述电位仪的一端相连；所述电位仪的另一端作为所述电位控制电路的另一端。

在本发明一实施例中，其特征在于：

所述主控处理器还包括一显示器和一输入键盘。

进一步的，还提供一种新型同步微区电化学成像和温度成像方法，其特征在于：