Микроэлектроды с металлическим проводником

В таких микроэлектродах используются свойства двух различных материалов. Основу электрода составляет высококачественный изолирующий материал, который можно вытянуть в тонкую нить. Проводящей частью такого электрода служит металл с хорошей электрической проводимостью.

На рисунке 9.25 показаны образцы таких микроэлектродов. Классическим примером является вытянутый в виде микропипетки стеклянный капилляр, внутри которого находится подходящий металл. Часто изготовление таких микроэлектродов начинают с заполнения стеклянного капилляра металлом, температура плавления которого близка к температуре размягчения стекла. Далее капилляр нагревают до температуры, при которой стекло размягчается, и сужают его вытягиванием. Когда капилляр в месте сужения разрывается, получаются две микропипетки, заполненные металлом. При такой конструкции стекло не только обеспечивает механическую жёсткость, но и служит изолятором. Активной частью электрода является лишь поверхность участка металла на поперечном сечении места разрыва пипетки. Для этих целей используют серебряный припой или сплав платины с серебром.

Рис. 9.25. Конструкция двух типов стеклометаллических электродов:

а — стеклянная микропипетка, заполненная металлом; б — стеклянная микропипетка или стеклянный стержень, покрытые металлической плёнкой В некоторых случаях используют металлы с низкой температурой плавления (например, индий или сплав Вуда).

Были разработаны новые конструкции подобных электродов с использованием технологий, применяемых при изготовлении полупроводниковых устройств. На рисунке 9.25 б показано поперечное сечение острия микроэлектрода с осаждённым тонким слоем металла. Стеклянная палочка или капилляр вытягиваются до образования формы микропипетки. Металлическая плёнка равномерно осаждается на её поверхности до толщины порядка десятых долей микрона. Затем эта плёнка покрывается полимерным изолятором, оставляя открытым лишь участок металлической плёнки на самом кончике.

Стеклянные микроэлектроды

Стеклянные микроэлектроды изготавливают из стеклянных капилляров. Центральную часть капилляра нагревают на горелке до температуры размягчения стекла (рис. 9.26 а). Затем капилляр быстро растягивают, образуя пипетку, показанную на рисунке 9.26 б. Для этих технологических операций выпускают специальные аппараты (микроэлектродные кузнецы или «пуллеры»), предназначенные для нагревания и равномерного растягивания стеклянных капилляров до нужной степени. Эти аппараты позволяют достаточно просто наладить изготовление стеклянных микроэлектродов.

Рис. 9.26. Стеклянные капиллярные электроды, заполненные раствором электролита:

а — сечение тонкого стеклянного капилляра; б — при нагревании и растягивании капилляр сужается; в — окончательная конструкция электрода из стеклянной микропипетки Растянутый капилляр разламывают на две половинки, получая микропипетки, конец которых имеет диаметр порядка 1 мкм. Из такой микропипетки изготавливается микроэлектрод, показанный на рисунке 9.26 в.

Он заполнен раствором электролита (чаще всего это ЗМ КС1). Пипетку закрывают крышкой, на которой укреплён металлический электрод (рис. 9.26 в).

Металлический электрод находится в контакте с имеющимся внутри пипетки электролитом. Этот электрод часто изготавливают из серебряной проволоки с поверхностью, электролитически покрытой слоем AgCl.

Иногда используют также проволоку из платины или нержавеющей стали.