借助显微镜用普通偶丝制作微细热电偶

　　1引言

　　热电偶测温是温度测量的一种主要方法，由于响应速度快、制作简单、重复性好、测温范围宽且环境适应性强，而被广泛采用。热电偶在用于快速变化的温度测量时，要求热容量小，对被测物体或流体的温度场干扰小，通常采用没有保护套的裸露细丝热电偶，并且希望测温接点的几何尺度尽可能小。在一些特殊情况下，也有采用薄膜热电偶测量快速变化的温度fll。另外还有特殊的贵金属复合层热电偶丝，如用于测量大气温度波动的微型热电偶，其偶丝直径甚至可以达到0.5 m[2]。

　　普通热电偶丝的直径一般在50~ 500 u.m，工业测温也使用直径大于等于1 mm的热电偶，以保证测量的稳定与耐久性。用于瞬态的温度测量时，应选用50 ~ 100 um直径的偶丝。更细的偶丝则通常不易获得，而且价格昂贵，合金丝沿长度的材质不均匀还可能增大测量误差。由于偶丝的直径太小，用眼睛直接观察与操作已经比较困难，稍有不慎，就会导致细偶丝断线，甚至丢失，而且不容易再找回。使用微细偶丝制作热偶接点，通常需要在显微镜下操作，使用微操作平台，如果需要与沿伸导线连接，则会进一步增加操作难度。

　　为避免以上提到的诸多不便，寻找相对简单的微细热电偶制作方法，本文尝试使用直径100 um的普通细偶丝，在显微镜监视下对偶丝末端进行电解腐蚀，可以形成直径小于20 um并且有足够长度的微细尖端，两根偶丝的尖端在显微镜下被移动至相交，然后用电火花焊接，形成微细热电偶接点。这样制作微细热电偶的方法，避免了寻找极细热电偶丝的困难，而且在制作过程中，所接触的都是直径比较大的普通热偶丝，多数步骤如夹持、固定、穿线、移动和焊接，都是以较粗的普通热偶丝为操作对象，只是在用于测温的接点上使用显微操作方法，进行腐蚀和焊接，因此明显降低了制作过程中大多数工序的难度。

　　2方法与结果

　　由普通的热电偶丝制作微细尖端热电偶的制作过程，大致由以下几个步骤组成:

　　(1)热偶丝材料的准备和热电偶的常规制作过程;

　　(2)热偶测量端的偶丝末端在显微观察之下进行电解腐蚀，形成比原偶丝直径小得多的微细丝尖端;

　　(3)两根偶丝的微细尖端在显微镜监视下用显微操作位移台进行移动定位，使两个尖端相接触，通过火花放电焊接成微小的热偶接点。

　　具体的过程为:首先确定使用的热电偶材料，如铜一康铜，镍铬一康铜，取合适直径的热电偶丝，本文中选用直径为100 um的铜一康铜材料。按照常规的制作程序，进行热偶丝的连接，在较长的引线段可以加上保护套管，避免热偶丝与其他电路发生短路，同时保护偶丝，减少机械损伤的可能性。焊接参考端接点，留出连接到测温仪表的引线。以上步骤与普通热电偶制作过程相同，唯一的区别是测量端的两根偶丝暂时不焊接。