(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211135546.9 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 厦门大学 地址 361000 福建省厦门市思明南路42 2号 (72)发明人 侯旭　卞发洲　郑靖　王树立　 高晗翕　 (74)专利代理 机构 厦门市首创君 合专利事务所 有限公司 3 5204 专利代理师 游学明 (51)Int.Cl. B24B 19/16(2006.01) B24B 19/22(2006.01) B24B 49/00(2012.01) B24B 49/10(2006.01) B24B 41/06(2012.01) (54)发明名称 一种集多通道孔径检测及纳米孔制备于一 体的装置及其使用方法 (57)摘要 本发明公开了一种集多通道孔径检测及纳 米孔制备于一体的装置及其使用方法， 所述的装 置， 含有夹持器、 直线轴承、 导电探头、 载盘、 滚 珠 轴承、 电机、 支撑架、 主机外壳、 人机交互界面和 电路。 其中， 夹持器、 直线轴承、 载盘、 滚 珠轴承和 电机构成打磨部分； 导电探头、 人机交互界面和 电路构成检测控制部分； 将 夹持器、 直线轴承、 导 电探头、 载盘、 滚珠轴承、 电机、 人机交互界面和 电路同时置入主机外壳构成集纳米孔制备及纳 米孔孔径检测于一体的装置。 本发 明实现了多通 道孔径实时检测及纳米孔的可控制备， 对于在纳 米尺度下通道中的科学问题研究中具有广泛的 应用前景。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115464511 A 2022.12.13 CN 115464511 A 1.一种集多通道孔径检测及纳米孔制备于一体的装置， 其特征在于： 包括主机外 壳， 所 述的主机外壳内设有电路单元、 外壳正面设有人机交互界面； 外壳上设有支撑架， 所述的支 撑架包括竖直柱和水平板 两部分； 其中水平板位于 外壳上方并和外壳的上表面平行； 一载盘设于外壳的上表面中间部分、 支撑架 的水平板正下方； 且载盘内设有磨具和导 电溶液； 所述的磨具能够相对于水平板 旋转； 水平板中心底部向下设有导电探头， 导电探头末端浸没在载盘的导电溶液内， 其上端 接入信号检测电路中； 水平板还设有至少一穿孔， 所述的穿孔用于嵌入直线轴承， 直线轴承中插入夹持器， 以 保持打磨过程中夹持器的稳定； 毛细管密封锐化金属丝插接于夹持器内， 所述的毛细管密 封锐化金属丝顶端接入信号检测电路； 毛细管密封锐化金属丝末端依靠重力浸没在载盘的 导电溶液内， 并与载盘磨具接触。 2.根据权利要求1所述的一种集多通道孔径检测及纳米孔制备于一体的装置， 其特征 在于： 磨具为包括砂纸或砂轮在内的打磨类 器件。 3.根据权利要求1所述的一种集多通道孔径检测及纳米孔制备于一体的装置， 其特征 在于： 所述的磨具相对于水平板旋转， 是通过磨具和载盘形成同步旋转连接 关系， 所述的载 盘通过驱动单 元旋转。 4.根据权利要求1所述的一种集多通道孔径检测及纳米孔制备于一体的装置， 其特征 在于： 所述的驱动单元为电机， 所述的电机 设于外壳内， 电机的输出轴同载盘形成同步旋转 连接关系。 5.根据权利要求1所述的一种集多通道孔径检测及纳米孔制备于一体的装置， 其特征 在于： 还包括直线轴承， 直线轴承嵌入水平板穿 孔， 夹持器由上至下穿过直线轴承。 6.根据权利要求1所述的一种集多通道孔径检测及纳米孔制备于一体的装置， 其特征 在于： 所述的支撑架的竖直柱设于 外壳的上表面靠 近边缘处。 7.根据权利要求1所述的一种集多通道孔径检测及纳米孔制备分析于一体的装置， 其 特征在于： 夹持器包括夹 头和中空套杆， 用来夹持玻璃纳米孔。 8.根据权利要求1所述的一种集多通道孔径检测及纳米孔制备分析于一体的装置， 其 特征在于： 人机交互界面硬件包括LCD 显示屏和触摸屏， 并在此硬件基础上搭载图形用户界 面。 9.根据权利要求8所述的图形用户界面， 其特征在于： 图形用户界面包括电信号显示、 孔径尺寸显示、 打磨时间显示、 打磨速度调控、 开关功能和任务完成提醒。 10.根据权利要求1至9任一项所述的装置的使用方法， 其特征在于： 通过人机交互界面 控制电机转速和制备时间， 由此控制纳米孔制备速度； 夹持器中夹持毛细管密封锐化金属 丝， 并在垂直于纳米孔制备平面的方向上自动向下移动， 毛细管密封锐化金属丝末端始终 浸润在导电溶液中， 并与磨具接触； 同时底部载盘带动磨具对毛细管密封锐化金属丝尖端 进行打磨； 当毛细管密封锐化金属丝尖端暴露时， 打磨电阻发生变化， 经信号检测电路获取 实时电信号， 电路再将信号 放大并转换成数字信号， 并通过 人机交互界面实时显示数据。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115464511 A 2一种集多通道孔径检测及纳米孔制备于一体的装 置及其使用 方法 技术领域 [0001]本发明涉及纳米孔制 备、 纳米孔孔径检测领域， 具体的是一种集多通道孔径检测 及纳米孔制备于一体的装置 。 背景技术 [0002]玻璃纳米孔道制备是将电化学锐化的金或铂等微丝尖端密封在毛细管末端。 使用 基于高输入阻抗金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的电路手动打磨毛细管末端， 以 监测金或铂等微丝尖端在毛细管末端裸露出 的半径。 基于抛光电路阻抗的数值分析， 适当 偏置MOSFET电路， 可重复制造半径小至10nm的纳米孔道， 并可根据金或铂等微丝尖端电流 大小来确定纳米孔的尺寸。 但是， 目前在玻璃纳米孔手动打磨过程中， 研究员接收手动打磨 报警设备的停止信号并做出反应的时间相比于机器更长， 由此造成过度打磨； 另一方面， 打 磨过程中， 纳米孔孔径大小无法实时检测， 研究员需要在打磨的过程中不断的通过显微镜 观察孔径大小， 因此所制备出的纳米孔孔径大小存在很大的偶然性。 所以， 目前的玻璃纳米 孔道制备存在 效率低、 成功率低和无法实时孔径检测的问题。 对于在纳米尺度下通道中的 科学问题研究中具有广泛的应用前 景。 发明内容 [0003]本发明的目的是解决上述问题， 提供一种集多通道孔径检测及纳 米孔制备于一体 的装置， 它能同时实现纳米孔制备和对纳米孔孔径实时的检测， 对于在纳米尺度下通道中 的科学问题研究中具有广泛的应用前 景。 [0004]为达到上述目的， 本发明采用了以下技 术方案。 [0005]一种集多通道孔径检测及纳米孔制 备于一体的装置， 包括主机外壳， 所述的主机 外壳内设有电路单元、 外壳正面设有 人机交互界面； 外壳上设有支撑架， 所述的支撑架包括 竖直柱和水平板 两部分； 其中水平板位于 外壳上方并和外壳的上表面平行； [0006]一载盘设于外壳的上表面中间部分、 支撑架的水平板正下方； 载盘内设有磨具和 0.02M浓度的KCl溶 液； 所述的磨具能够相对于水平板 旋转； [0007]水平板中心底部向下设有导电探头， 导电探头末端浸 没在载盘的0.02M浓度的KCl 溶液内； [0008]水平板还设有至少一个穿孔， 所述的穿孔用于嵌入直线轴承， 直线轴承中插入夹 持器； 毛细管密封锐化金属丝插接在夹持器内， 所述的毛细管密封锐化金属丝顶端接入信 号检测电路； 毛细管密封锐化金属 丝末端浸没在载盘的导电溶液(例如0.02M浓度的KCl溶 液)内， 并与载盘磨具接触。 [0009]毛细管密封锐化金属丝与导电溶液的整体电阻为打磨电阻。 打磨过程中， 由于毛 细管密封 锐化金属丝裸露出来的尖端孔径不断变大， 打磨电阻不断变小。 [0010]进一步， 磨具包括砂纸或砂轮。说　明　书 1/4 页 3 CN 115464511 A 3