Fabrication of a Micro-thermoelectric Probe

A novel technique for the fabrication of a glass micropipette-based thermal sensor was developed utilizing inexpensive thermocouple materials. Thermal fluctuation with a resolution of ${\pm}0.002$ K was measured using the fabricated thermal probe. The sensors comprise unleaded low-melting point solder alloy (Sn) as a core metal inside a borosilicate glass pipette coated with a thin film of Ni, creating a thermocouple junction at the tip. The sensor was calibrated using a thermally insulated calibration chamber, the temperature of which can be controlled with a precision of ${\pm}0.1$ K and the thermoelectric power (Seebeck coefficient) of the sensor was recorded from 8.46 to $8.86{\mu}V$/K. The sensor we have produced is both cost-effective and reliable for thermal conductivity measurements of micro-electromechanical systems (MEMS) and biological temperature sensing at the micron level.

마이크로 프로브 기반 열전 센서 제작 기술

마이크로 수준에서의 온도측정을 위하여 유리 피펫 기반의 프로브형 온도센서를 제작하였다. 이를 이용하여 정밀도 ${\pm}$ 0.1 K 를 가지는 온도측정 보정 실험을 수행하였다. 본 연구에서 제작한 방식은 저온의 용융점을 갖는 솔더합금(Sn)을 피펫에 내부에 주입하고 외부에 니켈(Ni) 코팅을 하여 열전대를제작함으로써 저비용의 프로브형 온도센서를 구현하였다. 제작된 센서 팁 끝단의 지름은 5 Am 에서 30 Am 로 피펫을 가열하여 당기는 방식으로 프로브 끝단의 크기를 조절하였다. 제작된 온도센서는 챔버내에서 정밀하게 제어된 온도 조절기를 사용하여 보정하였으며, 이를 통하여 얻어진 열전계수의 범위는 8.46 에서 $8.86{\mu}V$/K 의 값을 얻었다. 이를 이용하면 MEMS 소자, 세포, 티슈 등의 바이오 소재의 온도 및 열특성 측정용 프로브로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.