本發(fā)明涉及一種具有探針尖端的探針，例如空氣數(shù)據(jù)探針，以及制造探針尖端的方法。

背景技術(shù)：

皮托管探針測(cè)量流體流動(dòng)速度。皮托管探針或皮托管靜態(tài)探針常常用于確定飛行器的空速。皮托管探針或皮托管靜態(tài)探針的探針尖端包括用于壓力測(cè)量所必不可少的入口孔。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種探針組件包括：熱源；和探針尖端，其構(gòu)造成增強(qiáng)由熱源提供到探針的前端尖端中的熱的傳導(dǎo)。探針尖端包括：第一區(qū)域，其至少在z方向上具有高的導(dǎo)熱性，其中，z方向與探針尖端延伸所沿著的軸線平行；和至少一個(gè)附加的區(qū)域，其具有與第一區(qū)域不同的熱特性。

附圖說(shuō)明

應(yīng)理解的是，繪圖僅描繪示例性實(shí)施例，并因此在范圍上不被認(rèn)為是限制的，將利用附圖通過(guò)附加的特異性和細(xì)節(jié)來(lái)描述示例性實(shí)施例，在附圖中：

圖1a是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的被包括在探針組件中的示例性探針尖端的橫截面視圖。

圖1b是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的被包括在探針組件中的另一示例性探針尖端的橫截面視圖。

圖2a-2b圖示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的被包括在探針的示例性探針尖端中的空隙的示例。

圖3a-3b圖示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的探針尖端的快速修復(fù)或更換的示例性過(guò)程。

圖4圖示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例管理探針組件的熱輸入的方法。

依照常見的做法，所描述的各種特征未按比例繪制，而是繪制成強(qiáng)調(diào)與示例性實(shí)施例相關(guān)的特定特征。

具體實(shí)施方式

在以下的詳細(xì)說(shuō)明中，對(duì)附圖作出參考，所述附圖形成本文的一部分并且特定的說(shuō)明性實(shí)施例通過(guò)示例的方法在其中被示出。然而，應(yīng)理解的是，可利用其它的實(shí)施例，并且可作出邏輯、機(jī)械和電氣變化。此外，在繪圖和說(shuō)明書中介紹的方法不應(yīng)被解釋成限制各步驟可執(zhí)行的順序。因此，以下的詳細(xì)說(shuō)明不應(yīng)從限制意義上來(lái)理解。

在一些系統(tǒng)中，皮托管探針被用于幫助確定飛行器的空速。為了確定流體流動(dòng)速度，將管放入流體中，以便探針的入口孔直接指向流動(dòng)的流體。該流體可以是諸如空氣或液體的介質(zhì)。皮托管將壓力氣動(dòng)地傳遞至壓力傳感器，所述壓力傳感器測(cè)量由于通過(guò)入口孔進(jìn)入的流動(dòng)流體引起的壓力。皮托管通常具有加熱元件，以防止管被冰所阻塞。這些探針滿足這些防冰和除冰需求的能力是交通運(yùn)輸部和聯(lián)邦航空管理局的許多規(guī)章的主題，包括針對(duì)過(guò)冷大滴結(jié)冰狀況、混合相與冰晶結(jié)冰狀況的適航標(biāo)準(zhǔn)。

在迎角大于零時(shí)，皮托管探針或皮托管靜態(tài)探針的探針尖端區(qū)域顯著影響總壓測(cè)量的精度。由于在探針的入口孔處的鋒利的前緣有助于在各種迎角時(shí)的空氣壓力的精確測(cè)量，并且這些前緣經(jīng)受結(jié)冰，所以關(guān)鍵的是，驅(qū)使熱進(jìn)入探針最前面的區(qū)域(即，探針尖端)，以便滿足這些除冰和防冰需求。增大向加熱器施加的功率可能不是實(shí)現(xiàn)該目的的有效方式，因?yàn)槠淇赡軐?dǎo)致在探針的某些區(qū)域中過(guò)熱，并且由于所產(chǎn)生的高水平的熱而可明顯增加探針過(guò)早失效的風(fēng)險(xiǎn)。由于上述原因以及由于下述其他原因，所以在閱讀和理解本說(shuō)明書時(shí)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得顯而易見的是，在本領(lǐng)域存在對(duì)用于探針的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法的需求，所述探針有效地管理熱輸入，以在維持探針性能的同時(shí)節(jié)省功率并滿足防冰和除冰需求。

本文所描述的實(shí)施例為探針組件提供一種探針尖端，所述探針尖端允許來(lái)自探針熱源的熱輸入移動(dòng)進(jìn)入前端尖端區(qū)域。本文所提供的實(shí)施例適用于皮托管探針和其他空氣數(shù)據(jù)探針，其中除冰和防冰設(shè)計(jì)需求可受益于所述能力，以使熱輸入優(yōu)選地從一個(gè)區(qū)域移動(dòng)至另一區(qū)域。探針尖端包括一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，其中，每個(gè)區(qū)域具有各自的熱性能。在示例性實(shí)施例中，該熱性能是在該區(qū)域中的材料的特性。探針尖端設(shè)計(jì)成具有各向異性的材料熱性質(zhì)。例如，探針尖端可在一個(gè)方向上具有較高的導(dǎo)熱性，而在另一方向上充當(dāng)隔熱體。在示例的實(shí)施例中，探針尖端被設(shè)計(jì)成使得探針尖端在一個(gè)方向上的導(dǎo)熱性大于在垂直方向上的導(dǎo)熱性。

在一些實(shí)施例中，探針尖端是可更換的。在一些實(shí)施例中，可更換的探針尖端是插入模塊。在一些實(shí)施例中，可更換的探針尖端通過(guò)專用感應(yīng)銅焊工作單元更換或安裝。在一些實(shí)施例中，可更換的探針尖端被機(jī)械地裝接。

圖1a-1b是被包括在皮托管探針中的示例性探針尖端100a和100的橫截面視圖。探針尖端100a和100在熱源115的外側(cè)圍繞z軸120呈圓柱形延伸。熱經(jīng)由被包括在皮托管探針中的熱源115提供至探針尖端100a和100。如圖1a-1b所示，在示例性實(shí)施例中，熱源115是加熱線圈。在示例性實(shí)施例中，加熱線圈115圍繞中空的圓柱形中心125(諸如探針的入口孔)纏繞。在圖1a-1b所示的示例中，該熱由延伸通過(guò)中空的圓柱形中心125的加熱線圈115提供。然而，在一些實(shí)施例中，可提供別的熱源。加熱線圈115可以是雙層纏繞的加熱絲、雙螺旋線圈或適合皮托管探針加熱需求的任何其他加熱線圈。加熱線圈115必須維持最小的徑向覆蓋，并且在一些示例中如果太緊則可能在使用中過(guò)早失效。為此，加熱線圈115沒有延伸至探針尖端的前端尖端區(qū)域110。

如圖1a所示，探針尖端100a構(gòu)造成包括至少兩個(gè)區(qū)域101a和105a，所述至少兩個(gè)區(qū)域101a和105a帶有不同的材料性能，以將由加熱線圈115提供的熱引導(dǎo)至前端尖端區(qū)域110。在示例性實(shí)施例中，區(qū)域101a和105a圍繞z軸120延伸360度，并且是軸向?qū)ΨQ的。在圖1a所示的示例中，每個(gè)區(qū)域具有不同的材料熱性質(zhì)。在示例性實(shí)施例中，區(qū)域101a和105a構(gòu)造成使得探針尖端在z方向上的導(dǎo)熱性高于在徑向方向r和切向方向θ上的導(dǎo)熱性。在圖1a-1b的示例中，這些區(qū)域的導(dǎo)熱性利用徑向(r、θ、z)坐標(biāo)系150定義，并且z方向與探針尖端100a延伸所沿著的z軸120平行。

在圖1a所示的示例中，區(qū)域105a被包括在前端尖端區(qū)域110中。區(qū)域101a鄰近區(qū)域105a。區(qū)域105a構(gòu)造成至少在z方向上具有導(dǎo)熱性。在示例性實(shí)施例中，區(qū)域101a構(gòu)造成用作帶有各向同性性質(zhì)的隔熱體。在這樣的示例中，由加熱線圈115提供的熱在z方向上被引導(dǎo)通過(guò)至少在z方向上具有高的導(dǎo)熱性的區(qū)域105a。

在示例性實(shí)施例中，被包括在探針尖端100a中的至少兩個(gè)區(qū)域101a和105a中的至少一個(gè)區(qū)域通過(guò)增材制造(諸如電子束熔融(ebm)、直接金屬激光燒結(jié)(dmls)等)的工藝形成。在示例性實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)某些材料的晶粒生長(zhǎng)和晶粒取向的性質(zhì)的了解，探針尖端100a被制作成帶有特定的預(yù)置特征，所述特定的預(yù)置特征產(chǎn)生不同的熱特性，以增強(qiáng)從熱源115到探針尖端區(qū)域110的熱的流動(dòng)。

在示例性實(shí)施例中，憑借增材制造的工藝，通過(guò)提供各向異性的微觀結(jié)構(gòu)，可將單一材料用于制作被包括在探針尖端100a中的至少兩個(gè)區(qū)域中的多個(gè)區(qū)域。例如，通過(guò)遍及多個(gè)晶粒以優(yōu)選的晶粒生長(zhǎng)和取向來(lái)生長(zhǎng)或淀積單一材料，區(qū)域101a和105a兩者被制作成使得105a構(gòu)造成具有第一熱特性(諸如至少在z方向上的傳導(dǎo)性)，而101a構(gòu)造成具有與區(qū)域105a的特性不同的特性(諸如用作隔熱體)。在示例性實(shí)施例中，通過(guò)增材制造的工藝，可將兩種不同的材料用于制作被包括在探針尖端100a中的至少兩個(gè)區(qū)域中的多個(gè)區(qū)域。例如，通過(guò)遍及多個(gè)晶粒以優(yōu)選的晶粒生長(zhǎng)和取向來(lái)生長(zhǎng)或淀積第一材料，區(qū)域105a構(gòu)造成具有第一熱特性(諸如至少在z方向上的高的傳導(dǎo)性)，以及通過(guò)遍及多個(gè)晶粒以優(yōu)選的晶粒生長(zhǎng)和取向來(lái)生長(zhǎng)或淀積第二材料，區(qū)域101a構(gòu)造成具有與區(qū)域105a的特性不同的特性(諸如用作隔熱體)。

在示例性實(shí)施例中，被包括在探針尖端100a中的至少兩個(gè)區(qū)域101a和105a中的至少一個(gè)區(qū)域通過(guò)減材制造利用不同的材料形成，使得材料固有地具有由探針尖端100所期望的熱特性，以增強(qiáng)在前端尖端區(qū)域110中所傳導(dǎo)的熱。在示例性實(shí)施例中，至少兩個(gè)區(qū)域101a和105a中的每個(gè)區(qū)域利用減材制造的工藝由不同的材料制成。在這樣的示例中，區(qū)域105a可由銅合金制成，以至少在z方向上具有高的導(dǎo)熱性，而區(qū)域101a可由隔熱材料制成。

在示例性實(shí)施例中，至少兩個(gè)區(qū)域101a和105a的區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域利用用于制作探針尖端100的單一的、高度傳導(dǎo)的材料(諸如銅合金或鎳合金)制作。在示例性實(shí)施例中，在傳導(dǎo)材料中引入空隙，以產(chǎn)生強(qiáng)隔熱體或在期望的方向上引導(dǎo)從熱源115接收的熱。在這樣的實(shí)施例的一個(gè)示例中，強(qiáng)隔熱體(例如，區(qū)域101a)通過(guò)在均勻建構(gòu)的材料中引入空隙而制作(參見圖2a)。如圖2a所示，在材料221中引入空隙225，以制作隔熱材料220。在示例性實(shí)施例中，通過(guò)增材制造的工藝可在用于制作的高度傳導(dǎo)的材料中引入這些空隙。

在示例性實(shí)施例中，在z方向上帶有強(qiáng)導(dǎo)熱性的各向異性結(jié)構(gòu)通過(guò)使稀疏連接并嵌套的管的集合沿z軸分層來(lái)制作，使得在z方向上的導(dǎo)熱性比在r和θ方向上強(qiáng)(參見圖2b)。圖2b是根據(jù)通過(guò)z軸所觀察的、由稀疏連接并嵌套的管201組成的、被包括在探針尖端100中的區(qū)域200的示例性實(shí)施例的頂視圖。如圖2b所示，管201布置有空隙205，使得通過(guò)z軸但不沿著管201的徑向方向引導(dǎo)來(lái)自熱源115的熱。因而，在圖2b所示的示例中，將分層工藝用于制作探針尖端100a，使得區(qū)域101a具有隔熱的熱性質(zhì)，并且區(qū)域105a在z方向上具有高的導(dǎo)熱性。

探針100a能被分為多于兩個(gè)的區(qū)域，使得每個(gè)區(qū)域構(gòu)造成具有進(jìn)一步增強(qiáng)熱從熱源115到前尖端區(qū)域110的流動(dòng)的熱特性。在圖1b所示的示例中，探針尖端100被分成五個(gè)區(qū)域101、102、103、104和105。在示例性實(shí)施例中，區(qū)域101-105圍繞z軸120延伸360度并且軸向?qū)ΨQ。在圖1b所示的示例中，每個(gè)區(qū)域具有不同的材料熱特性。在示例性實(shí)施例中，區(qū)域101-105構(gòu)造成使得探針尖端在z方向上的總導(dǎo)熱性比在徑向方向r和切向方向θ上的導(dǎo)熱性高。在圖1的示例中，這些區(qū)域的導(dǎo)熱性利用徑向(r、θ、z)坐標(biāo)系150定義，并且z方向與探針尖端100延伸所沿著的z軸120平行。

在圖1b所示的示例中，區(qū)域101鄰近加熱線圈115和被包括在前端尖端區(qū)域110中的區(qū)域105。區(qū)域101構(gòu)造成用作儲(chǔ)存來(lái)自加熱線圈115的熱的儲(chǔ)熱器，其可被區(qū)域105接近。因此，區(qū)域101具有高的導(dǎo)熱性κ，并構(gòu)造成在所有方向上具有均勻的熱特性，使得在z方向上的導(dǎo)熱性κz等于在r方向上的導(dǎo)熱性κr和在θ方向上的導(dǎo)熱性κθ。

在圖1b所示的示例中，區(qū)域103鄰近區(qū)域101和加熱線圈115，并遠(yuǎn)離前端尖端區(qū)域110。當(dāng)加熱線圈115被充分通電時(shí)，區(qū)域103接收最大的熱，該最大的熱可導(dǎo)致圍繞區(qū)域103的熱斑。為了防止過(guò)量的熱通過(guò)探針散布，區(qū)域103構(gòu)造成用作帶有各向同性性質(zhì)的隔熱體。因此，在z方向上的導(dǎo)熱性κz等于在r方向上的導(dǎo)熱性κr和在θ方向上的導(dǎo)熱性κθ，但明顯小于區(qū)域101中的導(dǎo)熱性。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)熱性不是在所有方向上都是均勻的。

在圖1b所示的示例中，區(qū)域104是探針尖端100的耐磨硬外皮。區(qū)域104用作用于探針尖端100的保護(hù)蓋，并由在所有方向上具有均勻熱特性的致密材料組成。在示例性實(shí)施例中，區(qū)域104以在z方向、r方向和θ方向上的最小導(dǎo)熱性運(yùn)行。

在圖1b所示的示例中，區(qū)域105被包括在前端尖端區(qū)域110中，并鄰近孔125?？?25對(duì)于皮托管探針具有接近流入的流體介質(zhì)(諸如空氣)的通道并測(cè)量其壓力是重要的。區(qū)域105用作熱芯，其允許熱在z方向上從區(qū)域101傳導(dǎo)至尖端的端部。因此，區(qū)域105構(gòu)造成具有這樣的熱特性，即使得在z方向上的導(dǎo)熱性κz明顯高于在r方向上的導(dǎo)熱性κr和在θ方向上的導(dǎo)熱性κθ。

在示例性實(shí)施例中，在探針尖端100中包括有用作弱隔熱體的附加區(qū)域。在圖1b所示的示例中，區(qū)域102構(gòu)造成用作沿著探針尖端100的內(nèi)緣定位的弱隔熱體。在示例性實(shí)施例中，區(qū)域102構(gòu)造成用作輕度的各向異性隔熱體。區(qū)域102鄰近區(qū)域101、103、104和105以及孔125。在圖1b所示的示例中，區(qū)域104作為保護(hù)層，并可具有比區(qū)域105低的導(dǎo)熱性值，以允許熱能沿著區(qū)域105朝探針尖端傳導(dǎo)。相應(yīng)地，區(qū)域102構(gòu)造成在r和θ方向上具有比在z方向上低的導(dǎo)熱性。在r和θ方向上的導(dǎo)熱性還小于區(qū)域101中的導(dǎo)熱性。

區(qū)域101-105可由包括但不限于銅合金、鎳合金、不銹鋼、鋁等等或它們的組合的材料組成。在示例性實(shí)施例中，被包括在探針尖端100中的至少兩個(gè)區(qū)域101-105中的至少一個(gè)區(qū)域通過(guò)減材制造利用不同的材料形成，使得材料固有地具有如由探針尖端100所期望的熱特性，以增強(qiáng)在前端尖端區(qū)域110中所傳導(dǎo)的熱。例如，區(qū)域105構(gòu)造成具有這樣的導(dǎo)熱性，即該導(dǎo)熱性至少在z方向上明顯比周圍材料的導(dǎo)熱性高。因此，區(qū)域105可利用與用于制作區(qū)域101和102的材料不同的材料來(lái)制作。在這樣的示例中，區(qū)域105能利用具有比用于制作周圍區(qū)域101和102的材料高的導(dǎo)熱性的材料來(lái)制作。

在示例性實(shí)施例中，被包括在探針尖端100中的至少兩個(gè)區(qū)域101-105中的至少一個(gè)區(qū)域通過(guò)增材增材制造工藝(諸如電子束熔融(ebm)、直接金屬激光燒結(jié)(dmls)等)形成。在示例性實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)特定材料的晶粒生長(zhǎng)和晶粒取向的性質(zhì)的了解，探針尖端100被制作成帶有特定的預(yù)置特征，所述特定預(yù)置特征產(chǎn)生不同的熱特性以增強(qiáng)從熱源到探針尖端區(qū)域的熱流動(dòng)。如關(guān)于圖1a所描述地，在示例性實(shí)施例中，通過(guò)增材制造的工藝可將單一材料用于制作被包括在探針尖端100中的至少兩個(gè)區(qū)域中的多個(gè)區(qū)域。

在示例性實(shí)施例中，可將不同的材料用于增材制造工藝，以制作至少兩個(gè)區(qū)域101-105中的不同區(qū)域。例如，區(qū)域101可通過(guò)遍及鎳合金的多個(gè)晶粒以優(yōu)選的晶粒生長(zhǎng)和取向來(lái)生長(zhǎng)或淀積鎳合金晶粒制成，而區(qū)域105可通過(guò)遍及銅合金的多個(gè)晶粒以優(yōu)選的晶粒生長(zhǎng)和取向來(lái)生長(zhǎng)或淀積銅合金晶粒制成。在示例性實(shí)施例中，至少兩個(gè)區(qū)域101-105中的每個(gè)區(qū)域由不同的材料制成。在這樣的示例中，在所有方向上具有高的、均勻的導(dǎo)熱性的區(qū)域101利用與在所有方向上具有高的、均勻的非傳導(dǎo)性的區(qū)域103不同的材料制成。此外，可利用單一材料制作區(qū)域105，通過(guò)遍及多個(gè)晶粒以優(yōu)選的晶粒生長(zhǎng)和取向來(lái)生長(zhǎng)或淀積材料，所述單一材料固有地具有期望的、定向的熱特性。

在示例性實(shí)施例中，至少兩個(gè)區(qū)域101-105中的區(qū)域利用單一材料制作。在示例性實(shí)施例中，將高度傳導(dǎo)的材料(諸如銅合金或鎳合金)用于制作探針尖端100。在示例性實(shí)施例中，在傳導(dǎo)材料中引入空隙，以產(chǎn)生強(qiáng)隔熱體或在期望的方向上引導(dǎo)從熱源115接收的熱。在這樣的實(shí)施例的一個(gè)示例中，強(qiáng)隔熱體(例如，區(qū)域103)通過(guò)在均勻建構(gòu)的材料中引入空隙制作(見圖2a)。如圖2a所示，在材料221中引入空隙225，以制作隔熱材料220。在示例性實(shí)施例中，通過(guò)增材制造的工藝，可在用于制作的、高度傳導(dǎo)的材料中引入這些空隙。

在示例性實(shí)施例中，在z方向上帶有強(qiáng)導(dǎo)熱性的各向異性結(jié)構(gòu)通過(guò)使稀疏連接并嵌套的管的集合沿著z軸分層來(lái)制作，使得在z方向上的導(dǎo)熱性比在r和θ方向上強(qiáng)(見圖2b)。圖2b是根據(jù)通過(guò)z軸觀察的、由稀疏連接并嵌套的管201組成的、被包括在探針尖端100中的區(qū)域200的示例性實(shí)施例的頂視圖。如圖2b所示，管201布置有空隙205，使得通過(guò)z軸但不沿著管201的徑向方向引導(dǎo)來(lái)自熱源115的熱。

在示例性實(shí)施例中，可將上述工藝的組合用于制作圖1a和1b所描述的探針尖端的至少兩個(gè)區(qū)域中的區(qū)域。例如，利用減材制造的工藝，區(qū)域103可由均勻的隔熱材料制成。利用增材制造的工藝，構(gòu)造成具有均勻?qū)嵝缘膮^(qū)域101與構(gòu)造成用作弱隔熱體的區(qū)域102可利用單一銅合金通過(guò)在銅材料內(nèi)引入空隙以給區(qū)域102提供隔熱特性而制成。此外，區(qū)域105可通過(guò)利用分層的工藝制成，以增強(qiáng)朝尖端的前端的熱流動(dòng)。

在一些實(shí)施例中，探針尖端100與皮托管探針組件的其余部分是可分離的。在示例性實(shí)施例中，可分離的探針尖端100通過(guò)銅焊工藝裝接至探針。圖3a-3b圖示了探針尖端100的快速修復(fù)或更換的示例性過(guò)程。在圖3a-3b所示的示例中，具有帶有期望的熱特性的區(qū)域101-105中的至少一個(gè)區(qū)域的、帶有各向異性材料熱特性的探針尖端100利用本文所描述的制造工藝中的至少一種制造工藝形成。得到的探針尖端包括凹槽178，使得當(dāng)與探針180裝接時(shí)，凹槽178圍繞加熱線圈115的頂端。凹槽178可充滿銅焊填料175。在將探針尖端100銅焊并裝接至探針180的其余部分之后，將探針尖端100安置在固定裝置170中，以使探針尖端與探針180的中心軸線120對(duì)準(zhǔn)。在圖1a-1b中，中心軸線120是熱源115延伸所沿著的z軸120。在示例性實(shí)施例中，可進(jìn)行機(jī)加工操作，以去除探針尖端100中的多余材料。

圖4是示出管理探針的熱輸入的示例性方法400的流程圖。方法400增強(qiáng)進(jìn)入探針的探針尖端的前端尖端區(qū)域的熱流動(dòng)。如本文所討論地，關(guān)于圖1-3b所示的探針組件的示例來(lái)描述方法400。然而，方法400同樣可適用于探針組件的其他示例。

方法400在方框402處開始：提供構(gòu)造成至少在z方向上具有高的導(dǎo)熱性的第一區(qū)域，其中，z方向與探針尖端延伸所沿著的軸線平行，以增強(qiáng)朝著探針尖端的前端的熱。

方法400進(jìn)行到方框404：在探針尖端中提供具有與第一區(qū)域不同的熱特性的至少一個(gè)附加區(qū)域。在示例性實(shí)施例中，在探針尖端中提供至少一個(gè)附加區(qū)域還包括在探針尖端中提供第二區(qū)域，其構(gòu)造成用作在所有方向上帶有均勻?qū)嵝缘膬?chǔ)熱器。在示例性實(shí)施例中，提供至少一個(gè)附加區(qū)域還包括提供第三區(qū)域，其構(gòu)造成在所有方向上用作隔熱體。在示例性實(shí)施例中，在探針尖端中提供至少一個(gè)附加區(qū)域還包括提供第四區(qū)域，其構(gòu)造成用作這樣的輕度的各向異性隔熱體，其在z方向上具有導(dǎo)熱性并且在其它方向上近似無(wú)傳導(dǎo)性，其中，第四區(qū)域的在z方向上的導(dǎo)熱性小于第二區(qū)域的導(dǎo)熱性。

在方法400的示例性實(shí)施例中，第一、第二、第三或第四區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域利用增材制造工藝制作。在示例性實(shí)施例中，利用增材制造工藝還包括利用直接金屬激光燒結(jié)。在示例性實(shí)施例中，利用增材制造工藝還包括利用電子束熔融。

在示例性實(shí)施例中，方法400包括使稀疏連接并嵌套的管的集合在z方向上沿著軸線分層，使得熱在z方向上被引導(dǎo)，其中管由在所有方向上具有均勻的導(dǎo)熱性的材料組成。在示例性實(shí)施例中，方法400包括在沿所有方向具有均勻?qū)嵝缘牟牧现刑峁┛障?。在示例性?shí)施例中，方法400以可選的步驟終止于方框406：將熱源的頂端銅焊在探針尖端的凹槽中，以將探針尖端裝接至探針。

示例實(shí)施例

示例1包括探針組件，其包括：熱源；和探針尖端，其構(gòu)造成增強(qiáng)由熱源提供的熱進(jìn)入探針的前端尖端的傳導(dǎo)，探針尖端包括：第一區(qū)域，其至少在z方向上具有高的導(dǎo)熱性，其中，z方向與探針尖端延伸所沿的軸線平行；和至少一個(gè)附加區(qū)域，其具有與第一區(qū)域不同的熱特性。

示例2包括示例1的探針組件，其中，至少一個(gè)附加區(qū)域中的一個(gè)附加區(qū)域構(gòu)造成用作在所有方向上帶有均勻的導(dǎo)熱性的儲(chǔ)熱器。

示例3包括示例1-2中的任何一個(gè)的探針組件，其中，至少一個(gè)附加區(qū)域中的一個(gè)附加區(qū)域構(gòu)造成在所有方向上用作隔熱體。

示例4包括示例1-3中的任何一個(gè)的探針組件，其中，至少一個(gè)附加區(qū)域中的一個(gè)附加區(qū)域構(gòu)造成用作在z方向上具有導(dǎo)熱性并且在其他方向上近似無(wú)傳導(dǎo)性的弱隔熱體。

示例5包括示例1-4中的任何一個(gè)的探針組件，其中，至少一個(gè)附加區(qū)域中的一個(gè)附加區(qū)域是在所有方向上具有均勻的導(dǎo)熱性的外皮區(qū)域，并且其中，外皮區(qū)域是由致密的耐磨材料組成的探針尖端的保護(hù)外皮。

示例6包括示例1-5中的任何一個(gè)的探針組件，其中，探針尖端包括具有均勻的熱特性的單一傳導(dǎo)材料。

示例7包括示例6的探針組件，還包括傳導(dǎo)材料中的空隙，以在期望的方向上引導(dǎo)由熱源提供的熱。

示例8包括示例1-7中的任何一個(gè)的探針組件，其中，探針尖端是可更換的。

示例9包括示例1-8中的任何一個(gè)的探針組件，其中，第一區(qū)域構(gòu)造成在其他方向上具有比在z方向上的導(dǎo)熱性低的導(dǎo)熱性。

示例10包括示例1-9中的任何一個(gè)的探針組件，其中，探針尖端包括在z方向上沿著軸線分層的稀疏連接并嵌套的管的集合，使得在z方向上引導(dǎo)熱，其中，管由在所有方向上具有均勻的導(dǎo)熱性的材料組成。

示例11包括制作用于探針的探針尖端的方法，方法包括：提供第一區(qū)域，其構(gòu)造成至少在z方向上具有高的導(dǎo)熱性，其中，z方向與探針尖端延伸所沿的軸線平行，以增強(qiáng)朝探針尖端的前端的熱；和在探針尖端中提供至少一個(gè)附加區(qū)域，其具有與第一區(qū)域不同的熱特性。

示例12包括示例11的方法，其中，提供附加區(qū)域還包括以下中的至少一個(gè)：提供第二區(qū)域，其構(gòu)造成用作在所有方向上帶有均勻的導(dǎo)熱性的儲(chǔ)熱器；提供第三區(qū)域，其構(gòu)造成在所有方向上用作隔熱體；和提供第四區(qū)域，其構(gòu)造成用作在z方向上具有導(dǎo)熱性并且在其他方向上近似無(wú)傳導(dǎo)性的弱隔熱體，其中，第四區(qū)域的在z方向上的導(dǎo)熱性小于第二區(qū)域的導(dǎo)熱性。

示例13包括示例11-12中的任何一個(gè)的方法，還包括將熱源的尖端銅焊在探針尖端的凹槽中，以將探針尖端裝接至探針。

示例14包括示例11-13中的任何一個(gè)的方法，還包括在沿所有方向具有均勻?qū)嵝缘牟牧现刑峁┛障丁?/p>

示例15包括示例11-14中的任何一個(gè)的方法，還包括使稀疏連接并嵌套的管的集合在z方向上沿著軸線分層，使得在z方向上引導(dǎo)熱，其中，管由在所有方向上具有均勻的導(dǎo)熱性的材料組成。

示例16包括示例11-15中的任何一個(gè)的方法，其中，提供至少一個(gè)區(qū)域和至少一個(gè)附加區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域還包括利用增材制造工藝制作至少一個(gè)區(qū)域和至少一個(gè)附加區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域。

示例17包括示例16的方法，其中，利用增材制造工藝還包括利用直接金屬激光燒結(jié)。

示例18包括示例16-17中的任何一個(gè)的方法，其中，利用增材制造工藝還包括利用電子束熔融。

示例19包括探針尖端，包括：第一區(qū)域，其在z方向上具有高的導(dǎo)熱性，其中，z方向與探針尖端延伸所沿著的軸線平行，并且其中，第一區(qū)域在其他方向上具有較低的導(dǎo)熱性；第二區(qū)域，其構(gòu)造成用作在所有方向上帶有均勻的導(dǎo)熱性的儲(chǔ)熱器；第三區(qū)域，其構(gòu)造成在所有方向上用作隔熱體；和第四區(qū)域，其構(gòu)造成用作在z方向上具有導(dǎo)熱性并且在其他方向上近似無(wú)傳導(dǎo)性的輕度的各向異性隔熱體，其中，第四區(qū)域的在z方向上的導(dǎo)熱性低于第二區(qū)域的導(dǎo)熱性。

示例20包括示例19的探針尖端，其中，探針尖端包括銅合金或鎳合金。

盡管本文已圖示并描述了特定的實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到的是，旨在用來(lái)達(dá)到相同目的的任何布置可替代所示的特定的實(shí)施例。因此，顯然希望的是，本發(fā)明僅由權(quán)利要求及其等同限定。