[發(fā)明專利]一種硫系玻璃微球的制備裝置及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410355283.1
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104086074B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 戴世勛;呂社欽;吳越豪;李超然;張巍;張培晴;王訓四;沈祥
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學
• 主分類號: C03B19/10
• 分類號: C03B19/10
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司33102
• 代理人: 張一平,徐芙姍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硫系玻璃微球的制備裝置及其制備方法。

背景技術(shù)

光學微球腔因具有極高的品質(zhì)因子和極小的模式體積，在量子電動力學、低閾值激光器、非線性光學、光纖通信、量子光學和傳感器等領(lǐng)域擁有巨大的應用前景。而光學微球腔的品質(zhì)因子，主要由微球腔內(nèi)的衍射損耗、吸收損耗和表面散射損耗構(gòu)成。若被捕獲進入微球腔的光能量，損耗越小，其在腔內(nèi)存儲的時間就越長，品質(zhì)因子也就越高。因此由介電材料制成的微球腔其表面平整度和球形度越好，微球腔的品質(zhì)因子也就越高。

通常介電材料經(jīng)高溫加熱熔融后，靠自身的表面張力作用，形成的玻璃微球具有非常好的表面平整度和球形度。目前用于光學微球腔的玻璃微球的制備方法主要有玻璃粉料漂浮高溫熔融法和CO₂激光加熱光纖芯熔化法兩種。用于硫系玻璃光學微球腔的制備方法主要有：玻璃粉料高溫漂浮熔融法、連續(xù)激光熔融As₂Se₃微納光纖法、電阻加熱As₂Se₃光纖錐法、高溫陶瓷表面加熱As₂Se₂光纖錐法和CO₂激光加熱As₂S₃光纖法。其中加熱硫系光纖制備玻璃微球，受硫系光纖組分的限制，只能用于制備As₂Se₃和As₂S₃組分的玻璃微球，并且一次只能制作一個玻璃微球，而且微球尺寸受光纖尺寸限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種硫系玻璃微球的制備裝置及其制備方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種硫系玻璃微球的制備裝置，包括一儲氣瓶，其特征在于：所述儲氣瓶的出氣口連接第一橡膠軟管，所述第一橡膠軟管的一端連接儲氣瓶的出氣口，另一端連接至緩沖裝置的第一進氣接口，第二橡膠軟管的一端連接至第一橡膠軟管，另一端連接至所述緩沖裝置的第二進氣接口，所述第一進氣接口和第二進氣接口均位于所述緩沖裝置的頂部，并且所述第二橡膠軟管的兩端分別與第二進氣接口和第一橡膠軟管可拆卸連接，所述緩沖裝置具有內(nèi)徑逐漸縮小并且內(nèi)側(cè)面平滑過渡的部分，所述緩沖裝置的底部密封連接至一石英管的頂部，所述石英管豎直設置并且位于加熱爐的爐腔內(nèi)，所述石英管的底部伸出于所述加熱爐并且密封連接至一微球收集裝置，所述微球收集裝置置于一冷卻裝置內(nèi)，并且插入至冷卻裝置的冷卻液內(nèi)。

優(yōu)選地，所述緩沖裝置為一中空圓球并且與所述石英管一體成型。

優(yōu)選地，所述加熱爐的爐腔的內(nèi)壁與所述石英管同向延伸并且與石英管之間具有間距，該間距為4mm-8mm。

為了便于玻璃微球的掉落冷卻，所述石英管的底部為一石英管接口，所述石英管接口的一段為錐形，所述石英管接口位于所述加熱爐外側(cè)，并且插入至所述微球收集裝置，所述石英管接口與微球收集裝置之間用硅脂進行密封。

為了保證所述玻璃粉末能夠熔融充分并且形成微球，所述加熱爐的爐腔的長度至少為600mm。

為了便于控制，所述儲氣瓶的出氣口上設有一氣壓閥門，所述第二橡膠軟管與第一橡膠軟管相連接的一端設有一氣體開關(guān)。

為了便于排氣，所述微球收集裝置有一出氣管，其頂部伸出位于所述冷卻裝置的冷卻液上方。

為了便于粉末進入緩沖裝置，所述第二進氣接口與豎直方向呈45度角傾斜。

上述硫系玻璃微球的制備裝置的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)將硫系玻璃粉末篩選至需要的孔徑，并放入超聲波清洗器中進行清洗除去表面微小附著物；

2)將清洗后的硫系玻璃粉末放入充滿惰性氣體的手套箱，并且在惰性氣體的保護下放入第二橡膠軟管，將所述第二橡膠軟管與第一橡膠軟管和緩沖裝置的第二進氣接口相連接；

3)根據(jù)硫系玻璃成分設定加熱爐的加熱溫度；

4)將儲氣瓶中的惰性氣體通過第一橡膠軟管送入緩沖裝置和石英管中并通氣一段時間排凈緩沖裝置和石英管內(nèi)的空氣；

5)通過儲氣瓶中的惰性氣體將第二橡膠軟管中的硫系玻璃粉末吹進緩沖裝置，進入石英管，硫系玻璃粉末在石英管中受到高溫達到熔融狀態(tài)，并在表面張力作用下形成玻璃微球，玻璃微球通過微球收集裝置收集并且迅速冷卻到室溫。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于該裝置以及方法可以依次制備多個硫系玻璃微球，并且根據(jù)玻璃粉末的尺寸可以控制微球的尺寸，尺寸容易限制，且不受硫系玻璃組分的限制。