[實(shí)用新型]一種激光背面焊接制備正面微納結(jié)構(gòu)的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520251181.5
• 申請(qǐng)日: 2015-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN204504508U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于艷玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): B23K26/21
• 分類號(hào): B23K26/21;B23K26/064;B23K26/70
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技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于激光加工領(lǐng)域，具體涉及一種激光背面焊接制備正面微納結(jié)構(gòu)的裝置。

背景技術(shù)

磁性是物質(zhì)的一種基本屬性。磁性材料是具有磁有序的強(qiáng)磁性物質(zhì)，廣義還包括可應(yīng)用其磁性和磁效應(yīng)的弱磁性及反鐵磁性物質(zhì)。物質(zhì)按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在外磁場(chǎng)中的性狀可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)。鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)為強(qiáng)磁性物質(zhì)，抗磁性和順磁性物質(zhì)為弱磁性物質(zhì)。磁性材料按性質(zhì)分為金屬和非金屬兩類，前者主要有電工鋼、鎳基合金和稀土合金等，后者主要是鐵氧體材料。按使用又分為軟磁材料、永磁材料和功能磁性材料。

磁性粉末的尺寸從毫米、微米直至納米均可制備，顆粒形態(tài)可以是球狀、片狀、針狀等等。磁性粉末的生產(chǎn)方法通常按轉(zhuǎn)變的作用原理分為機(jī)械法和物理化學(xué)法兩類，既可從固、液、氣態(tài)金屬直接細(xì)化獲得，又可從其不同狀態(tài)下的金屬化合物經(jīng)還原、熱解、電解而轉(zhuǎn)變制取。難熔金屬的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物一般可直接用化合或還原一化合方法制取。因制取方法不同，同一種粉末的形狀、結(jié)構(gòu)和粒度等特性常常差別很大。粉末的制取方法很多種，其中應(yīng)用最廣的是還原法、霧化法、電解法。

激光加工是將激光束照射到工件的表面，以激光的高能量來切除、熔化材料以及改變物體表面性能。由于激光加工是無接觸式加工，工具不會(huì)與工件的表面直接磨察產(chǎn)生阻力，所以激光加工的速度極快、加工對(duì)象受熱影響的范圍較小而且不會(huì)產(chǎn)生噪音。由于激光束的能量和光束的移動(dòng)速度均可調(diào)節(jié)，因此激光加工可應(yīng)用到不同層面和范圍上。

XY兩軸激光振鏡一般包括兩塊垂直安裝、由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的一對(duì)激光平面反射鏡(分別稱為X、Y軸激光平面反射鏡)，X、Y軸激光平面反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)使工作平面上的激光聚焦光斑分別在X、Y軸上移動(dòng)，兩個(gè)鏡面協(xié)同動(dòng)作使激光聚焦光斑可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動(dòng)，光束入射角與像面上的光斑位置滿足線性關(guān)系，從而通過控制入射光束的掃描角來控制光斑在像面上的位置。掃描聚焦透鏡(又稱為F-theta物鏡或遠(yuǎn)心透鏡)一般安裝在XY兩軸激光振鏡之后，對(duì)XY兩軸激光振鏡輸出的光束聚焦后作用于待加工對(duì)象上。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種激光背面焊接制備正面微納結(jié)構(gòu)的裝置，采用該裝置可以方便的實(shí)現(xiàn)圖形化磁性微納結(jié)構(gòu)的制造。

本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種激光背面焊接制備正面微納結(jié)構(gòu)的裝置，包括圓柱筒形工作臺(tái)、線圈、基板夾持機(jī)構(gòu)、掃描聚焦透鏡和XY兩軸激光振鏡；

所述圓柱筒形工作臺(tái)內(nèi)部中空，上表面為工作面，工作面上放置有待制備微納結(jié)構(gòu)的基板，所述基板通過基板夾持機(jī)構(gòu)夾持固定；所述工作面上設(shè)置有一圓孔，所述圓孔上安裝有全透保護(hù)鏡片；所述線圈沿圓柱筒形工作臺(tái)的圓周方向纏繞，用于在通電時(shí)產(chǎn)生與基板垂直的豎直方向磁場(chǎng)；所述圓柱筒形工作臺(tái)的側(cè)面設(shè)置有一激光入射孔，掃描聚焦透鏡和XY兩軸激光振鏡均安裝在圓柱筒形工作臺(tái)的內(nèi)部中空腔內(nèi)；

外部激光束從激光入射孔水平入射至XY兩軸激光振鏡，經(jīng)XY兩軸激光振鏡的反射后垂直入射至掃描聚焦透鏡，激光束經(jīng)掃描聚焦透鏡聚焦后透過全透保護(hù)鏡片輸出聚焦光斑至基板的背面。

本實(shí)用新型利用磁場(chǎng)和激光束復(fù)合，實(shí)現(xiàn)了微、納米尺度磁性材料顆粒的自組裝和裝配，相比傳統(tǒng)方法更加靈活，可控性好，采用該裝置可以方便的實(shí)現(xiàn)微納米粒子功能結(jié)構(gòu)的三維構(gòu)造。

本實(shí)用新型通過磁場(chǎng)來控制磁性材料顆粒按照豎直磁力線有序排列(比如是長(zhǎng)棒狀顆粒將會(huì)全部豎立起來有序排列)，由于磁場(chǎng)的調(diào)控非接觸、十分靈活簡(jiǎn)易，故圖形化微納結(jié)構(gòu)的精細(xì)構(gòu)造很精確可控，各種磁性材料顆粒的平行直線、曲線排布均可實(shí)現(xiàn)，另外激光束的掃描軌跡使得僅僅掃描軌跡上的顆粒被焊接，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了微納結(jié)構(gòu)的整體圖形化。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述激光背面焊接制備正面微納結(jié)構(gòu)的裝置圖；

圖中各標(biāo)號(hào)的含義如下：

圓柱筒形工作臺(tái)1、線圈2、基板夾持機(jī)構(gòu)3、掃描聚焦透鏡4、XY兩軸激光振鏡5、圓孔6、激光入射孔7、基板8、磁性材料顆粒9。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供的激光背面焊接制備正面微納結(jié)構(gòu)的裝置，包括圓柱筒形工作臺(tái)1、線圈2、基板夾持機(jī)構(gòu)3、掃描聚焦透鏡4和XY兩軸激光振鏡5；