[實用新型]一種基于激光誘導(dǎo)沖擊波聚焦的空化植入裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520725101.5
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN204918746U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃志剛;李洪輝;印四華;楊青天;郭鐘寧;楊洋
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務(wù)所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及微納超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光誘導(dǎo)沖擊波聚焦的空化植入裝置。

背景技術(shù)

微電路是指具有高密度等效電路元件和（或）部件，并可作為獨立件的微電子器件。微機電系統(tǒng)(MEMS)是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級，是一個獨立的智能系統(tǒng)。主要由傳感器、作動器（執(zhí)行器）和微能源三大部分組成。具有微型化、智能化、多功能、高集成度和適于大批量生產(chǎn)這幾個特點。在電子、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、汽車和航空航天系統(tǒng)方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

電化學(xué)沉積、特別是精密電鑄技術(shù)在表面微細(xì)結(jié)構(gòu)的制備中得到了非常成功的應(yīng)用。鄭曉虎等人(鄭曉虎,朱獲.金屬微結(jié)構(gòu)陣列的電鑄成型.光學(xué)精密工程,2008,16(3):473-477.)利用金屬離子的陰極沉積效應(yīng)，結(jié)合使用導(dǎo)電芯模或絕緣掩摸等，達(dá)到選擇性沉積的效果，可在基體表面制備出微凸陣列等微細(xì)結(jié)構(gòu)。南京航空航天大學(xué)的朱獲(D.Zhu,Y.B.Zeng.Microelectroformingofhigh-aspect-ratiometallicmicrostructuresbyusingamovablemask.)等提出移動掩膜電鑄技術(shù)，不斷向上移動掩膜，并連續(xù)進行可電鑄加工，可在金屬表面制備出具有高深寬比的微細(xì)結(jié)構(gòu)。他們利用這種方法，成功制備了特征尺寸為數(shù)百微米，高度達(dá)到幾個毫米且側(cè)壁陡直的微細(xì)結(jié)構(gòu)陣列。精密電鑄通過離子沉積的方式制備構(gòu)件，從原理上非常適于微細(xì)制造，而且不存在工具損耗與加工作用力等。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型解決的技術(shù)問題是提出一種基于激光誘導(dǎo)沖擊波聚焦的空化植入裝置，使得激光誘導(dǎo)沖擊波能量更為集中，提高激光誘導(dǎo)沖擊波的利用效率，并提高沖擊波強化效果、靶材植入的精度。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的基于激光誘導(dǎo)沖擊波聚焦的空化植入裝置包括工件、工作液、橢圓反射鏡、入射激光和光路系統(tǒng)，所述橢圓反射鏡和工件位于所述工作液內(nèi)，入射激光經(jīng)過光路系統(tǒng)的反射且經(jīng)過凸透鏡的聚焦，其焦點作用于橢圓反射鏡的近端焦點處，激光在近端焦點處誘導(dǎo)產(chǎn)生的等離子體沖擊波及空化泡潰滅過程中產(chǎn)生沖擊波，沖擊波以橢圓反射鏡的近端焦點處為中心，球面向外傳播；沖擊波經(jīng)過橢圓反射鏡的反射，重新在橢圓反射鏡的遠(yuǎn)端焦點處匯聚，重新匯聚增強的沖擊波直接作用于工作液內(nèi)的微細(xì)顆粒上，將其植入到工件的表面。

相應(yīng)的，本實用新型實施例提供的基于激光誘導(dǎo)沖擊波聚焦的空化植入方法，包括以下步驟：

S1：將橢圓反射鏡及待加工工件放置于工作液內(nèi)；

S2：入射激光經(jīng)過光路系統(tǒng)的反射且經(jīng)過凸透鏡的聚焦，其焦點作用于橢圓反射鏡的近端焦點處；

S3：當(dāng)激光能量大于液體的擊穿閾值時，產(chǎn)生高溫高壓的等離子體，等離子體對外輻射沖擊波；等離子體消失后誘導(dǎo)產(chǎn)生的空化泡潰滅時也對外輻射出沖擊波；

S4：激光在近端焦點處誘導(dǎo)產(chǎn)生的等離子體沖擊波及空化泡潰滅過程中產(chǎn)生的沖擊波，以橢圓反射鏡的近端焦點處為中心，球面向外傳播；

S5：沖擊波經(jīng)過橢圓反射鏡的反射，重新在橢圓反射鏡的遠(yuǎn)端焦點處匯聚，重新匯聚增強的沖擊波直接作用于工作液內(nèi)的微細(xì)顆粒上，將其植入到工件的表面。

本實用新型的基于激光誘導(dǎo)沖擊波聚焦的空化植入裝置中還包括設(shè)有調(diào)整裝置，在步驟S2中可以通過調(diào)整裝置移動凸透鏡的位置來調(diào)整改變激光聚焦在橢圓形反射鏡內(nèi)的位置。

優(yōu)選地，在步驟S5中，調(diào)整橢圓反射鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進而改變聚焦于遠(yuǎn)端焦點的沖擊波強度以及遠(yuǎn)端焦點的位置。

優(yōu)選地，在所述工作液內(nèi)增加各向異性材料顆粒(比如碳納米管)，利用沖擊波推動各向異性材料植入到工件的表面。

本實用新型實施例提供的基于激光誘導(dǎo)沖擊波聚焦的空化植入裝置，具有如下有益效果：