[發(fā)明專利]一種適用于活性易氧化材料的飛秒激光純凈增材裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210967964.8
• 申請(qǐng)日: 2022-08-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115198243A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉鵬;嵇寶巖;韓瑞;彭勇;王克鴻;王大森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/35
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/35
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發(fā)明屬于活性材料微米尺度增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種適用于活性易氧化材料的飛秒激光純凈增材裝置。包括飛秒激光系統(tǒng)，真空系統(tǒng)，供體，受體和微米級(jí)增材工裝；供體和受體相對(duì)的裝夾在微米級(jí)增材工裝，且設(shè)置在真空系統(tǒng)的真空室內(nèi)，供體下表面上鍍有活性易氧化材料薄膜，供體和受體之間的距離為20um～1mm，飛秒激光系統(tǒng)對(duì)供體上的活性易氧化材料進(jìn)行燒蝕，活性易氧化材料氣化后沉積于受體上，通過(guò)控制供體和受體的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)活性易氧化材料的微米尺度的增材。本發(fā)明采用飛秒激光和真空系統(tǒng)，避免活性易氧化材料在燒蝕氣化過(guò)程中的氧化現(xiàn)象，可以有效提高微米級(jí)增材構(gòu)件的純凈，實(shí)現(xiàn)了活性材料微米尺度的增材。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于活性材料微米尺度增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種適用于活性易氧化材料的飛秒激光純凈增材裝置。

背景技術(shù)

微米尺度的增材是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型微米級(jí)加工技術(shù)，該技術(shù)可以精度達(dá)微米級(jí)別的結(jié)構(gòu)或者具有微米級(jí)結(jié)構(gòu)的功能性產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的微擠出機(jī)、微熱壓、激光蝕刻等微納米加工不同，微米尺度的增材沒(méi)有模型和材料的局限性，并且具有高精度、高質(zhì)量、高度自動(dòng)化、低成本等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于微集成電路、微傳感器、生物醫(yī)療芯片等諸多領(lǐng)域。

但是現(xiàn)有的微米尺度的增材方式的成本高、工序復(fù)雜且不易于活性易氧化材料的增材。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于活性易氧化材料的飛秒激光純凈增材裝置。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種適用于活性易氧化材料的飛秒激光純凈增材裝置，包括飛秒激光系統(tǒng)，真空系統(tǒng)，供體，受體和微米級(jí)增材工裝；

供體和受體相對(duì)的裝夾在微米級(jí)增材工裝，且設(shè)置在真空系統(tǒng)的真空室內(nèi)，供體下表面上鍍有活性易氧化材料薄膜，供體和受體之間的距離為20um～1mm，飛秒激光系統(tǒng)對(duì)供體上的活性易氧化材料進(jìn)行燒蝕，活性易氧化材料氣化后沉積于受體上，通過(guò)控制供體和受體的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)活性易氧化材料的微米尺度的增材。

進(jìn)一步的，真空室配設(shè)入射窗，飛秒激光系統(tǒng)包括設(shè)置在真空室外的飛秒激光器、真空室外光路子系統(tǒng)和真空室內(nèi)光路子系統(tǒng)；

飛秒激光器依次通過(guò)真空室外光路子系統(tǒng)、反射鏡和真空室內(nèi)光路子系統(tǒng)照射在供體上。

進(jìn)一步的，真空室外光路子系統(tǒng)包括沿光路設(shè)置的擴(kuò)束鏡，聚束鏡和反射鏡；

真空室內(nèi)光路子系統(tǒng)包括沿光路設(shè)置的振鏡和物鏡。

進(jìn)一步的，真空系統(tǒng)還包括真空泵，真空泵用于對(duì)真空室進(jìn)行抽真空。

進(jìn)一步的，微米級(jí)增材工裝包括X-Y微位移平臺(tái)，“L”型支架，受體固定機(jī)構(gòu)和供體固定機(jī)構(gòu)；受體固定機(jī)構(gòu)和供體固定機(jī)構(gòu)分別通過(guò)安裝板安裝在“L”型支架的豎板上，供體固定機(jī)構(gòu)通過(guò)間隙調(diào)整螺栓調(diào)整受體固定機(jī)構(gòu)在“L”型支架上的位置，從而調(diào)整供體和受體之間的間距。

進(jìn)一步的，活性易氧化材料通過(guò)濺射鍍膜法鍍?cè)诠w表面，鍍膜的厚度為20-60nm。

一種采用上述的裝置進(jìn)行活性易氧化材料進(jìn)行增材的方法，包括如下步驟：

步驟(1)：采用磁控濺射將活性易氧化材料鍍?cè)诠w表面；

步驟(2)：安裝供體和受體，并調(diào)整兩者之間的距離；

步驟(3)：將真空室抽真空至10^-3Pa；

步驟(4)：使用飛秒準(zhǔn)分子激光器作為試驗(yàn)的激光源，激光束聚焦在供體表面上，激光光斑尺寸在5×5和30×30um²之間變化，平均入射能量保持在170mJcm^-2；

步驟(5)：移動(dòng)供體，重復(fù)步驟(4)實(shí)現(xiàn)對(duì)活性易氧化材料的增材。