CN105203554A - 一种多层石墨烯污点真空检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层石墨烯污点真空检测装置，包括：机架和设置在机架上的扫描机构、控制器、操作机构、拍照机构、图像处理器、密封罩、鼓风器、及抽真空器；利用激光被折射的原理对石墨烯上的污点进行检测，具有较高的准确性，采用聚合性更好的激光进行逐一扫描具有更强的精确性和防错性，激光传感器采集激光信号，有控制单元分析，其不透光的特性能够便于试验，具有防止其他光的干扰而影响测试结果；密封罩内的负压环境，减少密封罩能的空气，减少空气离子对激光强度和偏射度的影响；减少密封罩的粉尘避免，密封罩内的粉尘对检测结果的影响；提高结果的准确性和准确率，为测试提供一个优良的环境。

Description

一种多层石墨烯污点真空检测装置

技术领域

本发明涉及一种多层石墨烯污点真空检测装置。

背景技术

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克可以承受一只一千克的猫。石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

由于石墨烯的优良的性能，石墨烯成为当今科技发展的一个突破瓶颈的要点，虽然我国在石墨烯的论文研究上位居世界前列，但是在石墨烯的应用及检测上还存在诸多不足，在石墨烯的应用中，多层石墨烯在重合过程中，是否达到使用的要求，需要良好的检测手段及检测设备。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种多层石墨烯污点真空检测装置，利用激光被折射的原理对石墨烯上的污点进行检测，具有较高的准确性，采用聚合性更好的激光进行逐一扫描具有更强的精确性和防错性，激光传感器采集激光信号，有控制单元分析，其不透光的特性能够便于试验，具有防止其他光的干扰而影响测试结果；密封罩内的负压环境，减少密封罩能的空气，减少空气离子对激光强度和偏射度的影响；减少密封罩的粉尘避免，密封罩内的粉尘对检测结果的影响；提高结果的准确性和准确率，为测试提供一个优良的环境。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种多层石墨烯污点真空检测装置，包括：机架和设置在机架上的扫描机构、控制器、操作机构、拍照机构、图像处理器、密封罩、鼓风器、及抽真空器；

扫描机构包括扫描架和固定在扫描架上激光器、升降器，激光器包括一扁平激光发生器、一圆头激光发生器及凹形的激光接收槽，激光接收槽内侧的设有若干激光传感器；激光传感器、两激光发生器和升降器分别与控制器电连接；所述升降器高、中、低三个档位，分别对应不同速度；低速档的移动速度为5cm/min；

操作机构包括移动台和设置在移动台上的固定器、反射镜及光屏，移动台上设置有横向移动器和纵向移动器，移动台及光屏与控制器电连接；光屏设置在移动台的侧方，用于产生单一色彩的光；反射镜设于固定器的下方；

拍照机构包括固定在机架上的固定架、设置在固定架上的照相机；在照相机的镜头处设有伸缩装置，在伸缩装置下方设有可移动的放大镜；该拍照机构与控制器相连；

图像处理器设置与机架内部，与控制器相连，用于图像处理；

密封罩设于机架上方，并与机架构成不透光的密闭空间，在密封罩的边沿处设有密封环；

抽真空器设置与机架内，包括真空电机、出气口、及抽气口；出气口、及抽气口之间设有单向阀；

鼓风器与设置与机架上包括依次相连的氮气罐、电磁阀、及鼓风头；在抽气口处还通过电磁阀及管道连接该氮气罐。

更进一步，所述密封罩为不透明密封罩；在密封罩上设有可开闭的观察口。

更进一步，所述鼓风器的鼓风头上具有扁平的喷嘴。

更进一步，所述真空电机采用220v的三相交流步进电机；所述出气口大于抽气口。

更进一步，所述氮气罐内包括88%的氮气、5%的氦气和7%氢气。

更进一步，所述扁平激光发生器产生宽为1mm、厚度为10um的偏平激光；所述圆头激光发生器产生半径为10um的柱形激光。

由于上述结构，利用激光被折射的原理对石墨烯上的污点进行检测，具有较高的准确性，采用聚合性更好的激光进行逐一扫描具有更强的精确性和防错性，激光传感器采集激光信号，有控制单元分析，其不透光的特性能够便于试验，具有防止其他光的干扰而影响测试结果；照相机为高清相机，能够对放大500倍-1000倍的进行照相，其具有连拍功能，能够瞬间拍摄较多的照片，图像处理器进行检测，具有更好的防误性，提高精确性，密封罩内的负压环境，能够降低空气流动，对激光光线的影响，其鼓风器能够对该密闭空间进行清扫，避免空气中的尘埃掉落到待检测的石墨烯上，影响检测的准确性。

更进一步，多层石墨烯污点真空检测装置的控制系统包括：

控制单元，包括控制器；

扫描单元，包括扫描机构，扫描机构包括激光器、升降器，激光器包括一扁平激光发生器、一圆头激光发生器及凹形的激光接收槽、及设于激光接收槽内侧的若干激光传感器；激光器升降至指定位置后，带形激光器产生宽为1mm、厚度为10um的偏平激光，激光经石墨烯反射后由激光接收槽内指定区域的激光传感器接收；非指定区域内的激光传感器接收到激光或指定区域内的激光传感器接收到的激光强度变化超过设定值时，则打开圆头激光发生器产生半径为10um的柱形激光，柱形激光沿带形激光的宽度方向扫描，柱形激光经石墨烯和反射镜反射激光传感器上，便于计算出石墨烯上带污点的位置；

操作单元，包括移动台和上设置在移动台上的固定器和反射镜，移动台上设置有横向移动器和纵向移动器，移动台及光屏与控制器电连接；固定器用于固定石墨烯，反射镜设于石墨烯下方，光屏设于固定器的侧边，用于产生单色光；移动台移动时，使设于固定器上的石墨烯水平移动，反射激光至激光传感器；

拍照单元，包括拍照机构，拍照机构包括照相机、设于照相机镜头处的伸缩装置、及可移动的放大镜、及光屏；放大镜可移动至伸缩装置前端，便于拍照；反射光屏产生的单色光由照相机拍照；

真空单元，包括密封罩、抽真空器及鼓风器；抽真空器包括真空电机、出气口、抽气口和设置在出气口与抽气口之间的单向阀；鼓风器包括氮气罐、电磁阀、及鼓风头，鼓风头由控制器控制转动；在抽气口处还通过电磁阀连接有氮气罐；密封罩配合机架将扫描单元、操作单元、及拍照单元密封；氮气罐内包括了88%的氮气、5%的氦气和7%氢气；

图像处理单元，用于对拍照单元采集到的图片进行图像处理；

控制单元分别与扫描单元、操作单元、拍照单元、及真空单元、图像处理单元相连，并用于控制各单元。

由于上述系统，使各个单元精确配合，达到更好的检测效果，能够依照其使用方法，对其进行有效检测，减轻了人工检测的工作量，能够精确控制每个单元的统一调配工作，避免各个单元之间的动作冲突，影响其动作的准确性；其扫描单元，产生两种不同的激光，分别对激光进行，初次扫描和精确扫描，避免了因个别原因影响扫描的准确性；操作单元，对石墨烯进行移动，能够移动距离更小，避免激光移动方式，速度过快，扫描速度不宜控制的缺陷；拍照单元能够将污点放大后直观的显示，能够便于观察和展示；真空单元，减少密封罩能的空气，减少空气离子对激光强度和偏射度的影响；同时，其鼓风器，能够排出空气中颗粒大的气体，同时减少密封罩的粉尘避免，密封罩内的粉尘对检测结果的影响。

更进一步，控制系统的真空方法：

（1）、关闭密封罩，并检测密封罩缝隙处的密封状况；

（2）、控制单元给真空电机5-5.5A的电流使其以180-200r/min的转速动作并抽出密封罩内的空气，使密封罩内的绝对气压为80-88kpa；

（3）、控制单元控制鼓风器打开，并控制鼓风头向密封罩内注入氮气流，以吹起密封腔内的灰尘；

（4）、控制单元加大供给真空电机的电流使其转速提高至230-240r/min；同时使密封罩内的绝对气压不高于80kpa；

（5）、5-8min后，关闭鼓风器，并对密封罩内进一步降压至绝对压力30-35kpa。

由于上述方法，能够快捷的清扫该密封环境，能够减少密封罩能的空气，减少空气离子对激光强度和偏射度的影响；减少密封罩的粉尘避免，密封罩内的粉尘对检测结果的影响；提高结果的准确性和准确率，为测试提供一个优良的环境。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、利用激光被折射的原理对石墨烯上的污点进行检测，具有较高的准确性，采用聚合性更好的激光进行逐一扫描具有更强的精确性和防错性，激光传感器采集激光信号，有控制单元分析，其不透光的特性能够便于试验，具有防止其他光的干扰而影响测试结果；

2、照相机为高清相机，能够对放大500倍-1000倍的进行照相，其具有连拍功能，能够瞬间拍摄较多的照片，图像处理器进行检测，具有更好的防误性，提高精确性，密封罩内的负压环境，能够降低空气流动，对激光光线的影响，其鼓风器能够对该密闭空间进行清扫，避免空气中的尘埃掉落到待检测的石墨烯上，影响检测的准确性；

3、各个单元精确配合，达到更好的检测效果，能够依照其使用方法，对其进行有效检测，减轻了人工检测的工作量，能够精确控制每个单元的统一调配工作，避免各个单元之间的动作冲突，影响其动作的准确性；

4、操作单元，对石墨烯进行移动，能够移动距离更小，避免激光移动方式，速度过快，扫描速度不宜控制的缺陷；减少密封罩的粉尘避免，密封罩内的粉尘对检测结果的影响；提高结果的准确性和准确率，为测试提供一个优良的环境。

附图说明

图1是本发明中图像处理方法主视图。

图中标记：1-机架，2-移动台，3-拍照机构，4-鼓风头，5-扫描机构，6-光屏，7-密封罩，8-氮气罐，9-真空电机。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施例1：

如图1所示，本发明的一种多层石墨烯污点真空检测装置，包括：机架1和设置在机架1上的扫描机构5、控制器、操作机构、拍照机构3、图像处理器、密封罩7、鼓风器、及抽真空器；

扫描机构5包括扫描架和固定在扫描架上激光器、升降器，激光器包括一扁平激光发生器、一圆头激光发生器及凹形的激光接收槽，激光接收槽内侧的设有若干激光传感器；激光传感器、两激光发生器和升降器分别与控制器电连接；

操作机构包括移动台2和设置在移动台2上的固定器、反射镜及光屏6，移动台2上设置有横向移动器和纵向移动器，移动台2及光屏6与控制器电连接；光屏6设置在移动台2的侧方，用于产生单一色彩的光；反射镜设于固定器的下方；

拍照机构3包括固定在机架1上的固定架、设置在固定架上的照相机；在照相机的镜头处设有伸缩装置，在伸缩装置下方设有可移动的放大镜；该拍照机构3与控制器相连；

图像处理器设置与机架1内部，与控制器相连，用于图像处理；

密封罩7设于机架1上方，并与机架1构成不透光的密闭空间，在密封罩7的边沿处设有密封环；

抽真空器设置与机架1内，包括真空电机9、出气口、及抽气口；出气口、及抽气口之间设有单向阀；

鼓风器与设置与机架1上包括依次相连的氮气罐8、电磁阀、及鼓风头4；在抽气口处还通过电磁阀及管道连接该氮气罐8。

扁平激光发生器产生宽为1mm、厚度为10um的偏平激光；圆头激光发生器产生半径为10um的柱形激光。

升降器高、中、低三个档位，分别对应不同速度；低速档的移动速度为5cm/min；

密封罩7为不透明密封罩7；在密封罩7上设有可开闭的观察口。

鼓风器的鼓风头4上具有扁平的喷嘴。

真空电机9采用220v的三相交流步进电机；出气口大于抽气口。

氮气罐8内包括88%的氮气、5%的氦气和7%氢气。

由于上述结构，利用激光被折射的原理对石墨烯上的污点进行检测，具有较高的准确性，采用聚合性更好的激光进行逐一扫描具有更强的精确性和防错性，激光传感器采集激光信号，有控制单元分析，其不透光的特性能够便于试验，具有防止其他光的干扰而影响测试结果；照相机为高清相机，能够对放大500倍-1000倍的进行照相，其具有连拍功能，能够瞬间拍摄较多的照片，图像处理器进行检测，具有更好的防误性，提高精确性，密封罩7内的负压环境，能够降低空气流动，对激光光线的影响，其鼓风器能够对该密闭空间进行清扫，避免空气中的尘埃掉落到待检测的石墨烯上，影响检测的准确性。

具体实施例2：

根据实施例1的多层石墨烯污点真空检测装置的控制系统，包括：

控制单元，包括控制器；

扫描单元，包括扫描机构5，扫描机构5包括激光器、升降器，激光器包括一扁平激光发生器、一圆头激光发生器及凹形的激光接收槽、及设于激光接收槽内侧的若干激光传感器；激光器升降至指定位置后，带形激光器产生宽为1mm、厚度为10um的偏平激光，激光经石墨烯反射后由激光接收槽内指定区域的激光传感器接收；非指定区域内的激光传感器接收到激光或指定区域内的激光传感器接收到的激光强度变化超过设定值时，则打开圆头激光发生器产生半径为10um的柱形激光，柱形激光沿带形激光的宽度方向扫描，柱形激光经石墨烯和反射镜反射激光传感器上，便于计算出石墨烯上带污点的位置；

操作单元，包括移动台2和上设置在移动台2上的固定器和反射镜，移动台2上设置有横向移动器和纵向移动器，移动台2及光屏6与控制器电连接；固定器用于固定石墨烯，反射镜设于石墨烯下方，光屏6设于固定器的侧边，用于产生单色光；移动台2移动时，使设于固定器上的石墨烯水平移动，反射激光至激光传感器；

拍照单元，包括拍照机构3，拍照机构3包括照相机、设于照相机镜头处的伸缩装置、及可移动的放大镜、及光屏6；放大镜可移动至伸缩装置前端，便于拍照；反射光屏6产生的单色光由照相机拍照；

真空单元，包括密封罩7、抽真空器及鼓风器；抽真空器包括真空电机9、出气口、抽气口和设置在出气口与抽气口之间的单向阀；鼓风器包括氮气罐8、电磁阀、及鼓风头4，鼓风头4由控制器控制转动；在抽气口处还通过电磁阀连接有氮气罐8；密封罩7配合机架1将扫描单元、操作单元、及拍照单元密封；氮气罐8内包括了88%的氮气、5%的氦气和7%氢气；

图像处理单元，用于对拍照单元采集到的图片进行图像处理；

控制单元分别与扫描单元、操作单元、拍照单元、及真空单元、图像处理单元相连，并用于控制各单元。

由于上述系统，使各个单元精确配合，达到更好的检测效果，能够依照其使用方法，对其进行有效检测，减轻了人工检测的工作量，能够精确控制每个单元的统一调配工作，避免各个单元之间的动作冲突，影响其动作的准确性；其扫描单元，产生两种不同的激光，分别对激光进行，初次扫描和精确扫描，避免了因个别原因影响扫描的准确性；操作单元，对石墨烯进行移动，能够移动距离更小，避免激光移动方式，速度过快，扫描速度不宜控制的缺陷；拍照单元能够将污点放大后直观的显示，能够便于观察和展示；真空单元，减少密封罩7能的空气，减少空气离子对激光强度和偏射度的影响；同时，其鼓风器，能够排出空气中颗粒大的气体，同时减少密封罩7的粉尘避免，密封罩7内的粉尘对检测结果的影响。

具体实施例3：

根据具体实施例2的控制系统的真空方法：

（1）、关闭密封罩7，并检测密封罩7缝隙处的密封状况；

（2）、控制单元给真空电机95-5.5A的电流使其以180-200r/min的转速动作并抽出密封罩7内的空气，使密封罩7内的绝对气压为80-88kpa；

（3）、控制单元控制鼓风器打开，并控制鼓风头4向密封罩7内注入氮气流，以吹起密封腔内的灰尘；

（4）、控制单元加大供给真空电机9的电流使其转速提高至230-240r/min；同时使密封罩7内的绝对气压不高于80kpa；

（5）、5-8min后，关闭鼓风器，并对密封罩7内进一步降压至绝对压力30-35kpa。

由于上述方法，能够快捷的清扫该密封环境，能够减少密封罩7能的空气，减少空气离子对激光强度和偏射度的影响；减少密封罩7的粉尘避免，密封罩7内的粉尘对检测结果的影响；提高结果的准确性和准确率，为测试提供一个优良的环境。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多层石墨烯污点真空检测装置，其特征在于，包括：机架和设置在机架上的扫描机构、控制器、操作机构、拍照机构、图像处理器、密封罩、鼓风器、及抽真空器；

扫描机构包括扫描架和固定在扫描架上激光器、升降器，激光器包括一扁平激光发生器、一圆头激光发生器及凹形的激光接收槽，激光接收槽内侧的设有若干激光传感器；激光传感器、两激光发生器和升降器分别与控制器电连接；所述升降器高、中、低三个档位，分别对应不同速度；低速档的移动速度为5cm/min；

操作机构包括移动台和设置在移动台上的固定器、反射镜及光屏，移动台上设置有横向移动器和纵向移动器，移动台及光屏与控制器电连接；光屏设置在移动台的侧方，用于产生单一色彩的光；反射镜设于固定器的下方；

拍照机构包括固定在机架上的固定架、设置在固定架上的照相机；在照相机的镜头处设有伸缩装置，在伸缩装置下方设有可移动的放大镜；该拍照机构与控制器相连；

图像处理器设置与机架内部，与控制器相连，用于图像处理；

密封罩设于机架上方，并与机架构成不透光的密闭空间，在密封罩的边沿处设有密封环；

抽真空器设置与机架内，包括真空电机、出气口、及抽气口；出气口、及抽气口之间设有单向阀；

鼓风器与设置与机架上包括依次相连的氮气罐、电磁阀、及鼓风头；在抽气口处还通过电磁阀及管道连接该氮气罐。

2.根据权利要求1所述的多层石墨烯污点真空检测装置，其特征在于，所述密封罩为不透明密封罩；在密封罩上设有可开闭的观察口。

3.根据权利要求1所述的多层石墨烯污点真空检测装置，其特征在于，所述鼓风器的鼓风头上具有扁平的喷嘴。

4.根据权利要求1所述的多层石墨烯污点真空检测装置，其特征在于，所述真空电机采用220v的三相交流步进电机；所述出气口大于抽气口。

5.根据权利要求1所述的多层石墨烯污点真空检测装置，其特征在于，所述氮气罐内包括88%的氮气、5%的氦气和7%氢气。

6.根据权利要求5所述的多层石墨烯污点真空检测装置，其特征在于，所述扁平激光发生器产生宽为1mm、厚度为10um的偏平激光；所述圆头激光发生器产生半径为10um的柱形激光。

7.根据权利要求1-6任一项所述的多层石墨烯污点真空检测装置，其特征在于，多层石墨烯污点真空检测装置的控制系统包括：

控制单元，包括控制器；

扫描单元，包括扫描机构，扫描机构包括激光器、升降器，激光器包括一扁平激光发生器、一圆头激光发生器及凹形的激光接收槽、及设于激光接收槽内侧的若干激光传感器；激光器升降至指定位置后，带形激光器产生宽为1mm、厚度为10um的偏平激光，激光经石墨烯反射后由激光接收槽内指定区域的激光传感器接收；非指定区域内的激光传感器接收到激光或指定区域内的激光传感器接收到的激光强度变化超过设定值时，则打开圆头激光发生器产生半径为10um的柱形激光，柱形激光沿带形激光的宽度方向扫描，柱形激光经石墨烯和反射镜反射激光传感器上，便于计算出石墨烯上带污点的位置；

操作单元，包括移动台和上设置在移动台上的固定器和反射镜，移动台上设置有横向移动器和纵向移动器，移动台及光屏与控制器电连接；固定器用于固定石墨烯，反射镜设于石墨烯下方，光屏设于固定器的侧边，用于产生单色光；移动台移动时，使设于固定器上的石墨烯水平移动，反射激光至激光传感器；

拍照单元，包括拍照机构，拍照机构包括照相机、设于照相机镜头处的伸缩装置、及可移动的放大镜、及光屏；放大镜可移动至伸缩装置前端，便于拍照；反射光屏产生的单色光由照相机拍照；

真空单元，包括密封罩、抽真空器及鼓风器；抽真空器包括真空电机、出气口、抽气口和设置在出气口与抽气口之间的单向阀；鼓风器包括氮气罐、电磁阀、及鼓风头，鼓风头由控制器控制转动；在抽气口处还通过电磁阀连接有氮气罐；密封罩配合机架将扫描单元、操作单元、及拍照单元密封；氮气罐内包括了88%的氮气、5%的氦气和7%氢气；氮气罐内包括了88%的氮气、5%的氦气和7%氢气；

图像处理单元，用于对拍照单元采集到的图片进行图像处理；

控制单元分别与扫描单元、操作单元、拍照单元、及真空单元、图像处理单元相连，并用于控制各单元。

8.根据权利要求7所述的多层石墨烯污点真空检测装置，其特征在于，控制系统的真空方法：

（1）、关闭密封罩，并检测密封罩缝隙处的密封状况；

（2）、控制单元给真空电机5-5.5A的电流使其以180-200r/min的转速动作并抽出密封罩内的空气，使密封罩内的绝对气压为80-88kpa；

（3）、控制单元控制鼓风器打开，并控制鼓风头向密封罩内注入氮气流，以吹起密封腔内的灰尘；

（4）、控制单元加大供给真空电机的电流使其转速提高至230-240r/min；同时使密封罩内的绝对气压不高于80kpa；

（5）、5-8min后，关闭鼓风器，并对密封罩内进一步降压至绝对压力30-35kpa。