CN105271660A - 微型石英球壳结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种微型石英球壳结构，包括中空的石英球形壳体，在石英球形壳体的尾部连接有中空的石英管，石英球形壳体与石英管连接相通，石英球形壳体的直径为微米级至纳米级；其制备方法为：将石英管首尾两端切平；石英管的首端连接带有微流阀门的高气压系统、末端固定在光纤熔接机上；调节光纤熔接机放电强度、时间、次数，将石英管的末端端面熔为密闭状态；调整高气压系统气压大小，调节光纤熔接机放电强度、时间、次数，即可获得尺寸不同的石英球形壳体。本发明成本低廉，制备工艺简单，无需大型仪器，可获得一种尺寸可以调节的微型石英球壳结构，球壳球形度良好。

Description

微型石英球壳结构及其制备方法
技术领域
本发明属于材料微结构及其制备技术领域，具体是一种微型石英球壳结构及其制备方法。
背景技术
新型微结构将激发新的功能和应用，并在力学、光学、光电、信息等领域实现应用。微型球壳结构指的是尺寸在微米甚至纳米级别的中空球壳，应用潜力巨大。例如，固定在针形尖端的微球壳可以构成一个力学谐振系统，用于微纳力学的研究与应用；密闭的微球壳可应用于压力测试领域。基于全石英材料的微球壳结构具有耐高温、耐高压、温度系数小的特性，在光学系统和光学传感领域有广阔应用前景。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种新颖的微型石英球壳结构及其制备方法，使该结构在力学、光学、光电、信息等领域得到广泛应用。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种微型石英球壳结构，包括中空的石英球形壳体，在石英球形壳体的尾部连接有中空的石英管，石英球形壳体与石英管连接相通；所述的石英球形壳体的直径为微米级至纳米级。
上述微型石英球壳结构的制备方法，包括如下步骤：1）将中空的石英管首尾两端用切割装置切平；2）石英管的首端连接带有微流阀门的高气压系统、末端固定在光纤熔接机上，且微流阀门为关闭状态（微流阀门作调节中空石英管内部气压的装置）；3）保持微流阀门关闭状态，调节光纤熔接机放电参数，在石英管末端放电，将石英管的末端端面熔为密闭状态；4）打开微流阀门，调整高气压系统气压，同时调节光纤熔接机放电参数，在靠近石英管尾端部位放电，即可获得尺寸不同的石英球形壳体。
上述制备方法中，最优参数如下：
步骤3）中调节光纤熔接机放电参数具体为：调节放电强度80-100、放电时间为800-1100ms、放电1-4次；步骤4）中调整高气压系统气压具体为：调节气压为50-500KPa，调节光纤熔接机放电参数具体为：调节放电强度50-150、放电时间为600-1400ms、放电1-2次。上述步骤3）和4）中放电参数为型号FITELS183Version2熔接机中参数，并不用于限定本发明。
进一步的，步骤1）中所述的切割装置采用光纤切割刀、激光等；步骤2）中所述的高气压系统采用高气压瓶或气压机；步骤3）和步骤4）中的光纤熔接机的电弧放电可以替换为氢氧焰、激光或其他高温热源。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：1）可获得一种尺寸可以调节的微型石英球壳结构；2）成本低廉，制备工艺简单，无需大型仪器；3）球壳球形度良好。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为本发明装置的制备方法示意图。
图中：1-石英球形壳体、2-石英管、3-微流阀门、4-连接管、5-光纤熔接机放电电极、6-高压气流。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的说明：
如图1所示，一种微型石英球壳结构，包括中空的石英球形壳体1，在石英球形壳体1的尾部连接有中空的石英管2，石英球形壳体1与石英管2连接相通；所述的石英球形壳体1的直径为微米级至纳米级。
如图2所示，上述微型石英球壳结构的制备方法，包括如下步骤：1）将中空的石英管2首尾两端用切割装置切平；2）石英管2的首端连接带有微流阀门3的高气压系统、末端固定在光纤熔接机上，且微流阀门3为关闭状态；3）保持微流阀门3关闭状态，调节光纤熔接机放电参数，在石英管末端放电，将石英管2的末端端面熔为密闭状态；4）打开微流阀门3，调整高气压系统气压，同时调节光纤熔接机放电参数，在靠近石英管2尾端部位放电，即可获得尺寸不同的石英球形壳体1。
此外，在具体实施时，本发明所述微型石英球壳结构的制备方法，在其步骤1）中所述的切割装置可采用光纤切割刀、激光等；步骤2）中所述的高气压系统采用高气压瓶或气压机；步骤3）和4）中光纤熔接机的电弧放电可以替换为氢氧焰、激光或其他高温热源。
以下列举几个具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1
一种微型石英球壳结构的制备方法，包括如下步骤：1）将内径为135μm、外径为200μm的中空的石英管2首尾两端用切割装置切平；2）石英管2的首端连接带有微流阀门3的高气压系统、末端固定在型号FITELS183Version2光纤熔接机上，且微流阀门3为关闭状态；3）保持微流阀门3关闭状态，调节光纤熔接机放电强度为100、放电时间为1100ms，放电4次，将石英管2的末端端面熔为密闭状态；4）打开微流阀门3，调整高气压系统气压大小为50KPa，调节光纤熔接机放电强度为150，放电时间为1400ms，在靠近石英管2尾端部位放电1-2次，即可获得外径为630μm的石英球形壳体1。
实施例2
一种微型石英球壳结构的制备方法，包括如下步骤：1）将内径为80μm、外径为125μm的中空的石英管2首尾两端用切割装置切平；2）石英管2的首端连接带有微流阀门3的高气压系统、末端固定在型号FITELS183Version2光纤熔接机上，且微流阀门3为关闭状态；3）保持微流阀门3关闭状态，调节光纤熔接机放电强度为95、放电时间为1000ms，放电3次，将石英管2的末端端面熔为密闭状态；4）打开微流阀门3，调整高气压系统气压大小为280KPa，调节光纤熔接机放电强度为100，放电时间为1100ms，在靠近石英管2尾端部位放电2次，即可获得外径为260μm的石英球形壳体1。
实施例3
一种微型石英球壳结构的制备方法，包括如下步骤：1）将内径为5μm、外径为20μm的中空的石英管2首尾两端用切割装置切平；2）石英管2的首端连接带有微流阀门3的高气压系统、末端固定在型号FITELS183Version2光纤熔接机上，且微流阀门3为关闭状态；3）保持微流阀门3关闭状态，调节光纤熔接机放电强度为80、放电时间为800ms，放电1次，将石英管2的末端端面熔为密闭状态；4）打开微流阀门3，调整高气压系统气压大小为500KPa，调节光纤熔接机放电强度为50，放电时间为600ms，在靠近石英管2尾端部位放电1次，即可获得外径为56μm的石英球形壳体1。
实施例4
一种微型石英球壳结构的制备方法，包括如下步骤：1）将内径为200nm、外径为400nm的中空的石英管2首尾两端用切割装置切平；2）石英管2的首端连接带有微流阀门3的高气压系统、末端固定在激光热源上，且微流阀门3为关闭状态；3）保持微流阀门3关闭状态，调节激光脉冲参数，将石英管2的末端端面熔为密闭状态；4）打开微流阀门3，调节高气压系统气压和激光脉冲参数，瞬时加热石英管2末端，即可获得外径为800nm的石英球形壳体1。
实施例5
一种微型石英球壳结构的制备方法，包括如下步骤：1）将内径为50nm、外径为200nm的中空的石英管2首尾两端用切割装置切平；2）石英管2的首端连接带有微流阀门3的高气压系统、末端固定在激光热源上，且微流阀门3为关闭状态；3）保持微流阀门3关闭状态，调节激光脉冲参数，将石英管2的末端端面熔为密闭状态；4）打开微流阀门3，调节高气压系统气压和激光脉冲参数，瞬时加热石英管2末端，即可获得外径为450nm的石英球形壳体1。

Claims (5)

1.一种微型石英球壳结构，其特征在于：包括中空的石英球形壳体（1），在石英球形壳体（1）的尾部连接有中空的石英管（2），石英球形壳体（1）与石英管（2）连接相通；所述的石英球形壳体（1）的直径为微米级至纳米级。
2.如权利要求1所述的微型石英球壳结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将中空的石英管（2）首尾两端用切割装置切平；2）石英管（2）的首端连接带有微流阀门（3）的高气压系统、末端固定在光纤熔接机上，且微流阀门（3）为关闭状态；3）保持微流阀门（3）关闭状态，调节光纤熔接机放电参数，在石英管末端放电，将石英管（2）的末端端面熔为密闭状态；4）打开微流阀门（3），调整高气压系统气压，同时调节光纤熔接机放电参数，在靠近石英管（2）尾端部位放电，即可获得尺寸不同的石英球形壳体（1）。
3.根据权利要求2所述的微型石英球壳结构的制备方法，其特征在于：步骤3）中调节光纤熔接机放电参数具体为：调节放电强度80-100、放电时间为800-1100ms、放电1-4次；步骤4）中调整高气压系统气压具体为：调节气压为50-500KPa，调节光纤熔接机放电参数具体为：调节放电强度50-150、放电时间为600-1400ms、放电1-2次。
4.根据权利要求2所述的微型石英球壳结构的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述的切割装置采用光纤切割刀、激光。
5.根据权利要求2所述的微型石英球壳结构的制备方法，其特征在于：步骤3）和步骤4）中的光纤熔接机的电弧放电可以替换为氢氧焰、激光或其他高温热源。
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