CN112198133A - 一种红外激光可视化检测仪的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明包含一种红外激光可视化检测仪的制备方法;其包括:滤光片、红外倍频片、CCD图像处理器;特征在于将红外上转换材料、高分子材料与有机溶剂按照比例称取后置于混胶机中反应,完成后将混合均匀的浆料置于点胶机中,在CCD图像处理器表面通过点胶、刮涂、固化的工艺形成红外倍频片,然后在红外倍频片表面覆盖可见光滤光片,采用感光胶封装器件;当红外激光通过滤光片后在倍频片表面被转换成可见光,然后被CCD感光芯片接受,通过光电转换系统将可见光光斑记录下来,通过对光斑的处理可计算出红外激光在传输过程中的稳定性以及损耗;该技术在激光通信、光束分析、激光校准等领域有比较广泛的应用场景。
Description
技术领域
本发明属于光激励发光材料制备及应用技术。
背景技术
在近年新兴发展的激光微细加工、医用激光源诊断治疗、激光雷达、惯性约束核聚变等高新技术中,对于激光光束聚焦程度,光束模式等光束质量提出了更为严格的要求,这对于用来衡量激光光束质量,表征激光光束传输特性的激光空域参数的准确有效测量提出了更高要求。常规的用于分析激光束的装置包括旋转针,旋转针将聚焦激光束的少量样本反射进检测器。当针旋转时,它沿着光轴移动并且测量聚焦激光束的束腰,该方法的缺点是装置笨重并且需要许多移动部件。因此不利于激光束的快速和实时地分析。
随着生产制造业的不断发展,激光的应用领域越来越广泛。比如通过测量光斑坐标的稳定性,可以间接测量激光打标头的稳定性;在光学领域,对聚焦光斑的分析可被用来评估透镜或所设计光学系统对光束的作用效果,为产品的质量改善提供指导;在手机壳、玩具等各类塑料、玻璃、金属等材料的激光打标、切割、焊接领域中,都需要预先分析激光的光斑质量以改进工艺或者提高良品率等等,目前的光束分析大多采用国外系统,价格高昂。此外,测试时需要测试者手动截图并自己撰写测试报告,较为繁琐。
本发明公布了一种红外激光可视化检测仪的制备方法;其包括:滤光片、红外倍频片、CCD图像处理器;特征在于将红外上转换材料、高分子材料与有机溶剂按照比例称取后置于混胶机中反应,完成后将混合均匀的浆料置于点胶机中,在CCD图像处理器表面通过点胶、刮涂、固化的工艺形成红外倍频片,然后在红外倍频片表面覆盖可见光滤光片,采用感光胶封装器件;当红外激光通过滤光片后在倍频片表面被转换成可见光,然后被CCD感光芯片接受,通过光电转换系统将可见光光斑记录下来,通过对光斑的处理可计算出红外激光在传输过程中的稳定性以及损耗;该技术在激光通信、光束分析、激光校准等领域有比较广泛的应用场景。
本发明可以实现可视化的红外激光检测,测温范围为700nm-2500nm的近红外波段,具有操作简单,成本低,可视化的优点。
发明内容
本发明包含一种红外激光可视化检测仪的制备方法;其包括:滤光片、红外倍频片、CCD图像处理器;特征在于将红外上转换材料、高分子材料与有机溶剂按照比例称取后置于混胶机中反应,完成后将混合均匀的浆料置于点胶机中,在CCD图像处理器表面通过点胶、刮涂、固化的工艺形成红外倍频片,然后在红外倍频片表面覆盖可见光滤光片,采用感光胶封装器件;当红外激光通过滤光片后在倍频片表面被转换成可见光,然后被CCD感光芯片接受,通过光电转换系统将可见光光斑记录下来,通过对光斑的处理可计算出红外激光在传输过程中的稳定性以及损耗;该技术在激光通信、光束分析、激光校准等领域有比较广泛的应用场景。
本发明的的滤光片的有效过率波段范围为300nm-700nm,吸收率达99%以上,有效的隔绝外部可见光对检测结果的影响。其中红外倍频片是一种可以将红外不可见激光转换成可见光的材料,其吸收波段范围为700nm-2500nm,其发射波段为460nm-660nm,可根据CCD的感光峰值匹配不同的倍频片。其中CCD图像处理器是一种可将可见光转换成电信号,然后通过光电转换系统输出为图像的处理器。
本发明中的红外上转换材料为CaSrS、GOS;Yb;Er、NaYF4;Yb;Er中的一种或多种;其中CaSrS体系的吸收波段为700-2500nm,发射波段为580nm-620nm,激发功率为0.1mW;其中GOS;Yb;Er体系的特征吸收波段为1064nm、1330nm、1550nm,发射波段为530nm-660nm,激发功率为0.5mW,主要应用于通信领域激光探测;其中NaYF4;Yb;Er体系的吸收波段为800nm-1000nm,发射波段为460nm-620nm,激发功率为1mW,主要应用于激光雕刻领域。
本发明的工艺为将上转换材料、高分子材料与有机溶剂按照质量比100:20:20比例称取后置于混胶机中反应,反应完成后取浆料置于点胶机中,根据CCD芯片尺寸大小调整相应的下胶量,然后通过刮涂工艺在CCD表面制备出厚度范围为5-10um的涂层,在60°C低温下固化30min后形成红外倍频片,然后倍频片表面加紫外固化胶,将滤光片贴合在倍频片表面,置于真空紫外固化箱内,先真空静置30min,然后进行紫外封装,完成后得到红外激光可视化检测仪,可直接将红外不可见光转换成可见光,同时可以分析激光的稳定性,计算激光传播的过程中的功率损耗。
附图说明
附图1,一种红外激光可视化检测仪的截面图
附图说明:1 CCD图像处理器,2红外倍频片,3滤光片,4封装感光胶
附图2,一种红外激光可视化检测仪的平面结构图
附图说明:5 CCD感光芯片,6 红外上转换涂层,7 感光胶涂层
附图3,一种红外激光可视化检测仪的工作原理图。
具体实施方式
本发明包含一种红外激光可视化检测仪的制备方法;其包括:滤光片、红外倍频片、CCD图像处理器;特征在于将红外上转换材料、高分子材料与有机溶剂按照比例称取后置于混胶机中反应,完成后将混合均匀的浆料置于点胶机中,在CCD图像处理器表面通过点胶、刮涂、固化的工艺形成红外倍频片,然后在红外倍频片表面覆盖可见光滤光片,采用感光胶封装器件;当红外激光通过滤光片后在倍频片表面被转换成可见光,然后被CCD感光芯片接受,通过光电转换系统将可见光光斑记录下来,通过对光斑的处理可计算出红外激光在传输过程中的稳定性以及损耗;该技术在激光通信、光束分析、激光校准等领域有比较广泛的应用场景。
本发明的的滤光片的有效过率波段范围为300nm-700nm,吸收率达99%以上,有效的隔绝外部可见光对检测结果的影响。其中红外倍频片是一种可以将红外不可见激光转换成可见光的材料,其吸收波段范围为700nm-2500nm,其发射波段为460nm-660nm,可根据CCD的感光峰值匹配不同的倍频片。其中CCD图像处理器是一种可将可见光转换成电信号,然后通过光电转换系统输出为图像的处理器。
本发明中的红外上转换材料为CaSrS、GOS;Yb;Er、NaYF4;Yb;Er中的一种或多种;其中CaSrS体系的吸收波段为700-2500nm,发射波段为580nm-620nm,激发功率为0.1mW;其中GOS;Yb;Er体系的特征吸收波段为1064nm、1330nm、1550nm,发射波段为530nm-660nm,激发功率为0.5mW,主要应用于通信领域激光探测;其中NaYF4;Yb;Er体系的吸收波段为800nm-1000nm,发射波段为460nm-620nm,激发功率为1mW,主要应用于激光雕刻领域。
本发明中的CaSrS体系的制备方法为:首先按比例称取碳酸钙、碳酸锶置于烧杯中,加入稀硝酸溶解后用去离子水配置成质量分数为10%的溶液备用,另取烧杯,按重量比0.5-1.5%称取氧化铕、氧化铈、氧化钕、氧化钐等激活剂,加入硝酸溶解后用去离子水配制成质量分数为1%的溶液,然后按体积比95:5量取上述溶液,混合后然后加入重量比15%的草酸络合剂,沉淀完成后离心水洗至中性,然后在120°C真空干燥箱中干燥3小时后得到前驱体材料,然后在前驱体材料在加入15%的高纯硫,置于球磨罐中球磨4小时,球磨完成后取出前驱体置于管式炉中600-900°C烧结,烧结时间为0.5-1小时,然后取出研磨至粉末后水洗至中性,最后置于120°C真空干燥箱中干燥3小时后得到CaSrS体系的材料。
本发明中的GOS;Yb;Er体系的制备方法为:首先将氧化钆溶解在硝酸溶液中,然后加入去离子水中配置成质量分数为10%溶液,然后分别称取质量分数为15-30%的主激活剂氧化镱和1-3%都共激活剂氧化铈、氧化铒置于烧杯中,混合均匀后用硝酸将其全部溶解,溶解完成后蒸发多余的硝酸然后用去离子水稀释至中性溶液,然后加入重量比5%的络合剂草酸,置于高温反应釜中,在微波反应器中反应8小时,制备出前驱体;将前驱体干燥后加入重量比3%的助熔剂高纯硫,然后置于保护气氛中反应,在300-500°C温度下反应2小时,然后用去离子水洗至中性,在120°C真空干燥箱中干燥3小时后得到GOS;Yb;Er体系的材料。
本发明中的NaYF4;Yb;Er体系的制备方法为:首先将氟化钠溶解在去离子水中配置成质量分数为30%溶液,然后分别称取质量分数为5-10%的主激活剂氧化钇和0.1-0.5%都共激活剂氧化镱、氧化铒置于烧杯中,混合均匀后用硝酸将其全部溶解,溶解完成后蒸发多余的硝酸然后用去离子水稀释至中性溶液,然后加入重量比5%的络合剂EDTA,置于高温反应釜中,在微波反应器中反应3-5小时,制备出前驱体;将前驱体干燥后加入重量比2%的助熔剂氟化铵,然后置于气氛反应炉中,同时调整惰性气体N2和Ar2的通入速率为2:1,在100-300°C温度下反应6小时,然后用去离子水洗至中性,在120°C真空干燥箱中干燥3小时后得到NaYF4;Yb;Er体系的材料。
本发明的工艺为将上转换材料、高分子材料与有机溶剂按照质量比100:20:20比例称取后置于混胶机中反应,反应完成后取浆料置于点胶机中,根据CCD芯片尺寸大小调整相应的下胶量,然后通过刮涂工艺在CCD表面制备出厚度范围为5-10um的涂层,在60°C低温下固化30min后形成红外倍频片,然后倍频片表面加紫外固化胶,将滤光片贴合在倍频片表面,置于真空紫外固化箱内,先真空静置30min,然后进行紫外封装,完成后得到红外激光可视化检测仪,可直接将红外不可见光转换成可见光,同时可以分析激光的稳定性,计算激光传播的过程中的功率损耗。
本发明优点在于
1)一种红外激光可视化检测仪的制备方法,生产工艺简单,过程容易控制,适合规模生产,同时降低成本,使用方便。
2)一种红外激光可视化检测仪的制备方法,其无毒无害,成本低廉,效率高。
3)本发明通过光电转换系统将可见光光斑记录下来,通过对光斑的处理可计算出红外激光在传输过程中的稳定性以及损耗;该技术在激光通信、光束分析、激光校准等领域有比较广泛的应用场景。
在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后,对本领域的技术人员来说应明白的是,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。
Claims (6)
1.一种红外激光可视化检测仪的制备方法;其包括:滤光片、红外倍频片、CCD图像处理器;特征在于将红外上转换材料、高分子材料与有机溶剂按照比例称取后置于混胶机中反应,完成后将混合均匀的浆料置于点胶机中,在CCD图像处理器表面通过点胶、刮涂、固化的工艺形成红外倍频片,然后在红外倍频片表面覆盖可见光滤光片,采用感光胶封装器件;当红外激光通过滤光片后在倍频片表面被转换成可见光,然后被CCD感光芯片接受,通过光电转换系统将可见光光斑记录下来,通过对光斑的处理可计算出红外激光在传输过程中的稳定性以及损耗;该技术在激光通信、光束分析、激光校准等领域有比较广泛的应用场景。
2.如权利要求1所述的一种红外激光可视化检测仪的制备方法;其特征在于所述的滤光片的有效过率波段范围为300nm-700nm,吸收率达99%以上,有效的隔绝外部可见光对检测结果的影响。
3.如权利要求1所述的一种红外激光可视化检测仪的制备方法;其特征在于所述的红外倍频片是一种可以将红外不可见激光转换成可见光的材料,其吸收波段范围为700nm-2500nm,其发射波段为460nm-660nm,可根据CCD的感光峰值匹配不同的倍频片。
4.如权利要求1所述的一种红外激光可视化检测仪的制备方法;其特征在于CCD图像处理器是一种可将可见光转换成电信号,然后通过光电转换系统输出为图像的处理器。
5.如权利要求1所述的一种红外激光可视化检测仪的制备方法;其特征在于所述的红外上转换材料为CaSrS、GOS;Yb;Er、NaYF4;Yb;Er中的一种或多种;其中CaSrS体系的吸收波段为700-2500nm,发射波段为580nm-620nm,激发功率为0.1mW;其中GOS;Yb;Er体系的特征吸收波段为1064nm、1330nm、1550nm,发射波段为530nm-660nm,激发功率为0.5mW,主要应用于通信领域激光探测;其中NaYF4;Yb;Er体系的吸收波段为800nm-1000nm,发射波段为460nm-620nm,激发功率为1mW,主要应用于激光雕刻领域。
6.如权利要求1所述的一种红外激光可视化检测仪的制备方法;其特征在于所述的高分子材料为热固型高分子,有机溶剂为乙醇类溶剂,将上转换材料、高分子材料与有机溶剂按照质量比100:20:20比例称取后置于混胶机中反应,反应完成后取浆料置于点胶机中,根据CCD芯片尺寸大小调整相应的下胶量,然后通过刮涂工艺在CCD表面制备出厚度范围为5-10um的涂层,在60°C低温下固化30min后形成红外倍频片,然后倍频片表面加紫外固化胶,将滤光片贴合在倍频片表面,置于真空紫外固化箱内,先真空静置30min,然后进行紫外封装,完成后得到红外激光可视化检测仪,可直接将红外不可见光转换成可见光,同时可以分析激光的稳定性,计算激光传播的过程中的功率损耗。
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