CN2568340Y - 激光轰击法连续制备纳米溶胶的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种由脉冲激光光路系统、制备反应室、保护气冷却循环系统、液相液面高度与流速控制系统和固体靶与激光轰击点相对移位的电磁－机械控制系统等五个部分构成的连续制备纳米溶胶的装置。制备反应室与由L型、U型管和阀或泵构成的供液管相连，构成液相液面高度与流速控制系统，利用液压泵或液压差来调控液相淹过固体靶表面高度，并以一定流速连续流动；靶座与电磁－机械转振动系统相连，使固体靶在一定范围内连续作平移和旋转运动；外接环形保护气冷却循环系统，保护气冷却并在系统内循环流动使用或排放出制备装置。本实用新型具有连续、密闭、安全和操作方便等优点，并且适用于制备多种金属、氧化物和无机盐等及其混合物的纳米溶胶。
Description
本实用新型涉及一种激光轰击固液界面连续制备纳米溶胶的装置。
在真空、减压或充氢气、氧气、二氧化碳或惰性气体气氛中采用激光轰击固体靶来制备金属、氧化物、碳化物、氮化物等纳米粉体已有很多报道，其中SiO2、A12O3、TiO2，SiC和SiN等已实现中试或批量生产、应用。
1995年以来，利用脉冲激光轰击固液界面来制备金刚石纳米晶、碳化氮等也有报告，如杨国伟等(“高压物理学报，1998，12(4)：303-306)、郑兰荪等(“高等学校化学学报”，1997，18(4)：124-126)，其采用的制备装置是将聚焦脉冲激光射入浸于水、乙醇或丙酮之中的固体靶表面，由于固体靶浸在静止液相中，激光轰击固体靶固液界面时前一个脉冲激光产生的产物来不及扩散，又受到后续的脉冲激光轰击，致使产物实际上是不同次数脉冲激光轰击的混合物；由于无法保证空气或其中氧气、水蒸气对产物的影响，使产物结构、性质复杂化，给研究和应用带来困难。若以乙醇、丙酮之类有机溶剂作液相时因溶剂挥发、逸出，容易引起中毒、燃烧甚至爆炸；此外该装置只能间歇制备，因而难以有实际应用价值。
本实用新型的目的在于克服如上所述的激光轰击固液界面制备纳米材料的简单装置的缺点，使其成为能连续、密闭、安全而便于操作的，可制备多种单质、氧化物、无机盐及其混合物纳米溶胶的激光轰击固液界面的装置。
为了实现上述发明目的，本实用新型通过如下技术方案实现：由脉冲激光光路系统、制备反应室、保护气冷却循环系统、液相液面高度与流速控制系统和固体靶与激光轰击点相对移位控制系统等五部分构成，其特征是：制备反应室下端与L型、U型管和阀构成的供液管相连，组成液相液面高度与流速控制系统，利用计量泵或液压差来调控液相淹过固体靶表面的液面高度并以一定流速连续流动；靶座与电磁一机械转动系统相连，使固体靶在一定范围内连续作平移和旋转运动，或使脉冲激光束在固体靶表面进行连续全扫瞄来实现激光轰击点与固体靶表面的连续相对移位；藉冷凝器和循环泵使氮气、氢气、二氧化碳或隋性气体等保护气冷却并在制备装置内循环流动。
与前人的简单制备装置相比，本实用新型具有连续、密闭、安全和方便操作等优点，并且适用制备多种金属、氧化物和无机盐等及其混合物的纳米溶胶。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。附图是本实用新型的结构原理示意图。
如附图图1所示，1为脉冲激光器；2为激光折射或反射系统；3是光学透镜；4是兼作透窗用的透镜筒，内置光学透镜，外具密封良好的可调螺纹，藉此可上下移动调节焦距；5是液相高位储瓶；6是液相液面高度与流速控制系统；7系由石英玻璃、硬质玻璃或其他耐水、耐溶剂的透明材料制成的制备反应室；8是固体靶，安放在9铁心靶座上，靶座与10电磁-机械系统相连，在一定范围内作连续平移和转动；13是冷凝器和泵15组成保护气冷却循环流动系统；17和11分别为保护气体进口和出口；12为纳米溶胶收集器；14保护气体钢瓶；16放气阀。
在本实用新型的制备装置中，由脉冲激光器(1)发出的脉冲激光束经激光折射或反射系统(2)后穿过光学透镜(3)，进入制备反应室(7)，调节透镜筒(4)使脉冲激光束聚焦于作平移和转移的固体靶表面上，而液相通过液面高度与流速控制系统(6)以一定的液面高度和流速流过固体靶表面，生成的纳米溶胶经出口(11)收集在纳米溶胶收集器(12)中，与此同时保护气从进口(17)进入制备反应室(7)，由出口(11)吹出，经冷凝器(13)冷却后由循环泵(15)鼓入制备反应室(7)循环使用或由阀(16)排放出制备装置。
Claims (5)
1.一种由脉冲激光光路系统和制备反应室构成的，用于脉冲激光轰击法连续制备纳米溶胶的装置，其特征是在制备反应室上下两端与液相液面高度与流速控制系统、保护气冷却循环系统连接，并在靶座下设置电磁-机械转振动系统。
2、根据权利要求1所述的脉冲激光轰击法连续制备纳米溶胶装置，其特征是该装置中液相液面高度与流速控制系统采用液压差调控时，该系统的位置应高于固体靶的高度。
3、根据权利要求1所述的脉冲激光轰击法连续制备纳米溶胶装置，其特征是该装置中液相液面高与流速控制系统也可以采用计量泵来调控。
4.根据权利要求1所述的脉冲激光轰击法连续制备纳米溶胶装置，其特征是该装置中电磁-机械转动系统使固体靶在保证脉冲激光轰击点落在其表面的条件下作连续平移一旋转运动，或通过脉冲激光在固体靶表面进行连续全扫描来实现两者的连续相对移位。
5.根据权利要求1所述的脉冲激光轰击法连续制备纳米溶胶装置，其特征是该装置中的保护气冷却循环系统采用冷凝器使保护气冷却、分离出冷凝液后通过泵在制备反应室内循环流动或排放出制备装置。
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| CN102909382A (zh) * | 2011-08-01 | 2013-02-06 | 中国科学院物理研究所 | 一种在有机溶剂中制备金属纳米颗粒的装置 |
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| CN102909382B (zh) * | 2011-08-01 | 2014-08-20 | 中国科学院物理研究所 | 一种在有机溶剂中制备金属纳米颗粒的装置 |
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