用于阵列样品激光加热系统的样品密封舱技术方案

技术编号:20421795 阅读:20 留言:0更新日期:2019-02-23 07:25
本发明专利技术所提供的用于阵列样品激光加热系统的样品密封舱包括:容纳所述阵列样品的密封舱主体;以及用于排除加热过程中在所述密封舱主体内生成的气相物质的除气机构;所述密封舱主体的顶部设有视窗。本发明专利技术可保持阵列样品不受污染并释放加热过程中生成的气相物质。

【技术实现步骤摘要】
用于阵列样品激光加热系统的样品密封舱
本专利技术涉及材料热处理
,特别是涉及一种用于阵列样品激光加热系统的密封舱。
技术介绍
在材料基因工程框架下,组合阵列样品库的制备与表征技术被公认为是加速新材料发现和性能筛选的搜素引擎和高效实验方法之一,通过制备成分分立或准连续变化的阵列样品库或梯度样品库,再结合材料结构和相关性能的表征技术,可快速获取样品成分筛选/性能优化的数据,达到研发时间减半和成本减半的目标。在材料样品库制备技术中,多通道并行合成阵列样品库是一个重要分支,可以实现多样品的快速制备,且样品阵列中每一个独立样品的空间尺度及体量足以满足现有结构表征和性能测试技术对样品的要求,由此建立材料成分-工艺-结构-性能之间的关联规律。在材料制备流程中,高温热处理是材料制备的必备环节,尤其是对金属以及陶瓷等无机非金属材料,可实现原料的化学反应、结晶成相、熔化铸锭等。然而,针对材料基因工程所需的阵列样品库的快速热处理技术仍是空白。激光加热技术以其快速、定向、可聚焦等加热特点,应该成为对阵列样品库加热处理可以奏效的技术之一。但是,激光加热速度快,导致材料合成反应、结晶、熔化等速度快,对一些含有硝酸盐、硫酸盐等前驱物参与的合成反应,在高温处理过程中有腐蚀性气相产物分解,释放在反应腔体内,不仅使阵列样品表面容易受到生成的气相物质的污染,同时释放出的气体还会对设备产生腐蚀。同时,由于阵列样品的样品密度高或样品数量多,如果不置于腔体内而暴露在空气环境下完成激光加热反应,也易于被环境污染。目前已经发展的一些激光加热技术或只适用于单束激光对微小薄膜样品的逐点加热(专利文献1),或只适用于多光束激光低温热刻蚀制备微位相差膜(专利文献2),或只适用于激光焊接并检测焊点过烧情况(专利文献3)。显然,这些现有技术对阵列样品库的快速高温热处理均不适用,同时也没有防护样品及排除反应气体的机构。因此,需要发展针对阵列样品库的并行快速高温热处理的装置,满足在洁净环境快速合成样品库的技术需求。现有技术专利文献1:中国专利公开CN106992131A;专利文献2:中国专利公开CN101498805A;专利文献3:中国专利公开CN101107501A。
技术实现思路
鉴于以上所述,本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种用于阵列样品激光加热系统的样品密封舱,可保持阵列样品不受污染并释放加热过程中生成的气相物质。为解决上述技术问题,本专利技术所提供的用于阵列样品激光加热系统的样品密封舱包括:容纳所述阵列样品的密封舱主体;以及用于排除加热过程中在所述密封舱主体内生成的气相物质的除气机构;所述密封舱主体的顶部设有视窗。根据本专利技术,可有效保持容纳于密封舱主体内的阵列样品不受环境污染并释放加热过程中生成的气相物质,激光束透过视窗对置于密封舱内部的阵列样品实施加热。又,本专利技术中,所述视窗可由激光可透射材料制成。根据本专利技术,能够有效地使激光穿透顶部视窗对密封舱主体内的阵列样品实施加热。又,本专利技术中,所述除气机构具备与所述密封舱主体连通的除气通道以及与所述除气通道相连的真空泵。根据本专利技术,可通过真空泵经由除气通道排除加热过程中在密封舱主体内生成的气相物质。又,本专利技术中,所述除气机构与总控单元相连,通过所述总控单元控制所述真空泵的开闭以控制所述除气机构的除气动作。根据本专利技术,可通过总控单元自动地控制除气机构的除气动作,从而去除样品受热反应释放的气体。又,本专利技术中,待加热样品以阵列样品形式制备或装配在基板上,所述基板上阵列样品中每个样品的间隔距离与多个激光光束的间距相匹配,所述基板容纳于所述密封舱主体内。根据本专利技术,可以实现每个样品的中心位置与激光束斑中心位置的准直对应,达到“点”对“点”的精确加热效果,同时,也可实现多束激光对多个样品同时加热,大幅度提升加热效率。根据下述具体实施方式并参考附图,将更好地理解本专利技术的上述内容及其目的、特征和优点。附图说明图1示出了本专利技术一实施形态的用于阵列样品激光加热系统的样品密封舱的结构示意图;图2示出了应用图1所示的样品密封舱的阵列样品激光加热系统的一实施形态的结构示意图;图3示出了采用图2的激光加热系统进行加热的实验结果,以{5×5}阵列黄色荧光粉样品库加热为例;图4示出了采用图2的激光加热系统进行加热的另一实验结果,以陶瓷样品加热红外成像效果为例;附图标记:101-激光器;102-扩束镜;103-反射镜;104-激光光路;105-温度计;106-相机;107-移动台;108-移动台控制器;109-主控电脑;110-数据采集和控制器;111-样品台;112-样品密封舱;113-密封舱视窗。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰明了,以下结合附图及具体实施例,对本专利技术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用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。为满足对阵列材料样品库快速加热高温处理的技术需求,并发展具有普遍适应性的阵列样品并行激光加热的密封与除气技术与装置,本专利技术公开了一种用于阵列样品激光加热系统的样品密封舱,为保持阵列样品不受污染并释放加热过程中生成的气相物质,包括:容纳所述阵列样品的密封舱主体;以及用于排除加热过程中在所述密封舱主体内生成的气相物质的除气机构;所述密封舱主体的顶部设有视窗,激光束可穿过视窗对样品加热。进一步地,本专利技术还提供了一种针对置于上述密封舱内的阵列样品的激光加热系统,包括:输出激光以提供加热能量的激光光源单元,其具备并列或阵列排布的多个激光器;设于所述激光光源单元下游以改变激光光斑尺寸的激光束斑调节单元;用于放置阵列样品的样品台;用于对待加热阵列样品的激光加热温度测温并反馈加热效果的温度测量单元;用于记录实验结果的图像记录单元;与所述激光光源单元、温度测量单元和图像记录单元相连接的总控单元。本专利技术提供的阵列样品激光加热系统具有多光束并行及束斑可调的特点。图1示出了本专利技术的阵列样品激光加热系统的样品密封舱的结构示意图,包括可容纳所述阵列样品的密封舱主体;可用于排除加热过程中密封舱内样品受热反应生成的气相物质的除气机构;以及可使激光束穿透的密封舱主体的顶部视窗结构。所述的阵列样品可以是包含了有序排列的{A×B}个独立样品,可以是金属或无机非金属的粉体、膜材和块体样品。图2示出了应用图1所示的样品密封舱的阵列样品激光加热系统的一实施形态的结构示意图。包括激光光源(三个并列激光器)-101,扩束镜-102,激光光路调节用的反射镜-103,激光光路-104,温度计-105,相机-106,移动台-107,移动台控制器-108,主控电脑-109,数据采集和控制器-110,样品台-111,样品密封舱-112,密封舱视窗-113。该系统可用于阵列样品的快速定向加热,实现样品的原位化学反应、结晶、熔化等,通过激光能量馈入及时效改变,获得优化的样品加热处理效果。如图2所示,本实施形态的激光加热系统可包括:具备以并列或阵列方式排布的多个激光器101的激光光源单元,提供加热能量;激光束斑调节单元,可改变激光的束斑尺寸,对不同尺寸的样品定向加热;样品台,用于放置阵列样品;温度测量单元,用于对待加热阵列样品的激光加热温度测温并反馈加热效果;图像记录单元,用于记录激光加热实验图像;以及与上述激光光源单元本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于阵列样品激光加热系统的样品密封舱,其特征在于,包括:容纳所述阵列样品的密封舱主体;以及用于排除加热过程中在所述密封舱主体内生成的气相物质的除气机构;所述密封舱主体的顶部设有视窗。

【技术特征摘要】
1.一种用于阵列样品激光加热系统的样品密封舱,其特征在于,包括:容纳所述阵列样品的密封舱主体;以及用于排除加热过程中在所述密封舱主体内生成的气相物质的除气机构;所述密封舱主体的顶部设有视窗。2.根据权利要求1所述的样品密封舱,其特征在于,所述视窗由激光可透射材料制成。3.根据权利要求1所述的样品密封舱,其特征在于,所述除气机构具备与所述密封舱主体连通的除气通道以及与...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘茜余野建定朱效庆张睿陈晓明谢淑燕徐小科汪超越周真真
申请(专利权)人:中国科学院上海硅酸盐研究所常州蓝泰光电科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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