一种微区激光加热装置及加热方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种微区激光加热装置及加热方法。该微区激光加热装置包括：激光特性确定模块，用于根据样品的当前待加热微区的参数，得到加热所需激光的第一特性参数；控制器，与激光特性确定模块电连接，用于根据第一特性参数生成控制信号；激光输出模块，与控制器电连接，用于根据控制信号输出激光，以加热样品的待加热微区。本发明专利技术实施例提供的微区激光加热装置及加热方法，可以实现对高通量组合材料样品待加热微区精确加热，且避免待加热微区相邻区域材料受热引起周边区域出现相变或由于加热引起样品内部分子或原子迁徙而产生组分污染，可应用于低维度、高密度材料的热处理或相变研究。

【技术实现步骤摘要】
一种微区激光加热装置及加热方法
本专利技术实施例涉及材料处理
，尤其涉及一种微区激光加热装置及加热方法。
技术介绍
上世纪90年代，一种先进的材料科学研究手段——高通量组合材料实验技术兴起，该技术受集成电路芯片及基因芯片研究的启发，将单一小面积的衬底上集成成千上万种不同材料，形成高通量组合材料芯片以供研究人员研究，大大降低了样品和能源的消耗。目前薄膜材料等低维度材料的相变研究主要还是通过传统加热炉进行加热。由于低维度材料的尺寸较小，材料发生相变的速度快(部分材料发生相变的时间尺度在纳秒级)，传统的加热炉进行相变研究已经不能满足工艺要求。同时，随着高通量组合材料芯片技术的发展，单个芯片上存在各种不同组分的材料，不同组分材料的熔点各不相同，若同时放入加热炉中进行相变研究，由于相邻组分之间的间距在百微米量级，可能随着温度升高导致芯片上低熔点区域开始熔化对相邻区域组分产生污染。
技术实现思路
本专利技术提供一种微区激光加热装置及加热方法，以实现对高通量组合材料样品待加热微区精确加热，且避免待加热微区相邻区域材料受热引起周边区域出现相变或由于加热引起样品内部分子或原子迁徙而产生组分污染，可应用于低维度、高密度材料的热处理或相变研究。第一方面，本专利技术实施例提供一种微区激光加热装置，包括：激光特性确定模块，用于根据样品的当前待加热微区参数，得到加热所需激光的第一特性参数；控制器，与所述激光特性确定模块电连接，用于根据所述第一特性参数生成控制信号；激光输出模块，与所述控制器电连接，用于根据所述控制信号输出激光，以加热所述样品的当前待加热微区。可选的，所述激光的第一特性参数为激光输出特性参数。可选的，该微区激光加热装置还包括：光束检测模块，与所述激光特性确定模块电连接，用于检测所述激光输出模块实际输出的激光的第二特性参数，并将所述第二特性参数传输至所述激光特性确定模块；所述激光特性确定模块，还用于根据所述第二特性参数和所述第一特性参数，对所述控制信号进行修正。可选的，所述光束检测模块包括示波器与束斑质量分析仪。可选的，该微区激光加热装置还包括：温度检测模块，与所述激光特性确定模块电连接，用于检测当前所述待加热微区的实际温度，并将所述实际温度传输至所述激光特性确定模块；所述激光特性确定模块，还用于根据当前所述待加热微区的实际温度，对所述控制信号进行修正。可选的，该微区激光加热装置还包括：样品支撑台，用于放置样品；样品支撑台移动模块，与所述样品支撑台相连，用于改变所述样品支撑台与所述激光输出模块的相对位置，以将所述样品上待加热微区依次露置于所述激光输出模块形成的激光中。可选的，该微区激光加热装置还包括：光路调整模块，包括扩束镜、缩束镜、分束镜、反射镜、滤光片、偏振片、光阑中的一种或多种，所述光路调整模块位于所述激光输出模块形成的激光的传播路径上，用于调整所述激光的传播路径。第二方面，本专利技术实施例提供一种微区激光加热方法，该方法包括如下步骤：提供样品，所述样品包括当前待加热微区；根据所述样品的当前待加热微区参数，得到加热所需激光的第一特性参数；根据所述第一特性参数生成控制信号；根据所述控制信号输出激光，以加热所述样品的当前待加热微区。可选的，根据所述控制信号输出激光，以加热所述样品的当前待加热微区之后，还包括：检测激光输出模块实际输出的激光的第二特性参数，根据所述第二特性参数和所述第一特性参数，对所述控制信号进行修正。可选的，所述根据所述控制信号输出激光，以加热所述样品的当前待加热微区之后，还包括：检测当前所述待加热微区的实际温度，并将所述实际温度传输至激光特性确定模块，根据当前所述待加热微区的实际温度，对所述控制信号进行修正。本专利技术实施例通过激光特性确定模块根据样品的当前待加热微区参数，得到加热所需激光的第一特性参数；利用控制器根据第一特性参数生成控制信号；激光输出模块根据控制信号输出激光，实现对样品的待加热微区精确加热，且避免待加热微区相邻区域材料受热引起周边区域出现相变或由于加热引起样品内部分子或原子迁徙而产生组分污染，可应用于低维度、高密度材料的热处理或相变研究。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的微区激光加热装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的微区激光加热方法的流程图；图3是本专利技术实施例三提供的微区激光加热装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例三中采用平顶光和高斯光加热样品时光斑内温度的空间和时间曲线示意图；图5是本专利技术实施例三中采用平顶光加热样品时样品温度-时间曲线及所施加的功率系数曲线关系的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1所示为本专利技术实施例一提供的微区激光加热装置的结构示意图，本实施例提供的微区激光加热装置包括：激光特性确定模块10，用于根据样品的当前待加热微区参数，得到加热所需激光的第一特性参数；控制器20，与激光特性确定模块10电连接，用于根据第一特性参数生成控制信号；激光输出模块30，与控制器20电连接，用于根据控制信号输出激光，以加热样品的当前待加热微区。可以理解的是，激光特性包括激光的波长、功率、光束形状等特性，举例来说，激光特性确定模块10可以是计算机，根据样品的当前待加热微区的形状、热扩散系数、热导率、光吸收及反射特性、需要加热达到的温度等参数，计算出微区加热所需激光的第一特性参数，其中第一特性参数包括激光的波长、功率、持续时间、光束形状等参数。控制器20将第一特性参数转化为控制信号，控制激光输出模块30输出符合第一特性参数要求的激光。其中激光输出模块30可以包括激光器与调制器，激光器可以为固体激光器、液体激光器、气体激光器、半导体激光器或光纤激光器的一种；调制器可以采用电光调制器、声光调制器、空间光调制器等，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。根据样品待加热微区的特性，选择合适的激光输出模块30，根据控制器20的控制信号输出用于微区加热所需的激光。本专利技术实施例提供的微区激光加热装置，通过激光特性确定模块根据样品的当前待加热微区参数，得到加热所需激光的第一特性参数；利用控制器根据第一特性参数生成控制信号；激光输出模块根据控制信号输出激光，实现对样品的待加热微区精确加热，且避免待加热微区相邻区域材料受热引起周边区域出现相变或由于加热引起样品内部分子或原子迁徙而产生组分污染，可应用于低维度、高密度材料的热处理或相变研究。可选的，激光的第一特性参数为激光输出特性参数。可以理解的是，激光输出特性包括激光输出波长、输出功率、持续时间、光束形状等，根据待加热微区材料性能参数及加热工艺参数确定。可选的，该微区激光加热装置还包括：光束检测模块40，与激光特性确定模块10电连接，用于检测激光输出模块30实际输出的激光的第二特性参数，并将第二特性参数传输至激光特性确定模块10；激光特性确定模块10，还用于根据第二特性参数和第一特性参数，对控制信号进行修正。可以理解的是，激光的第二特性参数包括激光输出模块30实际输出的激光脉冲能量、脉宽、频率、时域波形、光束空间分布形状等信息，激光输出模块30实际输出激光可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微区激光加热装置，其特征在于，包括：激光特性确定模块，用于根据样品的当前待加热微区参数，得到加热所需激光的第一特性参数；控制器，与所述激光特性确定模块电连接，用于根据所述第一特性参数生成控制信号；激光输出模块，与所述控制器电连接，用于根据所述控制信号输出激光，以加热所述样品的待加热微区。

【技术特征摘要】
1.一种微区激光加热装置，其特征在于，包括：激光特性确定模块，用于根据样品的当前待加热微区参数，得到加热所需激光的第一特性参数；控制器，与所述激光特性确定模块电连接，用于根据所述第一特性参数生成控制信号；激光输出模块，与所述控制器电连接，用于根据所述控制信号输出激光，以加热所述样品的待加热微区。2.根据权利要求1所述的微区激光加热装置，其特征在于，所述激光的第一特性参数为激光输出特性参数。3.根据权利要求1所述微区激光加热装置，其特征在于，还包括：光束检测模块，与所述激光特性确定模块电连接，用于检测所述激光输出模块实际输出的激光的第二特性参数，并将所述第二特性参数传输至所述激光特性确定模块；所述激光特性确定模块，还用于根据所述第二特性参数和所述第一特性参数，对所述控制信号进行修正。4.根据权利要求3所述的微区激光加热装置，其特征在于，所述光束检测模块包括示波器与束斑质量分析仪。5.根据权利要求1所述的微区激光加热装置，其特征在于，还包括：温度检测模块，与所述激光特性确定模块电连接，用于检测当前所述待加热微区的实际温度，并将所述实际温度传输至所述激光特性确定模块；所述激光特性确定模块，还用于根据当前所述待加热微区的实际温度，对所述控制信号进行修正。6.根据权利要求1所述的微区激光加热装置，其特征在于，还包括：样品支撑台，用于放置样...

【专利技术属性】
技术研发人员：余应明，武跃维，汪晓平，
申请(专利权)人：宁波英飞迈材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33