用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置及其固定方法制造方法及图纸

用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置及其固定方法，它涉及微纳米材料加工领域。本发明专利技术解决了现有的机械装夹存在无法满足飞秒激光加工碳纳米管薄膜的需求的问题。本发明专利技术的真空吸附板密封安装在第二阶梯孔内，每个真空板螺纹孔内密封安装一个真空吸附气嘴，真空吸附气嘴的下部与气体导出路连通；静电吸附平台放置在真空吸附板的真空吸附主面上；上基板设置在下基板上部；电极板设置在上基板和下基板之间，电极板的下部设有与快速电极插座的接触头匹配的快速电极插口；载物片设置在上基板上端面的载物槽内；环形气腔可拆卸地安装在第一阶梯孔内，环形气腔的内圆周上以环形阵列的方式设有多个喷气嘴。本发明专利技术用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定。

Fixed Device and Fixed Method for Femtosecond Laser Machining of Carbon Nanotubes Films

A fixing device for femtosecond laser processing of carbon nanotube films and a fixing method thereof relate to the field of micro- and nano-material processing. The invention solves the problem that the existing mechanical clamping can not meet the needs of femtosecond laser processing carbon nanotube film. The vacuum adsorption plate seal of the invention is installed in the second step hole, and a vacuum adsorption gas nozzle is sealed in each vacuum plate thread hole, and the lower part of the vacuum adsorption gas nozzle is connected with the gas outlet path; the electrostatic adsorption platform is placed on the vacuum adsorption main surface of the vacuum adsorption plate; the upper base plate is arranged on the upper part of the lower base plate; the electrode plate is arranged between the upper base plate and the lower base plate, and the electrode plate is arranged between the upper base plate and the lower base plate. The lower part is provided with a fast electrode socket matched with the contact head of the fast electrode socket; the carrier sheet is arranged in the carrier groove of the upper end face of the upper substrate; the annular gas chamber is detachably installed in the first step hole; and the inner circumference of the annular gas chamber is provided with a plurality of jet nozzles in the form of an annular array. The invention is used for fixing carbon nanotube film by femtosecond laser processing.

【技术实现步骤摘要】
用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置及其固定方法
本专利技术涉及微纳米材料加工领域,具体涉及一种用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置及其固定方法。
技术介绍
飞秒激光由于其极高的峰值功率、极小的热影响与亚微米级的加工特性，使其在材料加工方面有着独特的优势；碳纳米管薄膜材料具有轻质、高弹性、高导电性使其应用在微纳米机电系统、航空航天、太阳能电池等领域，在利用飞秒激光加工碳纳米管薄膜时，因其材料厚度在微米级，同时需要对材料加工位置定点施加辅助气体加速已经汽化的材料去除，因此对材料可靠固定有着严格的要求；传统的机械装夹无法满足飞秒激光加工碳纳米管薄膜的需求，因为机械装夹只能对材料进行局部装夹，材料已加工且未装夹部分会因辅助气体的施加产生脱离现象，机械装夹位置会对碳纳米管薄膜材料造成不可修复的损伤，同时激光沿光轴方向存在一定的瑞利长度，在薄膜材料加工过程中会对材料固定平台造成一定的损伤而使固定平台精度降低，再次进行材料加工时精度降低。综上所述，现有的机械装夹存在无法满足飞秒激光加工碳纳米管薄膜的需求的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的机械装夹存在无法满足飞秒激光加工碳纳米管薄膜的需求的问题，进而提供一种用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置及其固定方法。本专利技术的技术方案是：用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，它包括基座、真空吸附板、环形气腔、静电吸附平台、真空吸附气嘴、快速电极插座和快速电极插口；基座的上平面沿竖直方向由上至下依次设有同轴的第一阶梯孔、第二阶梯孔和第三阶梯孔；基座内部的第三阶梯孔与基座的下平面之间设有气体导出路和电极插座安装孔，快速电极插座插装在基座的电极插座安装孔内；真空吸附板密封安装在第二阶梯孔内，真空吸附板上分别设有真空板螺纹孔和电极孔，每个真空板螺纹孔内密封安装一个真空吸附气嘴，真空吸附气嘴的下部与气体导出路连通；静电吸附平台放置在真空吸附板的真空吸附主面上；静电吸附平台包括上基板、下基板、电极板和载物片，上基板设置在下基板上部，下基板的中心设有与快速电极插口匹配的通孔；电极板设置在上基板和下基板之间，电极板的下部设有与快速电极插座的接触头匹配的快速电极插口；上基板上端面上开设有载物槽，载物片设置在载物槽内；环形气腔可拆卸地安装在第一阶梯孔内，环形气腔的内圆周上以环形阵列的方式设有多个喷气嘴。进一步地，静电吸附平台的下基板的上端面上设有下基板定位台，上基板的下端面上设有与下基板定位台匹配的上基板定位槽，上基板通过相互配合的上基板定位槽和下基板定位台与下基板连接。进一步地，基座的下端设置有基座外沿。进一步地，基座的第一阶梯孔的内圆柱面上设有第一螺纹，环形气腔的外圆柱面上设有与第一螺纹相匹配的环形气腔外螺纹，环形气腔通过相互配合的第一螺纹和环形气腔外螺纹与基座螺纹连接。进一步地，基座的第二阶梯孔的内圆柱面上设有第二螺纹，真空吸附板的外圆柱面上设有与第二螺纹相匹配的真空吸附板外螺纹，真空吸附板通过相互配合的第二螺纹和真空吸附板外螺纹与基座螺纹密封连接。进一步地，所述固定装置还包括密封环，电极孔的内圆柱面上设有密封环安装槽，密封环安装在电极孔的密封环安装槽内。进一步地，环形气腔上设有导气孔，环形气腔的每个喷气嘴上均设有喷气头，喷气头为空心圆柱状，喷气头的一端端面上设置有进气孔，喷气头的另一端设有多个出气孔，喷气头的内部设有与喷气头内壁密封连接的隔板，所述隔板上设有多个斜通孔。进一步地，真空吸附气嘴包括气嘴本体、移动圆台、弹簧盖板、弹簧和两个挡块；气嘴本体为圆柱形结构，气嘴本体的外圆周上设有与真空板螺纹孔相配合的气嘴外螺纹；气嘴本体的中心开设圆台移动通孔，移动圆台、弹簧和弹簧盖板由上至下依次设置在气嘴本体的圆台移动通孔内，弹簧盖板与气嘴本体密封连接；圆台移动通孔的内圆柱面上设有第一环形凸台，移动圆台的外圆柱面上由上至下依次设有第二环形凸台和第三环形凸台；气嘴本体的上端面以其纵向轴线对称设有一对挡块容纳槽，每个挡块容纳槽的底面开设一个气腔，两个气腔以气嘴本体的纵向轴线对称设置，所述气腔为圆弧形通孔，每个气腔与圆台移动通孔之间形成挡块定位台；两个挡块分别设置在两个挡块容纳槽内，挡块容纳槽的下部与挡块定位台的上部转动连接，挡块的上端面上设有与第二环形凸台想配合的弧形槽。进一步地，第三环形凸台的外径大于第一环形凸台的内径，第三环形凸台位于弹簧盖板和第一环形凸台之间，第二环形凸台的外径小于第一环形凸台的内径。采用用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置的固定方法，所述固定方法是通过以下步骤实现的，步骤一、固定基座：通过基座外沿将基座固定在工作台上；步骤二、安装快速电极插座：将快速电极插座插装在基座的电极插座安装孔内；步骤三、安装真空吸附板：通过第二螺纹和真空吸附板外螺纹将真空吸附板安装在基座的第二阶梯孔内；步骤四、安装真空吸附气嘴：将真空吸附气嘴安装在真空吸附板的真空板螺纹孔内；步骤五、组装静电吸附平台：将电极板安装在下基板的上部，此时电极板的快速电极插口穿过下基板的通孔并与快速电极插座的接触头相对应，通过上基板定位槽和下基板定位台将上基板与下基板连接；步骤六、连接真空泵：将基座的气体导出路与真空泵连接；步骤七、安装碳纳米管薄膜：将碳纳米管薄膜放在载物片上并均匀展开，将载物片放置于上基板上端面的凹槽内；步骤八、安装静电吸附平台：将载有碳纳米管薄膜的静电吸附平台放置在真空吸附板上，静电吸附平台与真空吸附气嘴接触位置的挡块打开，挡块打开位置的气腔处于通路，未接触位置挡块处于常闭状态；步骤九、固定碳纳米管薄膜：基座的气体导出路连接真空泵，打开真空泵，使其工作通过气体导出路将基座内部的第三阶梯孔与基座的下平面之间的腔室内气体抽出，上述腔室气体压力降低使整个静电吸附平台下移，快速电极插口与快速电极插座的接触头连接，进而使电极板通电产生场强将碳纳米管薄膜吸附在载物片。本专利技术与现有技术相比具有以下效果：1、本专利技术的一种用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，静电吸附平台可以稳定的固定在真空吸附板上，均匀的电场碳纳米管薄膜材料已加工部分不会因辅助气体的施加产生脱离现象，同时也不会对碳纳米管薄膜材料造成类似机械装夹造成不可修复的损伤，可靠的贴合在载物片上；同时激光沿光轴方向存在一定的瑞利长度，对待加工材料下方载物片造成损伤时，不必更换整个静电吸附平台，只需更换载物片即可，能够确保被加工材料碳纳米管薄膜均匀固定且不会造成不可修复的损伤且能够方便的更换碳纳米管薄膜接触的载物片，同时在飞秒激光加工碳纳米管薄膜的过程中改变了辅助气体的作用方式，提高固定的可靠性。2、本专利技术的一种用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定方法，克服了传统的机械装夹无法满足飞秒激光加工碳纳米管薄膜的需求，弥补了机械装夹只能对材料进行局部装夹，在已加工材料位置不会产生脱离现象，同时由于真空和静电的复合吸附，可以使碳纳米管薄膜稳定且可靠的固定，均匀的电场力不会对碳纳米管薄膜材料造成不可修复的损伤，同时飞秒激光加工时对材料载物片造成损伤，本专利技术采用可更换式载物片，方便碳纳米管薄膜固定装置的维护，同时对定点施加的辅助气体更改为环流的喷气嘴，改变原有加工过程中辅助气体的施加方式，提高材料固定的可靠性，进一步提高碳纳米管薄膜固定的可靠性且有利于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，其特征在于：它包括基座(1)、真空吸附板(2)、环形气腔(3)、静电吸附平台(4)、真空吸附气嘴(5)、快速电极插座(6)和快速电极插口(7)；基座(1)的上平面(1‑1)沿竖直方向由上至下依次设有同轴的第一阶梯孔(1‑X)、第二阶梯孔(1‑Y)和第三阶梯孔(1‑Z)；基座(1)内部的第三阶梯孔(1‑Z)与基座(1)的下平面(1‑2)之间设有气体导出路(1‑3)和电极插座安装孔，快速电极插座(6)插装在基座(1)的电极插座安装孔内；真空吸附板(2)密封安装在第二阶梯孔(1‑Y)内，真空吸附板(2)上分别设有真空板螺纹孔(2‑1)和电极孔(2‑2)，每个真空板螺纹孔(2‑1)内密封安装一个真空吸附气嘴(5)，真空吸附气嘴(5)的下部与气体导出路(1‑3)连通；静电吸附平台(4)放置在真空吸附板(2)的真空吸附主面(2‑3)上；静电吸附平台(4)包括上基板(4‑1)、下基板(4‑2)、电极板(4‑3)和载物片(4‑4)，上基板(4‑1)设置在下基板(4‑2)上部，下基板(4‑2)的中心设有与快速电极插口(7)匹配的通孔；电极板(4‑3)设置在上基板(4‑1)和下基板(4‑2)之间，电极板(4‑3)的下部设有与快速电极插座(6)的接触头(6‑1)匹配的快速电极插口(7)；上基板(4‑1)上端面上开设有载物槽，载物片(4‑4)设置在载物槽内；环形气腔(3)可拆卸地安装在第一阶梯孔(1‑X)内，环形气腔(3)的内圆周上以环形阵列的方式设有多个喷气嘴(3‑1)。...

【技术特征摘要】
1.用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，其特征在于：它包括基座(1)、真空吸附板(2)、环形气腔(3)、静电吸附平台(4)、真空吸附气嘴(5)、快速电极插座(6)和快速电极插口(7)；基座(1)的上平面(1-1)沿竖直方向由上至下依次设有同轴的第一阶梯孔(1-X)、第二阶梯孔(1-Y)和第三阶梯孔(1-Z)；基座(1)内部的第三阶梯孔(1-Z)与基座(1)的下平面(1-2)之间设有气体导出路(1-3)和电极插座安装孔，快速电极插座(6)插装在基座(1)的电极插座安装孔内；真空吸附板(2)密封安装在第二阶梯孔(1-Y)内，真空吸附板(2)上分别设有真空板螺纹孔(2-1)和电极孔(2-2)，每个真空板螺纹孔(2-1)内密封安装一个真空吸附气嘴(5)，真空吸附气嘴(5)的下部与气体导出路(1-3)连通；静电吸附平台(4)放置在真空吸附板(2)的真空吸附主面(2-3)上；静电吸附平台(4)包括上基板(4-1)、下基板(4-2)、电极板(4-3)和载物片(4-4)，上基板(4-1)设置在下基板(4-2)上部，下基板(4-2)的中心设有与快速电极插口(7)匹配的通孔；电极板(4-3)设置在上基板(4-1)和下基板(4-2)之间，电极板(4-3)的下部设有与快速电极插座(6)的接触头(6-1)匹配的快速电极插口(7)；上基板(4-1)上端面上开设有载物槽，载物片(4-4)设置在载物槽内；环形气腔(3)可拆卸地安装在第一阶梯孔(1-X)内，环形气腔(3)的内圆周上以环形阵列的方式设有多个喷气嘴(3-1)。2.根据权利要求1所述的用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，其特征在于：静电吸附平台(4)的下基板(4-2)的上端面上设有下基板定位台(4-1-1)，上基板(4-1)的下端面上设有与下基板定位台(4-1-1)匹配的上基板定位槽(4-1-2)，上基板(4-1)通过相互配合的上基板定位槽(4-1-2)和下基板定位台(4-1-1)与下基板(4-2)连接。3.根据权利要求2所述的用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，其特征在于：基座(1)的下端设置有基座外沿(8)。4.根据权利要求1所述的用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，其特征在于：基座(1)的第一阶梯孔(1-X)的内圆柱面上设有第一螺纹(1-X-1)，环形气腔(3)的外圆柱面上设有与第一螺纹(1-X-1)相匹配的环形气腔外螺纹(3-2)，环形气腔(3)通过相互配合的第一螺纹(1-X-1)和环形气腔外螺纹(3-2)与基座(1)螺纹连接。5.根据权利要求1所述的用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，其特征在于：基座(1)的第二阶梯孔(1-Y)的内圆柱面上设有第二螺纹(1-Y-1)，真空吸附板(2)的外圆柱面上设有与第二螺纹(1-Y-1)相匹配的真空吸附板外螺纹(2-4)，真空吸附板(2)通过相互配合的第二螺纹(1-Y-1)和真空吸附板外螺纹(2-4)与基座(1)螺纹密封连接。6.根据权利要求5所述的用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，其特征在于：所述固定装置还包括密封环(9)，电极孔(2-2)的内圆柱面上设有密封环安装槽，密封环(9)安装在电极孔(2-2)的密封环安装槽内。7.根据权利要求1所述的用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，其特征在于：环形气腔(3)上设有导气孔(3-3)，环形气腔(3)的每个喷气嘴(3-1)上均设有喷气头(3-1-1)，喷气头(3-1-1)为空心圆柱状，喷气头(3-1-1)的一端端面上设置有进气孔(3-1-2)，喷气头(3-1-1)的另一端设有多个出气孔(3-1-3)，喷气头(3-1-1)的内部设有与喷气头(3-1-1)内壁密封连接的隔板，所述隔板上设有多个斜通孔(3-1-4)。8.根据权利要求1所述的用于飞秒激光加工碳纳米管薄膜的固定装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴雪峰，尹海亮，刘亚辉，牟澳磊，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23