阵列样品加热激光光源单元制造技术

本实用新型专利技术所提供的阵列样品加热激光光源单元，包括：输出激光以提供加热能量且并列或阵列排布的多个激光器。本实用新型专利技术能够实现多光束并行的激光加热，用于对阵列样品的快速定向加热。

Array Sample Heated Laser Light Source Unit

【技术实现步骤摘要】
阵列样品加热激光光源单元
本技术涉及材料热处理
，特别是涉及一种阵列样品加热激光光源单元。
技术介绍
自上世纪末，美国加州大学伯克利分校的美籍华人项晓东博士及其合作人舒尔茨教授在国际上率先提出组合材料芯片（Combinatorialmaterialchip）或组合样品库（Combinatorialmateriallibrary）的创新思想，并以薄膜形态制备了高密度样品库，在加速超导材料、荧光材料等优化筛选中获得示范应用。之后，组合阵列样品库的制备与表征技术便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，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，达到研发周期减半和研发成本减半的目标，可为新材料研发和应用选材提供科学和技术基础。在材料阵列样品库制备技术中，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。在材料制备过程中，高温热处理是重要环节，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，针对阵列样品库的快速并行热处理技术仍是空白。激光加热技术具有快速、定向、可聚焦等特点，应该能够成为对阵列样品库加热处理行之有效的技术之一。但是，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。因此，需要发展针对阵列样品库的并行快速高温热处理技术及装备，以满足加速材料合成实验进程的迫切需求。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，本技术所要解决的技术问题在于提供一种阵列样品加热激光光源单元，能够实现多光束并行的激光加热，用于对阵列样品的快速定向加热。为解决上述技术问题，本技术所提供的阵列样品加热激光光源单元，包括：输出激光以提供加热能量且并列或阵列排布的多个激光器。根据本技术，可实现多光束并行，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，通过激光能量馈入和时效改变，获得优化的样品加热处理效果。又，本技术中，还包括设于所述激光器下游以改变激光的光斑的大小的激光束斑调节单元。根据本技术，能够有效地是实现激光束斑尺寸可调。又，本技术中，所述激光束斑调节单元包括与所述多个激光器分别对应的多个扩束镜。又，本技术中，还包括将激光导向所需加热位点的激光光路调节单元。根据本技术，可有效地使激光导向所需加热位点，实现定向加热。又，本技术中，所述激光器为连续激光器，其能量调节范围为0.1W~150W。根据本技术，选择连续激光器，而非脉冲激光器，可以保持快速加热升温过程平稳。又，本技术中，所述激光光路调节单元包括设于所述激光束斑调节单元下游的反射镜。根据本技术，可通过反射镜将激光垂直导向加热位点，达到激光功率利用的最大化。又，本技术中，待测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。根据下述具体实施方式并参考附图，将更好地理解本技术的上述内容及其它目的、特征和优点。附图说明图1示出了本技术一实施形态的阵列样品加热激光光源单元的结构示意图，包括激光器101，扩束镜102和反射镜103；图2示出了应用图1所示的阵列样品加热激光光源单元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示出了图2所示系统中的样品密封舱及密封舱视窗的结构示意图；图4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5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-阵列样品台；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技术，并不用于限定本技术。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并行激光加热技术与装备，本技术公开了一种阵列样品加热激光光源单元，包括输出激光以提供加热能量且并列或阵列排布的多个激光器单元。可实现多光束并行，可用于阵列样品的快速定向加热。此外，还可包括可改变激光束斑尺寸的激光束斑调节单元，调节激光光路的激光光路调节单元，以实现对不同尺寸样品的定向加热。进一步地，阵列样品加热激光光源单元工作时还与总控单元相连获得工作指令，并记录及显示实验结果。本技术的阵列样品加热激光光源单元所输出的多光束并行，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。所述的阵列样品库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所示的阵列样品加热激光光源单元的阵列样品激光加热系统的一实施形态的结构示意图。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、温度测量单元、图像记录单元相连接的总控单元。总控单元在本实施形态中可为图2所示的主控电脑109。进一步地，本实施形态的激光加热系统还可包括：激光光路调节单元，将激光导向加热位点；样品台移动单元，用于实现阵列样品与激光束定向加热位点的位置匹配运动及加热定位；容纳样品台的密封舱及其除气单元，用于保持阵列样品不受污染及释放加热过程中生成的气相物质；上述总控单元也可与样品台移动单元和样品密封舱及其除气单元相连接。总控单元通过与上述激光光源单元、温度测量单元、图像记录单元、样品台移动单元、密封及除气单元的连接，用于控制激光能量馈入、时效、温度、位置等的变化，使激光对阵列中的每个样品达到快速、有效和定点加热，并实时去除加热反应过程中产生的气体物质。并且，总控单元还通过与温度测量单元、记录单元的连接，可以实现记录实验参数、加热过程参数变化、加热温度（功率）-时间曲线、实时录像、屏幕实验结果回放。本技术可根据需要对几个样品同时加热，并实现激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列样品加热激光光源单元，其特征在于，包括：输出激光以提供加热能量且并列或阵列排布的多个激光器；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。

【技术特征摘要】
1.一种阵列样品加热激光光源单元，其特征在于，包括：输出激光以提供加热能量且并列或阵列排布的多个激光器；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。2.根据权利要求1所述的阵列样品加热激光光源单元，其特征在于，还包括设于所述激光器下游以改变激光的光斑的大小的激光束斑调节单元。3.根据权利要求2所述的阵列样品加热激光光源单元，其特征在于，所述激...

【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：新型
国别省市：上海,31