專利名稱：激光氣相法生產(chǎn)納米粉的新型反應室光路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣相激光法生產(chǎn)納米粉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及該技術(shù)的反應室光路系統(tǒng)。
硅基納米粉的生產(chǎn)工藝有多種，如液相法、沉淀法、氣相法等，其中激光氣相法被認為是世界上最先進的方法，屬于高科技范疇，其技術(shù)高難、復雜。目前，只有美國、日本及中國掌握該技術(shù)方法，公開號為CN1228398A的專利申請公開了“一種激光氣相合成納米粉反應裝置”，該裝置技術(shù)經(jīng)本申請人在工業(yè)化批量生產(chǎn)合法使用后發(fā)現(xiàn)其光路系統(tǒng)存在以下問題，主要表現(xiàn)為(一)光軸漂移致使激光不能按光路系統(tǒng)完全返回，造成燒噴嘴，炸鏡片、燒設(shè)備等嚴重后果，既影響了正常生產(chǎn)，也帶來巨大經(jīng)濟損失。
(二)光斑體積形狀不規(guī)則反應區(qū)光斑體積形成是激光在反應室多次折射的結(jié)果，它在反應室中心聚焦疊加以形成高溫反應區(qū)。由于光斑漂移，因此在實際調(diào)整光路過程中很難把焦點調(diào)至最佳狀態(tài)。光斑體積投影面積可在8×10-18×24之間漂移，有時會更大，使得反應區(qū)在同一橫截面的氣流場與溫度場不相一致，氣體反應時間也呈不一狀態(tài)，這樣有部分粒子會重新聚合。結(jié)果使粒徑大小不一，即dmax/davc值變化大，這就嚴重影響了粉體粒徑的技術(shù)指標。
上述問題直接影響工業(yè)批量生產(chǎn)，因此有必要對現(xiàn)有光路系統(tǒng)進行改造，以克服上述缺陷。
本發(fā)明的目的是提供一種改進了的光路系統(tǒng)，使其有效地消除光軸漂移現(xiàn)象，并解決了同一橫截面氣流場和溫度場不一致以及反應時間過長的問題。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案完成從研究現(xiàn)有技術(shù)的光路系統(tǒng)的工藝原理出發(fā)，可以看出入射激光如果通過一個設(shè)定孔徑的攔光器，然后再通過反應室鏡面的多次反射，使超出攔光器孔徑的激光被攔光器攔截吸收，則其余激光在反應室中心聚焦(由于攔光器作用)而形成縱向高度一定，體積形狀規(guī)則的光斑。
為使輸入反應室并被攔光器攔截的激光所產(chǎn)生的能量能完全排出反應室以外，以不影響反應室內(nèi)正常工藝條件下的溫度場和壓力場，特加設(shè)攔光器水冷系統(tǒng)。
本發(fā)明有益效果；(一)解決光路系統(tǒng)中激光光軸的漂移問題；(二)使反應區(qū)光斑體積形狀規(guī)則，并可按要求調(diào)整光斑縱向距離；(三)使反應區(qū)氣流場和溫度場在同一橫截面完全一致并實現(xiàn)可控；(四)使反應氣體在反應區(qū)內(nèi)經(jīng)歷的時間相同，粒子從成核長大到終止，時間分步進行；反應時間可控在10-6s范圍；冷卻速度在10-5-10-6c/s(五)粒徑均勻，達到dmax/dave≤2，dave≤30nm。


圖1為本發(fā)明光路系統(tǒng)示意圖；圖2為攔光器及水冷系統(tǒng)示意圖；圖3為加攔光器前后光斑形狀變化圖。
以下接合

實施例如圖1所示，反應室光路系統(tǒng)由1個透射鏡F和9個球面反射鏡MR及帶水冷攔光器K構(gòu)成，激光束垂直通過透射鏡F而進入反應室，透射鏡F和第一球面反射鏡MR1中心連線通過反應區(qū)中心點A，其余球面反射鏡MR2、MR3、MR4、……MR9兩兩一組中心連線通過中心點A，另外除最后一個球面反射鏡MR9外，其他球面反射鏡MR1-MR8皆與入射激光呈角度放置，使其反射光線到達下一個球面反射鏡MR2→MR9的中心。最后一個球面反射鏡MR9與入射光垂直放置。L為CWCO2激光器功率為2KW，透鏡F的焦距為f=2.8m，材料為ZnSe和GaAs兩種；FA=2m，球面反射鏡曲率半徑R1=R2=……R9=1.5m，均為銅質(zhì)鍍金球面反射鏡。攔光器材料為銅，孔徑大致8×80mm，入射激光通過攔光器設(shè)定的孔徑，通過反應室球面反射鏡多次反射，而超過攔光器孔徑激光被攔截吸收，其余激光則在反應室中心點聚焦，由于攔光器的作用而形成縱向高度一定，體積形狀規(guī)則的光斑。
如圖2所示，攔光器5與反應噴嘴6安裝距離為60mm，其與反應室底面平行，攔光器的外形尺寸為140×60×20mm，其上下位置可根據(jù)光路調(diào)整，水冷系統(tǒng)用φ8銅管連接，圖中1為反應室底，2為活法蘭，3為螺栓，4為水冷管，5為攔光器，6為反應噴嘴，7為底板，8為導柱，9為卡套，10為管接頭。
權(quán)利要求
1.激光氣相法生產(chǎn)納米粉的新型反應室光路系統(tǒng)由一透射鏡及一組球面反射鏡構(gòu)成，其特征在于1)在靠近反應室反應區(qū)中心點與反應室底面平行，設(shè)置帶有透光孔徑的欄光器，使入射激光通過該孔徑后在球面鏡上進行多次反射，而超出孔徑的激光則被欄光器阻攔從而被吸收；2)所述攔光器帶有一水冷裝置以便即時帶走被吸收的激光能量。
2.如權(quán)利要求1所述的激光氣相法生產(chǎn)納米粉的新型反應室光路系統(tǒng)，其特征在于所述欄光器孔徑形狀為扁矩形。
3.如權(quán)利要求1所述的激光氣相法生產(chǎn)納米粉的新型光路系統(tǒng)，其特征在于所述攔光器材料為金屬銅。
全文摘要
本發(fā)明為一種改進了的激光氣相法生產(chǎn)納米粉的反應室光路系統(tǒng),系統(tǒng)在原有光路系統(tǒng)中與底面平行設(shè)置攔光器,該攔光器中有一扁矩形透光孔,激光通過透光孔在球面鏡上進行多次反射,透光孔外激光被攔光器阻攔吸收,為即時帶走被吸收的激光能量,特為攔光器設(shè)置水冷系統(tǒng)。用上述新型反應室光路系統(tǒng)使激光在反應室中心聚焦形成縱向高度一定,體積形狀規(guī)則的光斑,從而解決了激光光軸的飄移問題。
文檔編號C04B35/565GK1286153SQ0012479
公開日2001年3月7日 申請日期2000年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月18日
發(fā)明者史清河, 沈懷營, 陳偉 申請人:黑龍江中超納米產(chǎn)業(yè)股份有限公司