專利名稱：真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置。它可以實(shí)現(xiàn)分子/原子氣 射流的定向噴射或者沉積過程，從而實(shí)現(xiàn)了噴射過程的精確控制。本發(fā)明可以用于微噴 射成型、真空熱蒸發(fā)、微精密加工、精確微點(diǎn)/面噴涂、鍍膜、微電子電路制造和焊接 等工藝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
本發(fā)明源于對(duì)噴射成型冶金技術(shù)和微電子工業(yè)真空熱蒸發(fā)鍍膜工藝的研究，但 本發(fā)明的意義超越了這些技術(shù)應(yīng)用本身。噴射成型冶金技術(shù)的核心技術(shù)是射流霧化技術(shù)，射流霧化是一個(gè)將連續(xù)射流通 過物理方式分解為小液滴和顆粒的過程，其效果取決于一些物性參數(shù)，如界面張力、粘 性等和一些運(yùn)動(dòng)參數(shù)如速度差等。通過噴射霧化所獲得的大大小小的液滴或者顆粒的尺 寸不一，一般都存在一個(gè)粒徑分布，同時(shí)因?yàn)樗鼈兊倪\(yùn)動(dòng)形式比較紊亂，液滴或者顆粒 所噴射的范圍也很難預(yù)測(cè)。真空熱蒸發(fā)鍍膜工藝是在近真空環(huán)境下通過加熱或者揮發(fā)等方式使得涂層材料 產(chǎn)生蒸氣流，在靶上冷卻沉積而形成薄膜的工藝過程。噴射成型技術(shù)和真空熱蒸發(fā)鍍膜工藝雖然應(yīng)用于不同領(lǐng)域，但其共同的射流性質(zhì) 使得我們可以將其歸屬于不同尺度的流體力學(xué)問題。兩者有一個(gè)霧化技術(shù)所存在的一個(gè) 共同問題，就是無論噴射成型還是真空熱蒸發(fā)，射流/蒸氣的作用范圍難以把握，因此 會(huì)造成對(duì)噴射材料的精確控制發(fā)生困難，同時(shí)也造成了材料的浪費(fèi)。這不利于對(duì)精確度 要求較高和材料成本較高的加工工藝，特別是對(duì)微精密加工尤其如此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決已有技術(shù)中存在的問題，提供一種真空光導(dǎo)分子/原子氣 微噴射裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單功能強(qiáng)大，能夠?qū)崿F(xiàn)分子/原子氣射流的定向噴射或者沉 積過程，從而達(dá)到噴射過程的精確控制的目的。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是
本發(fā)明的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，其工作在近真空環(huán)境下，環(huán)境壓力應(yīng) 保持在低于0.3個(gè)大氣壓以下。本發(fā)明的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，具有氣源。氣源為一結(jié)構(gòu)或裝置，可以產(chǎn)生分子/原子氣，并保持一定的大于環(huán)境壓力的 蒸氣壓力。本發(fā)明的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，具有噴射噴嘴。噴射噴嘴連接氣源，做為氣源所產(chǎn)生分子/原子氣的噴射出口而存在。本發(fā)明的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，噴射分子/原子氣射流。分子/原子氣射流為分子流或者原子流或者分子團(tuán)簇流或者原子團(tuán)簇流或者微小顆粒組成，其單體尺寸為微米及以下量級(jí)。本發(fā)明的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，具有導(dǎo)向光源。導(dǎo)向光源可以是一組或多組，因工作條件不同而恰當(dāng)布置；可以是連續(xù)光源或 者脈沖光源，具有較強(qiáng)的光發(fā)射能力，是強(qiáng)光光源或者激光光源。本發(fā)明的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，發(fā)射強(qiáng)光束。強(qiáng)光束由導(dǎo)向光源產(chǎn)生。強(qiáng)光束是定向強(qiáng)光光束，以某一的角度射向前方。強(qiáng) 光束可以由一束或者多束光組成，其在光波面上是存在光強(qiáng)分布，其出射方向不必是對(duì) 稱的或者匯聚的。本發(fā)明的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，具有靶盤。靶盤和其它部件之間不必是固定的，可以存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，及產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)設(shè) 置。并和強(qiáng)光束一起在分子/原子氣射流前方形成近似封閉的錐形或者口袋區(qū)域。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，包括氣源和噴射噴嘴，其特征在于所述 氣源連接噴射噴嘴，所述噴射噴嘴噴射分子/原子氣射流至被噴涂的靶盤，設(shè)有導(dǎo)向光 源，所述導(dǎo)向光源產(chǎn)生的強(qiáng)光束或和靶盤一起在分子/原子氣射流前方限制該氣射流形 成近似封閉的錐形或者口袋形狀，使分子/原子氣射流不向該錐形或口袋之外擴(kuò)散。上述真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，其噴射射流處在近真空環(huán)境下，環(huán)境 壓力應(yīng)保持在低于0.3個(gè)大氣壓以下。上述氣源為產(chǎn)生分子/原子氣的裝置，能保持大于環(huán)境壓力的蒸氣壓力。上述分子/原子氣射流為分子流或者原子流或者分子團(tuán)簇流或者原子團(tuán)簇流或 者微小顆粒組成，其單體尺寸為微米及以下量級(jí)。上述導(dǎo)向光源產(chǎn)生的強(qiáng)光束是定向強(qiáng)光光束，以某一的角度射向前方，其導(dǎo)向 能力的光強(qiáng)及力學(xué)效應(yīng)要求決定了它必須是強(qiáng)光光源或者激光光源。光源可以是連續(xù)光 源或者脈沖光源。上述強(qiáng)光束可以由一束或者多束光組成，其在光波面上是存在光強(qiáng)分布，其出 射方向不必是對(duì)稱的或者匯聚的。上述靶盤和其它部件之間不必是固定的，可以存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，及產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的機(jī) 構(gòu)設(shè)置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明的一種真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，首次提出采用光束對(duì)分子/原子的力學(xué) 效應(yīng)控制分子/原子、分子團(tuán)簇/原子團(tuán)簇氣射流的擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)了分子/原子氣射流 噴射過程的定向/定點(diǎn)精確控制。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)噴涂，極大的節(jié)省了材料，減少 了附加的工序。本發(fā)明開創(chuàng)了一種新的微加工方法。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大。可以用于微噴射成型、真空熱蒸發(fā)、微精密加 工、精確微點(diǎn)/面噴涂、鍍膜、微電子電路制造和焊接等工藝領(lǐng)域。


圖1真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置示意圖； 圖2傳統(tǒng)的真空熱蒸發(fā)鍍膜裝置示意圖； 圖3粒子在光場(chǎng)中受力并運(yùn)動(dòng)原理及運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下
實(shí)施例一參見圖1，本真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，由氣源1、噴射噴嘴2、 導(dǎo)向光源4共同組成，裝置工作在近真空環(huán)境下，環(huán)境壓力應(yīng)保持在低于0.3個(gè)大氣壓以 下。氣源1連接噴射噴嘴2并產(chǎn)生分子/原子氣，在氣源1內(nèi)部的壓力作用下分子/原子 氣射流3從噴射噴嘴2噴射出；導(dǎo)向光源4產(chǎn)生強(qiáng)光束5，強(qiáng)光束5前方布置有靶盤6形 成近封閉區(qū)域，分子/原子氣射流3在這個(gè)區(qū)域中射向前方最終實(shí)現(xiàn)定向/定點(diǎn)噴射的目 的。實(shí)施例二 參見圖1和圖3，從噴射噴嘴2噴射出來的粒子向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)入了由 強(qiáng)光束5射出的光場(chǎng)之中，光場(chǎng)強(qiáng)度存在一定的分布。粒子在光場(chǎng)中收到光束施加給它 的兩個(gè)力，一個(gè)是沿光軸方向的散射力(通常將的光壓力)，另一個(gè)是垂直于光軸方向 的光場(chǎng)梯度力。在散射力的作用下，粒子沿光軸方向做加速運(yùn)動(dòng)，在光場(chǎng)梯度力的作用 下，粒子將在向光場(chǎng)強(qiáng)度最大的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。因此當(dāng)光強(qiáng)及其光場(chǎng)梯度足夠大時(shí)，在這兩 個(gè)力的作用下，粒子最終將克服擴(kuò)散過程所帶來的散亂，沿著光束所指引的方向?qū)崿F(xiàn)定 向運(yùn)動(dòng)，而射流也最終實(shí)現(xiàn)定向噴射。
權(quán)利要求
1.一種真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，包括氣源(1)和噴射噴嘴(2)，其特 征在于所述氣源(1)連接噴射噴嘴(2)，所述噴射噴嘴(2)噴射分子/原子氣射 流(3)至被噴涂的靶盤(6)，設(shè)有導(dǎo)向光源(4)，所述導(dǎo)向光源(4)產(chǎn)生的強(qiáng)光束(5)或和靶盤(6) —起在分子/原子氣射流(3)前方限制該氣射流形成近似封閉的 錐形或者口袋形狀，使分子/原子氣射流(3)不向該錐形或口袋之外擴(kuò)散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，其特征在于其噴射射流 處在近真空環(huán)境下，環(huán)境壓力應(yīng)保持在低于0.3個(gè)大氣壓以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，其特征在于所述氣源(1)為產(chǎn)生分子/原子氣的裝置，能保持大于環(huán)境壓力的蒸氣壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，其特征在于分子/原子 氣射流(3)為分子流或原子流或?yàn)榉肿訄F(tuán)簇流或原子團(tuán)簇流或微小顆粒組成，其單體尺 寸為微米及以下量級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，其特征在于導(dǎo)向光源(4)產(chǎn)生的強(qiáng)光束(5)是定向強(qiáng)光光束，對(duì)其導(dǎo)向能力的光強(qiáng)及力學(xué)效應(yīng)的要求決定 了它必須是強(qiáng)光光源或者激光光源；導(dǎo)向光源(4)是連續(xù)光源或者脈沖光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，其特征在于強(qiáng)光束(5)為一束或者多束光束，其在光波面上是存在光強(qiáng)分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置，其特征在于所述靶盤(6)和其它部件之間可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，裝有靶盤(6)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種真空光導(dǎo)分子/原子氣微噴射裝置。它包括氣源和噴射噴嘴,氣源連接噴射噴嘴,噴射噴嘴噴射分子/原子氣射流至被噴涂的靶盤；裝有導(dǎo)向光源,導(dǎo)向光源產(chǎn)生的強(qiáng)光束或和靶盤一起在分子/原子氣射流前方限制該氣射流形成近似封閉的錐形或者口袋形狀,使其不向該錐形或口袋之外擴(kuò)散。裝置工作在近真空環(huán)境下,絕大部分分子/原子氣射流在強(qiáng)光的作用下，在強(qiáng)光束和靶盤所形成椎狀或袋狀區(qū)域之內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并最終實(shí)現(xiàn)在靶盤上定向噴射或者沉積。本發(fā)明可以用于微噴射成型、真空熱蒸發(fā)、微精密加工、精確微點(diǎn)/面噴涂、鍍膜、微電子電路制造和焊接等工藝領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C23C4/00GK102011083SQ201010610599
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者徐海麗, 王志亮 申請(qǐng)人:上海大學(xué)