專利名稱：激光氣相法生產(chǎn)納米粉的新型反應(yīng)室光路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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(yīng)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(rèn)為是世界上最先進(jìn)的方法，屬于高科技范疇，其技術(shù)高難、復(fù)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(yīng)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(yán)重后果，既影響了正常生產(chǎn)，也帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。
(二)光斑體積形狀不規(guī)則反應(yīng)區(qū)光斑體積形成是激光在反應(yīng)室多次折射的結(jié)果，它在反應(yīng)室中心聚焦疊加以形成高溫反應(yīng)區(qū)。由于光斑漂移，因此在實(shí)際調(diào)整光路過程中很難把焦點(diǎn)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(shí)會(huì)更大，使得反應(yīng)區(qū)在同一橫截面的氣流場與溫度場不相一致，氣體反應(yīng)時(shí)間也呈不一狀態(tài)，這樣有部分粒子會(huì)重新聚合。結(jié)果使粒徑大小不一，即dmax/dave值變化大，這就嚴(yán)重影響了粉體粒徑的技術(shù)指標(biāo)。
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(jìn)行改造，以克服上述缺陷。
本實(shí)用新型的目的是提供一種改進(jìn)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(yīng)時(shí)間過長的問題。
本實(shí)用新型通過以下技術(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(gè)設(shè)定孔徑的攔光器，然后再通過反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)室以外，以不影響反應(yīng)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)。
本實(shí)用新型有益效果；(一)解決光路系統(tǒng)中激光光軸的漂移問題；(二)使反應(yīng)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(yīng)區(qū)氣流場和溫度場在同一橫截面完全一致并實(shí)現(xiàn)可控；(四)使反應(yīng)氣體在反應(yīng)區(qū)內(nèi)經(jīng)歷的時(shí)間相同，粒子從成核長大到終止，時(shí)間分步進(jìn)行；反應(yīng)時(shí)間可控在10-6s范圍；冷卻速度在10-5-10-6c/s；(五)粒徑均勻，達(dá)到dmax/dave≤2，dave≤30nm。


圖1為本實(shí)用新型光路系統(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。
以下接合附圖說明實(shí)施例如圖1所示，反應(yīng)室光路系統(tǒng)由1個(gè)透射鏡F和9個(gè)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(jìn)入反應(yīng)室，透射鏡F和第一球面反射鏡MR1中心連線通過反應(yīng)區(qū)中心點(diǎn)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(diǎn)A，另外除最后一個(gè)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(dá)下一個(gè)球面反射鏡MR2→MR9的中心。最后一個(gè)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(yīng)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(yīng)室中心點(diǎn)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(yīng)噴嘴6安裝距離為60mm，其與反應(yīng)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(yīng)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(yīng)噴嘴，7為底板，8為導(dǎo)柱，9為卡套，10為管接頭。
圖3中(1)為加欄光器前中心光斑形狀，(2)加欄光器后中心光斑形狀。
權(quán)利要求1.激光氣相法生產(chǎn)納米粉的新型反應(yīng)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(yīng)室反應(yīng)區(qū)中心點(diǎn)與反應(yīng)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(jìn)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(shí)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(yīng)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。
專利摘要本實(shí)用新型為一種改進(jìn)了的激光氣相法生產(chǎn)納米粉的反應(yīng)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(jìn)行多次反射,透光孔外激光被攔光器阻攔吸收,為即時(shí)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(yīng)室光路系統(tǒng)使激光在反應(yīng)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B01J19/12GK2503981SQ00254720
公開日2002年8月7日 申請日期2000年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月25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