專利名稱：一種微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助于表面活性劑或直接產(chǎn)生的氣泡，利用其薄液膜本身的微米和納米級厚度，運(yùn)用具有二元或多元成分的薄液膜融合過程中發(fā)生在微尺度下的化學(xué)反應(yīng)，在基底表面進(jìn)行微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，特別涉及一種通過對二元或多元薄液膜及其被加工基底的熱場、電場、磁場、光場或不同工作氣體及其濃度場的精細(xì)控制，以實(shí)現(xiàn)在反應(yīng)過程中的自組裝、刻蝕或堆積而制備微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)代自然科學(xué)發(fā)展趨勢是朝微型化邁進(jìn)，層出不窮的微/納米器件正在改善人們的生活質(zhì)量，同時(shí)也推動了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。在各種微型化技術(shù)中，關(guān)于微/納米結(jié)構(gòu)物體的制作加工是其核心。眾所周知，隨著物體尺度的減小，加工難度也隨之提高，因此，微/納米尺度上的加工一直極具挑戰(zhàn)性。當(dāng)前的微加工主要是通過由半導(dǎo)體集成電路(IC)制造業(yè)中的微細(xì)加工技術(shù)與機(jī)械制造業(yè)中的精密機(jī)械加工技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生，它是發(fā)展微/納米機(jī)械電子工程的基礎(chǔ)和保證。微加工技術(shù)和用于加工MEMS器件的材料均直接借鑒自IC工業(yè)，各種成熟的表面加工技術(shù)已經(jīng)可以制造出精巧復(fù)雜的MEMS(微電子機(jī)械)器件。然而，傳統(tǒng)的微加工技術(shù)通常成本昂貴，對環(huán)境的要求比較苛刻，加工過程復(fù)雜，且存在一定的環(huán)境污染問題。與此同時(shí)，傳統(tǒng)方法在向納米加工方面推進(jìn)時(shí)也遇到很多困難，無論通過AFM(原子力顯微鏡)移動原子還是利用電子進(jìn)行刻蝕來加工納米器件都存在諸多不足。
縱所周知，當(dāng)通過某種裝置產(chǎn)生一個(gè)氣泡時(shí)，由于氣泡表面張力的作用，以及內(nèi)外氣體壓力的擠壓，成泡液體會被逐漸排出，最終形成厚度極薄的薄液膜，并且在一定條件下可以保持相對的穩(wěn)定性。由于成泡液體的總體積恒定，這種液膜在氣泡逐漸變大的情況下，可以做得相當(dāng)薄，理論上其厚度甚至可達(dá)到只有表面活性劑或液體本身的幾層分子，即納米尺度。因此，若能充分利用這種自然天成的納米結(jié)構(gòu)，通過控制液膜的厚度，存在的空間和時(shí)間，就可以簡單靈活的實(shí)現(xiàn)宏觀尺度下加工各種微米納米級結(jié)構(gòu)的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，利用其薄液膜本身的微米和納米級厚度，運(yùn)用具有二元或多元成分的薄液膜融合過程中發(fā)生在微尺度下的化學(xué)反應(yīng)，在基底表面進(jìn)行微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，特別涉及一種通過對二元或多元薄液膜及其被加工基底的熱場、電場、磁場、光場或不同工作氣體及其濃度場的精細(xì)控制，以實(shí)現(xiàn)在反應(yīng)過程中的自組裝、刻蝕或堆積而制備微/納米級結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，包括一帶有透明頂蓋8的由透明耐化學(xué)腐蝕材料制做的箱體2，放置在所述箱體2內(nèi)底面上的帶有三維移動導(dǎo)軌16的加工操作平臺20；所述加工操作平臺20上表面上放置有溫度控制元件14；放置在箱體2之內(nèi)的由電、磁和光場控制器19控制的可產(chǎn)生電場的金屬板式電極、可產(chǎn)生磁場的永磁體/電磁體陣列和由可移動的半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的激光光源；放置在箱體2之內(nèi)的氣泡發(fā)生器9；一自帶電源的控制電路7；所述控制電路7分別與溫度控制元件14，電、磁和光場控制器19和氣泡發(fā)生器9電相連；所述氣泡發(fā)生器9與外置氣源17相連通；移動導(dǎo)軌16為通過平面運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕5和垂向運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕18進(jìn)行三維調(diào)節(jié)的三維移動導(dǎo)軌。
本發(fā)明的微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，還包括安裝箱體2下表面，且通過調(diào)節(jié)使所述箱體2的內(nèi)底表面處于水平的可調(diào)穩(wěn)定底座1。
所述氣泡發(fā)生器9為1-6個(gè)，分別由萬向支架3固定支撐在所述箱體2的內(nèi)底表面上。
所述箱體2的幾何尺寸為50mm×50mm×20mm到1000mm×1000mm×500mm。所述的加工控制平臺20的平面幾何尺寸為50mm×50mm到500mm×500mm。
所述氣泡發(fā)生器9的結(jié)構(gòu)，包括一氣缸25；其氣缸壁上設(shè)有與外置氣源17相連通的進(jìn)氣口27；一裝于氣缸25之內(nèi)的其前端帶活塞24的活動推桿26；一位于氣缸25的前端并與氣缸25相通的成膜液體腔室233，所述成膜液體腔室的室壁上設(shè)有成膜液體注入口23；一安裝在成膜液體腔室233前端安裝有可更換噴頭22。
所述活塞28同氣缸25之間保證密配合。
所述加工操作平臺(20)及其上的部件可以倒置。
這里以銀線的加工為例說明本發(fā)明的工作路線。使用本發(fā)明的裝置進(jìn)行微/納米級結(jié)構(gòu)的加工時(shí)，將待加工的基底10放置在位于加工操作平臺20上的溫度控制元件14的上表面上，并用夾具將其固定；然后調(diào)配好可使用的兩種溶液即分別混合表面活性劑的銀氨溶液和乙醛溶液，濃度示反應(yīng)需要而定，濕度合適的空氣或氮?dú)鈿庠?7，選擇好要加工的微納米結(jié)構(gòu)。之后，打開氣路12，保持較好的成泡濕度控制氣泡的壽命，將加工基底10夾持在加工操作平臺20上。計(jì)算所要加工的流道的寬度和深度所需薄液膜的厚度，得到所需溶液的劑量和充入氣體體積；控制兩個(gè)氣體發(fā)生器9運(yùn)動到確定的加工位置；調(diào)節(jié)水平運(yùn)動控制旋鈕5和垂直運(yùn)動控制旋鈕18調(diào)節(jié)微調(diào)加工基底上布線加工進(jìn)行的位置。通過活塞推進(jìn)器28利用微電機(jī)自動或手動推動推桿26拉出活塞24使得氣缸25內(nèi)的氣體容積達(dá)到需要的水平，再通過氣源17和氣路12注入的某種氣源氣體通過氣泡發(fā)生器9的進(jìn)氣口27進(jìn)入氣缸25。分別在兩個(gè)氣泡發(fā)生器中通過液膜注入口23將成膜液體即混合表面活性劑的銀氨溶液和乙醛溶液直接注入氣缸中液膜腔中。通過活塞推進(jìn)器28利用微電機(jī)自動或手動推動推桿26推進(jìn)活塞24將氣缸內(nèi)已經(jīng)注入的某種氣源推進(jìn)液膜中形成氣泡，繼續(xù)將氣體注入氣泡21中，從而定量的控制氣泡薄液膜的產(chǎn)生，同時(shí)控制液膜的厚度?？刂莆⒓庸て脚_反應(yīng)溫度控制單元14的溫度，保證反應(yīng)基底底溫度保持在需要底反應(yīng)溫度。形成的兩種不同溶液薄液膜的氣泡在基底上融合，再融合面上形成薄液膜結(jié)構(gòu)，在該薄液膜結(jié)構(gòu)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(3)然后，還原反應(yīng)生成的銀附著在玻璃加工基底的表面，即形成銀線。
本發(fā)明的提供的微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)1.用于加工微/納米結(jié)構(gòu)的氣泡本身即在微/納米量級，易于實(shí)現(xiàn)；2.加工環(huán)境比較干凈，操作簡單；3.加工裝置成本較低；4.可實(shí)現(xiàn)多種微/納米結(jié)構(gòu)加工；5.采用多種液體，可以方便地控制加工對象的物理組分及化學(xué)性質(zhì)，由此實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的加工。
6.可與固體、氣體結(jié)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)更多加工路線。
本發(fā)明提供的裝置是一種新概念型的微/納米加工方法。


附圖1-1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖1-2為附圖1-1去掉透明頂蓋8后的俯視圖；附圖2-1為氣泡發(fā)生器9的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-2-1、圖2-2-2和圖2-2-3為氣泡發(fā)生器9的操作原理圖；附圖3-1和附圖3-2為加工一微型圓的示意圖；附圖4-1和附圖4-2為加工一微型直線的示意圖；附圖5-1和附圖5-2為加工一相交于一點(diǎn)的三根微型直線的示意圖；附圖6-1和附圖6-2為加工一微型十字的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
由圖1和圖2可知，本發(fā)明提供的微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，包括一帶有透明頂蓋8的由透明耐化學(xué)腐蝕材料制做的箱體2，放置在所述箱體2內(nèi)底面上的帶有三維移動導(dǎo)軌16的加工操作平臺20；所述加工操作平臺20上表面上放置有溫度控制元件14；放置在箱體2之內(nèi)的由電、磁和光場控制器19控制的可產(chǎn)生電場的金屬板式電極、可產(chǎn)生磁場的永磁體/電磁體陣列和由可移動的半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的激光光源；放置在箱體2之內(nèi)的氣泡發(fā)生器9；一自帶電源的控制電路7；所述控制電路7分別與溫度控制元件14，電、磁和光場控制器19和氣泡發(fā)生器9電相連；所述氣泡發(fā)生器9與外置氣源17相連通；移動導(dǎo)軌16為通過平面運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕5和垂向運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕18進(jìn)行三維調(diào)節(jié)的三維移動導(dǎo)軌。
本發(fā)明的微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，還包括安裝箱體2下表面，且通過調(diào)節(jié)使所述箱體2的內(nèi)底表面處于水平的可調(diào)穩(wěn)定底座1。
所述氣泡發(fā)生器9為1-6個(gè)，分別由萬向支架3固定支撐在所述箱體2的內(nèi)底表面上。所述氣泡發(fā)生器9固定于移動支架6上端，移動支架6下端裝于萬向支架3。
所述箱體2的幾何尺寸為50mm×50mm×20mm到1000mm×1000mm×500mm。所述的加工控制平臺20的平面幾何尺寸為50mm×50mm到500mm×500mm。
所述氣泡發(fā)生器9的結(jié)構(gòu)，包括
一氣缸25；其氣缸壁上設(shè)有與氣源相連通的進(jìn)氣口27；一裝于氣缸25之內(nèi)的其前端帶活塞24的活動推桿26，活動推桿26的端部裝有活塞推進(jìn)器28；一位于氣缸25的前端并與氣缸25相通的成膜液體腔室233，所述成膜液體腔室的室壁上設(shè)有成膜液體注入口23；一安裝在成膜液體腔室233前端安裝有可更換噴頭22。
所述活塞28同氣缸25之間保證密配合。
所述成膜液體為所述氣缸25內(nèi)充入的氣體為所述加工操作平臺20及其上的部件可以倒置。
由圖1可知，透明耐腐蝕箱體2和透明頂蓋8由耐腐蝕的透明材料如玻璃等制成，將頂蓋8蓋在箱體2上并與之相連，箱體2和頂蓋8由于透明因而便于觀測加工過程，實(shí)際加工過程中可結(jié)合其它光學(xué)、電子、射線和掃描探針顯微鏡進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測加工。通過充填密封材料如樹脂等密封，控制電路7和氣路12穿過電路氣路通路4的通孔連接到箱體內(nèi)，據(jù)此可保證在加工過程中，能夠精確控制箱內(nèi)環(huán)境，以減少外界的干擾和污染。在箱體2的內(nèi)底面鋪設(shè)有加工平臺導(dǎo)軌3，并通過水平運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕和垂直運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕控制整個(gè)加工操作平臺作小范圍的三維運(yùn)動。
如圖2所示氣泡發(fā)生器9在使用過程中可以靈活的更換不同口徑和表面親疏水處理的噴頭22，通過液膜注入口23注入成膜溶液，可以控制產(chǎn)生的氣泡微結(jié)構(gòu)；通過經(jīng)過密封處理的液膜注入口23可以將成膜液體直接注入活塞腔，控制試劑的計(jì)量和可能的污染，也可通過直接利用噴頭蘸取溶液的方法得到液膜；氣體通過氣源17和氣路12進(jìn)入氣泡發(fā)生器9的進(jìn)氣口27；通過活塞推進(jìn)器28利用微電機(jī)自動或手動推動推桿26推進(jìn)活塞24將氣缸內(nèi)已經(jīng)注入的某種氣源注入氣泡21中，從而定量的控制氣泡薄液膜的產(chǎn)生，同時(shí)可以控制液膜的厚度。
實(shí)施例1使用本發(fā)明的裝置加工一圖3-2所示的微型圓通過控制兩個(gè)氣泡接觸，并結(jié)合與基底的化學(xué)反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)如圖3-2所示的微型圓實(shí)施例2使用本發(fā)明的裝置加工一圖4-2所示的微型直線通過控制兩個(gè)氣泡接觸面積，并結(jié)合與基底的化學(xué)反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)如圖4-2所示的微型直線
實(shí)施例3使用本發(fā)明的裝置加工一圖5-2所示的相交于一點(diǎn)的三根微型直線通過控制三個(gè)氣泡接觸面積，并結(jié)合與基底的化學(xué)反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)如圖5-2所示的微型直線實(shí)施例4使用本發(fā)明的裝置加工一圖6-2所示的一微型十字通過控制四個(gè)氣泡接觸面積，并結(jié)合與基底的化學(xué)反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)如圖5-2所示的微型直線。
以上過程的工作步驟大致相同，只是氣泡結(jié)構(gòu)及控制方式有所不同。這里以其中的部分加工為例，描述如下。
本發(fā)明裝置的一個(gè)具體實(shí)施例(刻蝕加工)的使用過程如下1.準(zhǔn)備加工材料，包括清洗好的待刻蝕加工玻璃基底10，調(diào)配好可使用的兩種溶液即分別混合表面活性劑的KF和HCl溶液，濃度示反應(yīng)需要而定，濕度合適的空氣或氮?dú)鈿庠?7，選擇好要刻蝕的微納米結(jié)構(gòu)(此處為直線形微流道)；2.對本裝置進(jìn)行清潔，并按照圖1所示，打開氣路12，保持較好的成泡濕度控制氣泡的壽命，將加工基底10夾持在加工操作平臺20上。
3.計(jì)算所要加工的流道的寬度和深度所需薄液膜的厚度，得到所需溶液的劑量和充入氣體體積；控制兩個(gè)氣體發(fā)生器9運(yùn)動到確定的加工位置；調(diào)節(jié)水平運(yùn)動控制旋鈕5和垂直運(yùn)動控制旋鈕18調(diào)節(jié)微調(diào)加工基底上刻蝕加工進(jìn)行的位置。
4.通過活塞推進(jìn)器28利用微電機(jī)自動或手動推動推桿26拉出活塞24使得氣缸25內(nèi)的氣體容積達(dá)到需要的水平，再通過氣源17和氣路12注入的某種氣源氣體通過氣泡發(fā)生器9的進(jìn)氣口27進(jìn)入氣缸25。
5.分別在兩個(gè)氣泡發(fā)生器中通過液膜注入口23將成膜液體即混合有表面活性劑的KF和HCl溶液直接注入氣缸中液膜腔中。
6.通過活塞推進(jìn)器28利用微電機(jī)自動或手動推動推桿26推進(jìn)活塞24將氣缸內(nèi)已經(jīng)注入的某種氣源推進(jìn)液膜中形成氣泡，繼續(xù)將氣體注入氣泡21中，從而定量的控制氣泡薄液膜的產(chǎn)生，同時(shí)控制液膜的厚度。
7.形成的兩種不同溶液薄液膜的氣泡在基底上融合，再融合面上形成薄液膜結(jié)構(gòu)，在該薄液膜結(jié)構(gòu)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(1)然后，生成的氫氟酸和玻璃的加工基底反應(yīng)(2)，刻蝕玻璃基底，形成微流道，這就是可控二元或多元薄液膜微米、納米加工的基本過程。
(1)
(2)8.實(shí)現(xiàn)人字形結(jié)構(gòu)或者十字結(jié)構(gòu)的加工方式是要利用多個(gè)起泡發(fā)生器9，并精確控制基底移動；通過多次加工可以得到復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明裝置的另一個(gè)具體實(shí)施例(加工納米線)的使用過程如下1.準(zhǔn)備加工材料，包括清洗好的待布線加工玻璃基底10，調(diào)配好可使用的兩種溶液即分別混合表面活性劑的銀氨溶液和乙醛溶液，濃度示反應(yīng)需要而定，濕度合適的空氣或氮?dú)鈿庠?7，選擇好要加工的銀微納米結(jié)構(gòu)，此處為銀線。
2.對本裝置進(jìn)行清潔，并按照圖1所示，打開氣路12，保持較好的成泡濕度控制氣泡的壽命，將加工基底10夾持在加工操作平臺20上。
3.計(jì)算所要加工的流道的寬度和深度所需薄液膜的厚度，得到所需溶液的劑量和充入氣體體積；控制兩個(gè)氣體發(fā)生器9運(yùn)動到確定的加工位置；調(diào)節(jié)水平運(yùn)動控制旋鈕5和垂直運(yùn)動控制旋鈕18調(diào)節(jié)微調(diào)加工基底上布線加工進(jìn)行的位置。
4.通過活塞推進(jìn)器28利用微電機(jī)自動或手動推動推桿26拉出活塞24使得氣缸25內(nèi)的氣體容積達(dá)到需要的水平，再通過氣源17和氣路12注入的某種氣源氣體通過氣泡發(fā)生器9的進(jìn)氣口27進(jìn)入氣缸25。
5.分別在兩個(gè)氣泡發(fā)生器中通過液膜注入口23將成膜液體即混合表面活性劑的銀氨溶液和乙醛溶液直接注入氣缸中液膜腔中。
6.通過活塞推進(jìn)器28利用微電機(jī)自動或手動推動推桿26推進(jìn)活塞24將氣缸內(nèi)已經(jīng)注入的某種氣源推進(jìn)液膜中形成氣泡，繼續(xù)將氣體注入氣泡21中，從而定量的控制氣泡薄液膜的產(chǎn)生，同時(shí)控制液膜的厚度。
7.控制微加工平臺反應(yīng)溫度控制單元14的溫度，保證反應(yīng)基底底溫度保持在需要底反應(yīng)溫度，此處為60℃。
8.形成的兩種不同溶液薄液膜的氣泡在基底上融合，再融合面上形成薄液膜結(jié)構(gòu)，在該薄液膜結(jié)構(gòu)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(3)然后，還原反應(yīng)生成的銀附著在玻璃加工基底的表面，形成銀線。
(3)綜上所述，本發(fā)明的可控二元或多元薄液膜微米、納米加工裝置包括底座1、箱體2、加工控制平臺20及其運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)(加工操作平臺移動導(dǎo)軌16、水平運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕5和垂直運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕18)、加工平臺反應(yīng)環(huán)境控制器(加工平臺溫度控制元件即半導(dǎo)體制冷元件14和電、磁、光場控制器19)、基底卡具15、控制電路7、氣路12、；用于在其內(nèi)產(chǎn)生電場的由金屬板組成的電極、用于在其間產(chǎn)生磁場的永磁體或電磁體、由可移動的半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的光源(可選19)、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集儀11、計(jì)算機(jī)13、電源等。其中電場和磁場大小可通過裝置上設(shè)置的滑道改變電極或磁極的相對位置來調(diào)節(jié)，溫度控制可由半導(dǎo)體制冷器及微/納米級換熱槽道實(shí)現(xiàn)。容器的幾何尺寸為150mm×150mm×100mm，微加工控制臺的幾何尺寸為100mm×100mm，據(jù)此可保證在加工過程中，能夠精確控制箱內(nèi)環(huán)境，以減少外界的干擾和污染。在箱體2的內(nèi)底面鋪設(shè)有加工平臺導(dǎo)軌3，并通過水平運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕和垂直運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕控制整個(gè)加工操作平臺作小范圍的三維運(yùn)動。
多個(gè)氣泡發(fā)生器9通過萬向支架3和移動支架6固定并在箱體2內(nèi)自由布置，并通過控制電路7、氣源17和氣路12提供其所必需的氣體和電路控制；氣泡發(fā)生器9在使用過程中可以靈活的更換不同口徑和表面親疏水處理的噴頭22，通過液膜注入口23注入成膜溶液，可以控制產(chǎn)生的氣泡微結(jié)構(gòu)；通過經(jīng)過密封處理的液膜注入口23可以將成膜液體直接注入活塞腔，控制試劑的計(jì)量和可能的污染，也可通過直接利用噴頭蘸取溶液的方法得到液膜；氣體通過氣源17和氣路12進(jìn)入氣泡發(fā)生器9的進(jìn)氣口27；通過活塞推進(jìn)器28利用微電機(jī)自動或手動推動推桿26推進(jìn)活塞24將氣缸內(nèi)已經(jīng)注入的某種氣源注入氣泡21中，從而定量的控制氣泡薄液膜的產(chǎn)生，同時(shí)可以控制液膜的厚度。兩個(gè)或多個(gè)分別由兩種或多種不同溶液形成的薄液膜混合后在微米、納米級的空間中發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)物直接或間接作用于基底，最終形成微米或納米結(jié)構(gòu)。所有的器件通過電流導(dǎo)線連接電源，并通過傳感器、控制器、計(jì)算機(jī)集中控制整個(gè)加工過程，并利用顯微儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測。
另外，需要說明的是本發(fā)明使用的成膜液體可以為水、HCl、NaOH、銀氨溶液、乙醛溶液等可參與反應(yīng)的中性、酸性或堿性溶液。氣缸(25)內(nèi)充入的氣體可以為氮?dú)狻O2、氦氣等惰性氣體。
權(quán)利要求
1.一種微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，其特征在于，包括一帶有透明頂蓋(8)的由透明耐化學(xué)腐蝕材料制做的箱體(2)，放置在所述箱體(2)內(nèi)底面上的帶有三維移動導(dǎo)軌(16)的加工操作平臺(20)；所述加工操作平臺(20)上表面上放置有溫度控制元件(14)；放置在箱體(2)之內(nèi)的由電、磁和光場控制器(19)控制的可產(chǎn)生電場的金屬板式電極、可產(chǎn)生磁場的永磁體/電磁體陣列和由可移動的半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的激光光源；放置在箱體(2)之內(nèi)的氣泡發(fā)生器(9)；一自帶電源的控制電路(7)；所述控制電路(7)分別與溫度控制元件(14)，電、磁和光場控制器(19)和氣泡發(fā)生器(9)電相連；所述氣泡發(fā)生器(9)與外置氣源(17)相連通；移動導(dǎo)軌(16)為通過平面運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕(5)和垂向運(yùn)動調(diào)節(jié)旋鈕(18)進(jìn)行三維調(diào)節(jié)的三維移動導(dǎo)軌。
2.按權(quán)利要求1所述的微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，其特征在于，還包括安裝箱體(2)下表面，且通過調(diào)節(jié)使所述箱體(2)的內(nèi)底表面處于水平的可調(diào)穩(wěn)定底座(1)。
3.按權(quán)利要求1所述的微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，其特征在于，所述氣泡發(fā)生器(9)為1-6個(gè)，分別由萬向支架(3)固定支撐在所述箱體(2)的內(nèi)底表面上。所述氣泡發(fā)生器(9)固定于移動支架(6)上端，移動支架(6)下端裝于萬向支架(3)。
4.按權(quán)利要求1所述的微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，其特征在于，所述箱體(2)的幾何尺寸為50mm×50mm×20mm到1000mm×1000mm×500mm。
5.按權(quán)利要求1所述的微/納米結(jié)構(gòu)的加工方法及裝置，其特征在于，所述的加工控制平臺(20)的平面幾何尺寸為50mm×50mm到500mm×500mm。
6.按權(quán)利要求1所述的微/納米結(jié)構(gòu)的加工方法及裝置，其特征在于，所述氣泡發(fā)生器(9)的結(jié)構(gòu)，包括一氣缸(25)；其氣缸壁上設(shè)有與氣源相連通的進(jìn)氣口(27)；一裝于氣缸(25)之內(nèi)的其前端帶活塞(24)的活動推桿(26)；一位于氣缸(25)的前端并與氣缸(25)相通的成膜液體腔室(233)，所述成膜液體腔室的室壁上設(shè)有成膜液體注入口(23)；一安裝在成膜液體腔室(233)前端安裝有可更換噴頭(22)。
7.按權(quán)利要求6所述的微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，其特征在于，所述活塞(28)同氣缸(25)之間密配合。
8.按權(quán)利要求1所述的微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，其特征在于，所述加工操作平臺(20)及其上的部件倒置。
全文摘要
一種微/納米級結(jié)構(gòu)的加工裝置，包括由透明耐化學(xué)腐蝕材料制做的箱體，其內(nèi)底面上放有帶三維移動導(dǎo)軌的加工操作平臺；平臺上放置溫度控制元件；箱體內(nèi)放置由電、磁和光場控制器控制的可產(chǎn)生電場的金屬板式電極、可產(chǎn)生磁場的永磁體/電磁體陣列和由可移動的半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的激光光源和與外置氣源相通的氣泡發(fā)生器；自帶電源的控制電路分別與溫度控制元件，電、磁和光場控制器和氣泡發(fā)生器電相連。本裝置借助表面活性劑生成或直接產(chǎn)生的氣泡，利用其薄液膜的微/納米級厚度，運(yùn)用具有二元或多元成分的薄液膜融合過程中發(fā)生在微尺度下的化學(xué)反應(yīng)，單獨(dú)或同時(shí)利用反應(yīng)過程及其生成物，在各種基底表面進(jìn)行加工，以制造出特定的微/納米級結(jié)構(gòu)。
文檔編號B82B3/00GK1796266SQ20041010354
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者白曉丹, 劉靜 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所