本發(fā)明涉及納米材料加工領(lǐng)域，尤其涉及的是一種團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備及其加工方法。

背景技術(shù)：

納米材料又稱之為超微晶材料，其團(tuán)簇粒徑介于1nm至100nm之間，具有小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、界面效應(yīng)和表面效應(yīng)等獨(dú)特而優(yōu)異的物理性能，在陶瓷、微電子、化工、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近十年來(lái)，圍繞納米材料的制備方法、性能測(cè)試和理論解釋已成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，取得了豐碩的理論研究和應(yīng)用研究成果。

就納米材料的加工技術(shù)而言，主要有物理蒸發(fā)冷凝法、機(jī)械球磨法、分子束外延法、化學(xué)氣相沉積法、液相沉積法等制備方法。

物理蒸發(fā)冷凝法主要應(yīng)用于金屬材料的納米粉體制備，工藝相對(duì)簡(jiǎn)便，納米粉體具有較好的力學(xué)和電磁學(xué)性能，但生產(chǎn)率較低。

機(jī)械球磨法利用研磨球、研磨罐和研磨顆粒的碰撞，改變納米材料的粒徑、形貌和比表面積，在磁性、超飽和固溶體、熱電、半導(dǎo)體和硅酸鹽等納米材料的制備以低成本、高效益取得較好的應(yīng)用成果，但普遍存在分散和污染問(wèn)題，常采用超聲波、機(jī)械攪拌改進(jìn)物理分散，采用改性分散或分散劑分散方法以改進(jìn)化學(xué)分散。但高速球磨伴隨的組份偏差和物相污染，目前還未見(jiàn)行之有效的解決措施。

分子束外延法是一種特殊的真空鍍膜工藝。在超高真空腔內(nèi)，將熱蒸發(fā)、氣體裂解、輝光放電離子化等方法產(chǎn)生的原子束或分子束，投射到具有一定取向、一定溫度的晶體襯底上，生成晶體薄膜材料或所需晶體結(jié)構(gòu)。其工藝過(guò)程一般為襯底處理、生長(zhǎng)控制和后續(xù)工序。調(diào)制摻雜控制晶體生長(zhǎng)的束流強(qiáng)度、穩(wěn)定性、濃度等參數(shù)，以保證晶體的雜質(zhì)分布和一致性，主要應(yīng)用于制備激光器、光纖傳感器、微波器件或光電顯示器件，具有無(wú)污染、組份均勻、厚度一致性好等特點(diǎn)，但設(shè)備造價(jià)較高，不能用于粉體納米材料的制備（化學(xué)氣相沉積法和液相沉積法亦然）。

至今為止，上述各種方法仍面臨一些亟待解決的共性問(wèn)題，諸如如何快速而實(shí)時(shí)地進(jìn)行納米團(tuán)簇的性能測(cè)量和評(píng)價(jià)、如何保證納米團(tuán)簇的穩(wěn)定性和一致性、如何有效地篩選納米團(tuán)簇中不同結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體，以及準(zhǔn)確地建立納米團(tuán)簇的動(dòng)力學(xué)模型等。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備及其加工方法，旨在解決現(xiàn)有的納米材料加工技術(shù)中存在的組分偏差、物相污染、無(wú)法實(shí)時(shí)進(jìn)行納米團(tuán)簇的性能測(cè)量和評(píng)價(jià)等問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，包括進(jìn)料裝置、流量控制裝置、分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器、主軸電機(jī)、壓力腔、物料預(yù)處理單元、納米團(tuán)簇離子束單元、納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元、散熱器、出料裝置以及電氣控制系統(tǒng)；所述進(jìn)料裝置與所述壓力腔連接，所述分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器分別與所述壓力腔和主軸電機(jī)連接，所述主軸電機(jī)與所述壓力腔連接，所述納米團(tuán)簇離子束單元分別與所述壓力腔和出料裝置連接，用于實(shí)現(xiàn)物料的偏轉(zhuǎn)、加速以及對(duì)撞，所述流量控制裝置設(shè)于所述壓力腔內(nèi)，與所述分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器連接，所述物料預(yù)處理單元設(shè)于所述壓力腔內(nèi)，用于物料的預(yù)處理，將物料研磨成游離磨料，所述納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元設(shè)置在所述壓力腔和納米團(tuán)簇離子束單元內(nèi)，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)納米團(tuán)簇的粒徑，所述散熱器設(shè)于所述壓力腔上，所述電氣控制系統(tǒng)分別與所述進(jìn)料裝置、主軸電機(jī)、納米團(tuán)簇離子束單元、納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元、散熱器、出料裝置電連接。

所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，其中，所述納米團(tuán)簇離子束單元包括設(shè)置在所述壓力腔內(nèi)的離子束偏轉(zhuǎn)電路、偏轉(zhuǎn)線圈以及與所述壓力腔連接的兩級(jí)加速腔；所述離子束偏轉(zhuǎn)電路分別與所述偏轉(zhuǎn)線圈和電氣控制系統(tǒng)電連接，向偏轉(zhuǎn)線圈提供鋸齒波電流，產(chǎn)生徑向、線性偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所述兩級(jí)加速腔靠近所述偏轉(zhuǎn)線圈一端設(shè)有分離孔，另一端設(shè)有對(duì)撞孔，所述兩級(jí)加速腔內(nèi)設(shè)有正向環(huán)形通道和逆向環(huán)形通道，所述正向環(huán)形通道和逆向環(huán)形通道在分別在所述分離孔和所述對(duì)撞孔處相交，所述兩級(jí)加速腔上設(shè)有與所述電氣控制系統(tǒng)電連接的兩級(jí)加速電路，所述兩級(jí)加速電路為分段串接的升壓電路，一級(jí)加速電壓為DC 600-700V，二級(jí)加速電壓為DC 31000-33000V；物料經(jīng)所述徑向、線性偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器的共同作用，由所述分離孔進(jìn)入所述兩級(jí)加速腔，并在所述對(duì)撞孔實(shí)現(xiàn)對(duì)撞轟擊。

所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，其中，所述納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元采用激光三角法檢測(cè)激光光強(qiáng)度，從而間接測(cè)量納米團(tuán)簇的粒徑，所述納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元包括半導(dǎo)體激光管、第一透鏡組、第二透鏡組、面陣CCD圖像傳感器、反射鏡、粒徑數(shù)據(jù)處理模塊以及激光管控制電路，所述激光管控制電路分別與所述電氣控制系統(tǒng)和半導(dǎo)體激光管電連接，所述粒徑數(shù)據(jù)處理模塊分別與所述面陣CCD圖像傳感器和所述電氣控制系統(tǒng)連接；所述半導(dǎo)體激光管發(fā)射激光，依次經(jīng)過(guò)所述第一透鏡組、納米團(tuán)簇離子、第二透鏡組、反射鏡，至所述面陣CCD圖像傳感器，所述面陣CCD圖像傳感器生成的光強(qiáng)度信號(hào)經(jīng)所述粒徑數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，實(shí)時(shí)傳輸納米團(tuán)簇的實(shí)時(shí)粒徑信號(hào)至所述電氣控制系統(tǒng)。

所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，其中，所述粒徑數(shù)據(jù)處理模塊包括粒徑數(shù)據(jù)處理控制電路以及與所述粒徑數(shù)據(jù)處理控制電路連接的模擬前端、噪聲抑制單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字濾波單元、自適應(yīng)高階統(tǒng)計(jì)量加權(quán)平均單元以及三階相關(guān)峭度反卷積逆濾波器，所述光強(qiáng)度信號(hào)經(jīng)模擬前端、噪聲抑制、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、自適應(yīng)高階統(tǒng)計(jì)量加權(quán)平均算法之后，對(duì)所述光強(qiáng)度信號(hào)的三階相關(guān)峭度反卷積逆濾波器進(jìn)行盲提取，從而輸出納米團(tuán)簇的實(shí)時(shí)粒徑信號(hào)。

所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，其中，所述電氣控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制板以及分別與所述系統(tǒng)控制板電連接的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、邏輯互鎖與保護(hù)電路、溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、超微晶粉傳感器、位置傳感器和人機(jī)接口單元；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與所述主軸電機(jī)連接，所述溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、超微晶粉傳感器以及位置傳感器設(shè)在所述壓力腔和兩級(jí)加速腔內(nèi)，所述人機(jī)接口單元經(jīng)由MODBUS RTU協(xié)議與所述系統(tǒng)控制板通信。

所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，其中，還包括用于使所述壓力腔保持恒溫恒壓條件的過(guò)程控制執(zhí)行單元，所述過(guò)程控制執(zhí)行單元包括布置在壓力腔內(nèi)，分別與所述電氣控制系統(tǒng)電連接的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述壓力傳感器和溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并反饋壓力和溫度參數(shù)，至所述電氣控制系統(tǒng)，所述電梯控制系統(tǒng)控制所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)及時(shí)調(diào)節(jié)腔內(nèi)的溫度和壓力。

所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，其中，還包括系統(tǒng)保護(hù)單元，所述系統(tǒng)保護(hù)單元包括與所述離子束偏轉(zhuǎn)電路和兩級(jí)加速電路連接的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)電路、設(shè)置在壓力腔上的溫度保護(hù)裝置和過(guò)壓保護(hù)裝置以及設(shè)置在所述第一透鏡組和第二透鏡組上的自清潔裝置。

所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，其中，所述進(jìn)料裝置包括用于進(jìn)料稱重的進(jìn)料稱重單元、第一蝸桿輸送裝置以及進(jìn)料執(zhí)行器，所述進(jìn)料稱重單元和第一蝸桿輸送裝置分別與進(jìn)料執(zhí)行器連接，所述進(jìn)料執(zhí)行器與所述電氣控制系統(tǒng)連接；

所述出料裝置包括納米材料收集器、用于出料稱重的出料稱重單元、第二蝸桿輸送裝置以及出料執(zhí)行器，所述納米材料收集器分別與所述兩級(jí)加速腔和出料稱重單元連接，所述出料稱重單元和第二蝸桿輸送裝置分別與出料執(zhí)行器連接，所述出料執(zhí)行器與所述電氣控制系統(tǒng)連接。

所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，其中，所述物料預(yù)處理單元包括設(shè)置在所述分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器上的高速合金刀具和設(shè)置在壓力腔內(nèi)的導(dǎo)流板，物料經(jīng)所述導(dǎo)流板至所述高速合金刀具，被研磨成游離磨料。

一種根據(jù)上述任意一項(xiàng)方案所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備的納米加工方法，包括以下步驟：

步驟1：對(duì)所述物料進(jìn)行預(yù)處理，研磨成游離磨料；

步驟2：實(shí)時(shí)檢測(cè)所述游離磨料粒徑，當(dāng)所述游離磨料達(dá)到亞微米級(jí)時(shí)，進(jìn)行偏轉(zhuǎn)、加速和對(duì)撞加工，分解成納米團(tuán)簇；

步驟3：實(shí)時(shí)檢測(cè)所述納米團(tuán)簇粒徑，滿足設(shè)定條件時(shí)進(jìn)行卸料。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)納米團(tuán)簇粒徑，保證了納米團(tuán)簇粒徑的一致性和穩(wěn)定性；通過(guò)物料預(yù)處理單元和納米團(tuán)簇離子束單元，采用游離磨料預(yù)處理和納米團(tuán)簇的能量束碰撞相結(jié)合的加工方式，保證納米材料的粒徑和純度要求，最大限度地減少組份偏差和物相污染。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的一種團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明提供的納米團(tuán)簇離子束單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明提供的納米團(tuán)簇離子束單元的原理圖。

圖4是本發(fā)明提供的納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明提供的納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元的原理圖。

圖6是本發(fā)明提供的電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明提供的團(tuán)簇離子束納米加工方法的流程圖。

附圖標(biāo)注說(shuō)明：1、主軸電機(jī)；2、納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元；3、進(jìn)料裝置；4、流量控制裝置；5、分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器；6、出料裝置；7、納米團(tuán)簇離子束單元；8、散熱器；9、床身；10、壓力腔；201激光管控制電路；202半導(dǎo)體激光管；203第一透鏡組；204激光管安裝支座；205、第二透鏡組；206、第二透鏡組安裝支座；207、反射鏡；208、面陣CCD圖像傳感器；209、CCD傳感器支座；210、粒徑數(shù)據(jù)處理模塊；211、納米團(tuán)簇離子；701、分離孔；702、對(duì)撞孔；703、兩級(jí)加速腔；704、兩級(jí)加速電路；705、偏轉(zhuǎn)線圈；706、逆向環(huán)形通道；707、正向環(huán)形通道。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，包括主軸電機(jī)1、納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元2、進(jìn)料裝置3、流量控制裝置4、分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器5、出料裝置6、納米團(tuán)簇離子束單元7、散熱器8、床身9、壓力腔10、物料預(yù)處理單元（圖中未示出）以及電氣控制系統(tǒng)（圖中未示出）。進(jìn)料裝置3與壓力腔10連接，分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器5分別與壓力腔10和主軸電機(jī)1連接，主軸電機(jī)1與壓力腔10連接，納米團(tuán)簇離子束單元7分別與壓力腔10和出料裝置6連接，用于實(shí)現(xiàn)物料的偏轉(zhuǎn)、加速以及對(duì)撞，流量控制裝置4設(shè)于壓力腔10內(nèi)，與分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器5連接，所述物料預(yù)處理單元設(shè)于所述壓力腔10內(nèi)，用于物料的預(yù)處理，將物料研磨成游離磨料，散熱器8設(shè)于壓力腔10上，納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元2設(shè)置在壓力腔10和納米團(tuán)簇離子束單元7內(nèi)，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)納米團(tuán)簇的粒徑，所述電氣控制系統(tǒng)分別與進(jìn)料裝置3、主軸電機(jī)1、納米團(tuán)簇離子束單元7、納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元2、散熱器8、出料裝置6電連接。

優(yōu)選地，所述物料預(yù)處理單元包括徑向分布在分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器5上的高速合金刀具和設(shè)置在壓力腔10內(nèi)的導(dǎo)流板，物料經(jīng)所述導(dǎo)流板至所述高速合金刀具，被研磨成游離磨料。

如圖2和圖3所示，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，納米團(tuán)簇離子束單元7包括設(shè)置在壓力腔內(nèi)10的離子束偏轉(zhuǎn)電路（圖中未示出）、偏轉(zhuǎn)線圈705以及與壓力腔10連接的兩級(jí)加速腔703；所述離子束偏轉(zhuǎn)電路分別與偏轉(zhuǎn)線圈705和所述電氣控制系統(tǒng)電連接，向偏轉(zhuǎn)線圈705提供鋸齒波電流，產(chǎn)生徑向、線性偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，兩級(jí)加速腔703靠近偏轉(zhuǎn)線圈705一端設(shè)有分離孔701，另一端設(shè)有對(duì)撞孔702，兩級(jí)加速腔703內(nèi)設(shè)有正向環(huán)形通道707和逆向環(huán)形通道706，正向環(huán)形通道707和逆向環(huán)形通道706在分別在分離孔701和對(duì)撞孔702處相交，兩級(jí)加速腔703上設(shè)有與所述電氣控制系統(tǒng)電連接的兩級(jí)加速電路704，兩級(jí)加速電路704為分段串接的升壓電路，一級(jí)加速電壓為DC 600-700V，二級(jí)加速電壓為DC 31000-33000V；物料經(jīng)所述徑向、線性偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器5的共同作用，由所述分離孔701進(jìn)入兩級(jí)加速腔703，并在對(duì)撞孔702實(shí)現(xiàn)對(duì)撞轟擊。

如圖4和圖5所示，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元2包括激光管控制電路201、半導(dǎo)體激光管202、第一透鏡組203、激光管安裝支座204、第二透鏡組205、第二透鏡組安裝支座206、反射鏡207、面陣CCD圖像傳感器208、CCD傳感器支座209以及粒徑數(shù)據(jù)處理模塊210；激光管控制電路201、半導(dǎo)體激光管202以及第一透鏡組203固定在地光管安裝支座204上，第二透鏡組205固定在第二透鏡組安裝支座206上，面陣CCD圖像傳感器208固定在CCD傳感器支座209上，激光管控制電路201分別與所述電氣控制系統(tǒng)和半導(dǎo)體激光管202電連接，粒徑數(shù)據(jù)處理模塊210分別與面陣CCD圖像傳感器208和所述電氣控制系統(tǒng)連接。如圖5所示，半導(dǎo)體激光管202發(fā)射激光，依次經(jīng)過(guò)第一透鏡組203、納米團(tuán)簇離子211、第二透鏡組205、反射鏡207，至面陣CCD圖像傳感器208，面陣CCD圖像傳感器208生成的光強(qiáng)度信號(hào)經(jīng)粒徑數(shù)據(jù)處理模塊210進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，實(shí)時(shí)傳輸納米團(tuán)簇的實(shí)時(shí)粒徑信號(hào)至所述電氣控制系統(tǒng)。

優(yōu)選地，半導(dǎo)體激光管202為65nm波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光管，數(shù)量可以為多個(gè)，進(jìn)一步地，半導(dǎo)體激光管202數(shù)量為12個(gè)，保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選地，粒徑數(shù)據(jù)處理模塊210包括粒徑數(shù)據(jù)處理控制電路以及與所述粒徑數(shù)據(jù)處理控制電路連接的模擬前端、噪聲抑制單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字濾波單元、自適應(yīng)高階統(tǒng)計(jì)量加權(quán)平均單元以及三階相關(guān)峭度反卷積逆濾波器，所述光強(qiáng)度信號(hào)經(jīng)模擬前端、噪聲抑制、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、自適應(yīng)高階統(tǒng)計(jì)量加權(quán)平均算法之后，對(duì)所述光強(qiáng)度信號(hào)的三階相關(guān)峭度反卷積逆濾波器進(jìn)行盲提取，從而輸出納米團(tuán)簇的實(shí)時(shí)粒徑信號(hào)。

在實(shí)際應(yīng)用中，為保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性，納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元2的數(shù)量可以為多套，優(yōu)選地，納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元2的數(shù)量為4套，分別布置在壓力腔10和納米團(tuán)簇離子束單元7中，對(duì)實(shí)時(shí)粒徑進(jìn)行數(shù)據(jù)融合之后，輸出實(shí)時(shí)粒徑數(shù)據(jù)。

如圖6所示，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述電氣控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制板以及分別與所述系統(tǒng)控制板電連接的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、邏輯互鎖與保護(hù)電路、溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、超微晶粉傳感器、位置傳感器和人機(jī)接口單元；優(yōu)選地，所述系統(tǒng)控制板為ARM Cortex-M系列微處理器，在本實(shí)施例中為ARM Cortex-M4系列微處理器。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與所述主軸電機(jī)連接，所述溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、超微晶粉傳感器以及位置傳感器設(shè)在所述壓力腔和兩級(jí)加速腔內(nèi)，所述人機(jī)接口單元經(jīng)由MODBUS RTU協(xié)議與所述系統(tǒng)控制板通信。用戶經(jīng)人機(jī)接口單元對(duì)納米材料的類型、粒徑等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，所述系統(tǒng)控制板接收用戶的運(yùn)行指令并滿足啟動(dòng)條件之后，啟動(dòng)設(shè)備，進(jìn)行納米材料的加工。通過(guò)友好的人機(jī)交互操作界面，使用戶可以按照自身需求，選擇需要的納米團(tuán)簇粒徑，在實(shí)際應(yīng)用中，納米團(tuán)簇粒徑的選擇范圍為50-100nm。

優(yōu)選地，所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備還包括用于使所述壓力腔保持恒溫恒壓條件的過(guò)程控制執(zhí)行單元，所述過(guò)程控制執(zhí)行單元包括布置在壓力腔內(nèi)，分別與所述電氣控制系統(tǒng)電連接的壓力傳感器、溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述壓力傳感器和溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并反饋壓力和溫度參數(shù)，至所述電氣控制系統(tǒng)，所述電梯控制系統(tǒng)控制所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)及時(shí)調(diào)節(jié)腔內(nèi)的溫度和壓力。物料經(jīng)預(yù)處理之后，進(jìn)入納米團(tuán)簇離子束單元7進(jìn)行加速和對(duì)撞分解，在此過(guò)程中，游離磨料的表面積和壓力腔10的容積比按冪指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，壓力腔的溫度也隨之呈冪指數(shù)急劇升高，所述過(guò)程控制執(zhí)行單元的設(shè)置使其不受溫度和壓力急劇升高的影響，保證了團(tuán)簇的一致性和穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備，還包括系統(tǒng)保護(hù)單元，如所述系統(tǒng)保護(hù)單元包括與所述離子束偏轉(zhuǎn)電路和兩級(jí)加速電路704連接的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)電路（如圖6所示）、設(shè)置在壓力腔10上的溫度保護(hù)裝置和過(guò)壓保護(hù)裝置以及設(shè)置在所述第一透鏡組和第二透鏡組上的自清潔裝置，通過(guò)完善的系統(tǒng)保護(hù)功能，保證了設(shè)備的可靠性和安全性。

在實(shí)際應(yīng)用中，所述進(jìn)料裝置3包括用于進(jìn)料稱重的進(jìn)料稱重單元、第一蝸桿輸送裝置以及進(jìn)料執(zhí)行器，所述進(jìn)料稱重單元和第一蝸桿輸送裝置分別與進(jìn)料執(zhí)行器連接，所述進(jìn)料執(zhí)行器與所述電氣控制系統(tǒng)連接；所述進(jìn)料執(zhí)行器在所述電氣控制系統(tǒng)的控制下，控制所述進(jìn)料稱重單元對(duì)物料進(jìn)行稱重，隨后物料經(jīng)所述第一蝸桿輸送裝置輸送至壓力腔10中，稱重的進(jìn)料數(shù)據(jù)經(jīng)所述進(jìn)料執(zhí)行器反饋給所述電氣控制系統(tǒng)。

在實(shí)際應(yīng)用中，所述出料裝置6包括納米材料收集器、用于出料稱重的出料稱重單元、第二蝸桿輸送裝置以及出料執(zhí)行器，所述納米材料收集器分別與所述兩級(jí)加速腔703和出料稱重單元連接，所述出料稱重單元和第二蝸桿輸送裝置分別與出料執(zhí)行器連接，所述出料執(zhí)行器與所述電氣控制系統(tǒng)連接；當(dāng)納米團(tuán)簇的粒徑滿足要求后，納米團(tuán)簇粉塵被送入所述納米材料收集器，在所述出料執(zhí)行器的控制下，經(jīng)出料稱重單元稱重后完成卸料工序。

本發(fā)明還提供了一種與上述方案所述的團(tuán)簇離子束納米加工設(shè)備對(duì)應(yīng)的納米加工方法，如圖7所示，具體包括以下步驟：

步驟1：對(duì)所述物料進(jìn)行預(yù)處理，研磨成游離磨料；

步驟2：實(shí)時(shí)檢測(cè)所述游離磨料粒徑，當(dāng)所述游離磨料達(dá)到亞微米級(jí)時(shí)，進(jìn)行偏轉(zhuǎn)、加速和對(duì)撞加工，分解成納米團(tuán)簇；

步驟3：實(shí)時(shí)檢測(cè)所述納米團(tuán)簇粒徑，滿足設(shè)定條件時(shí)進(jìn)行卸料。

優(yōu)選地，步驟1中，在物料經(jīng)進(jìn)料裝置進(jìn)入壓力腔后，通過(guò)高速合金刀具的作用，將物料被研磨成游離磨料。步驟2和步驟3中，使用納米團(tuán)簇粒徑實(shí)時(shí)檢測(cè)單元2來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)團(tuán)簇粒徑。在步驟2中，使用納米團(tuán)簇離子束單元7來(lái)實(shí)現(xiàn)物料的偏轉(zhuǎn)、加速和對(duì)撞加工。

進(jìn)一步地，在卸料時(shí)，使用分級(jí)負(fù)壓發(fā)生器5產(chǎn)生漩渦湍流將納米團(tuán)簇粉塵送入所述納米材料收集器，進(jìn)行散熱和分選工序，最后經(jīng)出料裝置6完成卸料工序。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。