專利名稱:粒子束流截面直徑控制器件及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種納米技術領域：
的器件及其制備方法，特別涉及一種粒子束流
截面直徑控制器件及其制備方法。
技術背景
帶電粒子加速器、中子加速器在醫(yī)學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、環(huán)境、材料和能源等領域 有廣泛的應用，在一些研究領域如細胞精準定位誘變等研究中，需要將粒子束流截面直徑 (簡稱束流直徑)控制在很小范圍內(nèi)。目前已能將加速器的束流直徑控制在Pm級，但還不 能滿足某些研究領域的需要，如材料微加工特別是固體納米孔的制作用以研究帶電生物大 分子如DNA和RNA的穿孔動力學，用現(xiàn)有的加速器制作出的納米孔，或是很不規(guī)則，或是孔 徑過大，很難滿足實驗要求。如果能將粒子束流截面直徑控制在納米范圍以內(nèi)，制作出的納 米孔將在性能上大幅度提高，但上述問題目前并沒有得到解決。
經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?2138495. 9、專利公開號為 CN1450848，名稱為"產(chǎn)生單中子微束的方法和裝置"的專利中提出，通過微束系統(tǒng)可獲得束 斑為微米量級的極弱束流。微束系統(tǒng)包括孔徑為微米量級的瞄準器，最后可產(chǎn)生束流截面 直徑在微米級的中子束，但不能在納米級小到lnm進行操作。檢索中還發(fā)現(xiàn)，中國專利申請 號為02138508. 4，專利公開號為CN1450846、名稱為"產(chǎn)生單粒子納米束的方法和裝置"的 專利中提出采用在微米孔上蒸鍍材料獲得納米孔的辦法，可縮小瞄準器孔徑，從而使瞄準 器出口的束斑縮小到納米量級，且有望使已經(jīng)獲得5-10 ii m左右或更小的束斑的單粒子微 束裝置縮小束斑至納米量級，但該專利并未提供納米孔的具體尺寸，因為l-1000nm都屬于 納米量級，而且用上述方法制作的這種納米孔很難實現(xiàn)形狀的規(guī)則和三維尺度的可控性， 特別是孔的截面，目前無論是離子束穿孔、電子束穿孔、濺射以及納米級內(nèi)鍍等，都還無法 在此尺度上制作出規(guī)則的圓形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種粒子束流截面直徑控制器件及 其制備方法，使器件的形狀規(guī)則和三維尺度的可控，制作的內(nèi)徑在l-5nm之間的粒子束流 截面直徑控制器件安裝在帶電粒子或中子加速器瞄準器的出口，可將粒子束流直徑控制在 1_5歷。
本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明粒子束流截面直徑控制器件為管狀 體，內(nèi)部形狀規(guī)則，內(nèi)徑l-5nm，外徑大于lmm，長度l-10mm。
本發(fā)明還提供了上述粒子束流截面直徑控制器件的制備方法，具體步驟包括
(1)石英管拉伸購置商業(yè)空心石英玻璃棒(內(nèi)徑在ym-mm級)，加溫到 1000-120(TC后拉伸，按十倍的比例拉細后，冷卻到室溫，在其外部套一空心石英玻璃棒，再 加溫到1000-120(TC后繼續(xù)按十倍的比例拉伸，由于石英管的空心初始內(nèi)徑為已知，這樣反 復拉伸、包裹，再拉伸和再包裹，可獲得內(nèi)徑l-5nm、外徑在lmm以上的空心管，至此，實現(xiàn)第一、二維尺度的控制；
(2)切割將上述空心管固定于切片機上，用鉆石刀或激光刀按垂直于中間材料 縱軸方向、在l-10mm間按不同長度切割，獲得不同長度(l-10mm)的粒子束流截面直徑控制 器件，至此，實現(xiàn)第三維尺度的控制。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術無法制作在l-5nm范圍圓筒形納米孔的不足，提供一種粒 子束流截面直徑控制器件及其制備方法，獲得形狀規(guī)則和三維尺度(管狀體的內(nèi)徑、外徑 和長度)可控的納米器件，特別是將納米器件的內(nèi)徑控制在l-5nm，將納米器件中的納米孔 作為粒子束流的出口，從而實現(xiàn)在l-5nm級控制帶電粒子或中子等束流的直徑，提高對靶 標處理的精準性。
具體實施方式
下面結合
附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。 實施例l
購置商業(yè)空心石英玻璃棒(內(nèi)徑lmm、外徑lcm)，加溫到120(TC下拉伸，按十倍的 比例拉細后，冷卻到室溫，再在其外部套上一空心石英玻璃棒，重新加溫到120(TC后，再按 十倍的比例拉伸，這樣反復套管、加溫、拉伸和冷卻，獲得內(nèi)徑lnm，外徑lmm以上的空心管， 將空心管固定于切片機上，用鉆石刀垂直于中間材料縱軸方向切割，按lmm的厚度切割，最 終獲得內(nèi)徑lnm、外徑約lmm以上和長度在lmm的粒子束流截面直徑控制器件。 效果用空心石英玻璃棒，經(jīng)加溫、拉伸、冷卻、外套空心石英玻璃棒和再加溫、拉 伸、冷卻等程序反復加工，最后用鉆石刀切割，可以獲得內(nèi)徑lnm，外徑lmm以上，長度在lmm 的器件，將此器件安裝在電子加速器瞄準器的出口 ，可以將出口的電粒子束流截面直徑控 制器件的內(nèi)徑控制在lnm。 實施例2
購置內(nèi)徑lmm、外徑lcm的商業(yè)空心石英玻璃棒，加溫到IOO(TC時拉伸，按十倍的 比例拉細后，冷卻到室溫，再在其外部套上空心石英玻璃棒，重新加溫到IOO(TC后，按十倍 的比例拉伸，這樣反復套管、加溫、拉伸和冷卻，獲得內(nèi)徑在3nm，外徑lmm以上的空心管，將 上述空心管固定于切片機上，用激光刀垂直于中間材料縱軸方向切割，按5mm的厚度切割， 最終獲得內(nèi)徑5nm、外徑lmm以上和長度在5mm的粒子束流截面直徑控制器件。 效果用空心石英玻璃棒，經(jīng)加溫、拉伸、冷卻、外套空心石英玻璃棒和再加溫、拉 伸、冷卻等程序，最后用激光刀切割，可以獲得內(nèi)徑5nm、外徑lmm以上、長度5mm的器件，將 該器件安裝在離子加速器瞄準器中，可以將離子束流截面直徑控制器件的內(nèi)徑控制在5nm。 實施例3
購置內(nèi)徑lmm、外徑lcm的商業(yè)空心石英玻璃棒，加溫到IIO(TC時拉伸，按十倍的 比例拉細后，冷卻到室溫，再在其外部套上空心石英玻璃棒，重新加溫到IIO(TC后，再按十 倍的比例拉伸，這樣反復套管、加溫、拉伸和冷卻，獲得內(nèi)徑2nm，外徑在lmm以上的空心管， 將空心管固定于切片機上，用激光刀垂直于中間材料縱軸方向切割，按lmm的厚度切割，最 終獲得內(nèi)徑2nm、外徑lmm以上和長度在10mm的粒子束流截面直徑控制器件。
效果用空心石英玻璃棒，經(jīng)加溫、拉伸、冷卻、外套空心石英玻璃棒和再加溫、拉
4伸、冷卻等程序，最后用激光刀切割，可以獲得內(nèi)徑2nm、外徑lmm以上、長度10mm的器件，將
該器件安裝在質子加速器瞄準器上，可以將質子束流截面直徑控制器件的內(nèi)徑控制在2nm。
實施例4
購置內(nèi)徑lmm、外徑lcm的商業(yè)空心石英玻璃棒，加溫到120(TC時拉伸，按十倍的 比例拉細后，冷卻到室溫，再在其外部套上空心石英玻璃棒，重新加溫到120(TC后，再按十 倍的比例拉伸，這樣反復套管、加溫、拉伸和冷卻，獲得內(nèi)徑3nm，外徑在lmm以上的空心管， 將空心管固定于切片機上，用激光刀垂直于中間材料縱軸方向切割，按lmm的厚度切割，最 終獲得內(nèi)徑2nm、外徑lmm以上和長度在3mm的粒子束流截面直徑控制器件。 效果用空心石英玻璃棒，經(jīng)加溫、拉伸、冷卻、外套空心石英玻璃棒和再加溫、拉 伸、冷卻等程序，最后用激光刀切割，可以獲得內(nèi)徑3nm、外徑lmm以上、長度3mm的器件，將 該器件安裝在中子加速器瞄準器上，可以將中子束流截面直徑控制器件的內(nèi)徑控制在3nm。
權利要求
一種粒子束流截面直徑控制器件，其特征在于，其形狀為管狀體，內(nèi)徑1-5nm、外徑在1mm以上，長度1-10mm。
2. 根據(jù)權利要求
1所述的粒子束流截面直徑控制器件的制備方法，其特征在于，具體步驟包括(1) 石英管拉伸購置商業(yè)空心石英玻璃棒，加溫后拉伸，待冷卻到室溫后再在其外部套空心石英玻璃棒，重新加溫后繼續(xù)拉伸，由于石英管的空心初始內(nèi)徑為已知，這樣反復拉伸、包裹，再拉伸和再包裹，獲得內(nèi)徑l-5nm、外徑在lmm以上的空心管；(2) 切割將上述空心管固定于切片機上，垂直于中間材料縱軸方向、在l-10mm間按不同長度切割，獲得粒子束流截面直徑控制器件。
3. 根據(jù)權利要求
2所述的粒子束流截面直徑控制器件的制備方法，其特征是，所述的商業(yè)空心石英玻璃棒，其內(nèi)徑在ym-mm級。
4. 根據(jù)權利要求
2所述的粒子束流截面直徑控制器件的制備方法，其特征是，步驟(1)中所述的加溫，是指將溫度升高到1000-1200°C 。
5. 根據(jù)權利要求
2所述的粒子束流截面直徑控制器件的制備方法，其特征是，步驟(1)中所述的拉伸，是指按十倍的比例拉細。
6. 根據(jù)權利要求
2所述的粒子束流截面直徑控制器件的制備方法，其特征是，步驟(2)中所述的切割，是指用鉆石刀或激光刀切割。
專利摘要
一種粒子束流截面直徑控制器件及其制備方法，屬于材料科學領域。本發(fā)明粒子束流截面直徑控制器件，為管狀體、內(nèi)徑1-5nm、外徑大于1mm、長度1-10mm。本發(fā)明還提供了粒子束流截面直徑控制器件的制備方法，通過對商業(yè)空心石英玻璃棒進行加溫、拉伸、冷卻、外套空心石英玻璃棒和再加溫、拉伸、冷卻等程序，最后用鉆石刀或激光刀切割，獲得內(nèi)徑1-5nm、外徑在1mm以上、長度1-10mm的納米器件。本發(fā)明粒子束流截面直徑控制器件，可實現(xiàn)在1-5nm級控制帶電粒子或中子等束流的直徑，提高對靶標處理的精準性。
文檔編號G21K1/02GKCN1988052 B發(fā)布類型授權 專利申請?zhí)朇N 200610147231
公開日2010年5月19日 申請日期2006年12月14日
發(fā)明者王志民 申請人:上海交通大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),