一種利用飛秒激光制備納米金剛石的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種利用飛秒激光制備納米金剛石的方法，提供一種無污染，工藝簡單，使用安全，可以重復(fù)使用的利用飛秒激光飛線性效應(yīng)在金剛石水溶液中產(chǎn)生沖擊波制備納米金剛石的方法。本發(fā)明包括倒置顯微鏡，倒置顯微鏡的載物臺上設(shè)有精密位移平臺，精密位移平臺上設(shè)有樣品池，倒置顯微鏡設(shè)有對稱的主光路與輔光路，倒置顯微鏡的主光路一側(cè)設(shè)有聚焦物鏡，倒置顯微鏡的輔光路一側(cè)設(shè)有聚光鏡，倒置顯微鏡的主光路與輔光路互相重疊聚焦在樣品池。本發(fā)明的納米金剛石在電子、機(jī)械、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛運(yùn)用。
【專利說明】一種利用飛秒激光制備納米金剛石的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米金剛石材料制備，具體來說，涉及一種。特別是利用飛秒激光非線性效應(yīng)在水溶液中產(chǎn)生沖擊波制備納米金剛石。
【背景技術(shù)】
[0002]飛秒激光是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)。飛秒激光是一種以脈沖形式運(yùn)轉(zhuǎn)的激光，持續(xù)時(shí)間非常短，從幾個(gè)飛秒到幾百飛秒(I飛秒就是10的負(fù)15次方秒)，它比利用電子學(xué)方法所獲得的最短脈沖要短幾千倍。飛秒激光具有非常高的瞬時(shí)功率。對于10飛秒、10毫焦耳的激光脈沖來說，其瞬間功率可達(dá)1012瓦以上。由于飛秒激光脈沖具有超高的瞬間功率，所以?？梢砸鹈黠@的非線性光學(xué)效應(yīng)。但飛秒激光的脈沖能量水平的不同，其引起的效應(yīng)也不盡相同。對于相對較低能量的脈沖(如納焦耳以下)，可以引起明顯的多光子效應(yīng)；而當(dāng)脈沖能量達(dá)到微焦耳甚至毫焦耳時(shí)，激光脈沖常可以引起擊穿電離等劇烈的反應(yīng)。飛秒激光在非線性光學(xué)以及納米制作等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
[0003]納米金剛石是21世紀(jì)最具開發(fā)前景的納米材料之一。納米金剛石除了具有金剛石的一般特性外，同時(shí)還具有納米材料的特性。納米金剛石具有比表面積大、化學(xué)活性好、熵值大和較多的結(jié)構(gòu)缺陷等特性。
[0004]目前納米金剛石的制備方法主要是以負(fù)氧平衡炸藥為碳源，在炸藥爆轟產(chǎn)生的高溫高壓環(huán)境下瞬間合成。金剛石粒徑小于60nm，形狀與粒度均勻，但由于表面效應(yīng)，顆粒以團(tuán)聚態(tài)形式存在，其作為納米粉體的優(yōu)良性能無法發(fā)揮。顆粒的團(tuán)聚問題沒有得到解決，這就是雖然早在上世紀(jì)90年 代初就已實(shí)現(xiàn)爆轟法工業(yè)規(guī)模合成，但納米金剛石應(yīng)用進(jìn)展至今仍明顯滯后的主要原因之一。因此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定分散，對于推動(dòng)該領(lǐng)域應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。
[0005]目前納米金剛石粉末的爆轟制備方法，屬于高溫、高壓制備法。爆轟法的缺點(diǎn)是合成工藝比較復(fù)雜、有一定的危險(xiǎn)性及污染性。
[0006]綜上所述，基于飛秒激光非線性效應(yīng)制備納米金剛石，可以更好地得到在水溶液中穩(wěn)定分散的金剛石納米顆粒，更好地推進(jìn)納米金剛石技術(shù)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種無污染，工藝簡單，使用安全，可以重復(fù)使用的利用飛秒激光飛線性效應(yīng)在金剛石水溶液中產(chǎn)生沖擊波制備納米金剛石的方法。
[0008]為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一種利用飛秒激光制備納米金剛石的裝置，采用以下的技術(shù)方案:
[0009]一種利用飛秒激光制備納米金剛石的裝置，包括倒置顯微鏡，倒置顯微鏡的載物臺上設(shè)有精密位移平臺，精密位移平臺上設(shè)有樣品池，倒置顯微鏡設(shè)有對稱的主光路與輔光路，倒置顯微鏡的主光路一側(cè)設(shè)有聚焦物鏡，倒置顯微鏡的輔光路一側(cè)設(shè)有聚光鏡，倒置顯微鏡的主光路與輔光路互相重疊聚焦在樣品池；
[0010]倒置顯微鏡的輔光路由照明裝置、A透鏡、聚光鏡組成，倒置顯微鏡一側(cè)設(shè)有聚光鏡，聚光鏡遠(yuǎn)離倒置顯微鏡的另一側(cè)前面設(shè)有A透鏡，A透鏡另一側(cè)設(shè)有照明裝置，照明裝置發(fā)出的輔助光經(jīng)過A透鏡照射到聚光鏡，輔助光經(jīng)過聚光鏡聚焦在樣品池；
[0011]倒置顯微鏡的主光路由飛秒激光器、準(zhǔn)直透鏡組、擴(kuò)束透鏡組、二相色鏡、聚焦物鏡組成，倒置顯微鏡遠(yuǎn)離輔光路聚光鏡的另一側(cè)設(shè)有聚焦物鏡，聚焦物鏡另一側(cè)前面設(shè)有一個(gè)45度角的二相色鏡，二相色鏡側(cè)面與聚焦物鏡光路垂直方向設(shè)有飛秒激光器，飛秒激光器與二相色鏡之間依次設(shè)有準(zhǔn)直透鏡組、擴(kuò)束透鏡組，飛秒激光器的光路經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡組、擴(kuò)束透鏡組后通過二相色鏡反射到達(dá)聚焦物鏡，聚焦在樣品池。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述倒置顯微鏡的主光路同側(cè)設(shè)有成像裝置，成像裝置與倒置顯微鏡之間依次設(shè)有光電傳感器、B透鏡、二相色鏡、聚焦物鏡，光電傳感器連接成像裝置，二相色鏡位于倒置顯微鏡輔光路的另一側(cè)，在倒置顯微鏡輔光路的逆光束方向設(shè)有一個(gè)45度角的二相色鏡，倒置顯微鏡輔光路從樣品池中透射過來并經(jīng)過聚焦物鏡出來的光束通過二相色鏡、B透鏡后到達(dá)光電傳感器，并在成像裝置中完成實(shí)時(shí)成像。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述聚光鏡為:NA=1.2~1.8;聚焦物鏡為:10x、20x、25x的顯微物鏡；擴(kuò)束透鏡組:左透鏡的焦距為2cm~5cm，右透鏡的焦距為3cm~7cm ;準(zhǔn)直透鏡組:兩個(gè)透鏡焦距為4cm~7cm ；B透鏡:透鏡焦距為4cm~7cm ；A透鏡:透鏡焦距為Icm~2cm。
[0014]一種利用飛秒激光制備納米金剛石的方法，方法如下:
[0015]樣品制備:在樣品池中將金剛石粉末用去離子水配置成0.5mol/ml~2mol/ml的水溶液，并加入0.1mo I/ml~0.5mol/ml乙二醇，作為顆粒的表面活性劑；
[0016]將配置好的溶液用去離子水超聲15min，使顆粒均勻分布在溶液中；然后在空氣的環(huán)境中將樣品池放入倒置顯微鏡載物臺的納米級精密位移平臺上，通過控制精密位移平臺來實(shí)現(xiàn)對樣品池中金剛石溶液在空間位直上的移動(dòng)；
[0017]以飛秒激光器的飛秒激光為主光路，以倒置顯微鏡的照明裝置發(fā)出的照明光路為輔光路，調(diào)整主光路和輔光路，使兩者的光路互相重疊；飛秒激光器的通過聚焦物鏡垂直聚焦在樣品池的金剛石溶液中；照明裝置發(fā)出的照明光源經(jīng)過聚光鏡，使得樣品池中的金剛石溶液經(jīng)過聚焦物鏡成像在光電傳感器上；
[0018]先關(guān)閉飛秒激光器的飛秒激光，使得此時(shí)只要照明裝置的照明光路(輔光路)照射在樣品池的金剛石溶液中的距離樣品池底部2um~IOum位置處，然后在照明光路(輔光路)的逆光束方向采用一個(gè)45度角的二相色鏡，使得從樣品池的金剛石溶液中透射過來并經(jīng)過聚焦物鏡出來的光束與主光路的光束進(jìn)行空間上的分離，經(jīng)過B透鏡到達(dá)光電傳感器，通過成像裝置對其收集及實(shí)時(shí)成像；
[0019]開啟飛秒激光器的飛秒激光，飛秒激光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡組、擴(kuò)束透鏡組后通過二相色鏡反射到達(dá)聚焦物鏡，聚焦在樣品池的金剛石溶液中；此時(shí)通過成像裝置觀察實(shí)驗(yàn)的變化，并通過精密位移平臺的控制，二維平面內(nèi)移動(dòng)樣品池，使得金剛石溶液中整個(gè)金剛石充分均勻粉碎；
[0020]經(jīng)過15min~60min的飛秒激光照射，由于飛秒激光產(chǎn)生的高脈沖能量,將樣品池中金剛石粉碎得到納米金剛石。[0021]在一些實(shí)施例中，所述飛秒激光器的激光照射功率調(diào)節(jié)范圍為2w~4w，激光頻率為 IOOHz ~IIOOHz ο
[0022]在一些實(shí)施例中，所述飛秒激光器的飛秒激光參數(shù)為:頻率800Hz~I IOOHz，波長為800nm，脈沖寬度為35fs~40fs，激光照射功率為3w，偏振方向?yàn)榫€偏振。
[0023]目前已有報(bào)道的納米金剛石制作工藝，例如爆轟法，都存在一定的危險(xiǎn)性及污染性，本發(fā)明可以提供一種安全、無污染、可以重復(fù)利用的納米金剛石制備方法。本發(fā)明的飛秒激光是一種以脈沖形式運(yùn)轉(zhuǎn)的激光，持續(xù)時(shí)間非常短，本發(fā)明使用是35fS，它比利用電子學(xué)方法所獲得的最短脈沖要短幾千倍，可以得到非常高的瞬時(shí)功率，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，粉碎金剛石顆粒，制備納米金剛石。
[0024]利用此發(fā)明可以制備粒徑較小的金剛石納米顆粒，納米金剛石除了具有金剛石的一般特性外，同時(shí)還具有納米材料的特性。納米金剛石具有比表面積大、化學(xué)活性好、熵值大和較多的結(jié)構(gòu)缺陷等特性。所以，納米金剛石在電子、機(jī)械、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛運(yùn)用。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2所示為本發(fā)明在金剛石溶液濃度為0.5mol/ml粉碎60分鐘制備納米金剛石10000倍放大倍數(shù)下掃描圖；
[0027]圖3所示為本發(fā)明在金剛石溶液濃度為lmol/ml粉碎60分鐘制備納米金剛石10000倍放大倍數(shù)下掃描圖；
[0028]圖4所示為本發(fā)明在金剛石溶液濃度為2mol/ml粉碎60分鐘制備納米金剛石10000倍放大倍數(shù)下掃描圖；
[0029]圖5所示為本發(fā)明在金剛石溶液濃度為2mol/ml粉碎60分鐘制備納米金剛石50000倍放大倍數(shù)下掃描圖；
[0030]附圖標(biāo)記說明如下:
[0031]飛秒激光器101、成像裝置102、照明裝置103、二相色鏡105、擴(kuò)束透鏡組201、準(zhǔn)直透鏡組202、B透鏡204、A透鏡205、倒置顯微鏡300、聚光鏡301、聚焦物鏡302、樣品池303、精密位移平臺304、光電傳感器305。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達(dá)到的具體目的、功能，解析本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神，藉由以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的詳述得到進(jìn)一步的了解。
[0033]本發(fā)明包括倒置顯微鏡300，參見附圖1所示，倒置顯微鏡300的載物臺上設(shè)有精密位移平臺304，精密位移平臺304上設(shè)有樣品池303，樣品池303里裝載金剛石溶液，倒置顯微鏡300設(shè)有對稱的主光路與輔光路，倒置顯微鏡300的主光路一側(cè)設(shè)有聚焦物鏡302，倒置顯微鏡300的輔光路一側(cè)設(shè)有聚光鏡301，倒置顯微鏡300的主光路與輔光路互相重疊聚焦在樣品池303的金剛石溶液中。
[0034]倒置顯微鏡300包括載物臺、聚光鏡301、聚焦物鏡302。
[0035]在其中一個(gè)實(shí)施例中，聚光鏡301為:NA=1.2，聚焦物鏡302為:10x的顯微物鏡；擴(kuò)束透鏡組201:圖中左透鏡的焦距為3cm，右透鏡的焦距為5cm ;準(zhǔn)直透鏡組202:兩個(gè)透鏡焦距為5cm ；B透鏡204:透鏡焦距為5cm ；A透鏡205:透鏡焦距為1cm。
[0036]倒置顯微鏡300的輔光路由照明裝置103、A透鏡205、聚光鏡301組成，倒置顯微鏡300 —側(cè)設(shè)有聚光鏡301，聚光鏡301遠(yuǎn)離倒置顯微鏡300的另一側(cè)前面設(shè)有A透鏡205，A透鏡205另一側(cè)設(shè)有照明裝置103，照明裝置103發(fā)出的輔助光經(jīng)過A透鏡205照射到聚光鏡301，輔助光經(jīng)過聚光鏡301聚焦在樣品池303的金剛石溶液中。
[0037]倒置顯微鏡300的主光路由飛秒激光器101、擴(kuò)束透鏡組201、準(zhǔn)直透鏡組202、二相色鏡105、聚焦物鏡302組成，倒置顯微鏡300遠(yuǎn)離聚光鏡301 (輔光路)的另一側(cè)設(shè)有聚焦物鏡302，聚焦物鏡302另一側(cè)前面設(shè)有一個(gè)45度角的二相色鏡105，二相色鏡105側(cè)面與聚焦物鏡302光路垂直方向設(shè)有飛秒激光器101，飛秒激光器101與二相色鏡105之間依次設(shè)有擴(kuò)束透鏡組201、準(zhǔn)直透鏡組202，飛秒激光器101的光路經(jīng)過擴(kuò)束透鏡組201、準(zhǔn)直透鏡組202后通過二相色鏡105反射到達(dá)聚焦物鏡302，聚焦在樣品池303的金剛石溶液中。
[0038]倒置顯微鏡300的主光路同側(cè)設(shè)有成像裝置102，成像裝置102與倒置顯微鏡300之間依次設(shè)有光電傳感器305、B透鏡204、二相色鏡105、聚焦物鏡302，光電傳感器305連接成像裝置102，二相色鏡105位于倒置顯微鏡300輔光路的另一側(cè)，在倒置顯微鏡300輔光路的逆光束方向設(shè)有一個(gè)45度角的二相色鏡105，倒置顯微鏡300輔光路從樣品池303的金剛石溶液中透射過來并經(jīng)過聚焦物鏡302出來的光束通過二相色鏡105、B透鏡204后到達(dá)光電傳感器305，并在成像裝置102中完成實(shí)時(shí)成像。
[0039]本發(fā)明的制備納米金剛石方法，其技術(shù)方案如下:
[0040]樣品制備:在樣品池303中將金剛石粉末用去離子水配置成0.5mol/ml~2mol/ml的水溶液，并加入0.lmol/ml~0.5mol/ml乙二醇，作為顆粒的表面活性劑；
[0041]將配置好的溶液用去離子水超聲15min，使顆粒均勻分布在溶液中；然后在空氣的環(huán)境中將樣品池303放入倒置顯微鏡300載物臺的納米級精密位移平臺304上，通過控制精密位移平臺304來實(shí)現(xiàn)對樣品池303中金剛石溶液在空間位置上的移動(dòng)；
[0042]以飛秒激光器101的飛秒激光為主光路，以倒置顯微鏡300的照明裝置103發(fā)出的照明光路為輔光路，調(diào)整主光路和輔光路，使兩者的光路互相重疊；飛秒激光器101的通過聚焦物鏡302垂直聚焦在樣品池303的金剛石溶液中；照明裝置103發(fā)出的照明光源經(jīng)過聚光鏡301，使得樣品池303中的金剛石溶液經(jīng)過聚焦物鏡302成像在光電傳感器305上；
[0043]先關(guān)閉飛秒激光器101的飛秒激光，使得此時(shí)只要照明裝置103的照明光路(輔光路)照射在樣品池303的金剛石溶液中的距離樣品池底部2um~5um位置處，較佳為距離樣品池底部2um位置處，然后在照明光路(輔光路)的逆光束方向采用一個(gè)45度角的二相色鏡105，使得從樣品池303的金剛石溶液中透射過來并經(jīng)過聚焦物鏡302出來的光束與主光路的光束進(jìn)行空間上的分離，經(jīng)過B透鏡204到達(dá)光電傳感器305，通過成像裝置102對其收集及實(shí)時(shí)成像；
[0044]開啟飛秒激光器101的飛秒激光，飛秒激光經(jīng)過擴(kuò)束透鏡組201、準(zhǔn)直透鏡組202后通過二相色鏡105反射到達(dá)聚焦物鏡302，聚焦在樣品池303的金剛石溶液中；此時(shí)通過成像裝置102觀察實(shí)驗(yàn)的變化，并通過精密位移平臺304的控制，二維平面內(nèi)移動(dòng)樣品池303，使得金剛石溶液中整個(gè)金剛石充分均勻粉碎；
[0045]經(jīng)過15min~60min的飛秒激光照射，由于飛秒激光產(chǎn)生的高脈沖能量，將樣品池303中金剛石粉碎得到納米金剛石。
[0046]飛秒激光器101的激光照射功率調(diào)節(jié)范圍為2w~4w，激光頻率為IOOHz~IIOOHz。
[0047]在其中一個(gè)實(shí)施例中，飛秒激光器101的飛秒激光參數(shù)為:頻率1kHz，波長為800nm，脈沖寬度為35fs，激光照射功率為3w，偏振方向?yàn)榫€偏振。
[0048]本發(fā)明是一種利用飛秒激光非線性效應(yīng)在水溶液中產(chǎn)生沖擊波粉碎金剛石顆粒制備納米金剛石的方法，利用擴(kuò)束透鏡組201 (擴(kuò)束光路)、準(zhǔn)直透鏡組202 (準(zhǔn)直光路)、二相色鏡105 (反射光路)光路將飛秒激光器101的飛秒激光引入至倒置顯微鏡300中，再利用倒置顯微鏡300的聚焦物鏡302將飛秒激光聚焦在位于精密位移平臺304上樣品池303的金剛石溶液中，用聚焦的激光直接照射金剛石溶液，飛秒激光聚焦到水溶液的時(shí)候，水溶液被擊穿，產(chǎn)生大量的等離子體，進(jìn)而形成超聲沖擊波、汽化及射流。其間在激光的焦點(diǎn)附近會(huì)產(chǎn)生很大的機(jī)械壓強(qiáng)。利用這種效應(yīng)，把溶液中的物體顆粒粉碎。激光的照射時(shí)間為15min~60min,入射激光的功率為2w~4w,頻率為IOOHz~1100Hz,溶液的濃度為0.5mol/ml~2mol/ml。本發(fā)明工藝簡單,無污染,可重復(fù)操作。[0049]利用此發(fā)明可以制備粒徑較小的金剛石納米顆粒。納米金剛石是21世紀(jì)最具開發(fā)前景的納米材料之一。納米金剛石除了具有金剛石的一般特性外，同時(shí)還具有納米材料的特性。納米金剛石具有比表面積大、化學(xué)活性好、熵值大和較多的結(jié)構(gòu)缺陷等特性。所以，納米金剛石在電子、機(jī)械、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛運(yùn)用。
[0050]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的部分實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用飛秒激光制備納米金剛石的裝置，包括倒置顯微鏡(300)，其特征在于，所述倒置顯微鏡(300)的載物臺上設(shè)有精密位移平臺(304)，所述精密位移平臺(304)上設(shè)有樣品池(303)，所述倒置顯微鏡(300)設(shè)有對稱的主光路與輔光路，所述倒置顯微鏡(300)的主光路一側(cè)設(shè)有聚焦物鏡(302)，所述倒置顯微鏡(300)的輔光路一側(cè)設(shè)有聚光鏡(301)，所述倒置顯微鏡(300)的主光路與輔光路互相重疊聚焦在樣品池(303)； 所述倒置顯微鏡(300 )的輔光路由照明裝置(103 )、A透鏡(205 )、聚光鏡(301)組成，所述倒置顯微鏡(300) —側(cè)設(shè)有聚光鏡(301),所述聚光鏡(301)遠(yuǎn)離倒置顯微鏡(300)的另一側(cè)前面設(shè)有A透鏡(205)，所述A透鏡(205)另一側(cè)設(shè)有照明裝置(103)，所述照明裝置(103)發(fā)出的輔助光經(jīng)過A透鏡(205)照射到聚光鏡(301)，經(jīng)過聚光鏡(301)聚焦在樣品池(303)； 所述倒置顯微鏡(300)的主光路由飛秒激光器(101)、擴(kuò)束透鏡組(201)、準(zhǔn)直透鏡組(202)、二相色鏡(105)、聚焦物鏡(302)組成，所述倒置顯微鏡(300)遠(yuǎn)離輔光路聚光鏡(301)的另一側(cè)設(shè)有聚焦物鏡(302)，所述聚焦物鏡(302)另一側(cè)前面設(shè)有一個(gè)45度角的二相色鏡(105)，所述二相色鏡(105)側(cè)面與聚焦物鏡(302)光路垂直方向設(shè)有飛秒激光器(101 )，所述飛秒激光器(101)與二相色鏡(105)之間依次設(shè)有擴(kuò)束透鏡組(201 )、準(zhǔn)直透鏡組(202)，所述飛秒激光器(101)的光路經(jīng)過擴(kuò)束透鏡組(201)、準(zhǔn)直透鏡組(202)后通過二相色鏡(105)反射到達(dá)聚焦物鏡(302)，聚焦在樣品池(303)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用飛秒激光制備納米金剛石的裝置，其特征在于，所述倒置顯微鏡(300)的主光路同側(cè)設(shè)有成像裝置(102)，所述成像裝置(102)與倒置顯微鏡(300)之間依次設(shè)有光電傳感器(305)、B透鏡(204)、二相色鏡(105)、聚焦物鏡(302)，所述光電傳感器(305 )連接成像裝置(102 )，所述二相色鏡(105 )位于倒置顯微鏡(300 )輔光路的另一側(cè)，在所述倒置顯微鏡(300)輔光路的逆光束方向設(shè)有一個(gè)45度角的二相色鏡(105)，所述倒置顯微鏡(300)輔光路從樣品池(303)中透射過來并經(jīng)過聚焦物鏡(302)出來的光束通過二相色鏡(105 )、B透鏡(204)后到達(dá)光電傳感器(305 )，并在成像裝置(102 )中完成實(shí)時(shí)成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用飛秒激光制備納米金剛石的裝置，其特征在于，所述聚光鏡(301)為:NA=1.2~1.8 ;聚焦物鏡(302)為:10x、20x、25x的顯微物鏡；擴(kuò)束透鏡組(201):左透鏡的焦距為2cm~5cm，右透鏡的焦距為3cm~7cm ;準(zhǔn)直透鏡組(202):兩個(gè)透鏡焦距為4cm~7cm ；B透鏡(204):透鏡焦距為4cm~7cm ；A透鏡(205):透鏡焦距為Icm ~2cm0
4.一種利用飛秒激光制備納米金剛石的方法，其特征在于，方法如下: 樣品制備:在樣品池(303)中將金剛石粉末用去離子水配置成0.5mol/ml~2mol/ml的水溶液，并加入0.1mo I/ml~0.5mol/ml乙二醇，作為顆粒的表面活性劑； 將配置好的溶液用去離子水超聲15min~30min，使顆粒均勻分布在溶液中；然后在空氣的環(huán)境中將樣品池(303)放入倒置顯微鏡(300)載物臺的納米級精密位移平臺(304)上，通過控制精密位移平臺(304)來實(shí)現(xiàn)對樣品池(303)中金剛石溶液在空間位置上的移動(dòng)； 以飛秒激光器(101)的飛秒激光為主光路，以倒置顯微鏡(300)的照明裝置(103)發(fā)出的照明光路為輔光路，調(diào)整主光路和輔光路，使兩者的光路互相重疊；飛秒激光器(101)的通過聚焦物鏡(302)垂直聚焦在樣品池(303)的金剛石溶液中；照明裝置(103)發(fā)出的照明光源經(jīng)過聚光鏡(301)，使得樣品池(303)中的金剛石溶液經(jīng)過聚焦物鏡(302)成像在光電傳感器(305)上； 先關(guān)閉飛秒激光器(101)的飛秒激光，使得此時(shí)只要照明裝置(103)輔光路的照明光路照射在樣品池(303)的金剛石溶液中的距離樣品池底部2um~IOum位置處，然后在照明光路的逆光束方向采用一個(gè)45度角的二相色鏡(105)，使得從樣品池(303)的金剛石溶液中透射過來并經(jīng)過聚焦物鏡(302)出來的光束與主光路的光束進(jìn)行空間上的分離，經(jīng)過B透鏡(204)到達(dá)光電傳感器(305)，通過成像裝置(102)對其收集及實(shí)時(shí)成像； 開啟飛秒激光器(101)的飛秒激光，飛秒激光經(jīng)過擴(kuò)束透鏡組(201)、準(zhǔn)直透鏡組(202)后通過二相色鏡(105)反射到達(dá)聚焦物鏡(302)，聚焦在樣品池(303)的金剛石溶液中；此時(shí)通過成像裝置(102)觀察實(shí)驗(yàn)的變化，并通過精密位移平臺(304)的控制，二維平面內(nèi)移動(dòng)樣品池(303)，使得金剛石溶液中整個(gè)金剛石充分均勻粉碎； 經(jīng)過15min~60min的飛秒激光照射，由于飛秒激光產(chǎn)生的高脈沖能量，將樣品池(303)中金剛石粉碎得到納米金剛石。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用飛秒激光制備納米金剛石的方法，其特征在于，所述飛秒激光器(101)的激光照射功率調(diào)節(jié)范圍為2w~4w，激光頻率為IOOHz~I IOOHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用飛秒激光制備納米金剛石的方法，其特征在于，所述飛秒激光器(101)的飛秒激光參數(shù)為:頻率800Hz~1100Hz，波長為800nm，脈沖寬度為35fs~40fs，激光照射功率為3w，偏振方向?yàn)榫€偏振。
【文檔編號】C01B31/06GK103641112SQ201310724033
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】降雨強(qiáng), 徐亞輝, 程良輝, 石浩, 王旭, 高瑩, 方義 申請人:華南師范大學(xué), 中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所