[实用新型]一种团簇离子束纳米加工装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及纳米材料加工领域，尤其涉及的是一种团簇离子束纳米加工装置。

背景技术

纳米材料又称之为超微晶材料，其团簇粒径介于1nm至100nm之间，具有小尺寸效应、量子效应、界面效应和表面效应等独特而优异的物理性能，在陶瓷、微电子、化工、医学等领域具有广阔的应用前景。近十年来，围绕纳米材料的制备方法、性能测试和理论解释已成为各国研究的热点问题，取得了丰硕的理论研究和应用研究成果。

就纳米材料的加工技术而言，现有的纳米材料加工设备存在着各种问题。如基于物理蒸发冷凝法的纳米材料加工设备主要应用于金属材料的纳米粉体制备，工艺相对简便，纳米粉体具有较好的力学和电磁学性能，但生产率较低。

基于机械球磨法的加工设备利用研磨球、研磨罐和研磨颗粒的碰撞，改变纳米材料的粒径、形貌和比表面积，在磁性、超饱和固溶体、热电、半导体和硅酸盐等纳米材料的制备以低成本、高效益取得较好的应用成果，但普遍存在分散和污染问题，常采用超声波、机械搅拌改进物理分散，采用改性分散或分散剂分散方法以改进化学分散。但高速球磨伴随的组份偏差和物相污染，目前还未见行之有效的解决措施。

基于分子束外延法的纳米材料加工设备在超高真空腔内，将热蒸发、气体裂解、辉光放电离子化等方法产生的原子束或分子束，投射到具有一定取向、一定温度的晶体衬底上，生成晶体薄膜材料或所需晶体结构。其工艺过程一般为衬底处理、生长控制和后续工序。调制掺杂控制晶体生长的束流强度、稳定性、浓度等参数，以保证晶体的杂质分布和一致性，主要应用于制备激光器、光纤传感器、微波器件或光电显示器件，具有无污染、组份均匀、厚度一致性好等特点，但设备造价较高，不能用于粉体纳米材料的制备。

至今为止，上述各种加工设备仍面临一些亟待解决的共性问题，诸如如何保证尼米材料的粒径和纯度要求，减少祖坟偏差和物相污染。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种团簇离子束纳米加工装置，利用团簇离子束的偏转、加速和对撞，实现对纳米材料的加工，旨在解决现有的纳米材料加工设备在加工过程中造成的组份偏差和物相污染的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种团簇离子束纳米加工装置，包括离子束偏转电路、两级加速腔以及系统控制板；所述两级加速腔内环绕设置有偏转线圈以及对应设置的磁环，所述离子束偏转电路分别与所述偏转线圈和系统控制板电连接，向偏转线圈提供锯齿波电流，产生径向、线性偏转磁场，所述两级加速腔前端设有分离孔，后端设有对撞孔，所述两级加速腔内设有正向环形通道和逆向环形通道，所述正向环形通道和逆向环形通道在分别在所述分离孔和所述对撞孔处相交，所述两级加速腔内还设有与所述系统控制板电连接的两级加速电路，所述两级加速电路为分段串接的升压电路。

所述的团簇离子束纳米加工装置，其中，还包括物料预处理单元，所述物料预处理单元包括与所述两级加速腔前端连接的压力腔，与所述压力腔连接的负压发生器以及设置在所述压力腔内用于研磨物料的高速合金刀具。

所述的团簇离子束纳米加工装置，其中，所述两级加速电路的一级加速电压为DC 600-700V，二级加速电压为DC 31000-33000V。

所述的团簇离子束纳米加工装置，其中，所述高速合金刀具径向分布在所述负压发生器上。

所述的团簇离子束纳米加工装置，其中，所述压力腔内还设有用于导向的导流板。

所述的团簇离子束纳米加工装置，其中，还包括与所述离子束偏转电路和两级加速电路电连接的过流过压保护电路。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的团簇离子束纳米加工装置，结构简单，成本低，利用团簇离子束的偏转、加速和对撞，实现对纳米材料的加工，保证了纳米材料的粒径和纯度要求，最大限度地减少组份偏差和物相污染。

附图说明

图1是本实用新型提供的团簇离子束纳米加工装置的原理示意图。

图2是本实用新型提供的一种团簇离子束纳米加工装置的结构示意图。

图3是本实用新型提供的一种团簇离子束纳米加工装置的结构示意图。

附图标注说明：1、偏转线圈；2、分离孔；3、逆向环形通道；4、对撞孔；5、两级加速电路；6、正向环形通道；7、两级加速腔；8、磁环；9、压力腔；10、负压发生器；11、高速合金刀具；12、导流板。

具体实施方式