[发明专利]高精度全自动纳米材料合成系统

权利要求书

1.高精度全自动纳米材料合成系统，其特征在于，该系统主要包括化学反应釜（13）、化学反应室（16）、温度控制单元、搅拌控制单元、投料控制单元、气路控制单元、结晶控制单元、粒径监测装置、计算机（2）、微处理器（1）、驱动供电线路（3）、驱动供电电源（28）和数据总线（4）；

其中，化学反应釜（13）安装在化学反应室（16）内；驱动供电电源（28）通过驱动供电线路（3）分别为微处理器（1）、温度控制单元、搅拌控制单元、投料控制单元、气路控制单元、结晶控制单元和粒径监测装置提供驱动电能；驱动供电电源（28）通过数据总线（4）与微处理器（1）和计算机（2）连接，并由计算机（2）控制供电；

温度控制单元、搅拌控制单元、气路控制单元和粒径监测装置通过各单元或装置中的信号放大和A/D模拟数字转换器进行信号放大和模数转换后，再通过数据总线（4）与微处理器（1）进行数据交换；微处理器（1）通过数据总线（4）与计算机（2）进行数据交换；计算机（2）用于对微处理器（1）发出控制指令；微处理器（1）用于转发计算机（2）的控制指令以及检测并上传温度控制单元、搅拌控制单元、投料控制单元、气路控制单元、结晶控制单元和粒径监测装置的初始化状态数据给计算机（2）；

其中，温度控制单元用于控制化学反应釜（13）和化学反应室（16）内的温度；

搅拌控制单元用于搅拌和控制化学反应釜（13）内的搅拌速度；

气路控制单元用于控制化学反应釜（13）内的气压和通入气体；

粒径监测装置用于检测化学反应釜（13）内反应生成纳米粒子的粒径；

投料控制单元用于控制化学反应釜（13）内的反应物的投加；

结晶控制单元用于控制化学反应釜（13）内生成纳米粒子的成核，结晶控制单元部件是脉冲激光辅助成核装置（27）；脉冲激光辅助成核装置（27），包括：飞秒脉冲激光器（29）、凹透镜（31）、凸透镜（32）和微型凸透镜阵列（34）；其中，微型凸透镜阵列（34）安装于化学反应釜（13）釜壁上的通孔内；飞秒脉冲激光器（29）发出的飞秒脉冲激光束（30）经凹透镜（31）扩束，再经凸透镜（32）整理成平行光束后，照射在微型凸透镜阵列（34）上，微型凸透镜阵列（34）上的微透镜将平行光束在化学反应釜（13）内的溶液中聚焦成多个激光焦点，纳米材料可在激光焦点上成核；结晶控制单元还包括超声发生装置（18），超声发生装置（18）安装在化学反应釜（13）内；超声发生装置（18）和飞秒脉冲激光器（29）与驱动供电电源（28）连接，并且通过数据总线（4）连接微处理器（1）和计算机（2），由计算机（2）进行控制;

粒径监测装置主要包括激光器（57）、小孔径光栏（59）、反射镜A（60）、突出皿（54）、反射镜B（62）、中心遮光板（63）和雪崩光电二极管探测器（65）；

其中突出皿（54）安装在化学反应釜（13）上，并与化学反应釜内部连通；激光器（57）所发出的光束经小孔径光栏（59）后通过反射镜A（60）将光束照射到突出皿（54）上，光束穿过突出皿（54）后再由反射镜B（62）反射至中心遮光板（63）上，光束穿过中心遮光板（63）由雪崩光电二极管探测器（65）捕捉，获得的信号通过粒径监测装置信号放大和A/D模拟数字转换器（66）处理后传输至微处理器（1）。

2.根据权利要求1所述的高精度全自动纳米材料合成系统，其特征在于，温度控制单元包括化学反应室温度控制单元、化学反应釜温度控制单元和温度控制单元信号放大和A/D模拟数字转换器（8）；化学反应室温度控制单元包括：化学反应室温控装置（5）、温度控制装置控制与驱动单元（6）、化学反应室温度传感器（7）；化学反应室温控装置（5）由设置在化学反应室（16）内的加热器、制冷器和风扇构成，温度控制装置控制与驱动单元（6）分别与加热器、制冷器和风扇连接，用于控制加热器、制冷器和风扇的开启和关闭；化学反应室温度传感器（7）安装在化学反应室（16）内，并与温度控制单元信号放大和A/D模拟数字转换器（8）通信连接； 化学反应釜温度控制单元包括：加热套（14）、冷却套（15）和化学反应溶液温度传感器（24）；化学反应溶液温度传感器（24）安装在化学反应釜（13）内，并与温度控制单元信号放大和A/D模拟数字转换器（8）通信连接；加热套（14）和冷却套（15）依次套装在化学反应釜（13）外，加热套（14）和冷却套（15）通过驱动供电线路（3）与驱动供电电源（28）连接。