[发明专利]一种适用于活性易氧化材料的飞秒激光纯净增材装置

说明书

本发明属于活性材料微米尺度增材制造领域，具体涉及一种适用于活性易氧化材料的飞秒激光纯净增材装置。包括飞秒激光系统，真空系统，供体，受体和微米级增材工装；供体和受体相对的装夹在微米级增材工装，且设置在真空系统的真空室内，供体下表面上镀有活性易氧化材料薄膜，供体和受体之间的距离为20um～1mm，飞秒激光系统对供体上的活性易氧化材料进行烧蚀，活性易氧化材料气化后沉积于受体上，通过控制供体和受体的移动，实现活性易氧化材料的微米尺度的增材。本发明采用飞秒激光和真空系统，避免活性易氧化材料在烧蚀气化过程中的氧化现象，可以有效提高微米级增材构件的纯净，实现了活性材料微米尺度的增材。

技术领域

本发明属于活性材料微米尺度增材制造领域，具体涉及一种适用于活性易氧化材料的飞秒激光纯净增材装置。

背景技术

微米尺度的增材是近年来出现的一种新型微米级加工技术，该技术可以精度达微米级别的结构或者具有微米级结构的功能性产品。与传统的微挤出机、微热压、激光蚀刻等微纳米加工不同，微米尺度的增材没有模型和材料的局限性，并且具有高精度、高质量、高度自动化、低成本等优点。广泛应用于微集成电路、微传感器、生物医疗芯片等诸多领域。

但是现有的微米尺度的增材方式的成本高、工序复杂且不易于活性易氧化材料的增材。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于活性易氧化材料的飞秒激光纯净增材装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于活性易氧化材料的飞秒激光纯净增材装置，包括飞秒激光系统，真空系统，供体，受体和微米级增材工装；

供体和受体相对的装夹在微米级增材工装，且设置在真空系统的真空室内，供体下表面上镀有活性易氧化材料薄膜，供体和受体之间的距离为20um～1mm，飞秒激光系统对供体上的活性易氧化材料进行烧蚀，活性易氧化材料气化后沉积于受体上，通过控制供体和受体的移动，实现活性易氧化材料的微米尺度的增材。

进一步的，真空室配设入射窗，飞秒激光系统包括设置在真空室外的飞秒激光器、真空室外光路子系统和真空室内光路子系统；

飞秒激光器依次通过真空室外光路子系统、反射镜和真空室内光路子系统照射在供体上。

进一步的，真空室外光路子系统包括沿光路设置的扩束镜，聚束镜和反射镜；

真空室内光路子系统包括沿光路设置的振镜和物镜。

进一步的，真空系统还包括真空泵，真空泵用于对真空室进行抽真空。

进一步的，微米级增材工装包括X-Y微位移平台，“L”型支架，受体固定机构和供体固定机构；受体固定机构和供体固定机构分别通过安装板安装在“L”型支架的竖板上，供体固定机构通过间隙调整螺栓调整受体固定机构在“L”型支架上的位置，从而调整供体和受体之间的间距。

进一步的，活性易氧化材料通过溅射镀膜法镀在供体表面，镀膜的厚度为20-60nm。

一种采用上述的装置进行活性易氧化材料进行增材的方法，包括如下步骤：

步骤(1)：采用磁控溅射将活性易氧化材料镀在供体表面；

步骤(2)：安装供体和受体，并调整两者之间的距离；

步骤(3)：将真空室抽真空至10^-3Pa；

步骤(4)：使用飞秒准分子激光器作为试验的激光源，激光束聚焦在供体表面上，激光光斑尺寸在5×5和30×30um²之间变化，平均入射能量保持在170mJcm^-2；

步骤(5)：移动供体，重复步骤(4)实现对活性易氧化材料的增材。