[发明专利]强激光辐照碳纳米管连续合成制备金刚石薄膜方法和装置

摘要

本发明涉及一种强激光辐照碳纳米管连续合成金刚石薄膜的方法和装置，其特征在于：合成金刚石薄膜装置由激光发生系统、工件系统和辅助系统组成。高功率脉冲激光装置发出的激光经分光镜反射和分光后产生两条激光束G1和G2，激光束G1聚焦于基底上表面正上方的适当位置，溶液中的碳纳米管粉末吸收激光能量瞬间气化、电离，产生大量的高速等离子体，同时在激光G2复合作用下，在的基底表面的产生瞬间的高温高压微区，高速等离子体轰击基底表面形成金刚石薄膜。本发明克服了合成效率低、反应条件特殊和装置操作困难且设备贵的问题，创新实现了金刚石薄膜在宏观常温常压下的连续合成，获得了厚度较厚的高纯度金刚石薄膜。

主权项

一种强激光辐照碳纳米管连续合成制备金刚石薄膜的方法，其特征在于，具体实施步骤为：A．基底（13）进行表面打磨抛光，然后用丙酮、酒精清洗，并用夹具（12）加紧固定在工作台上（22）；B．反应容器（18）中通入水，将碳纳米管粉末悬浮于水中，电磁震动搅拌使碳纳米管粉末均匀分散；C．打开电泵（1）电源使水溶液（21）循环起来，调节流量控制装置（3）,使水溶液（21）循环速度在0.3～0.6ml/s之间；D. 打开高功率脉冲激光装置，由计算机（5）设置参数，脉冲宽度为10ns～20ns，脉冲频率为20Hz，功率密度为108W/cm2 ~109 W/cm2；高功率脉冲激光装置（6）发出的激光经分光镜（14）反射和分光，激光束G1（8）直接反射通过激光加工头（9）聚焦于距基底（13）表面正上方2mm～4mm处，同时激光束G2（15）经45°全反镜（17）反射到安装在旋转支架（20）上的全反镜（19）上，经全反镜（19）辐射到激光束G1（8）聚焦点正下方的基底表面上，激光束G1（8）辐照均匀分散在水中的碳纳米管粉末，并诱导高速等离子体轰击基底（13）表面，在基底（13）表面形成高质量的金刚石薄膜（16）；E．移动工作台（22），使基底（13）处于不同的位置，待反应完后，关闭所有电源，取下基底（13）。