[发明专利]高精度全自动纳米材料合成系统

摘要

本发明公开了一种高精度全自动纳米材料合成系统，属于智能装备制造领域。本发明针对目前缺少一种能够稳定制备、精确控制材料尺寸和结构的全自动纳米材料合成仪器。该技术核心是：利用计算机(包括微处理器)、传感、光电、信息、自动控制等技术，通过精确控制纳米材料制备过程中的各个技术环节，实现纳米材料的全自动、稳定、可控、批量制备；所制备的纳米材料颗粒均匀、大小均一。

主权项

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）；/n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；/n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）；/n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；/n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；/n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；/n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；/n投料控制单元用于控制化学反应釜（13）内的反应物的投加；/n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;/n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）；/n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）。/n