[实用新型]一种基于激光诱导冲击波聚焦的空化植入装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微纳超精密加工技术领域，尤其涉及一种基于激光诱导冲击波聚焦的空化植入装置。

背景技术

微电路是指具有高密度等效电路元件和（或）部件，并可作为独立件的微电子器件。微机电系统(MEMS)是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要由传感器、作动器（执行器）和微能源三大部分组成。具有微型化、智能化、多功能、高集成度和适于大批量生产这几个特点。在电子、医学、工业、汽车和航空航天系统方面有着广泛的应用前景。

电化学沉积、特别是精密电铸技术在表面微细结构的制备中得到了非常成功的应用。郑晓虎等人(郑晓虎,朱获.金属微结构阵列的电铸成型.光学精密工程,2008,16(3):473-477.)利用金属离子的阴极沉积效应，结合使用导电芯模或绝缘掩摸等，达到选择性沉积的效果，可在基体表面制备出微凸阵列等微细结构。南京航空航天大学的朱获(D.Zhu,Y.B.Zeng.Microelectroformingofhigh-aspect-ratiometallicmicrostructuresbyusingamovablemask.)等提出移动掩膜电铸技术，不断向上移动掩膜，并连续进行可电铸加工，可在金属表面制备出具有高深宽比的微细结构。他们利用这种方法，成功制备了特征尺寸为数百微米，高度达到几个毫米且侧壁陡直的微细结构阵列。精密电铸通过离子沉积的方式制备构件，从原理上非常适于微细制造，而且不存在工具损耗与加工作用力等。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型解决的技术问题是提出一种基于激光诱导冲击波聚焦的空化植入装置，使得激光诱导冲击波能量更为集中，提高激光诱导冲击波的利用效率，并提高冲击波强化效果、靶材植入的精度。

为了解决上述技术问题，本实用新型的基于激光诱导冲击波聚焦的空化植入装置包括工件、工作液、椭圆反射镜、入射激光和光路系统，所述椭圆反射镜和工件位于所述工作液内，入射激光经过光路系统的反射且经过凸透镜的聚焦，其焦点作用于椭圆反射镜的近端焦点处，激光在近端焦点处诱导产生的等离子体冲击波及空化泡溃灭过程中产生冲击波，冲击波以椭圆反射镜的近端焦点处为中心，球面向外传播；冲击波经过椭圆反射镜的反射，重新在椭圆反射镜的远端焦点处汇聚，重新汇聚增强的冲击波直接作用于工作液内的微细颗粒上，将其植入到工件的表面。

相应的，本实用新型实施例提供的基于激光诱导冲击波聚焦的空化植入方法，包括以下步骤：

S1：将椭圆反射镜及待加工工件放置于工作液内；

S2：入射激光经过光路系统的反射且经过凸透镜的聚焦，其焦点作用于椭圆反射镜的近端焦点处；

S3：当激光能量大于液体的击穿阈值时，产生高温高压的等离子体，等离子体对外辐射冲击波；等离子体消失后诱导产生的空化泡溃灭时也对外辐射出冲击波；

S4：激光在近端焦点处诱导产生的等离子体冲击波及空化泡溃灭过程中产生的冲击波，以椭圆反射镜的近端焦点处为中心，球面向外传播；

S5：冲击波经过椭圆反射镜的反射，重新在椭圆反射镜的远端焦点处汇聚，重新汇聚增强的冲击波直接作用于工作液内的微细颗粒上，将其植入到工件的表面。

本实用新型的基于激光诱导冲击波聚焦的空化植入装置中还包括设有调整装置，在步骤S2中可以通过调整装置移动凸透镜的位置来调整改变激光聚焦在椭圆形反射镜内的位置。

优选地，在步骤S5中，调整椭圆反射镜的结构参数，进而改变聚焦于远端焦点的冲击波强度以及远端焦点的位置。

优选地，在所述工作液内增加各向异性材料颗粒(比如碳纳米管)，利用冲击波推动各向异性材料植入到工件的表面。

本实用新型实施例提供的基于激光诱导冲击波聚焦的空化植入装置，具有如下有益效果：