[发明专利]一种超短脉冲激光诱导裂解制备石墨烯量子材料的技术与装置

权利要求书

1.一种超短脉冲激光诱导裂解制备石墨烯量子材料装置，其特征在于，所述装置包括：激光部分（100）、微波部分（200）、腔体单元（300）、真空系统（400）以及控制系统（500），其中，

所述激光部分（100）由超短脉冲激光器（101）、连续/脉冲激光器（102）、激光器切换机构（103）、二维运动系统（104）和聚焦系统（105）组成；

所述超短脉冲激光器（101）为用于实现超短脉冲激光诱导裂解石墨烯的能量源，超短脉冲激光器（101）为单波长、双波长或多波长超短脉冲激光器；

所述连续/脉冲激光器（102）为用于实现氧化石墨烯或含官能团的石墨烯的激光诱导还原的能量源，连续/脉冲激光器（102）为连续或脉冲激光器；

所述激光器切换机构（103）用于实现超短脉冲激光器（101）和连续/脉冲激光器（102）之间的切换；

所述二维运动系统（104）用于实现超短脉冲激光和连续/脉冲激光扫描加工；

所述聚焦系统（105）用于实现超短脉冲激光和连续/脉冲激光的聚焦，以及激光焦斑位置的调节；其中，

所述腔体单元（300）由包括进出料口（311）、第一待加工平台（312）、第一真空阀门（313）、放气阀门（314）的进出料腔体（310），和包括第二待加工平台（321）、平台转换机构（322）、激光窗口（323）、微波导入口（324）、第二真空阀门（325）的加工腔体（320）组成；

所述进出料腔体（310）用于实现待加工含碳前体材料的进料以及制备的石墨烯量子材料的出料；所述加工腔体（320）用于实现对待加工碳前体材料的制备石墨烯量子点的加工过程；所述进出料腔体（310）和加工腔体（320）之间采用自动升降腔门实现两者间的连通及断开；所述进出料腔体（310）容量小、能够在完成进出料后快速实现真空环境条件；所述加工腔体（320）容积大，能够在与进出料腔体（310）连通时保持稳定的真空环境条件；

所述第一待加工平台（312）、第二待加工平台（321）用于放置待加工含碳前体材料；

所述的平台转换机构（322）与第一待加工平台（312）和第二待加工平台（321）相连接，用于实现第一待加工平台（312）和第二待加工平台（321）的位置转换；

所述激光窗口（323）用于实现激光导入至加工腔体（320）内，并作用于内部的待加工平台上的含碳前体材料；

所述微波导入口（324）用于实现微波导入至加工腔体（320）内，并作用于其内部的待加工平台上的含碳前体材料；

所述第一真空阀门（313）、第二真空阀门（325）分别用于实现对进出料腔体（310）和加工腔体（320）的真空环境条件的控制。

2.根据权利要求1所述的一种超短脉冲激光诱导裂解制备石墨烯量子材料装置，其特征在于，所述微波部分（200）由微波源（201）和波导管（202）组成；

所述微波源（201）用于实现石墨烯膨化处理微波加工的能量源，微波源（201）为连续微波源或脉冲微波源；

所述波导管（202）分别与微波源（201）和腔体单元（300）相连，用于导入微波能量到腔体单元（300）。

3.根据权利要求1所述的一种超短脉冲激光诱导裂解制备石墨烯量子材料装置，其特征在于，所述真空系统（400）由真空泵（401）、第一真空管道（402）、第二真空管道（404）、第一开闭开关（403）和第二开闭开关（405）组成，用于实现加工腔体内的真空环境条件；

所述真空泵（401）连接第一真空管道（402）、第一开闭开关（403）与进出料腔体（310）的第一真空阀门（313）相连，用于实现对进出料腔体（310）的真空条件的控制；所述真空泵（401）连接第二真空管道（404）、第二开闭开关（405）与加工腔体（320）的第二真空阀门（325）相连，用于实现对加工腔体（320）的真空条件的控制。

4.根据权利要求1所述的一种超短脉冲激光诱导裂解制备石墨烯量子材料装置，其特征在于，所述控制系统（500）用于实现对激光部分（100）、微波部分（200）、腔体单元（300）和真空系统（400）的集成控制；

所述控制系统（500）用于实现对激光器参数的调控，激光器的开启、关闭，以及激光器的切换，以及激光二维运动扫描的控制；

所述控制系统（500）用于实现对微波源参数的调控，微波源的开启、关闭的控制；

所述控制系统（500）用于实现对含碳前体材料进料及制备的石墨烯量子材料的出料的批量生产自动控制；

所述控制系统（500）用于实现对真空泵的开启、关闭的控制。