一种基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统论文和设计-李祥友

全文摘要

本实用新型属于微纳材料制备相关技术领域，其公开了一种基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，该系统包括至少一个波长可调谐激光器、测量组件及微处理器，该测量组件及该波长可调谐激光器分别连接于该微处理器，该测量组件用于测量悬浮液的吸收光谱，并将测得的该吸收光谱传输给该微处理器；该微处理器用于根据该吸收光谱来确定该悬浮液的光吸收强度最大吸收峰及该光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长，进而控制该波长可调谐激光器发出波长为该光波波长的可调谐激光束来照射该悬浮液，该可调谐激光束与该悬浮液相互作用时产生共振效应，以增强该悬浮液的光吸收。本实用新型提高了激光能量利用率，适用性较强，灵活性较好。

主设计要求

1.一种基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其特征在于：所述系统包括至少一个波长可调谐激光器、测量组件及微处理器，所述测量组件及所述波长可调谐激光器分别连接于所述微处理器，所述测量组件用于测量悬浮液的吸收光谱，并将测得的所述吸收光谱传输给所述微处理器；所述微处理器用于根据所述吸收光谱来确定所述悬浮液的光吸收强度最大吸收峰及所述光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长，进而控制所述波长可调谐激光器发出波长为所述光波波长的可调谐激光束来照射所述悬浮液，所述可调谐激光束与所述悬浮液相互作用时产生共振效应，以增强所述悬浮液的光吸收。

设计方案

1.一种基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其特征在于：

所述系统包括至少一个波长可调谐激光器、测量组件及微处理器，所述测量组件及所述波长可调谐激光器分别连接于所述微处理器，所述测量组件用于测量悬浮液的吸收光谱，并将测得的所述吸收光谱传输给所述微处理器；所述微处理器用于根据所述吸收光谱来确定所述悬浮液的光吸收强度最大吸收峰及所述光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长，进而控制所述波长可调谐激光器发出波长为所述光波波长的可调谐激光束来照射所述悬浮液，所述可调谐激光束与所述悬浮液相互作用时产生共振效应，以增强所述悬浮液的光吸收。

2.如权利要求1所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其特征在于：所述系统还包括悬浮液处理机构，所述悬浮液处理机构用于对前驱物质及液相溶剂进行振荡混合，使得所述前驱物质均匀分散于所述液相溶剂，由此得到所述悬浮液。

3.如权利要求1所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其特征在于：所述系统还包括处理与分析机构，所述处理与分析机构用于对所述微纳材料进行特征分析及性质分析。

4.如权利要求1-3任一项所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其特征在于：所述系统还包括固定波长激光器，所述固定波长激光器用于向所述悬浮液发射固定波长激光束，以对所述悬浮液进行加热。

5.如权利要求4所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其特征在于：所述固定波长激光器为Nd:YAG固体激光器、KrF准分子激光器或者二氧化碳激光器。

6.如权利要求4所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其特征在于：所述可调谐激光束的中心轴与所述固定波长激光束的中心轴平行。

7.如权利要求1-3任一项所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其特征在于：所述波长可调谐激光器为带宽波长可调谐激光器。

8.如权利要求1-3任一项所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其特征在于：所述系统还包括设置在所述悬浮液上方的长波通二向色镜，所述长波通二向色镜用于将所述可调谐激光束反射至所述悬浮液的表面。

9.如权利要求1-3任一项所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其特征在于：所述系统还包括设置在所述悬浮液上方的带宽介质膜平面反射镜，所述带宽介质膜平面反射镜用于将所述可调谐激光束反射至所述悬浮液的表面。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于微纳材料制备相关技术领域，更具体地，涉及一种基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统。

背景技术

微纳材料是尺度在微米级和纳米级材料的简称，一般而言，在三维尺度中，把至少有一维尺寸落在1nm～100nm之间的材料称为纳米级材料，把尺寸落在1μm～100μm之间的材料称为微米级材料。特别地，当材料尺寸落在0.1μm～1μm之间时，通常称之为亚微米级材料。由于微纳材料的尺寸小，比表面积大，与宏观的常规材料相比，具有很多特殊的性能，比如量子尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应等，因为在能源、化工、生物医药、光电磁学、传感、催化、环保等诸多领域有着重要的应用。

当前，传统的维纳材料制备方法主要包括物理法和化学法两大类，物理法主要是采用光电技术，使得前驱物质在真空或者惰性气氛环境下蒸发，其原子或者分子最终结合形成微纳颗粒或者薄膜，典型的包括脉冲激光沉积法(PLD)、蒸发冷凝法、分子束外延法(MBE)以及机械球磨法等。化学法主要是利用前驱体物质在一定的条件下发生化学反应，以生成凝胶或者悬浮液等物质，然后经过干燥、固化等步骤，从而形成微纳米结构的材料，典型的包括化学气象沉积法(CVD)、液相沉积法、溶胶-凝胶法、水热法、模板合成法、分子自组装法、络合物分解法及电化学法等，这些传统方法对于特定的微纳材料制备均发挥着重要作用，但是也存在着诸如反应时间长，所制备的微纳材料产物不均匀、不够致密、具有各向异性等问题，如通过新材料、新技术、新方法实现微纳材料的高质高效快速制备，是当前材料领域内备受关注的重大课题。

近年来，随着激光技术的发展，激光烧蚀已成功的应用于材料的加工、焊接与制备等方面，如前面所述的脉冲激光沉积法(PLD)，就是采用高功率脉冲激光，聚焦烧蚀于靶材的表面激发出等离子体羽，通过定向输运到衬底最终实现功能薄膜的制备，它具有成膜质量好、工作效率高等诸多优点。与此同时，液相媒介中激光烧蚀制备微纳材料的技术也逐步发展，特别是在微纳胶体球的制备方面非常有效。但是，采用激光聚焦或者大功率激光烧蚀的方式，由于激光能量密度过大，会造成产物粒径分布不均匀，同时，激光聚焦烧蚀面小，也会带来产物产量低等问题，不利于实际应用。

为了避免上述情况，液相媒介中非聚焦、选择性激光辐照制备微纳材料的技术迅速发展起来。采用液相媒介中非聚焦、选择性激光辐照的方法，目前已经成功实现了多种微纳胶体球的制备，比如Cu、单晶Si、Ag、B_{4<\/sub>C、Fe、Fe_{2<\/sub>O_{3<\/sub>、TiO_{2<\/sub>、ZnO、CuO以及WO_{3<\/sub>等。然而，经研究发现，这些材料对激光能量均有着很强的光吸收率，而其他的材料，诸如Al_{2<\/sub>O_{3<\/sub>、MgO、ZrO_{2<\/sub>、SnO_{2<\/sub>等，对激光能量的吸收很弱，几乎透明，加上现有激光能量密度的限值，即便是满负荷激光能量辐照也难以使得这些低光吸收率的材料在液相中熔化成球，从而严重制约了该技术的使用范围。此外，从本质上看，材料的吸收率取决于材料本身的物理和化学性质，不同材料对特定波长激光的光吸收率是不同的，然而在实际的实验制备过程中，激光辐照所采用的大多是具有倍频功能的四波段Nd:YAG固体激光器，包括1064nm、532nm、355nm、266nm四个输出波长，虽然在红外、可见、紫外波段均有所涉及，但是每一种激光波长在辐照的过程中是固定的，不能够完全满足悬浮液所需的吸收波长，导致了悬浮液光吸收能力差及光吸收率低，这种不匹配也导致了激光与悬浮液相互作用时起主要作用的是热效应，从而造成了激光能量的浪费。倘若激光能量密度过大，甚至还会出现所制备微纳材料表面的破碎和蒸发，严重影响成球质量。}}}}}}}}}

由此可见，现有技术存在着悬浮液的光吸收率与辐照激光波长不匹配的问题，导致了激光与悬浮液相互作用时只有热效应起作用，造成了激光能量的浪费，也不利于微纳材料的制备。相应地，本领域存在着发展一种能够提高激光能量利用率的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统的技术需求。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其基于现有微纳材料的制备特点，研究及设计了一种能够提高能量利用率的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统。所述系统解决了现有技术中存在的悬浮液光吸收率与辐照激光波长不匹配的问题，除了激光与悬浮液相互作用时形成的热效应外，悬浮液与匹配激光相互作用时所产生的共振效应也得到了很好地利用，使得悬浮液的光吸收能力得到有效增强，提高了能量利用效率，从而有利于微纳材料的制备。

为实现上述目的，本实用新型的一个方面，提供了一种基于可调谐激光辅助制备微纳材料系统，所述系统包括至少一个波长可调谐激光器、测量组件及微处理器，所述测量组件及所述波长可调谐激光器分别连接于所述微处理器，所述测量组件用于测量悬浮液的吸收光谱，并将测得的所述吸收光谱传输给所述微处理器；所述微处理器用于根据所述吸收光谱来确定所述悬浮液的光吸收强度最大吸收峰及所述光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长，进而控制所述波长可调谐激光器发出波长为所述光波波长的可调谐激光束来照射所述悬浮液，所述可调谐激光束与所述悬浮液相互作用时产生共振效应，以增强所述悬浮液的光吸收。

进一步地，所述系统还包括悬浮液处理机构，所述悬浮液处理机构用于对前驱物质及液相溶剂进行振荡混合，使得所述前驱物质均匀分散于所述液相溶剂，由此得到所述悬浮液。

进一步地，所述系统还包括处理与分析机构，所述处理与分析机构用于对所述微纳材料进行特征分析及性质分析。

进一步地，所述系统还包括固定波长激光器，所述固定波长激光器用于向所述悬浮液发射固定波长激光束，以对所述悬浮液进行加热。

进一步地，所述固定波长激光器为Nd:YAG固体激光器、KrF准分子激光器或者二氧化碳激光器。

进一步地，所述可调谐激光束的中心轴与所述固定波长激光束的中心轴平行。

进一步地，所述波长可调谐激光器为带宽波长可调谐激光器。

进一步地，所述系统还包括设置在所述悬浮液上方的长波通二向色镜，所述长波通二向色镜用于将所述可调谐激光束反射至所述悬浮液的表面。

进一步地，所述系统还包括设置在所述悬浮液上方的带宽介质膜平面反射镜，所述带宽介质膜平面反射镜用于将所述可调谐激光束反射至所述悬浮液的表面。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，本实用新型提供的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统主要具有以下有益效果：

1.测定所述悬浮液的吸收光谱以得到所述悬浮液的光吸收强度最大吸收峰及所述光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长，便于优化可调谐激光束的波长，而不需要经过多次实验的试探，简化了流程，提高了效率。

2.采用波长为所述光波波长的可调谐激光束辐照所述悬浮液，进而得到所述微纳材料，使得悬浮液满足对可调谐激光输出波长的匹配，进而形成共振效应，有力的促进了光吸收的增强，解决了现有技术中因辐照激光波长固定、导致的悬浮液光吸收率与辐照激光波长不匹配的问题。

3.不管前驱物质是一元的，还是多元的，制成悬浮液以后，光吸收强度最大吸收峰均能够展示在吸收光谱中，根据需要，采用一台或多台波长可调谐激光器共同作用，能够最大程度地满足悬浮液对匹配激光束的共振吸收，普适性较强。

4.基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统的结构简单，可操作性强，方便快捷，切实可行。

附图说明

图1是本实用新型第一实施方式提供的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统的示意图。

图2是图1中的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统的局部示意图。

图3是本实用新型第二实施方式提供的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统的示意图。

图4是图3中的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统的局部示意图。

图5是本实用新型第三实施方式提供的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统的示意图。

图6是图5中的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统的局部示意图。

图7是本实用新型提供的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的方法的流程示意图。

图8是图7中的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的方法涉及的悬浮液吸收光谱示意图。

图9是图7中的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的方法涉及的悬浮液的配置意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-前驱物质，2-容器，3-液相溶剂，4-悬浮液，5-可调谐激光束，6-固定波长激光束，7-固定波长激光器，8-波长可调谐激光器，9-反射镜，10-长波通二向色镜，11-带宽介质膜平面反射镜。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图7、图8及图9，本实用新型提供的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，提供前驱物质及液相溶剂，并将所述前驱物质分散于所述液相溶剂中以制成悬浮液。

具体地，所述前驱物质可以是一元的，即只包括一种前驱物质，也可以是多元的，即同时包括多种前驱体物质；所述液相溶剂可以是有机溶剂或者无机溶剂。

本实施方式中，所述液相溶剂3与所述前驱物质1混合时，先将所述液相溶剂3盛放于容器2中；之后，将所述前驱物质1倒入所述液相溶剂3中；接着，采用磁力振荡或者超声振荡使所述前驱物质2均匀混合、分散于所述液相溶剂3中，以形成所述悬浮液4。

步骤二，测定所述悬浮液的吸收光谱以得到所述悬浮液的光吸收强度最大吸收峰及所述光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长。

具体地，所述悬浮液4由前驱物质1及液相溶剂3共同组成，所述悬浮液4的吸收光谱与所述前驱物质1及所述液相溶剂3相关，但是，所述前驱物质1和所述液相溶剂3各自的吸收光谱与所述悬浮液的吸收光谱不同。所述悬浮液4的吸收光谱对应的吸收峰有多个，其中光吸收强度最大吸收峰可能不止一个，它们所对应的光波波长代表着所述悬浮液4的吸收光能最多的波长。

本实施方式中，根据所述悬浮液4的吸收光谱得到所述悬浮液光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长所在波段，如红外、可见、紫外等，进而选定辐照所述悬浮液4的激光束的波长。

步骤三，采用波长为所述光波波长的可调谐激光束辐照所述悬浮液，进而得到所述微纳材料；其中，所述可调谐激光束与所述悬浮液相互作用时产生共振效应，以增强所述悬浮液的光吸收。

具体地，对所述悬浮液进行激光辐照的同时，采用磁力振荡或者超声振荡的方式来振荡所述悬浮液，以防止所述悬浮液沉降，进而造成激光辐照不充分。此外，所述悬浮液经激光辐照之后，对所述悬浮液进行离心分离及清洗烘干，以完成微纳材料的制备。

步骤四，对所述微纳材料进行表征分析，以得到所述微纳材料的性质。

具体地，所述悬浮液经所述波长可调谐激光器输出的激光束辐照之后，其中的成分会发生变化，带来光吸收性质发生改变，悬浮液的光吸收峰在可调谐激光束诱导下发生漂移，也有利于悬浮液对固定波长激光器输出激光能量的吸收。

请参阅图1及图2，本实用新型第一实施方式提供的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，所述系统采用如上所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的方法来制备微纳材料。所述系统包括测量组件、微处理器、悬浮液处理机构、固定波长激光器7、波长可调谐激光器8、处理与分析机构、反射镜9及长波通二向色镜10。本实施方式中，所述固定波长激光器7为Nd:YAG固体激光器、KrF准分子激光器或者二氧化碳激光器；所述波长可调谐激光器8为带宽波长可调谐激光器。

所述测量组件及所述波长可调谐激光器8分别连接于所述微处理器，所述微处理器用于接受所述测量组件测量得到的数据，并将根据接收到的数据来控制所述波长可调谐激光器8的波长。

所述悬浮液处理机构用于对前驱物质与液相溶剂进行振荡混合，使得所述前驱物质均匀分散于所述液相溶剂，由此得到悬浮液4。所述测量组件用于测量所述悬浮液4的吸收光谱，并将测到的所述吸收光谱发送给所述微处理器。所述微处理器根据接受到的所述接收光谱确定所述悬浮液4的光吸收强度最大吸收峰及所述光吸收强度最大吸收峰所对应的波长，进而确定所述波长可调谐激光器8发射的可调谐激光束的匹配波长。所述波长可调谐激光器8发出波长为所述匹配波长的所述可调谐激光束5，所述可调谐激光束5经长波通二向色镜10反射到所述悬浮液4上，以对所述悬浮液4进行辐照。所述悬浮液4与所述匹配波长相互作用时产生共振效应，如此有效地提高了所述悬浮液4的光吸收能力。所述固定波长激光器7位于所述波长可调谐激光器8的上方，所述反射镜9位于所述长波通二向色镜10的上方。所述固定波长激光器7发出的固定波长激光束6经所述反射镜9反射后辐照在所述悬浮液4上，所述固定波长激光束6与所述悬浮液4相互作用时产生热效应，以对所述悬浮液4进行加热。

本实施方式中，经所述长波通二向色镜10反射的所述可调谐激光束5的中心轴与经所述反射镜9反射的所述固定波长激光束6的中心轴重合；所述可调谐激光束5的数量为至少一个，如此当所述悬浮液4的吸收光谱中只存在一个光吸收强度最大吸收峰时，一台所述波长可调谐激光器8用于输出与该光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长相匹配的激光束，利用所述悬浮液4对匹配激光波长吸收所固有的共振效应，使得所述悬浮液4的光吸收得到了有效增强；当所述悬浮液4的吸收光谱中存在多个光吸收强度最大吸收峰时，多台所述波长可调谐激光器8分别输出与多个光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长相匹配的激光束，以分别满足所述悬浮液4对各匹配激光波长吸收所固有的共振效应，使得所述悬浮液4的光吸收得到更大增强。

所述悬浮液4经所述可调谐激光束5辐照之后，其成分会发生变化，进而带来光吸收形式的改变，所述悬浮液4的光吸收峰会在所述可调谐激光束5的诱导下发生漂移，也有利于所述悬浮液4对所述固定波长激光器7输出激光能量的吸收。

所述处理与分析机构用于对经所述可调谐激光束辐照后的所述悬浮液进行离心分离及清洗烘干，以完成所述微纳材料的制备。同时，所述处理与分析机构还用于对所述微纳材料进行表征分析，以得到所述微纳材料的性质。

工作时，以一元前驱物质的悬浮液4为例，所述悬浮液4的光吸收强度最大吸收峰为P1(P1>P2)，所对应的吸收光波波长为465nm左右，处于可见光波段(约400-700nm)，为防止激光被所述容器2散射，从所述悬浮液4的上方开始激光辐照。其中，采用本实用新型第一实施方式提供的系统制备微纳材料时包括以下步骤：

(1-1)将所述固定波长激光器7(例如四波段的Nd:YAG激光器)置于水平光学平台，将波长设置为532nm后开机并输出所述固定波长激光束6，所述固定波长激光束6经所述反射镜9反射后垂直向下入射到所述悬浮液4。

(1-2)将一台所述波长可调谐激光器8(例如OPO激光器)置于较低的水平光学平台上，开机将波长设置为465nm后并输出所述可调谐激光束5，所述可调谐激光束5经一个所述长波通二向色镜10(如Thorlabs的DMLP490，截止波长为490nm，透射带为505-800nm，平均透过率大于90％，反射带为380-475nm，平均反射率大于95％，其上表面镀有一层增透膜，下表面镀有二向色膜)，所述可调谐激光束5能够被反射后垂直向下入射到所述悬浮液4的表面，所述固定波长激光束6也能够透过所述长波通二向色镜10而辐照在所述悬浮液4的表面。

(1-3)所述悬浮液4不仅吸收了一部分所述固定波长激光束6的能量，实现了热效应，也吸收了几乎全部的所述可调谐激光束5的能量。辐照一段时间之后，关闭所述固定波长激光器7和所述波长可调谐激光器8，并对辐照之后的所述悬浮液4进行离心分离、清洗烘干以得到产物，对所述产物进行形貌表征、成分分析以及性质分析。

特别地，对于多元前驱物质1的悬浮液4，当悬浮液4吸收光谱中存在多个光吸收强度最大吸收峰时，采用多台波长可调谐激光器8共同辐照，且分别输出与多个光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长相匹配的激光束，它们分别满足悬浮液4对各匹配激光波长吸收所固有的共振效应，使得悬浮液4的光吸收得到更大增强。

请参阅图3及图4，本实用新型第二实施方式提供的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，所述系统采用如上所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的方法来制备微纳材料。所述系统包括测量组件、微处理器、悬浮液处理机构、固定波长激光器7、波长可调谐激光器8、处理与分析机构、反射镜9及带宽介质膜平面反射镜11。本实施方式中，所述固定波长激光器7可以为Nd:YAG固体激光器、KrF准分子激光器或者二氧化碳激光器；所述波长可调谐激光器8为带宽波长可调谐激光器。

所述悬浮液处理机构用于对前驱物质与液相溶剂进行振荡混合，使得所述前驱物质均匀分散于所述液相溶剂，由此得到悬浮液4。所述测量组件用于测量所述悬浮液4的吸收光谱，并将测到的所述吸收光谱发送给所述微处理器。所述微处理器根据接受到的所述吸收光谱确定所述悬浮液4的光吸收强度最大吸收峰及所述光吸收强度最大吸收峰所对应的波长，进而确定所述波长可调谐激光器8发射的可调谐激光束的匹配波长。所述波长可调谐激光器8发出波长为所述匹配波长的所述可调谐激光束5，所述可调谐激光束5经所述带宽介质膜平面反射镜11反射到所述悬浮液4上，以对所述悬浮液4进行辐照。所述悬浮液4与所述匹配波长相互作用时产生共振效应，如此有效地提高了所述悬浮液4的光吸收能力。所述固定波长激光器7位于所述波长可调谐激光器8的上方，所述反射镜9位于所述带宽介质膜平面反射镜11的上方。所述固定波长激光器7发出的固定波长激光束6经所述反射镜9反射后辐照到所述悬浮液4上，所述固定波长激光束6与所述悬浮液4相互作用时产生热效应，以对所述悬浮液4进行加热。

本实施方式中，经所述带宽介质膜平面反射镜11反射的所述可调谐激光束5的中心轴与经所述反射镜9反射的所述固定波长激光束6的中心轴不重合；所述波长可调谐激光器8的数量为至少一个，如此当所述悬浮液4的吸收光谱中只存在一个光吸收强度最大吸收峰时，一台所述波长可调谐激光器8用于输出与该光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长相匹配的激光束，利用所述悬浮液4对匹配波长的激光吸收所固有的共振效应，使得所述悬浮液4的光吸收得到了有效增强；当所述悬浮液4的吸收光谱中存在多个光吸收强度最大吸收峰时，多台所述波长可调谐激光器8分别输出与多个光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长相匹配的激光束，以分别满足所述悬浮液4对各匹配波长的激光吸收所固有的共振效应，使得所述悬浮液4的光吸收得到更大增强。

工作时，采用本实用新型第二实施方式提供的系统来制备微纳材料时包括以下步骤：

(2-1)将所述固定波长激光器7(例如四波段的Nd:YAG激光器)置于水平光学平台，将波长设置为532nm后开机并输出所述固定波长激光束6，所述固定波长激光束6经所述反射镜9反射后垂直向下入射，以直接辐照在所述悬浮液4的表面。

(2-2)将一台所述波长可调谐激光器8(例如OPO激光器)置于较低的水平光学平台上，开机并将波长设置为465nm以输出所述可调谐激光束5，所述可调谐激光束5经一个所述宽带介质膜平面反射镜11(如Thorlabs的BB03-E02，宽带介质膜为400nm～750nm)，所述可调谐激光5能够被反射而垂直向下入射，从而辐照在所述悬浮液4的表面。

(2-3)所述悬浮液4不仅吸收了一部分所述固定波长激光束6的能量，实现了热效应，也吸收了几乎全部的所述可调谐激光束5的能量，辐照一段时间之后，关闭所述固定波长激光器7和所述波长可调谐激光器8，并对辐照之后的所述悬浮液4进行离心分离、清洗烘干以得到产物，对所述产物进行形貌表征、成分分析以及性质分析。

特别地，对于多元前驱物质1的所述悬浮液4，当所述悬浮液4的吸收光谱中存在多个光吸收强度最大吸收峰时，采用多台所述波长可调谐激光器8共同辐照，以分别输出与多个光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长相匹配的激光束，它们分别满足所述悬浮液4对各匹配激光波长吸收所固有的共振效应，使得所述悬浮液4的光吸收得到更大增强。

请参阅图5及图6，本实用新型第三实施方式提供的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，所述系统采用如上所述的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的方法来制备微纳材料。所述系统包括测量组件、微处理器、悬浮液处理机构、波长可调谐激光器8、处理与分析机构及带宽介质膜平面反射镜11。本实施方式中，所述波长可调谐激光器8为带宽波长可调谐激光器。

本实施方式中，所述可调谐激光束5的数量为至少一个，如此当所述悬浮液4的吸收光谱中只存在一个光吸收强度最大吸收峰时，一台所述波长可调谐激光器8用于输出与该光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长相匹配的激光束，利用所述悬浮液4对匹配激光波长吸收所固有的共振效应，使得所述悬浮液4的光吸收得到了有效增强；当所述悬浮液4的吸收光谱中存在多个光吸收强度最大吸收峰时，多台所述波长可调谐激光器8分别输出与多个光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长相匹配的激光束，以分别满足所述悬浮液4对各匹配波长的激光吸收所固有的共振效应，使得所述悬浮液4的光吸收得到更大增强。

所述悬浮液4经所述可调谐激光束5辐照之后，其成分会发生变化，进而带来光吸收形式发生改变，所述悬浮液4的光吸收峰会在所述可调谐激光束5的诱导下发生漂移。

所述处理与分析机构用于对经所述可调谐激光束5辐照后的所述悬浮液4进行离心分离及清洗烘干，以完成所述微纳材料的制备。同时，所述处理与分析机构还用于对所述微纳材料进行表征分析，以得到所述微纳材料的性质。

工作时，采用本实用新型第三实施方式提供的系统来制备微纳材料时包括以下步骤：

(3-1)将一台大功率的所述波长可调谐激光器8置于水平光学平台上，开机后将波长设置为465nm并输出所述可调谐激光束5，所述可调谐激光束5经一个所述宽带介质膜平面反射镜11(如Thorlabs的BB03-E02，宽带介质膜为400nm～750nm)后，所述可调谐激光束5能够被反射而垂直向下入射，从而辐照在所述悬浮液4的表面。

(3-2)所述悬浮液4吸收了几乎全部的所述可调谐激光束5的能量，辐照一段时间之后，关闭所述波长可调谐激光器8，并对辐照之后的所述悬浮液4进行离心分离、清洗烘干以得到产物，对所述产物进行形貌表征、成分分析以及性质分析。

特别地，对于多元前驱物质1的所述悬浮液4，当所述悬浮液4的吸收光谱中存在多个光吸收强度最大吸收峰时，采用多台所述波长可调谐激光器8共同作用，以分别输出与多个光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长相匹配的激光束，它们分别满足所述悬浮液4对各匹配波长的激光吸收所固有的共振效应，使得所述悬浮液4的光吸收得到更大增强。

本实用新型提供的基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统，其通过测定所述悬浮液的吸收光谱来获得所述悬浮液光吸收强度最大吸收峰及所述光吸收强度最大吸收峰所对应的光波波长，进而采用波长为所述光波波长的可调谐激光束辐照所述悬浮液，所述可调谐激光束与所述悬浮液相互作用时产生共振效应，由此增强了所述悬浮液的光吸收，提高了激光能量的利用效率，灵活性较好，适用性较强。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统论文和设计

一种基于可调谐激光辅助制备微纳材料的系统论文和设计-李祥友

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