一種硫系玻璃微球的制備裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種硫系玻璃微球的制備裝置，包括一儲(chǔ)氣瓶，第一橡膠軟管，第二橡膠軟管，緩沖裝置，所述緩沖裝置的底部密封連接至一石英管的頂部，所述石英管豎直設(shè)置并且位于加熱爐的爐腔內(nèi)，所述石英管的底部伸出于所述加熱爐并且密封連接至一微球收集裝置，所述微球收集裝置置于一冷卻裝置內(nèi)。通過(guò)儲(chǔ)氣瓶中的惰性氣體將第二橡膠軟管中的硫系玻璃粉末吹進(jìn)緩沖裝置和石英管，硫系玻璃粉末在石英管中受到高溫達(dá)到熔融狀態(tài)，并在表面張力作用下形成玻璃微球，玻璃微球通過(guò)微球收集裝置收集并且迅速冷卻到室溫。該裝置可以依次制備多個(gè)硫系玻璃微球，并且根據(jù)玻璃粉末的尺寸可以控制微球的尺寸，尺寸容易限制，且不受硫系玻璃組分的限制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種硫系玻璃微球的制備裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種硫系玻璃微球的制備裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)微球腔因具有極高的品質(zhì)因子和極小的模式體積，在量子電動(dòng)力學(xué)、低閾值激光器、非線性光學(xué)、光纖通信、量子光學(xué)和傳感器等領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用前景。而光學(xué)微球腔的品質(zhì)因子，主要由微球腔內(nèi)的衍射損耗、吸收損耗和表面散射損耗構(gòu)成。若被捕獲進(jìn)入微球腔的光能量，損耗越小，其在腔內(nèi)存儲(chǔ)的時(shí)間就越長(zhǎng)，品質(zhì)因子也就越高。因此由介電材料制成的微球腔其表面平整度和球形度越好，微球腔的品質(zhì)因子也就越高。
[0003]通常介電材料經(jīng)高溫加熱熔融后，靠自身的表面張力作用，形成的玻璃微球具有非常好的表面平整度和球形度。目前用于光學(xué)微球腔的玻璃微球的制備方法主要有玻璃粉料漂浮高溫熔融法和CO2激光加熱光纖芯熔化法兩種。用于硫系玻璃光學(xué)微球腔的制備方法主要有:玻璃粉料高溫漂浮熔融法、連續(xù)激光熔融As2Se3微納光纖法、電阻加熱As2Se3光纖錐法、高溫陶瓷表面加熱As2Se2光纖錐法和CO2激光加熱As2S3光纖法。其中加熱硫系光纖制備玻璃微球，受硫系光纖組分的限制，只能用于制備As2SejP As2S3組分的玻璃微球，并且一次只能制作一個(gè)玻璃微球，而且微球尺寸受光纖尺寸限制。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種硫系玻璃微球的制備裝置。
[0005]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種硫系玻璃微球的制備裝置，包括一儲(chǔ)氣瓶，其特征在于:所述儲(chǔ)氣瓶的出氣口連接第一橡膠軟管，所述第一橡膠軟管的一端連接儲(chǔ)氣瓶的出氣口，另一端連接至緩沖裝置的第一進(jìn)氣接口，第二橡膠軟管的一端連接至第一橡膠軟管，另一端連接至所述緩沖裝置的第二進(jìn)氣接口，所述第一進(jìn)氣接口和第二進(jìn)氣接口均位于所述緩沖裝置的頂部，并且所述第二橡膠軟管的兩端分別與第二進(jìn)氣接口和第一橡膠軟管可拆卸連接，所述緩沖裝置具有內(nèi)徑逐漸縮小并且內(nèi)側(cè)面平滑過(guò)渡的部分，所述緩沖裝置的底部密封連接至一石英管的頂部，所述石英管豎直設(shè)置并且位于加熱爐的爐腔內(nèi)，所述石英管的底部伸出于所述加熱爐并且密封連接至一微球收集裝置，所述微球收集裝置置于一冷卻裝置內(nèi)，并且插入至冷卻裝置的冷卻液內(nèi)。
[0006]優(yōu)選地，所述緩沖裝置為一中空?qǐng)A球并且與所述石英管一體成型。
[0007]優(yōu)選地，所述加熱爐的爐腔的內(nèi)壁與所述石英管同向延伸并且與石英管之間具有間距，該間距為。
[0008]為了便于玻璃微球的掉落冷卻，所述石英管的底部為一石英管接口，所述石英管接口的一段為錐形，所述石英管接口位于所述加熱爐外側(cè)，并且插入至所述微球收集裝置，所述石英管接口與微球收集裝置之間用硅脂進(jìn)行密封。
[0009]為了保證所述玻璃粉末能夠熔融充分并且形成微球，所述加熱爐的爐腔的長(zhǎng)度至少為600mm。
[0010]為了便于控制，所述儲(chǔ)氣瓶的出氣口上設(shè)有一氣壓閥門(mén)，所述第二橡膠軟管與第一橡膠軟管相連接的一端設(shè)有一氣體開(kāi)關(guān)。
[0011]為了便于排氣，所述微球收集裝置有一出氣管，其頂部伸出位于所述冷卻裝置的冷卻液上方。
[0012]為了便于粉末進(jìn)入緩沖裝置，所述第二進(jìn)氣接口與豎直方向呈45度角傾斜。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于該裝置可以依次制備多個(gè)硫系玻璃微球，并且根據(jù)玻璃粉末的尺寸可以控制微球的尺寸，尺寸容易限制，且不受硫系玻璃組分的限制。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的硫系玻璃微球制備裝置的示意圖。
[0015]圖2a為本實(shí)用新型的實(shí)施例所制備的多個(gè)硫系玻璃微球在顯微鏡下的放大圖，圖2b為本實(shí)用新型的實(shí)施例所制備的單個(gè)硫系玻璃微球在顯微鏡下的放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]本實(shí)用新型的硫系玻璃微球制備裝置，如圖1所示，包括一儲(chǔ)氣瓶1，所述儲(chǔ)氣瓶的出氣口連接一第一橡膠軟管21，該第一橡膠軟管21的一端連接儲(chǔ)氣瓶I的出氣口，另一端連接至一緩沖裝置3的第一進(jìn)氣接口 31，一第二橡膠軟管22，其一端連接至第一橡膠軟管21，另一端連接至所述緩沖裝置3的第二進(jìn)氣接口 32。優(yōu)選地，該儲(chǔ)氣瓶的出氣口上設(shè)有一氣壓閥門(mén)11，該第二橡膠軟管22與第一橡膠軟管21相連接的一端設(shè)有一氣體開(kāi)關(guān)23,所述第二橡膠軟管22與緩沖裝置3之間可拆卸連接。該第一進(jìn)氣接口 31位于所述緩沖裝置3的頂部，所述第二進(jìn)氣接口 32也位于所述緩沖裝置3的頂部，并且該第二進(jìn)氣接口 32與豎直方向傾斜45度角度，并且內(nèi)表面進(jìn)行磨砂處理。
[0018]所述緩沖裝置3，如圖1所示，為一中空?qǐng)A球形的部件，該第一橡膠軟管21和第二橡膠軟管22均連接至該圓球的上半部分，這樣從橡膠軟管中進(jìn)入緩沖裝置3的原料就可以通過(guò)圓球的緩沖而降低速度。并且，該緩沖裝置3也可以是一漏斗形的裝置，或者具有其他形式的內(nèi)徑逐漸縮小并且其內(nèi)側(cè)面平滑過(guò)渡的部分即可，這樣就可以使得進(jìn)入緩沖裝置3的原料通過(guò)緩沖裝置進(jìn)行緩沖。所述緩沖裝置3的底部密封連接至一石英管4的頂部，該石英管4豎直設(shè)置，并且石英管4位于一加熱爐5的爐腔內(nèi)，石英管4的底部伸出于加熱爐5的爐腔位于加熱爐5外側(cè)，該加熱爐5爐腔的內(nèi)側(cè)壁面5與石英管4相匹配同向延伸，并且該石英管4與加熱爐5爐腔的內(nèi)側(cè)壁面之間具有間隙。該爐腔的長(zhǎng)度至少達(dá)到600_以上，優(yōu)選地，為700mm，爐腔內(nèi)側(cè)壁與石英管4之間的間距為4mm-8mm，優(yōu)選為5mm。
[0019]該石英管4的底部為一石英管接口 41，該石英管接口 41的一段為錐形，如圖1所示，該石英管接口 41與石英管4相連的部分具有一段錐形，錐形的下方為管狀部。該石英管接口 41露出于所述加熱爐的爐腔，并且插入至一微球收集裝置6內(nèi)，該微球收集裝置6的頂部與石英管接口 41之間用硅脂進(jìn)行密封，并且該石英管接口 41與微球收集裝置6連接的接口處內(nèi)外表面均通過(guò)磨砂處理。該微球收集裝置6用于收集冷卻后形成的微球，并且該微球收集裝置6位于一冷卻裝置7內(nèi)，插入至一冷卻裝置7的冷卻液內(nèi)。該微球收集裝置6至少長(zhǎng)300mm，能夠保證微球由液態(tài)迅速冷卻到固態(tài)。該微球收集裝置6設(shè)有一出氣管61，該出氣管61的頂部伸出位于所述冷卻裝置7的冷卻液上方。優(yōu)選地，所述緩沖裝置3與石英管4 一體成型，即均為石英材料制成，也可以是單獨(dú)成型與石英管4密封連接。
[0020]本實(shí)用新型的硫系玻璃微球制備的具體實(shí)施例為:取適量塊狀硫系玻璃樣品，例如75GeS2-15Ga2S3-10CsI，外摻0.9wt% Er3+，將硫系玻璃樣品放入瑪瑙研缽中進(jìn)行研磨，得到玻璃粉末，然后將玻璃粉末放入鋼篩中進(jìn)行篩選，鋼篩有多種孔徑，可以根據(jù)孔徑篩選需要的粒徑尺寸，本實(shí)施例中，得到粒徑在120目(0.125mm)到325目(0.043mm)之間的玻璃粉末。
[0021]將篩選后的玻璃粉末取出后放入超聲波清洗器中進(jìn)行清洗，其中該超聲波清洗器中的清洗溶劑為酒精，除去玻璃粉末表面微小的附著物，得到?jīng)]有表面附著物的玻璃粉末。玻璃粉末清洗完畢之后，放入手套箱，該手套箱中充滿(mǎn)惰性氣體，在惰性氣體保護(hù)下將玻璃粉末放入第二橡膠軟管22，然后密封。將第二橡膠軟管22與第一橡膠軟管21和緩沖裝置3相連，連接完畢后，設(shè)置加熱爐的加熱溫度。本實(shí)施例中，根據(jù)玻璃組分，設(shè)定加熱溫度為950°C該溫度為玻璃的熔融溫度，能夠保證粉末熔融，該溫度可根據(jù)加工的玻璃組分而進(jìn)行調(diào)整，待溫度穩(wěn)定后，打開(kāi)氣壓閥門(mén)11調(diào)整氣壓大小，將儲(chǔ)氣瓶I中的惰性氣體通過(guò)第一橡膠軟管21吹入緩沖裝置3和石英管4中，通氣時(shí)間約20min，即可排凈石英管4中的空氣，然后打開(kāi)氣體開(kāi)關(guān)23，通過(guò)惰性氣體將第二橡膠軟管22中的玻璃粉末料吹進(jìn)緩沖裝置3，進(jìn)入石英管4，玻璃粉末在石英管4中受到高溫加熱達(dá)到熔融狀態(tài)，并在表面張力作用下形成玻璃微球，玻璃微球通過(guò)冷卻區(qū)時(shí)，即石英管接口 41和微球收集裝置6，能夠迅速冷卻到室溫，形狀不會(huì)發(fā)生變化。
[0022]該裝置以及方法可以依次制備多個(gè)硫系玻璃微球，并且根據(jù)玻璃粉末的尺寸可以控制微球的尺寸，尺寸容易限制，且不受硫系玻璃組分的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種硫系玻璃微球的制備裝置，包括一儲(chǔ)氣瓶(I)，其特征在于:所述儲(chǔ)氣瓶(I)的出氣口連接第一橡膠軟管(21)，所述第一橡膠軟管(21)的一端連接儲(chǔ)氣瓶的出氣口，另一端連接至緩沖裝置(3)的第一進(jìn)氣接口(31)，第二橡膠軟管(22)的一端連接至第一橡膠軟管(21)，另一端連接至所述緩沖裝置(3)的第二進(jìn)氣接口(32)，所述第一進(jìn)氣接口(31)和第二進(jìn)氣接口(32)均位于所述緩沖裝置(3)的頂部，并且所述第二橡膠軟管(22)的兩端分別與第二進(jìn)氣接口(32)和第一橡膠軟管(21)可拆卸連接，所述緩沖裝置(3)具有內(nèi)徑逐漸縮小并且內(nèi)側(cè)面平滑過(guò)渡的部分，所述緩沖裝置(3)的底部密封連接至一石英管(4)的頂部，所述石英管(4)豎直設(shè)置并且位于加熱爐(5)的爐腔內(nèi)，所述石英管(4)的底部伸出于所述加熱爐(5)并且密封連接至一微球收集裝置(6)，所述微球收集裝置(6)置于一冷卻裝置⑵內(nèi)，并且插入至冷卻裝置(7)的冷卻液內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的硫系玻璃微球的制備裝置，其特征在于:所述緩沖裝置為一中空?qǐng)A球并且與所述石英管(4) 一體成型。
3.如權(quán)利要求1所述的硫系玻璃微球的制備裝置，其特征在于:所述加熱爐(5)的爐腔的內(nèi)壁與所述石英管⑷同向延伸并且與石英管⑷之間具有間距，該間距為4mm-8mm。
4.如權(quán)利要求1所述的硫系玻璃微球的制備裝置，其特征在于:所述石英管(4)的底部為一石英管接口(41)，所述石英管接口(41)的一段為錐形，所述石英管接口(41)位于所述加熱爐(5)外側(cè)，并且插入至所述微球收集裝置￠)，所述石英管接口(41)與微球收集裝置(6)之間用硅脂進(jìn)行密封。
5.如權(quán)利要求1所述的硫系玻璃微球的制備裝置，其特征在于:所述加熱爐(5)的爐腔的長(zhǎng)度至少為600_。
6.如權(quán)利要求1所述的硫系玻璃微球的制備裝置，其特征在于:所述儲(chǔ)氣瓶的出氣口上設(shè)有一氣壓閥門(mén)(11)，所述第二橡膠軟管(22)與第一橡膠軟管(21)相連接的一端設(shè)有一氣體開(kāi)關(guān)(23)。
7.如權(quán)利要求1所述的硫系玻璃微球的制備裝置，其特征在于:所述微球收集裝置(6)設(shè)有一出氣管(61)，其頂部伸出位于所述冷卻裝置(7)的冷卻液上方。
8.如權(quán)利要求2所述的硫系玻璃微球的制備裝置，其特征在于:所述第二進(jìn)氣接口與豎直方向呈45度角傾斜。
【文檔編號(hào)】C03B19/10GK204079762SQ201420411660
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】呂社欽, 戴世勛, 吳越豪, 李超然, 劉永興, 張培全, 許銀生, 王訓(xùn)四, 沈祥 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)