专利名称：聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及紫外光束与纳米颗粒胶体射流束耦合加工技术。
背景技术：
现有技术中，纳米胶体射流适宜于加工脆硬材料的超光滑复杂曲面及自由曲面元件，但存在加工效率低的缺点。如果在胶体射流加工中弓I入紫外光的光化学作用，可大幅提高胶体射流中纳米颗粒与エ件表面的化学反应几率，从而提高其去除率，实现超光滑表面的高效制造，具有广泛的应用性。 作为紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工的关键部件之ー的喷嘴，其作用是将一定速度的纳米颗粒胶体射流束与聚焦紫外光束耦合，形成紫外光耦合纳米颗粒胶体射流束，并将其导向反应室中的エ件，使纳米颗粒与エ件表面发生界面化学反应。在先技术中水导激光的喷嘴，由于高压水射流的通道与镜面窗ロ在同一腔，将其应用于紫外光与纳米颗粒胶体耦合，纳米颗粒可能会吸附于聚窗ロ镜表面，因而影响紫外光的通过。
发明内容本实用新型的目的是提供一种聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴。本实用新型是聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴，有ー个内部开设有圆锥孔的外环构件1，中环构件4的上部为圆柱状，下端为圆锥面，中环构件4的圆锥面与外环构件I的圆锥孔的内壁形成中环通道5，在外环构件I上开设有胶体导入孔2，胶体导入孔2与中环通道5相通，在中环构件4内开设有紫外光束导送腔9，紫外光束导送腔9的上部对应中环构件4的圆柱状的位置开设圆孔，紫外光束导送腔9对应中环构件4的圆锥面的位置开设圆锥孔，聚光镜调节旋钮8安装在紫外光束导送腔9的圆孔中，聚光镜7安装在聚光镜调节旋钮8的下端，中环通道5与紫外光束导送腔9的下端交汇处形成光-液耦合腔，连通外环构件I下端的喷嘴ロ 12。本实用新型的有益之处是能够使紫外光束及纳米颗粒胶体射流束进行充分耦合且集束效果良好。
图I是本实用新型的过聚光镜调节旋钮8的轴心线00'的剖面图，图2是其外观图。
具体实施方式
如图I、图2所示，本实用新型是聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴，有一个内部开设有圆锥孔的外环构件1，中环构件4的上部为圆柱状，下端为圆锥面，中环构件4的圆锥面与外环构件I的圆锥孔的内壁形成中环通道5，在外环构件I上开设有胶体导入孔2，胶体导入孔2与中环通道5相通，在中环构件4内开设有紫外光束导送腔9，紫外光束导送腔9的上部对应中环构件4的圆柱状的位置开设圆孔，紫外光束导送腔9对应中环构件4的圆锥面的位置开设圆锥孔，聚光镜调节旋钮8安装在紫外光束导送腔9的圆孔中，聚光镜7安装在聚光镜调节旋钮8的下端，中环通道5与紫外光束导送腔9的下端交汇处形成光-液耦合腔，连通外环构件I下端的喷嘴ロ 12。密封垫片6被安置在中环构件4与外环构件I的连接处，起到密封的作用。如图I所示，外环构件I、中环构件4、聚光镜调节旋钮8之间分别通过螺纹连接和紧固。外环构件I的圆锥孔的锥角大于中环构件4的圆锥面的锥角。聚光镜7的安装位置位于紫外光束导送腔9内的圆孔与圆锥孔的接合处。中环构件4下端圆锥面的母线与聚光镜调节旋钮8的轴心线00'的夹角为5° 40°。纳米颗粒胶体3经由中环通道5被输送到光-液耦合腔11内，平行紫外光束经由紫外光束导送腔9导送后经聚焦镜7聚焦后由聚焦紫外光导出ロ 10导送进入光-液耦合腔11内，在光-液耦合腔11内纳米颗粒胶体与聚焦紫外光束充分耦合后经由喷嘴ロ 12喷射而出，实现对エ件材料的超光滑表面加工。 聚焦镜7应两面均应具有抗反射涂层。优先选用的光学材料是高纯石英玻璃以及光学材料BK7，也可用硼硅酸类耐热玻璃材料(Pyrex)。外环构件及中环构件可由各种材料制成，优先选用铝合金和不锈钢钢等具有耐腐蚀性的材料，可防止纳米颗粒胶体对喷嘴材料本体的腐蚀，延长其使用寿命。中环构件4的内侧锥孔要求具有低的表面粗糙度，推荐其表面粗糙度为Ra值为0. Iiim左右，该表面应涂覆反射涂层。聚焦紫外光导出口 10的直径应小于喷嘴ロ 12直径的0. 3 0. 5倍，有利于光-液耦合腔中的纳米颗粒胶体与聚焦紫外光束的充分耦合。
权利要求1.聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴，有ー个内部开设有圆锥孔的外环构件(I)，其特征在于中环构件(4)的上部为圆柱状，下端为圆锥面，中环构件(4)的圆锥面与外环构件(I)的圆锥孔的内壁形成中环通道(5)，在外环构件(I)上开设有胶体导入孔(2)，胶体导入孔(2)与中环通道(5)相通，在中环构件(4)内开设有紫外光束导送腔(9)，紫外光束导送腔(9)的上部对应中环构件(4)的圆柱状的位置开设圆孔，紫外光束导送腔(9)对应中环构件(4)的圆锥面的位置开设圆锥孔，聚光镜调节旋钮(8)安装在紫外光束导送腔(9)的圆孔中，聚光镜(7)安装在聚光镜调节旋钮⑶的下端，中环通道(5)与紫外光束导送腔(9)的下端交汇处形成光-液耦合腔，连通外环构件(I)下端的喷嘴ロ(12)。
2.根据权利要求I所述的聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴，其特征在于外环构件(I)、中环构件(4)、聚光镜调节旋钮(8)之间分别通过螺纹连接和紧固。
3.根据权利要求I所述的聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴，其特征在于外环构件(I)的圆锥孔的锥角大于中环构件(4)的圆锥面的锥角。
.3、根据权利要求I所述的聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴，其特征在于聚光镜(7)的安装位置位于紫外光束导送腔(9)内的圆孔与圆锥孔的接合处。
4.根据权利要求I所述的聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴，其特征在于中环构件(4)下端圆锥面的母线与聚光镜调节旋钮(8)的轴心线(00')的夹角为5° 40°。
专利摘要聚焦紫外光和纳米颗粒胶体射流耦合喷嘴，该喷嘴由三个相互连接的构件外环构件1、中环构件4和聚光镜调节旋钮8构成，这三个基本构件形成了该喷嘴的三个相互连接的腔中环通道5、紫外光束导送腔9及光-液耦合腔11，其中紫外光束导送腔9中安装聚光镜7可实现平行紫外光束的聚焦，通过该喷嘴可将具有一定速度的纳米颗粒胶体射流束与聚焦紫外光束耦合，形成紫外光耦合纳米颗粒胶体射流束。
文档编号B24C5/04GK202498453SQ20122007653
公开日2012年10月24日 申请日期2012年3月3日 优先权日2012年3月3日
发明者宋孝宗 申请人:兰州理工大学