基于三线态-三线态湮灭上转换技术的微纳3D打印设备

基于三线态-三线态湮灭上转换技术的微纳3d打印设备
技术领域
1.本实用新型属于微纳加工技术领域，具体涉及一种基于三线态-三线态湮灭上转换技术的微纳3d打印设备。


背景技术：

2.3d打印(3dp)即快速成型技术的一种，又称增材制造，传统的3d打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
3.三线态-三线态湮灭上转换技术(简称tta上转换技术)是光子能量上转换技术的一种。tta上转换体系主要包括光敏剂和受体。其机理过程是光敏剂分子吸收长波长(低能量)的光到达其第一激发单重态(1s
sen
)，然后通过系间穿越(isc)到达三重态(1t
sen
)；光敏剂分子和受体分子经三重态三重态能量传递过程(ttet)将能量传递给受体三重态(1ta)；两分子受体三重态经过碰撞湮灭产生高能量的单重态(1sa)，之后辐射跃迁发出荧光。其重要的特点是：相比于一般的荧光发射，其需要的激发光源的光子密度相对较大，但是远小于其他上转换技术所需要的光子密度。并且其使用非相干光源即可实现。基于以上特点，可选择将一般的光源(如太阳光或led等常见光源)进行聚光，即可在焦点位置实现上转换发光，而在其他位置则实现不了发光现象。利用三线态-三线态湮灭上转换的原理，可实现用特定材料进行3d打印。
4.现有的3d打印设备具有逐层打印的特点，例如专利申请“cn109794950a智能制造机器人”公开了一种3d打印的设备，利用该设备进行3d打印时，3d模型会被3d打印软件横向地切成一层层，然后投影机projector把第一层模型的形状图案投射到液态光敏树脂上，然后进行光固化及成型。第一层完成后，便会将平台稍微升高，然后投射下一层模型的形状图案到光敏树脂上，层叠式地打印出模型。该种打印方式的缺点是光源通过打印材料的光路上均会发生聚合，打印的精确度有限且难以控制。由于三线态-三线态湮灭上转换技术在较高激发光功率密度下方可实现上转换发光，进而引发光聚合反应。因而本专利的创新在于使用透镜对光源进行聚光，通过控制实验条件实现在透镜焦点处发生上转换发光，进而引发固化反应，而在光源通过打印材料的其他光路上均不会实现固化反应，以此实现高的打印精度和通过更换透镜实现对打印精度的可调，这是现有的3d打印设备无法实现的。


技术实现要素：

5.针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于三线态-三线态湮灭上转换技术的微纳3d打印设备，目的在于实现基于三线态-三线态湮灭上转换技术的3d打印，实现高的打印精度和实现打印精度的调整。
6.一种基于三线态-三线态湮灭上转换技术的微纳3d打印设备，包括三维位移装置、样品台和光路系统，所述样品台设置在三维位移装置上，所述光路系统的末端设置有物镜，所述物镜的设置方向正对所述样品台。
7.优选的，所述三维位移装置包括z轴向位移装置、y轴向位移装置和x轴向位移装置。
8.优选的，所述z轴向位移装置、y轴向位移装置和x轴向位移装置上方还设置有手动位移台，所述样品台设置在所述手动位移台的上方。
9.优选的，所述手动位移台是升降台，所述升降台通过旋转螺杆驱动。
10.优选的，所述三维位移装置还包括用于检测位移量的传感器。
11.优选的，所述光路系统包括顺序设置的ccd相机、照明光、光纤激光器接口和二色镜。
12.优选的，所述光纤激光器接口连接有激光器。
13.优选的，所述光纤激光器接口中设置有快门。
14.本实用新型构建了一种应用于基于三线态-三线态湮灭上转换技术的3d打印过程的装置，其通过设置物镜，满足三线态-三线态湮灭上转换原理对光路聚焦的需求。通过设置高精度的三维位移装置，实现微纳尺寸物体的打印。本实用新型具有结构简单、使用方便、打印精度高的优点，具有很好的应用前景。
15.显然，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
16.以下通过实施例形式的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例1的结构示意图。
18.其中，1-ccd相机，2-照明光，3-光纤激光器接口，4-快门，5-二色镜，6-物镜，7-手动位移台，8-z轴向位移装置，9-y轴向位移装置，10-x轴向位移装置，11-传感器，12-支撑架，13-底座，14-样品台。
具体实施方式
19.实施例1
20.本实施例提供一种基于三线态-三线态湮灭上转换技术的微纳3d打印设备，包括底座13，底座13上设置有三维位移装置和支撑架12，所述支撑架12上安装有光路系统。还包括样品台14所述样品台14设置在三维位移装置上。所述光路系统的末端设置有物镜6，所述物镜6的设置方向正对所述样品台14。
21.所述三维位移装置包括z轴向位移装置8、y轴向位移装置9和x轴向位移装置10。通过选择高精度的装置，x轴向位移装置10和y轴向位移装置9的打印分辨率可以达到39nm，z轴向位移装置打印分辨率可以达到20nm。所述z轴向位移装置8、y轴向位移装置9和x轴向位移装置10上方还设置有手动位移台7，所述样品台14设置在所述手动位移台7的上方。所述手动位移台7是可调节高度的升降台，所述升降台通过旋转螺杆驱动。所述三维位移装置还包括用于检测位移量的传感器11，使得三维位移装置的位置调节精度更高。
22.所述光路系统包括顺序设置的ccd相机1、照明光2、光纤激光器接口3和二色镜5。
所述光纤激光器接口3连接有激光器。所述光纤激光器接口3中设置有快门4。
23.采用本实施例的打印设备可以实现只在焦点位置发生光固化反应，而在焦点之外的其他地方不发生固化，进而实现了基于三线态-三线态湮灭上转换技术的3d打印过程。


技术特征：
1.一种基于三线态-三线态湮灭上转换技术的微纳3d打印设备，其特征在于：包括三维位移装置、样品台(14)和光路系统，所述样品台(14)设置在三维位移装置上，所述光路系统的末端设置有物镜(6)，所述物镜(6)的设置方向正对所述样品台(14)。2.按照权利要求1所述的微纳3d打印设备，其特征在于：所述三维位移装置包括z轴向位移装置(8)、y轴向位移装置(9)和x轴向位移装置(10)。3.按照权利要求2所述的微纳3d打印设备，其特征在于：所述z轴向位移装置(8)、y轴向位移装置(9)和x轴向位移装置(10)上方还设置有手动位移台(7)，所述样品台(14)设置在所述手动位移台(7)的上方。4.按照权利要求3所述的微纳3d打印设备，其特征在于：所述手动位移台(7)是升降台，所述升降台通过旋转螺杆驱动。5.按照权利要求1所述的微纳3d打印设备，其特征在于：所述三维位移装置还包括用于检测位移量的传感器(11)。

技术总结
本实用新型属于微纳加工技术领域，具体涉及一种基于三线态-三线态湮灭上转换技术的微纳3D打印设备。本实用新型的设备包括三维位移装置、样品台和光路系统，所述样品台设置在三维位移装置上，所述光路系统的末端设置有物镜，所述物镜的设置方向正对所述样品台。采用本实施例的打印设备可以实现只在焦点位置发生光固化反应，而在焦点之外的其他地方不发生固化，进而实现了基于三线态-三线态湮灭上转换技术的3D打印过程。换技术的3D打印过程。换技术的3D打印过程。


技术研发人员：伍晚花 杨成 魏玲玲 姚晓峰
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：2022.07.14
技术公布日：2023/3/16