一種太赫茲吸收層的制備裝置及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太赫茲吸收層的制備裝置及制備方法,所述太赫茲吸收層的制備裝置包括高壓電源?微量進(jìn)樣器?微量注射泵及金屬收集板,本發(fā)明將高壓電源的正極與微量進(jìn)樣器針頭的正極相連,負(fù)極與金屬收集板相連,微量進(jìn)樣器中注入少量以配制好的碳納米管溶液?微量進(jìn)樣器針頭上液滴的大小由微量進(jìn)樣器控制,利用電噴霧原理,微量進(jìn)樣器針頭上的碳納米管溶液在高壓電場作用下形成氣溶膠均勻沉積在鍍好金屬電極的太赫茲探測器敏感元上;本發(fā)明有益效果為:本發(fā)明制作的太赫茲吸收層不僅足夠均勻致密,而且附著性非常好,吸收率高,厚度可控,不易老化脫落,很好的滿足了太赫茲探測器吸收層的要求。
【專利說明】
一種太赫茲吸收層的制備裝置及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及太赫茲吸收層的制備工藝領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種電噴霧制備碳納米管碳納米管吸收層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲探測技術(shù)自產(chǎn)生起，首先就受到各國軍方的高度重視太赫茲探測器近年來在軍事上得到了快速的發(fā)展，尤其在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用在人類生活智能化以及可穿戴式設(shè)備的發(fā)展上也具有巨大的潛力，對周圍環(huán)境變化的監(jiān)測，在機(jī)場或重要場合的安全檢查醫(yī)學(xué)人體成像環(huán)境監(jiān)測織物結(jié)構(gòu)研究地質(zhì)勘查考古等民用方面也具有重大的科學(xué)價值
對于太赫茲探測器的開發(fā)和應(yīng)用，最重要的條件之一是太赫茲信號的檢測然而太赫茲光子能量很低，入射到探測器上的太赫茲輻射是十分微弱的，為了提高器件的響應(yīng)率就必須增大探測器敏感元對太赫茲輻射的吸收，因此就要求在太赫茲探測器敏感元上做上一層太赫茲吸收層理想的吸收層不僅要對太赫茲輻射具有較高的吸收率以提高探測器的響應(yīng)率，而且要求吸收層粘附性好，還要有較低的熱容較高的熱導(dǎo)來獲得較快的響應(yīng)速率這就要求太赫茲吸收層要足夠均勻致密且越薄越好。
[0003]目前常用的太赫茲吸收材料有有機(jī)黑體黑金和N1-Cr等黑色樹脂雖然具有反射率低的優(yōu)點(diǎn)但是它的薄膜比較厚，熱容大，而通常報道的黑金屬吸收層對太赫茲輻射雖然具有較高的吸收率，但是其制備工藝復(fù)雜且附著性差容易老化脫落比如中國實(shí)用新型專利201110332644.7公開了一種核徑跡多孔表面制備銀黑納米顆粒的方法該方法制備出的多孔狀銀黑薄膜吸收層確實(shí)對太赫茲有很高的吸收率，但是其工藝很復(fù)雜，制備周期很長，成品率較低而且該銀黑薄膜易老化脫落;E.Theocharous等人采用激光蒸發(fā)法制備了基于碳納米管的紅外吸收層，但是其制備過程較為復(fù)雜，且吸收層薄膜附著性很差，且厚度難以控制因此如何在太赫茲探測器敏感元上制得附著性好致密均勻且吸收率高的太赫茲吸收層是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種太赫茲吸收層的制備裝置及制備方法，它利用太赫茲吸收層的制備裝置采用電噴霧的方法制備的碳納米管太赫茲吸收層不僅足夠均勻致密，而且附著性非常好，吸收率高，厚度可控，不易老化脫落，很好的滿足了太赫茲探測器吸收層的要求
為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種太赫茲吸收層的制備裝置，它包括高壓電源微量進(jìn)樣器微量注射栗及金屬收集板，所述微量進(jìn)樣器安裝在微量注射栗上，所述高壓電源的正極與微量進(jìn)樣器的針頭相連，高壓電源的負(fù)極與金屬收集板相連
一種太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，步驟如下:
(I)將配制好的碳納米管溶液吸入微量進(jìn)樣器中，并將微量進(jìn)樣器安放在微量注射栗中；
(2)接著將微量注射栗用固定裝置固定好，并調(diào)整好微量進(jìn)樣器的針頭與金屬收集板的距離；
(3)接著將高壓電源正極輸出端與微量進(jìn)樣器的針頭連上，高壓電源負(fù)極輸出端與金屬收集板連上；
(4)然后將待噴涂的敏感元晶片放在金屬收集板上；
(5)然后打高壓電源的電源開關(guān)，調(diào)節(jié)高壓電源的電壓使其達(dá)到電噴霧所需的電壓；
(6)然后打開微量注射栗電源開關(guān)，調(diào)節(jié)微量注射栗的推動力使得輸出微量進(jìn)樣器的針頭的液滴均勻可控；
(7)最后把已噴好的碳納米管吸收層的敏感元晶片放入烘箱中烘烤
更進(jìn)一步的，所述步驟(I)中的微量進(jìn)樣器的容量為10-25ul，碳納米管溶液的吸入量為4-6ul，所述碳納米管溶液的質(zhì)量百分比濃度為5%-10%
更進(jìn)一步的，所述步驟(2)中的微量進(jìn)樣器的針頭與金屬收集板的距離為3-5cm更進(jìn)一步的，所述的步驟(4)中，調(diào)整待噴涂敏感元晶片的位置，使得微量進(jìn)樣器的針頭的投影在待噴涂敏感元晶片的正中央
更進(jìn)一步的，所述的步驟(5)中高壓電源的電壓在5000-20000V，電流在l-20uA更進(jìn)一步的，所述的步驟(6)液滴從針頭流出速度控制為2-3uL/min更進(jìn)一步的，所述的步驟(7)中烘烤溫度為120-150 0C，時間為20-30min與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明太赫茲吸收層的制備裝置主要由高壓電源微量進(jìn)樣器微量注射栗和金屬收集板組成將高壓電源的正極與微量進(jìn)樣器針頭的正極相連，負(fù)極與金屬收集板相連，微量進(jìn)樣器中注入少量已經(jīng)配制好的碳納米管溶液微量進(jìn)樣器針頭上液滴的大小由微量進(jìn)樣器控制，利用電噴霧原理，微量進(jìn)樣器針頭上的碳納米管溶液在高壓電場作用下形成氣溶膠均勻沉積在鍍好金屬電極的太赫茲探測器敏感元晶片上此方法相對于點(diǎn)涂和氣噴等傳統(tǒng)方法，電噴霧過程中霧滴沉積時所受的電場力可加固碳納米管與敏感元晶片的粘附性，同時被充分細(xì)化的霧滴大大增加了碳納米管吸收層的均勻性，提高了對太赫茲的吸收率本方法制作的太赫茲吸收層對1T-20T太赫茲波段都有很好的吸收，吸收率達(dá)到了 80%以上，且對太赫茲頻率沒有選擇性，這很好的滿足了太赫茲熱探測器的要求。
【附圖說明】
[0005]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0006]圖1為本發(fā)明太赫茲吸收層的制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]圖2為本發(fā)明制作的太赫茲吸收層對太赫茲波的吸收波譜圖(縱坐標(biāo)表示太赫茲波的吸收率，橫坐標(biāo)表示太赫茲波的頻率)。
[0008]圖中的標(biāo)號為:I微量注射栗;2微量注射栗電源開關(guān);3微量注射栗調(diào)節(jié)液滴流量的旋鈕;4微量注射栗液滴流量顯示屏;5微量進(jìn)樣器;6微量進(jìn)樣器的針頭;7碳納米管溶液;8高壓電源;9高壓電源的電源開關(guān)；10高壓電源電壓大小調(diào)節(jié)旋鈕；11高壓電源電壓和電流顯示屏；12高壓電源正極輸出端；13高壓電源負(fù)極輸出端；14高壓電源接地端;15金屬收集板;16敏感元晶片；17電噴霧過程中所形成的泰勒錐。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
[0010][實(shí)施例1]
如圖1所示的一種太赫茲吸收層的制備裝置及制備方法，所述的太赫茲吸收層的制備裝置，它包括高壓電源微量進(jìn)樣器微量注射栗及金屬收集板，所述微量進(jìn)樣器安裝在微量注射栗上，所述高壓電源的正極與微量進(jìn)樣器的針頭相連，高壓電源的負(fù)極與金屬收集板相連。
[0011]利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，步驟如下:
(1)將配制好的碳納米管溶液7吸入微量進(jìn)樣器5中，并將微量進(jìn)樣器5安放在微量注射栗I中，其中微量進(jìn)樣器5的容量為1ul，碳納米管溶液7的吸入量為4ul，所述碳納米管溶液7的質(zhì)量百分濃度為5%;
(2)接著將微量注射栗I用固定裝置固定好，并調(diào)整好微量進(jìn)樣器5的針頭與金屬收集板15的距離，使得微量進(jìn)樣器的針頭6與金屬收集板15的距離為3cm;
(3)接著將高壓電源正極輸出端12與微量進(jìn)樣器的針頭6連上，高壓電源負(fù)極輸出端13與金屬收集板15連上；
(4)然后將待噴涂的敏感元晶片16放在金屬收集板15上，使得微量進(jìn)樣器的針頭6的投影在待噴涂敏感元晶片16的正中央；
(5)然后打高壓電源的電源開關(guān)9，調(diào)節(jié)高壓電源8的電壓使其達(dá)到電噴霧所需的電壓，高壓電源的電壓在5000V，電流在IuA;
(6)然后打開微量注射栗電源開關(guān)2，調(diào)節(jié)微量注射栗I的推動力使得輸出微量進(jìn)樣器的針頭6的液滴均勻可控，控制液滴從針頭流出速度控制為2uL/min，可以看到小液滴在電場力作用下飛向襯底；
(7)最后把已噴好的碳納米管吸收層的敏感元晶片16放入烘箱中烘烤，烘烤溫度為120°C，時間為20min。
[0012][實(shí)施例2]
如圖1所示的一種太赫茲吸收層的制備裝置及制備方法，所述的太赫茲吸收層的制備裝置，它包括高壓電源微量進(jìn)樣器微量注射栗及金屬收集板，所述微量進(jìn)樣器安裝在微量注射栗上，所述高壓電源的正極與微量進(jìn)樣器的針頭相連，高壓電源的負(fù)極與金屬收集板相連。
[0013]利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，步驟如下:
(1)將配制好的碳納米管溶液7吸入微量進(jìn)樣器5中，并將微量進(jìn)樣器5安放在微量注射栗I中，其中微量進(jìn)樣器5的容量為25ul，碳納米管溶液7的吸入量為6ul，所述碳納米管溶液7的質(zhì)量百分濃度為10%;
(2)接著將微量注射栗I用固定裝置固定好，并調(diào)整好微量進(jìn)樣器5的針頭與金屬收集板15的距離，使得微量進(jìn)樣器的針頭6與金屬收集板15的距離為5cm;
(3)接著將高壓電源正極輸出端12與微量進(jìn)樣器的針頭6連上，高壓電源負(fù)極輸出端13與金屬收集板15連上； (4)然后將待噴涂的敏感元晶片16放在金屬收集板15上，使得微量進(jìn)樣器的針頭6的投影在待噴涂敏感元晶片16的正中央；
(5)然后打高壓電源的電源開關(guān)9，調(diào)節(jié)高壓電源8的電壓使其達(dá)到電噴霧所需的電壓，高壓電源的電壓在20000V，電流在20uA;
(6)然后打開微量注射栗電源開關(guān)2，調(diào)節(jié)微量注射栗I的推動力使得輸出微量進(jìn)樣器的針頭6的液滴均勻可控，控制液滴從針頭流出速度控制為3uL/min，可以看到小液滴在電場力作用下飛向襯底；
(7)最后把已噴好的碳納米管吸收層的敏感元晶片16放入烘箱中烘烤，烘烤溫度為1500C，時間為30min。
[0014][實(shí)施例3]
如圖1所示的一種太赫茲吸收層的制備裝置及制備方法，所述的太赫茲吸收層的制備裝置，它包括高壓電源微量進(jìn)樣器微量注射栗及金屬收集板，所述微量進(jìn)樣器安裝在微量注射栗上，所述高壓電源的正極與微量進(jìn)樣器的針頭相連，高壓電源的負(fù)極與金屬收集板相連
利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，步驟如下:
(1)將配制好的碳納米管溶液7吸入微量進(jìn)樣器5中，并將微量進(jìn)樣器5安放在微量注射栗I中，其中微量進(jìn)樣器5的容量為17ul，碳納米管溶液7的吸入量為5ul，所述碳納米管溶液7的質(zhì)量百分濃度為7.5%;
(2)接著將微量注射栗I用固定裝置固定好，并調(diào)整好微量進(jìn)樣器5的針頭與金屬收集板15的距離，使得微量進(jìn)樣器的針頭6與金屬收集板15的距離為4cm;
(3)接著將高壓電源正極輸出端12與微量進(jìn)樣器的針頭6連上，高壓電源負(fù)極輸出端13與金屬收集板15連上；
(4)然后將待噴涂的敏感元晶片16放在金屬收集板15上，使得微量進(jìn)樣器的針頭6的投影在待噴涂敏感元晶片16的正中央；
(5)然后打高壓電源的電源開關(guān)9，調(diào)節(jié)高壓電源8的電壓使其達(dá)到電噴霧所需的電壓，高壓電源的電壓在12500V，電流在1uA;
(6)然后打開微量注射栗電源開關(guān)2，調(diào)節(jié)微量注射栗I的推動力使得輸出微量進(jìn)樣器的針頭6的液滴均勻可控，控制液滴從針頭流出速度控制為2.5uL/min,可以看到小液滴在電場力作用下飛向襯底；
(7)最后把已噴好的碳納米管吸收層的敏感元晶片16放入烘箱中烘烤，烘烤溫度為135°C，時間為25min
[實(shí)施例4]
如圖1所示的一種太赫茲吸收層的制備裝置及制備方法，所述的太赫茲吸收層的制備裝置，它包括高壓電源微量進(jìn)樣器微量注射栗及金屬收集板，所述微量進(jìn)樣器安裝在微量注射栗上，所述高壓電源的正極與微量進(jìn)樣器的針頭相連，高壓電源的負(fù)極與金屬收集板相連
利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，步驟如下:
(I)將配制好的碳納米管溶液7吸入微量進(jìn)樣器5中，并將微量進(jìn)樣器5安放在微量注射栗I中，其中微量進(jìn)樣器5的容量為Ilul，碳納米管溶液7的吸入量為4.2ul，所述碳納米管溶液7的質(zhì)量百分濃度為5.5%;
(2)接著將微量注射栗I用固定裝置固定好，并調(diào)整好微量進(jìn)樣器5的針頭與金屬收集板15的距離，使得微量進(jìn)樣器的針頭6與金屬收集板15的距離為3.1cm;
(3)接著將高壓電源正極輸出端12與微量進(jìn)樣器的針頭6連上，高壓電源負(fù)極輸出端13與金屬收集板15連上；
(4)然后將待噴涂的敏感元晶片16放在金屬收集板15上，使得微量進(jìn)樣器的針頭6的投影在待噴涂敏感元晶片16的正中央；
(5)然后打高壓電源的電源開關(guān)9，調(diào)節(jié)高壓電源8的電壓使其達(dá)到電噴霧所需的電壓，高壓電源的電壓在6000V，電流在2uA;
(6)然后打開微量注射栗電源開關(guān)2，調(diào)節(jié)微量注射栗I的推動力使得輸出微量進(jìn)樣器的針頭6的液滴均勻可控，控制液滴從針頭流出速度控制為2.luL/min,可以看到小液滴在電場力作用下飛向襯底；
(7)最后把已噴好的碳納米管吸收層的敏感元晶片16放入烘箱中烘烤，烘烤溫度為122°C，時間為2Imin
[實(shí)施例5]
如圖1所示的一種太赫茲吸收層的制備裝置及制備方法，所述的太赫茲吸收層的制備裝置，它包括高壓電源微量進(jìn)樣器微量注射栗及金屬收集板，所述微量進(jìn)樣器安裝在微量注射栗上，所述高壓電源的正極與微量進(jìn)樣器的針頭相連，高壓電源的負(fù)極與金屬收集板相連
利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，步驟如下:
(1)將配制好的碳納米管溶液7吸入微量進(jìn)樣器5中，并將微量進(jìn)樣器5安放在微量注射栗I中，其中微量進(jìn)樣器5的容量為24ul，碳納米管溶液7的吸入量為5.8ul，所述碳納米管溶液7的質(zhì)量百分濃度為9%;
(2)接著將微量注射栗I用固定裝置固定好，并調(diào)整好微量進(jìn)樣器5的針頭與金屬收集板15的距離，使得微量進(jìn)樣器的針頭6與金屬收集板15的距離為4.8cm;
(3)接著將高壓電源正極輸出端12與微量進(jìn)樣器的針頭6連上，高壓電源負(fù)極輸出端13與金屬收集板15連上；
(4)然后將待噴涂的敏感元晶片16放在金屬收集板15上，使得微量進(jìn)樣器的針頭6的投影在待噴涂敏感元晶片16的正中央；
(5)然后打高壓電源的電源開關(guān)9，調(diào)節(jié)高壓電源8的電壓使其達(dá)到電噴霧所需的電壓，高壓電源的電壓在19000V，電流在9.5uA;
(6)然后打開微量注射栗電源開關(guān)2，調(diào)節(jié)微量注射栗I的推動力使得輸出微量進(jìn)樣器的針頭6的液滴均勻可控，控制液滴從針頭流出速度控制為2.9uL/min,可以看到小液滴在電場力作用下飛向襯底；
(7)最后把已噴好的碳納米管吸收層的敏感元晶片16放入烘箱中烘烤，烘烤溫度為148°C，時間為29min
如上所述即為本發(fā)明的實(shí)施例本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下做出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太赫茲吸收層的制備裝置，其特征在于:它包括高壓電源、微量進(jìn)樣器、微量注射栗及金屬收集板，所述微量進(jìn)樣器安裝在微量注射栗上，所述高壓電源的正極與微量進(jìn)樣器的針頭相連，高壓電源的負(fù)極與金屬收集板相連。2.—種利用權(quán)利要求1所述的太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，其特征在于:步驟如下: (1)將配制好的碳納米管溶液吸入微量進(jìn)樣器中，并將微量進(jìn)樣器安放在微量注射栗中； (2)接著將微量注射栗用固定裝置固定好，并調(diào)整好微量進(jìn)樣器的針頭與金屬收集板的距離； (3)接著將高壓電源正極輸出端與微量進(jìn)樣器的針頭連上，高壓電源負(fù)極輸出端與金屬收集板連上； (4)然后將待噴涂的敏感元晶片放在金屬收集板上； (5)然后打高壓電源的電源開關(guān)，調(diào)節(jié)高壓電源的電壓使其達(dá)到電噴霧所需的電壓； (6)然后打開微量注射栗電源開關(guān)，調(diào)節(jié)微量注射栗的推動力使得輸出微量進(jìn)樣器的針頭的液滴均勻可控； (7)最后把已噴好的碳納米管吸收層的敏感元晶片放入烘箱中烘烤。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，其特征在于:所述步驟(I)中的微量進(jìn)樣器的容量為10-25ul，碳納米管溶液的吸入量為4_6ul，所述碳納米管溶液的質(zhì)量百分濃度為5%-10%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的微量進(jìn)樣器的針頭與金屬收集板的距離為3-5cm。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，其特征在于:所述的步驟(4)中，調(diào)整待噴涂敏感元晶片的位置，使得微量進(jìn)樣器的針頭的投影在待噴涂敏感元晶片的正中央。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，其特征在于:所述的步驟(5)中高壓電源的電壓為5000-20000V，電流為l-20uA。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，其特征在于:所述的步驟(6)液滴從針頭流出速度控制為2-3uL/min。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用太赫茲吸收層的制備裝置制備太赫茲吸收層的方法，其特征在于:所述的步驟(7)中烘烤溫度為120-150°C，時間為20-30min。
【文檔編號】C23C24/04GK105908180SQ201610347374
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】黎威志, 程金寶, 徐智, 牟文超, 王軍, 蔣亞東
【申請人】電子科技大學(xué)