用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件制造技术

用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件属于光固化3D打印技术领域。现有技术打印速度低、打印大尺寸小。本发明专利技术在器件玻壳的管颈内，沿管颈尾端至器件玻壳的锥体方向依次排列光电阴极、打拿极倍增器、栅极、加速极、前高压阳极、聚焦极和后高压阳极；在锥体内壁、外壁分别涂有内石墨层、外石墨层；在管颈与锥体连接处外部互成90°角设置两对偏转线圈；在器件玻壳的屏面内壁分布有MgZnO发光层，金属膜阳极覆盖于MgZnO发光层之上；光源光纤与准直扩束器耦合，准直扩束器贴近安装在管颈尾端外部。类比CRT技术，本发明专利技术能够将紫外光束扫描尺寸加大至35英寸以上；相比SLA技术，本发明专利技术能够将打印速度提高三倍以上。

Point Light Source Multiplication Scanning Printing Device for Large Size Photosensitive 3D Printing

The point light source multiplier scanning and printing device for large size photosensitive 3D printing belongs to the field of photocurable 3D printing technology. The existing technology has the advantages of low printing speed and small printing size. In the neck of the device glass shell, the photocathode, the cathode multiplier, the gate, the accelerator, the front high voltage anode, the focusing anode and the rear high voltage anode are arranged in turn along the cone direction from the end of the neck to the cone of the device glass shell; the inner and outer graphite layers are coated on the inner and outer walls of the cone respectively; two pairs of deflection coils are arranged at 90 degree angles outside the connection between the neck and the cone; Magnesium zinc oxide (MgZnO) luminescent layer is distributed on the inner wall of the glass shell, and the metal film anode is covered on the MgZnO luminescent layer. The light source fiber is coupled with the collimating beam expander, and the collimating beam expander is installed close to the outside of the neck of the tube. Compared with CRT technology, the invention can increase the scanning size of ultraviolet beam to more than 35 inches; compared with SLA technology, the printing speed of the invention can be increased more than three times.

【技术实现步骤摘要】
用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件
本专利技术涉及一种用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件，属于光固化3D打印

技术介绍
光固化成型技术是3D打印技术中的一种常规技术。所谓光固化成型是指利用液态光敏树脂在紫外光照射下发生聚合反应的特点，按照待成型物体截面图形照射液态光敏树脂，使其固化成型。SLA技术是光固化成型技术中的一种。在采用SLA技术进行3D打印过程中，承载平台位于光敏树脂池内，承载平台下降到光敏树脂液面以下后上升，在承载平台的台面形成一层液态光敏树脂层；采用3D图形处理软件将待成型物体3D模型切片，由计算机依照切片图形发出指令控制光学振镜驱使自承载平台上方照射液态光敏树脂层的紫外聚合光束快速逐点扫描，由点到线、由线到面，该液态光敏树脂层迅速固化，形成待成型物体的一个截面。重复上述过程若干次，形成的各个截面牢固粘结在一起，最终叠加形成待成型物体。然而，由于SLA技术的成型方式是点成型，在成型过程中伴随着光学振镜以及承载平台的运动，由于机械极限的原因，打印速度受到限制，打印效率难以提高。另外，紫外聚合光束有其有效扫描范围，这也使得打印范围受到限制，无法进行大尺寸打印。
技术实现思路
为了提高光敏3D打印速度，同时实现大尺寸打印，我们专利技术了一种用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件。本专利技术之用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件其特征在于，如图1所示，在器件玻壳的管颈1内，沿管颈1尾端至器件玻壳的锥体2方向依次排列光电阴极3、打拿极倍增器4、栅极5、加速极6、前高压阳极7、聚焦极8和后高压阳极9；在锥体2内壁、外壁分别涂有内石墨层10、外石墨层11；在管颈1与锥体2连接处外部互成90°角设置两对偏转线圈12；在器件玻壳的屏面13内壁分布有MgZnO发光层14，金属膜阳极15覆盖于MgZnO发光层14之上；光源光纤16与准直扩束器17耦合，准直扩束器17贴近安装在管颈1尾端外部；在电学上，栅极5接地，光电阴极3和打拿极倍增器4接负电压，加速极6、前高压阳极7和聚焦极8接正电压，后高压阳极9、内石墨层10和金属膜阳极15与前高压阳极7等电位，外石墨层11接地；所述用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件用于光固化成型3D扫描打印。本专利技术其技术效果在于，作为点光源的可见光脉冲激光经由光源光纤16、准直扩束器17照射到光电阴极3上，光电阴极3基于外光电效应发出光电子束，由打拿极倍增器4增强，由加速极6加速，由聚焦极8聚焦，在由前高压阳极7、后高压阳极9、内石墨层10和金属膜阳极15构成的等电位空间中进一步加速和聚焦，最后轰击MgZnO发光层14，发出紫外光束。承载平台位于光敏树脂池内，承载平台下降到光敏树脂液面以下后上升，在承载平台的台面形成一层液态光敏树脂层；采用3D图形处理软件将待成型物体3D模型切片，由计算机依照切片图形发出指令控制偏转线圈电源向两对偏转线圈12提供锯齿波电流，分别产生一个偏转磁场，并作用于光电子束，实现行扫和场扫，与此对应，自MgZnO发光层14发出的紫外光束在照射液态光敏树脂层的同时快速逐点扫描，由点到线、由线到面，该液态光敏树脂层迅速固化，形成待成型物体的一个截面；重复上述过程若干次，形成的各个截面牢固粘结在一起，最终叠加形成待成型物体。可见，本专利技术通过电场的变化控制紫外光束的扫描，不存在机械极限，因此，能够大幅提高打印速度。另外，光电子束能够在锥体2大角度偏转，因此，完全可以通过加大器件玻壳尺寸扩大紫外光束的有效扫描范围，进而实现大尺寸打印。类比CRT技术，本专利技术能够将紫外光束扫描尺寸加大至35英寸以上；相比SLA技术，本专利技术能够将打印速度提高三倍以上。附图说明图1是本专利技术之用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件结构示意图，该图同时作为摘要附图。具体实施方式如图1所示，在器件玻壳的管颈1内，沿管颈1尾端至器件玻壳的锥体2方向依次排列光电阴极3、打拿极倍增器4、栅极5、加速极6、前高压阳极7、聚焦极8和后高压阳极9。器件玻壳内部呈真空状态。光电阴极3的光电材料为K2CsSb或者Cs3Sb，光电材料层厚为0.5mm。加速极6由一个中心开孔的金属圆盘担当，栅极5、前高压阳极7、聚焦极8、后高压阳极9分别由一个金属圆筒担当，栅极5、加速极6、前高压阳极7、聚焦极8和后高压阳极9共同构成一个电子光学透镜。在锥体2内壁、外壁分别涂有内石墨层10、外石墨层11。所述内石墨层10、外石墨层11形成高压滤波电容，在防止管外电场干扰的同时，吸收光电子束轰击MgZnO发光层14产生的二次电子和杂散光，有助于提高光电子束的扫描精度。在管颈2与锥体2连接处外部互成90°角设置两对偏转线圈12。在器件玻壳的屏面13内壁分布有MgZnO发光层14，金属膜阳极15覆盖于MgZnO发光层14之上。所述金属膜阳极15是一层铝膜，金属膜阳极15在与前高压阳极7、后高压阳极9以及内石墨层10构成等电位空间进一步加速和聚焦光电子束的同时，阻止在器件玻壳内部因高压电离而产生的负离子对MgZnO发光层14的有害轰击，提高紫外光束的扫描精度。离子的体积大于电子，所述负离子动能低于所述光电子束，鉴于此，将作为金属膜阳极15的铝膜厚度限定在10～50nm范围内，小于10nm不利于负离子隔离，大于50nm，不利于光电子束对MgZnO发光层14的轰击。由于MgZnO发光层14的电阻很大，所述金属膜阳极15必须与前高压阳极7、后高压阳极9以及内石墨层10相连构成等电位空间，如果仅依靠前高压阳极7、后高压阳极9以及内石墨层10二次加速(加速极6一次加速)，光电子束会向锥体2四周偏离，即使施加偏转磁场，几乎也无法以行扫、场扫的方式轰击MgZnO发光层14。当金属膜阳极15与前高压阳极7、后高压阳极9以及内石墨层10相连构成等电位空间，形成一个平行电场，光电子束才会在偏转磁场控制下进行扫描。光源光纤16与准直扩束器17耦合，准直扩束器17贴近安装在管颈1尾端外部，保证光利用率和高速调制特性；在电学上，栅极5接地，光电阴极3和打拿极倍增器4接负电压，加速极6、前高压阳极7和聚焦极8接正电压，后高压阳极9、内石墨层10和金属膜阳极15与前高压阳极7等电位，外石墨层11接地；所述用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件用于光固化成型3D扫描打印。光电阴极3电压为-400V；打拿极倍增器4由6个倍增电极按直瓦片式构成，在从光电阴极3到栅极5的方向上，6个倍增电极的电压依次为-300V、-250V、-200V、-150V、-100V、-50V；加速极6电压为150V，聚焦极8电压为300V，前高压阳极7、后高压阳极9、内石墨层10和金属膜阳极15电压为接9～16kV。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件，其特征在于，在器件玻壳的管颈(1)内，沿管颈(1)尾端至器件玻壳的锥体(2)方向依次排列光电阴极(3)、打拿极倍增器(4)、栅极(5)、加速极(6)、前高压阳极(7)、聚焦极(8)和后高压阳极(9)；在锥体(2)内壁、外壁分别涂有内石墨层(10)、外石墨层(11)；在管颈(1)与锥体(2)连接处外部互成90°角设置两对偏转线圈(12)；在器件玻壳的屏面(13)内壁分布有MgZnO发光层(14)，金属膜阳极(15)覆盖于MgZnO发光层(14)之上；光源光纤(16)与准直扩束器(17)耦合，准直扩束器(17)贴近安装在管颈(1)尾端外部；在电学上，栅极(5)接地，光电阴极(3)和打拿极倍增器(4)接负电压，加速极(6)、前高压阳极(7)和聚焦极(8)接正电压，后高压阳极(9)、内石墨层(10)和金属膜阳极(15)与前高压阳极(7)等电位，外石墨层(11)接地；所述用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件用于光固化成型3D扫描打印。

【技术特征摘要】
1.一种用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件，其特征在于，在器件玻壳的管颈(1)内，沿管颈(1)尾端至器件玻壳的锥体(2)方向依次排列光电阴极(3)、打拿极倍增器(4)、栅极(5)、加速极(6)、前高压阳极(7)、聚焦极(8)和后高压阳极(9)；在锥体(2)内壁、外壁分别涂有内石墨层(10)、外石墨层(11)；在管颈(1)与锥体(2)连接处外部互成90°角设置两对偏转线圈(12)；在器件玻壳的屏面(13)内壁分布有MgZnO发光层(14)，金属膜阳极(15)覆盖于MgZnO发光层(14)之上；光源光纤(16)与准直扩束器(17)耦合，准直扩束器(17)贴近安装在管颈(1)尾端外部；在电学上，栅极(5)接地，光电阴极(3)和打拿极倍增器(4)接负电压，加速极(6)、前高压阳极(7)和聚焦极(8)接正电压，后高压阳极(9)、内石墨层(10)和金属膜阳极(15)与前高压阳极(7)等电位，外石墨层(11)接地；所述用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件用于光固化成型3D扫描打印。2.根据权利要求1所述的用于大尺寸光敏3D打印的点光源倍增扫描打印器件，其特征在于，器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：母一宁，刘春阳，王帅，樊海波，张拓，
申请(专利权)人：长春理工大学，南京紫宇光电科技有限公司，长春市紫微光电科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22