一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及微波无极紫外灯领域，是指一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置，解决了现有技术中微波或者紫外线固化材料韧性低技术问题，本实用新型专利技术一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置，包括设置有微波馈入装置的非均匀开缝同轴紫外激发装置，缝隙同轴波导，光谱仪和功率计，无极紫外灯，所述开缝是三列缝隙间距不同、缝隙数量递减的竖直缝隙，通过微波和紫外线对材料固化，本实用新型专利技术通过微波和紫外线联合固化，大大提高固化的效率和效果；本实用新型专利技术公开的装置通过馈入微波经非均匀开缝的同轴装置辐射，在距开缝单元1mm处放置无极紫外灯，电场在紫外灯处均匀分布，产生紫外，同时辐射微波，实现了紫外和微波双重固化功能。

A slot coaxial excitation device for microwave and ultraviolet curing

【技术实现步骤摘要】
一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置
本技术涉及微波无极紫外灯领域，特别是指一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置。
技术介绍
微波固化是利用电磁场的热效应作用于被固化材料的结果。微波对被固化材料的热效应是使材料结构变化。紫外线固化是指波长在180～400nm范围的紫外线具有破坏被固化材料中的分子结构的作用，从而达到固化的效果。尤其波长为253.7nm的紫外线，其固化作用最强。在微波方面，对于某些物质而言，例如玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是完全穿透而不被吸收，影响微波热效应而减弱微波的固化能力；水和某些食物等就会吸收微波而使微波能转化为热能，通过热效应进行固化；对金属类东西，微波则会全反射。在紫外线方面，紫外线的穿透力弱、短时间照射的固化效果并不理想，固化的有效距离也很短。因此，亟需一种新型高效微波紫外结合的双重固化方法。
技术实现思路
本技术公开的一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置，可控制微波和紫外的比例，且能保障微波激发紫外的强度。本技术的技术方案是这样实现的：采用时域有限差分的方法设计出一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置，主要是参考对各个缝隙间的间距和数量对电场均匀性的影响，最终确定开缝结构为：从馈波一侧开缝数量从依次递减，第一列为三个，第二列为两个，第三列一个的竖直缝隙，各列缝隙之间间距不等，然后通过FDTD方法对设计出的缝隙同轴耦合微波紫外一体源的装置进行电磁场的模拟仿真，得到距开缝单元1mm处的电场数值，最后通过Matlab编程测试电场与均匀性是否符合要求。一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置，连接微波源和无极紫外灯，无极紫外灯是一种基于抛物面反射的紫外灯装置，其前端为BJ-22矩形波导，中部过渡段为矩形喇叭，后端为加载抛物面的矩形腔体，腔体末端为短路面；其中抛物面中部开有用于微波耦合进入后端腔体的矩形窄缝。进一步地，所述不均匀开缝结构的同轴波导的三列缝隙分别为三个开缝、两个开缝和一个开缝；所述开缝宽度为4mm—6mm。连接有微波馈入装置的非均匀开缝同轴紫外激发装置，所述微波馈入装置包括微波源、环形器、负载、耦合器、波同转换装置，用于激发紫外灯的缝隙同轴波导，光谱仪，还包括功率计，所述功率调节装置连接微波馈入装置。进一步地，所述微波源是指磁控管微波源或半导体固态源。进一步地，所述波同转换装置用于矩形波端口TE10模转换成同轴波端口TEM模。进一步地，所述功率计是指监测微波激发紫外灯时的功率，用于准确检测激发过程中的输入功率和反射功率，还包括双定向耦合器，所述双定向耦合器设置于环形器与缝隙同轴波导之间，用于耦合输入功率和反射功率。进一步地，所述光谱仪置于无极紫外灯一侧，用于无极紫外灯的吸收光谱测量。本技术所述的一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置，通过设置BJ-22矩形波导、矩形喇叭和加载抛物面的矩形腔体连接，且在抛物面开设不均匀开缝的结构，辐射出的微波与激发出的紫外的能量为4:6，实现微波和紫外线联合固化；电场在紫外灯处均匀分布，进一步提高固化效率；渐变式缝隙结构使放电区域获得更高且均匀的电场强度，弧面反射电磁波，提高了微波的利用效率，在低输入功率下，紫外灯内的场强足够均匀，并产生光强较强的紫外光。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1：微波和紫外双重固化流程图。图2：微波激发紫外灯系统图；图3：缝隙同轴波导装置示意图；图4：缝隙同轴激发装置；图5：联合固化下环氧树脂固化扫描电镜图；图6：单紫外下环氧树脂固化扫描电镜图；1、微波源；2、环形器；3、耦合器；4、负载；5、波同转换装置；6、光谱仪；7、功率计；8、缝隙同轴波导；9、开缝；10、紫外灯；11、等离子体；12、外导体外径；13、内导体内径；14、段路面；15、BI-22矩形波导；16、喇叭波导。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1微波和紫外双重固化流程图所示，微波紫外一体源辐射出微波且激发紫外，微波固化是利用电磁场的热效应共同作用于材料的结果，紫外线固化原理是利用紫外线灯管辐照强度，即紫外线固化灯所发出之辐照强度，与被固化材料的距离成反比。本技术所述的一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置中，辐射出的微波与激发出的紫外的能量为4:6，这样既能用微波固化，也能紫外线固化。如图2微波激发紫外灯系统图所示，一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置，包括设置有微波馈入装置的非均匀开缝9同轴紫外激发装置，所述微波馈入装置包括微波源1、环形器2、负载4、耦合器3、波同转换装置5，用于激发紫外灯的缝隙同轴波导8，光谱仪6，还包括一只无极紫外灯10，还包括功率计7，所述功率调节装置连接微波馈入装置。进一步地，所述不均匀开缝结构的同轴波导的三列缝隙分别为三个开缝9、两个开缝9和一个开缝9；所述开缝9宽度为4mm—6mm。优选地，所述无极紫外灯是一种基于抛物面反射的紫外灯装置，其前端为BJ-22矩形波导15，中部过渡段为矩形喇叭波导16，后端为加载抛物面的矩形腔体，腔体末端为短路面14；其中抛物面中部开有用于微波耦合进入后端腔体的矩形开缝9。如图4缝隙同轴激发装置所示，紫外灯10被激发后，产生的光线经抛物面反射从腔体后端金属网罩平行透射，使用基于FEM的全波仿真方法对该腔体进行仿真计算，表面微波场能够从抛物面矩形开缝9中耦合进入腔体，并且电场最强处刚好位于紫外灯10体上下端。入射2450MHz，400W微波，电场强度最高可达6.45×104V/m，该电场强度已经足以激发该灯产生紫外光。进一步地，所述微波源1是指磁控管微波源1或半导体固态源。进一步地，所述波同转换装置5用于矩形波端口TE10模转换成同轴波端口TEM模。进一步地，所述功率计7是指监测微波激发紫外灯时的功率，用于准确检测激发过程中的输入功率和反射功率，还包括双定向耦合器3，所述双定向耦合器3设置于环形器2与缝隙同轴波导8之间，用于耦合输入功率和反射功率。进一步地，所述光谱仪6置于无极紫外10灯一侧，用于无极紫10外灯的吸收光谱测量。一种微波和紫外线联合固化的方法，通过微波和紫外线对材料固化。所述紫外线可以为无极紫外灯照射的紫外线束。具体固化过程包括以下步骤：A、通过微波源1馈入微波；B、用功率计7监测输入功率大小，调节微波源1使输入功率在3W左右。进一步地，所述步骤B具体的是根据FDTD方法仿真数据得到的能够激发微波紫外灯10的最低功率。进一步地，通过控制微波源1(磁控管)的阳极电流或通过微波源1(固态源)的控制电压信号来实现微波源1激发紫外灯时的功率的控制。如图3缝隙同轴波导8装置示意图所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置，连接微波源，其特征在于：包括无极紫外灯是一种基于抛物面反射的紫外灯装置，其前端为BJ‑22矩形波导，中部过渡段为矩形喇叭，后端为加载抛物面的矩形腔体，腔体末端为短路面；其中抛物面中部开有用于微波耦合进入后端腔体的矩形窄缝。

【技术特征摘要】
1.一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置，连接微波源，其特征在于：包括无极紫外灯是一种基于抛物面反射的紫外灯装置，其前端为BJ-22矩形波导，中部过渡段为矩形喇叭，后端为加载抛物面的矩形腔体，腔体末端为短路面；其中抛物面中部开有用于微波耦合进入后端腔体的矩形窄缝。2.根据权利要求1所述的一种用于微波和紫外线联合固化的缝隙同轴激发装置，其特征在于：所述矩形窄缝为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄卡玛，朱铧丞，杨阳，刘长军，陈星，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川,51