【技术实现步骤摘要】
本技术涉及等离子体应用和颗粒筛选，具体地说是一种小颗粒的激光无损筛选装置。
技术介绍
1、等离子体是一种由带电粒子和中性气体粒子组成的物质形态，常被视为是物质的第四态。它通常由气体放电产生，即电离了的“气体”。等离子体内拥有大量的高能基团，存在着复杂的物理与化学反应，因此在半导体工业镀膜、刻蚀、表面改性、沉积薄膜、垃圾处理、等离子体电视等领域已经得到了广泛的应用。正是由于等离子体的特殊性质，当中性(不带电)的颗粒进入到等离子体环境中时，等离子体当中带负电的电子和带正电的离子会积累到颗粒上。因为电子的运动速度远大于正离子的运动速度，因此，浸入到等离子体中的颗粒通常会带一定量的负电荷。其所带的负电荷量取决于等离子体参数，比如电子密度、离子密度等，而这些等离子体参数可以通过实验条件来控制。例如通过改变放电功率，可以改变等离子体中的电子和离子密度，进而改变颗粒的带电量。
2、容性耦合射频放电可以比较容易地产生等离子体。通常等离子体产生于上下两个极板之间。通过恰当设计放电装置，可以使位于等离子体下方的电极产生一个负电位的偏压，进而在下电极板和玻璃环表面形成一个鞘层，鞘层的厚度与实验条件有关。因此，当将电中性的颗粒注入到射频放电产生的等离子体中时，一方面它受重力作用下落，另一方面，在下落过程中颗粒将携带上负电荷(如前所述)。当颗粒降落到鞘层内时，它将受到鞘层内向上的电场作用力。当颗粒受到的重力与电场力达到平衡时，颗粒将悬浮在鞘层附近，根据实验条件的不同，颗粒悬浮的位置可以高于玻璃环也可以低于玻璃环。不同材料、不同大小的颗粒携带的
3、通过检索现有的颗粒筛选方法，例如一种颗粒物料分级筛选装置(申请号cn201310399830)、塑料颗粒筛选器(申请号cn201310138185)、基于结构声场操控和筛选颗粒的系统及方法(申请号cn201310080968)、一种特异性结合稀土纳米颗粒的多肽及其筛选方法(申请号cn201210260132)、一种颗粒状物料的筛选分离机(申请号cn200910205488)，现有的这些方法基本都是针对较大颗粒(大于毫米级的颗粒)进行筛选。有些方法是机械的，这必然会对颗粒造成损伤；有些方法需要把颗粒置于水中，这对于某些溶于水的颗粒不适用。然而，在某些领域，人们希望能有一种可以将微米级的易溶于水的颗粒进行无损筛选。
技术实现思路
1、本技术的目的是提供一种小颗粒的激光无损筛选装置，该装置采用激光的方式可对微米级的小颗粒进行无损筛选。
2、本技术是这样实现的：一种小颗粒的激光无损筛选装置，包括真空室，在真空室内设有上下相对且平行的上极板和下极板，上极板接地，下极板连接射频电源，打开射频电源，可在上下极板间产生等离子体；在真空室内上下极板间设置有颗粒池，颗粒池用于盛装粒径为微米级的待分离小颗粒，颗粒池与l形振动器相连接，所述振动器一方面可带动颗粒池移出或移入等离子体区，另一方面可通过振动使颗粒池内的待分离小颗粒撒落进上下极板间的等离子体区中；在真空室两个相对的侧壁分别设有真空室窗口，大功率激光器和小功率激光器分别设置在真空室外且与两个真空室窗口分别相对；通过大功率激光器的水平面激光产生的推进力来推动鞘层内的小颗粒沿水平方向移动，小功率激光器则是为了方便观察小颗粒对其进行照明，在下极板的外侧边缘设置有用于收集小颗粒的颗粒收集盒。
3、优选的，在所述下极板上还设置有用于对小颗粒做一定约束的玻璃环，玻璃环的内直径为6.5cm，外直径7cm，高5mm。
4、优选的，在真空室的上方设有玻璃窗口，玻璃窗口外设置有ccd高分辨率相机，通过ccd高分辨率相机可以实时监测真空室内情况。
5、优选的，大功率激光器和小功率激光器分别安装在两个可控激光器升降台上，通过可控激光器升降台可以调整大功率激光器和小功率激光器的高度，进而可调节进入真空室内水平面激光的高度。
6、优选的，可控激光器升降台由步进电机精确控制，精度达1μm。
7、优选的，大功率激光器功率范围0-2500mw，波长532nm；小功率激光器功率范围0-200mw，波长532nm。
8、优选的，真空室是高35cm、直径25cm的柱形腔体结构；上极板为透明的ito导电玻璃，下极板是不锈钢板，上下极板均为圆形结构，上下极板间距为7cm-10cm。
9、本技术对小颗粒进行筛选时，首先由放电产生等离子体，通过控制放电条件(如放电功率、放电气压等)来得到满足筛选颗粒所需要的等离子体密度；其次，将事先放入颗粒池的颗粒以振动方法撒入其中一部分到放电产生的等离子体中(本实验边撒颗粒边进行)，颗粒会带电，并悬浮在下电极表面的鞘层内。不同大小的颗粒由于携带的电荷不同而悬浮在不同的高度。通常情况下，小颗粒悬浮在上层，大颗粒悬浮在下层；再其次，利用水平面激光来照射最上层颗粒，利用光压力推动颗粒做定向运动，颗粒在光压力的作用下挣脱玻璃环鞘层的束缚，在重力和电场力(小于重力)的共同作用下颗粒做斜抛运动并落入到颗粒收集盒中。最后，通过控制激光器的高度可以由上而下推动不同层(即不同大小)的颗粒进而实现筛选。
10、本技术所提供的装置利用等离子体鞘层中的电场力将颗粒悬浮，并利用激光光压力来控制筛选微米级的小颗粒。该装置结构简单、操作方便，可以克服目前机械筛选法的缺陷，并可在气体环境下实现对小颗粒的无损筛选。
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1.一种小颗粒的激光无损筛选装置，其特征是，包括真空室，在真空室内设有上下相对且平行的上极板和下极板，上极板接地，下极板连接射频电源，打开射频电源，可在上下极板间产生等离子体；在真空室内上下极板间设置有颗粒池，颗粒池用于盛装粒径为微米级的待分离小颗粒，颗粒池与L形振动器相连接，所述振动器一方面可带动颗粒池移出或移入等离子体区，另一方面可通过振动使颗粒池内的待分离小颗粒撒落入上下极板间的等离子体区中；在真空室两个相对的侧壁分别设有真空室窗口，大功率激光器和小功率激光器分别设置在真空室外且与两个真空室窗口分别相对；所述小功率激光器用于照射小颗粒以便于观察，所述大功率激光器用于产生水平面激光以推动等离子体区内的小颗粒沿水平方向移动；在下极板的外侧边缘设置有用于收集小颗粒的颗粒收集盒。
2.根据权利要求1所述的小颗粒的激光无损筛选装置，其特征是，在所述下极板上还设置有用于对小颗粒进行约束的玻璃环，玻璃环的内直径为6.5cm，外直径7cm，高5mm。
3.根据权利要求1所述的小颗粒的激光无损筛选装置，其特征是，在真空室的上方设有玻璃窗口，玻璃窗口外设置有CCD高分辨
4.根据权利要求1所述的小颗粒的激光无损筛选装置，其特征是，大功率激光器和小功率激光器分别安装在两个可控激光器升降台上，通过可控激光器升降台可以调整大功率激光器和小功率激光器的高度。
5.根据权利要求4所述的小颗粒的激光无损筛选装置，其特征是，可控激光器升降台由步进电机精确控制，精度达1μm。
6.根据权利要求1所述的小颗粒的激光无损筛选装置，其特征是，大功率激光器功率范围0-2500mW，波长532nm；小功率激光器功率范围0-200mW，波长532nm。
7.根据权利要求1所述的小颗粒的激光无损筛选装置，其特征是，真空室是高35cm、直径25cm的柱形腔体结构；上极板为透明的ITO导电玻璃，下极板是不锈钢板，上下极板均为圆形结构，上下极板间距为7cm-10cm。
...【技术特征摘要】
1.一种小颗粒的激光无损筛选装置，其特征是，包括真空室，在真空室内设有上下相对且平行的上极板和下极板，上极板接地，下极板连接射频电源，打开射频电源，可在上下极板间产生等离子体；在真空室内上下极板间设置有颗粒池，颗粒池用于盛装粒径为微米级的待分离小颗粒，颗粒池与l形振动器相连接，所述振动器一方面可带动颗粒池移出或移入等离子体区，另一方面可通过振动使颗粒池内的待分离小颗粒撒落入上下极板间的等离子体区中；在真空室两个相对的侧壁分别设有真空室窗口，大功率激光器和小功率激光器分别设置在真空室外且与两个真空室窗口分别相对；所述小功率激光器用于照射小颗粒以便于观察，所述大功率激光器用于产生水平面激光以推动等离子体区内的小颗粒沿水平方向移动；在下极板的外侧边缘设置有用于收集小颗粒的颗粒收集盒。
2.根据权利要求1所述的小颗粒的激光无损筛选装置，其特征是，在所述下极板上还设置有用于对小颗粒进行约束的玻璃环，玻璃环的内直径为6.5cm，外直径7cm，高5mm。
3.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：马宗博，赵佑凯，姚廷昱，田淼，贺亚峰，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：新型
国别省市：
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