可用于快速高温热处理的多束激光并行加热系统

摘要

快速、高通量的实验方法对材料基因工程技术的发展具有重要意义。高温热处理对无机非金属材料的制备往往是必不可少的环节,然而针对材料基因工程所需的材料样品库快速热处理技术目前尚是空白。本文报道了一种可用于快速高温热处理阵列样品的多束激光并行加热系统,介绍了多束激光并行加热系统的设计原理、工作方式、结构细节和软件设计。该装置具有激光加热时间、功率、光斑大小可独立调节、自动化程度高等优点,最大单束激光功率大于100W,每束激光的最大稳定加热温度约为2000℃。作为典型的应用示范,进行了一系列Ce^(3+)掺杂钇铝石榴石发光陶瓷的烧结实验,加热温度分别为1400、1500和1600℃,保温时间分别为180、360和540s,仪器按照设置好的加热位置和加热曲线自动运行。结果表明:采用多束激光并行加热系统,可以在几分钟的热处理时间内获得结晶度和发光性能良好的烧结样品,比传统制备工艺十余小时的烧结时间大幅缩短。这将为高温热处理的条件筛选和高通量制备提供一种节能省时的新技术方案。