一种光转换紫外光束分析仪的制备方法
技术领域
本发明属于光激励发光材料制备及应用技术。
背景技术
在近年新兴发展的激光微细加工、医用激光源诊断治疗、激光雷达、惯性约束 核聚变等高新技术中，对于激光光束聚焦程度，光束模式等光束质量提出了更为严格的要求，这对于用来衡量激光光束质量，表征激光光束传输特性的激光空域参数的准确有效测量提出了更高要求。常规的用于分析激光束的装置包括旋转针，旋转针将聚焦激光束的少量样本反射进检测器。当针旋转时，它沿着光轴移动并且测量聚焦激光束的束腰，该方法的缺点是装置笨重并且需要许多移动部件。因此不利于激光束的快速和实时地分析。
随着生产制造业的不断发展，激光的应用领域越来越广泛。比如通过测量光斑坐标的稳定性，可以间接测量激光打标头的稳定性；在光学领域，对聚焦光斑的分析可被用来评估透镜或所设计光学系统对光束的作用效果，为产品的质量改善提供指导；在手机壳、玩具等各类塑料、玻璃、金属等材料 的激光打标、切割、焊接领域中，都需要预先分析激光的光斑质量以改进工艺或者提高良品率等等，目前的光束分析大多采用国外系统，价格高昂。此外，测试时需要测试者手动截图并自己撰写测试报告，较为繁琐。
本发明公布了一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；其包括：滤光片、紫外探测透明陶瓷片、CCD图像处理器；特征在于将经过处理后的紫外探测透明陶瓷片封装在CCD图像处理器表面，然后在紫外探测透明陶瓷片表面覆盖可见光滤光片，采用感光胶封装器件；当紫外光通过滤光片后在紫外探测透明陶瓷片表面被转换成可见光，然后被CCD感光芯片接受，通过光电转换系统将可见光光斑记录下来，通过对光斑的处理可计算出紫外光在传输过程中的稳定性以及损耗，调整光斑形状及尺寸；可用于制造光刻机中的能量控制器，光束形状设置器等检测设备，可实现对大功率的DUV以及EUV激光的光束分析；该技术在激光通信、光束分析、激光校准等领域有比较广泛的应用场景。
本发明可以实现可视化的紫外激光检测，其吸收波段范围为10nm-200nm，其发射波段为530nm-660nm，可根据CCD的感光峰值匹配不同的紫外探测透明陶瓷片，陶瓷致密度可达到90%-100%，使得紫外探测透明陶瓷片在光转换的过程有较高的转换效率，同时在光斑成像的过程中更加容易形成高精度的显示，对于激光成像以及光束分析有较高的优势应用。同时可实现10Mw-30W不同功率的激光器探测，具有操作简单，成本低，可视化的优点。
发明内容
一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；其包括：滤光片、紫外探测透明陶瓷片、CCD图像处理器；特征在于将经过处理后的紫外探测透明陶瓷片封装在CCD图像处理器表面，然后在紫外探测透明陶瓷片表面覆盖可见光滤光片，采用感光胶封装器件；当紫外光通过滤光片后在紫外探测透明陶瓷片表面被转换成可见光，然后被CCD感光芯片接受，通过光电转换系统将可见光光斑记录下来，通过对光斑的处理可计算出紫外光在传输过程中的稳定性以及损耗；可用于制造光刻机中的能量控制器，光束形状设置器等检测设备，可实现对大功率的DUV以及EUV激光的光束分析；该技术在激光通信、光束分析、激光校准等领域有比较广泛的应用场景。
一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；其特征在于所述的滤光片的有效过率波段范围为300nm-700nm，吸收率达99%以上，有效的隔绝外部可见光对检测结果的影响；所述的紫外探测透明陶瓷片是一种可以将紫外不可见激光转换成可见光的材料，其吸收波段范围为10nm-200nm，其发射波段为530nm-660nm，可根据CCD的感光峰值匹配不同的紫外探测透明陶瓷片；CCD图像处理器是一种可将可见光转换成电信号，然后通过光电转换系统输出为图像的处理器。
一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；其特征在于所述的紫外探测透明陶瓷片为LuAG;Ce、YAG；Ce、GOS;Eu中的一种或多种；其中LuAG;Ce体系的特征吸收波段为100-200nm，发射波段为530nm-550nm，功率有效探测范围10mW -10W；其中YAG；Ce体系的吸收波段为150nm-200nm，发射波段为560nm-610nm，功率有效探测范围100mW -10W;其中GOS;Eu体系的吸收波段为100nm-200nm，发射波段为610nm-660nm，功率有效探测范围100mW -30W。
一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；其特征在于所述的LuAG;Ce、YAG；Ce紫外探测透明陶瓷片的制备方法为首先通过水热法制备出纳米前驱体材料，前驱体粒度分布范围为30-100nm；然后将前驱体置于1200-1550℃、60-200MPa的条件下通过放电等离子体烧结1-3h，得到LuAG;Ce、YAG；Ce块体，然后采用离子注入的方式补充烧结过程中丢失的掺杂离子Ce，随后将LuAG;Ce、YAG；Ce块体在500℃条件下在马弗炉中退火30min，退火过程中使用氮气保护气体；然后将退火后的LuAG;Ce、YAG；Ce块体在1300℃-1500 ℃、150-250MPa的惰性气体环境内进行热等静压二次烧结，烧结时间为3-6小时，完成后将得到的LuAG;Ce、YAG；Ce陶瓷片进行抛光、切割等处理方式得到所需的LuAG;Ce、YAG；Ce紫外探测透明陶瓷片，陶瓷致密度可达到90%-100%。
一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；其特征在于所述的GOS;Eu紫外探测透明陶瓷片的制备方法为首先通过水热法制备出纳米前驱体材料，前驱体粒度分布范围为20-70nm；然后将前驱体置于1000-1150℃、30-150MPa的条件下通过放电等离子体烧结3-5h，得到GOS;Eu块体，然后采用离子注入的方式补充烧结过程中丢失的掺杂离子Eu，随后将GOS;Eu块体在500℃条件下在马弗炉中退火30min；退火过程在硫气氛中进行，然后将退火后的GOS;Eu块体在1200℃-1300 ℃、100-200MPa的惰性气体环境内进行热等静压二次烧结，烧结时间为6-8小时，完成后将得到的GOS;Eu陶瓷片进行抛光、切割等处理方式得到所需的GOS;Eu紫外探测透明陶瓷片，陶瓷致密度可达到80%-97%。
一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；根据CCD芯片尺寸大小切割所需的紫外探测透明陶瓷片规格，利用紫外固化工艺将陶瓷片封装到CCD芯片表面，然后将滤光片贴合在陶瓷片表面，置于真空紫外固化箱内，先真空静置30min，然后进行紫外封装，完成后得到紫外光束可视化检测仪，可直接将紫外不可见光转换成可见光，同时可以分析激光传输过程的稳定性，计算激光传播的过程中的功率损耗，调整光斑形状及尺寸。
附图说明
附图1，一种光转换紫外光束分析仪的截面图
附图说明
：1 CCD图像处理器，2紫外探测透明陶瓷片，3滤光片，4封装感光胶附图2，一种光转换紫外光束分析仪的工作原理图。
具体实施方式
一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；其包括：滤光片、紫外探测透明陶瓷片、CCD图像处理器；特征在于将经过处理后的紫外探测透明陶瓷片封装在CCD图像处理器表面，然后在紫外探测透明陶瓷片表面覆盖可见光滤光片，采用感光胶封装器件；当紫外光通过滤光片后在紫外探测透明陶瓷片表面被转换成可见光，然后被CCD感光芯片接受，通过光电转换系统将可见光光斑记录下来，通过对光斑的处理可计算出紫外光在传输过程中的稳定性以及损耗；可用于制造光刻机中的能量控制器，光束形状设置器等检测设备，可实现对大功率的DUV以及EUV激光的光束分析；该技术在激光通信、光束分析、激光校准等领域有比较广泛的应用场景。
一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；其特征在于所述的滤光片的有效过率波段范围为300nm-700nm，吸收率达99%以上，有效的隔绝外部可见光对检测结果的影响；所述的紫外探测透明陶瓷片是一种可以将紫外不可见激光转换成可见光的材料，其吸收波段范围为10nm-200nm，其发射波段为530nm-660nm，可根据CCD的感光峰值匹配不同的紫外探测透明陶瓷片；CCD图像处理器是一种可将可见光转换成电信号，然后通过光电转换系统输出为图像的处理器。
一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；其特征在于所述的紫外探测透明陶瓷片为LuAG;Ce、YAG；Ce、GOS;Eu中的一种或多种；其中LuAG;Ce体系的特征吸收波段为100-200nm，发射波段为530nm-550nm，功率有效探测范围10mW -10W；其中YAG；Ce体系的吸收波段为150nm-200nm，发射波段为560nm-610nm，功率有效探测范围100mW -10W;其中GOS;Eu体系的吸收波段为100nm-200nm，发射波段为610nm-660nm，功率有效探测范围100mW -30W。
本发明中LuAG;Ce体系的制备方法为：首先按比例称取氧化镥、氧化铝、氧化镓置于烧杯中，加入稀硝酸溶解后用去离子水配置成质量分数为3%的溶液备用，另取烧杯，按重量比2-2.5%称取氧化铈、氧化钕等激活剂，加入硝酸溶解后用去离子水配制成质量分数为1%的溶液，然后按体积比80；20量取上述溶液，混合后然后加入重量比3%的草酸络合剂，沉淀完成后离心水洗至中性，然后在120°C真空干燥箱中干燥3小时后得到粒度分布范围为30-100nm的前驱体材料，纳米前驱体材料在烧结陶瓷过程中更容易形成高致密度的材料；一次烧结设置放电等离子体参数如下：烧结温度1200-1550℃，烧结压力60-200MPa，烧结时间1-3小时，反应气氛为氢气，结束后得到LuAG;Ce块体，然后采用离子注入的方式补充烧结过程中丢失的掺杂离子Ce，随后将LuAG;Ce块体在500℃条件下在真空炉中退火30min，退火过程中使用氮气保护气体；然后将退火后的LuAG;Ce块体进行热等静压第三次烧结，设置参数为：烧结温度1300℃-1500 ℃，烧结压力150-250MPa，烧结时间为3-6小时，在氮气保护环境下进行热等静压烧结，完成后将得到的LuAG;Ce陶瓷片进行抛光、切割等处理方式得到所需的LuAG;Ce紫外探测透明陶瓷片，陶瓷致密度可达到90%-100%，使得紫外探测透明陶瓷片在光转换的过程有较高的转换效率，同时在光斑成像的过程中更加容易形成高精度的显示，对于激光成像以及光束分析有较高的优势应用。
本发明中YAG；Ce体系的制备方法为：首先按比例称取氧化钇、氧化铝、氧化镓置于烧杯中，加入稀硝酸溶解后用去离子水配置成质量分数为3%的溶液备用，另取烧杯，按重量比2-2.5%称取氧化铈、氧化钕等激活剂，加入硝酸溶解后用去离子水配制成质量分数为1%的溶液，然后按体积比80；20量取上述溶液，混合后然后加入重量比3%的草酸络合剂，沉淀完成后离心水洗至中性，然后在120°C真空干燥箱中干燥3小时后得到粒度分布范围为20-70nm的前驱体材料，纳米前驱体材料在烧结陶瓷过程中更容易形成高致密度的材料；一次烧结设置放电等离子体参数如下：烧结温度1200-1550℃，烧结压力60-200MPa，烧结时间1-3小时，反应气氛为氢气，结束后得到YAG；Ce块体，然后采用离子注入的方式补充烧结过程中丢失的掺杂离子Ce，随后将YAG；Ce块体在500℃条件下在真空炉中退火30min，退火过程中使用氮气保护气体；然后将退火后的YAG；Ce块体进行热等静压第三次烧结，设置参数为：烧结温度1300℃-1500 ℃，烧结压力150-250MPa，烧结时间为3-6小时，在氮气保护环境下进行热等静压烧结，完成后将得到的YAG；Ce陶瓷片进行抛光、切割等处理方式得到所需的YAG；Ce紫外探测透明陶瓷片，陶瓷致密度可达到90%-100%，使得紫外探测透明陶瓷片在光转换的过程有较高的转换效率，同时在光斑成像的过程中更加容易形成高精度的显示，对于激光成像以及光束分析有较高的优势应用。
本发明中的GOS;Eu体系的制备方法为：首先按比例称取氧化钆置于烧杯中，加入稀硝酸溶解后用去离子水配置成质量分数为5%的溶液备用，另取烧杯，按重量比1-1.5%称取氧化铕、氧化铈、氧化钕、氧化钐等激活剂，加入硝酸溶解后用去离子水配制成质量分数为5%的溶液，然后按体积比85；15量取上述溶液，混合后然后加入重量比5%的草酸络合剂，沉淀完成后离心水洗至中性，然后在120°C真空干燥箱中干燥3小时后得到前驱体材料，然后在前驱体材料在加入3%的高纯硫，置于球磨罐中球磨4小时，球磨完成后得到粒度分布范围为30-80nm的前驱体材料；设置放电等离子体炉参数如下：烧结温度1000-1150℃，真空压力30-150MPa，烧结时间3-5小时，烧结完成后得到GOS;Eu块体；然后采用离子注入的方式补充烧结过程中丢失的掺杂离子Eu，随后将GOS;Eu块体在500℃条件下在马弗炉中退火30min；退火过程在硫气氛中进行，然后将退火后的GOS;Eu块体进行热等静压第三次烧结，设置参数为：烧结温度在1200℃-1300 ℃，真空压力100-200MPa，烧结时间为6-8小时，在氮气的惰性气体环境内完成烧结过程，然后后将得到的GOS;Eu陶瓷片进行抛光、切割等处理方式得到所需规格的GOS;Eu紫外探测透明陶瓷片，陶瓷致密度可达到80%-97%，使得紫外探测透明陶瓷片在光转换的过程有较高的转换效率，同时在光斑成像的过程中更加容易形成高精度的显示，对于激光成像以及光束分析有较高的优势应用。
一种光转换紫外光束分析仪的制备方法；根据CCD芯片尺寸大小切割所需的紫外探测透明陶瓷片规格，利用紫外固化工艺将陶瓷片封装到CCD芯片表面，然后将滤光片贴合在陶瓷片表面，置于真空紫外固化箱内，先真空静置30min，然后进行紫外封装，完成后得到紫外光束可视化检测仪，可直接将紫外不可见光转换成可见光，同时可以分析激光传输过程的稳定性，计算激光传播的过程中的功率损耗，调整光斑形状及尺寸。
本发明优点在于
1）一种光转换紫外光束分析仪的制备方法，生产工艺简单，过程容易控制，适合规模生产，同时降低成本，使用方便。
2）一种光转换紫外光束分析仪的制备方法，其无毒无害，成本低廉，效率高。
）本发明通过光电转换系统将可见光光斑记录下来，通过对光斑的处理可计算出紫外激光在传输过程中的稳定性以及损耗；该技术在激光通信、光束分析、激光校准等领域有比较广泛的应用场景。
实施例
实施例1
分别称取5.5克Lu2O3、4.2克Ga2O3、6.8克Al2O3置于烧杯中，然后加入18%的稀硝酸溶液100mL，在室温下搅拌溶解，溶解完成后将各溶液分别置于电炉上加热结晶，蒸发多余的硝酸溶液，然后分别加入2000mL去离子水稀释成中性溶液A备用。
另取一只烧杯，然后称取1.5gCeO2置于烧杯中，然后加入18%的稀硝酸溶液20mL，在室温下搅拌溶解，溶解完成后将各溶液分别置于电炉上加热结晶，蒸发多余的硝酸溶液，然后分别加入2000mL去离子水稀释成中性溶液B备用。
最后取草酸10克，加入去离子水溶解过滤，然后将溶液定容至300ml，制备成络合剂溶液C备用。
首先将A、B溶液混合均匀，在室温下搅拌，然后将C溶液通过蠕动泵以5ml/min的速度加入到混合溶液中去，并不断搅拌，反应1小时后将溶液离心得到前驱体材料，然后在120°C真空干燥箱中干燥3小时后得到平均粒度为50nm的前驱体材料。
一次烧结设置放电等离子体参数如下：烧结温度1350℃，烧结压力150MPa，烧结时间1.5小时，反应气氛为氢气，反应结束后将得到LuAG;Ce块体进行表面预处理，除去表面烧结坏料，然后采用离子注入的方式补充烧结过程中丢失的掺杂离子Ce，随后将LuAG;Ce块体包裹在铝箔内，在500℃条件下的真空炉中退火30min，退火过程中使用氮气保护气体；三次烧结：将退火后的LuAG;Ce块体放入热等静压炉内，设置参数为：烧结温度1500 ℃，烧结压力250MPa，烧结时间为3小时，在氮气保护环境下进行热等静压烧结，完成后将得到的LuAG;Ce陶瓷片进行抛光、切割等处理方式得到所需的LuAG;Ce紫外探测透明陶瓷片，经测试陶瓷致密度可达到99%，透过率高于80%，相对转换效率95%。
实施例2
分别称取10.5克Gd2O3置于烧杯中，然后加入18%的稀硝酸溶液60mL，在室温下搅拌溶解，溶解完成后将各溶液分别置于电炉上加热结晶，蒸发多余的硝酸溶液，然后分别加入2000mL去离子水稀释成中性溶液D备用。
另取一只烧杯，然后称取0.5gEu2O3置于烧杯中，然后加入18%的稀硝酸溶液10mL，在室温下搅拌溶解，溶解完成后将各溶液分别置于电炉上加热结晶，蒸发多余的硝酸溶液，然后分别加入100mL去离子水稀释成中性溶液E备用。
最后取草酸5克，加入去离子水溶解过滤，然后将溶液定容至200ml，制备成络合剂溶液F备用。
首先将D、E溶液混合均匀，在室温下搅拌，然后将C溶液通过蠕动泵以5ml/min的速度加入到混合溶液中去，并不断搅拌，反应1小时后将溶液离心得到前驱体材料，然后在120°C真空干燥箱中干燥3小时后得到平均粒度为30nm的前驱体材料;然后称取0.3克高纯硫加入前驱体中，球磨处理得到GOS;Eu前驱体备用。
一次烧结设置放电等离子体参数如下：烧结温度1000℃，烧结压力100MPa，烧结时间4小时，反应结束后将得到GOS;Eu块体进行表面预处理，除去表面烧结坏料，然后采用离子注入的方式补充烧结过程中丢失的掺杂离子Eu，随后将GOS;Eu块体在500℃条件下的马弗炉中退火30min，退火过程中使用硫气保护气体；三次烧结：将退火后的GOS;Eu块体放入热等静压炉内，设置参数为：烧结温度1100 ℃，烧结压力120MPa，烧结时间为8小时，在氮气保护环境下进行热等静压烧结，完成后将得到的GOS;Eu陶瓷片进行抛光、切割等处理方式得到所需的GOS;Eu紫外探测透明陶瓷片，经测试陶瓷致密度可达到95%，透过率高于82%，相对转换效率98%。
在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。
