一种部分随机微透镜阵列的加工的制作方法

1.本发明属于光学和材料领域，涉及纳米器件、纳米聚焦，特别是一种部分随机微透镜阵列的制备方法。


背景技术：

2.产生具有微聚焦功能的部分随机微透镜阵列，对于三维成像至关重要。目前已有多种制造微透镜阵列的技术，有光刻胶热熔法、离子交换法和光电反应刻蚀法等，但是加工方式较为复杂，成本普遍较高。本发明是用化学水热法制作的部分随机微透镜阵列，该方法合成过程低毒易操作，实验设备成本低，实验结果易复现，因此我们提出化学水热法制取部分随机微透镜阵列。


技术实现要素：

3.本发明目的在于，提供一种工艺简单、成本低廉的部分随机微透镜阵列的加工方法，可广泛应用于三维成像、波前传感、光聚能和光整形等领域。
4.上述目的是通过如下技术方案实现的：将溶解于去离子水的柠檬酸和硫酸钛经过磁力搅拌充分混合，加入无水乙醇和99％乙二胺后进行磁力搅拌，在高压反应釜中通过溶剂热法制备部分随机微透镜阵列的前身。方案的具体步骤如下：
5.(1)将硫酸钛(ti(so4)2)和柠檬酸(c6h8o7)粉末溶解在14ml去离子水中，经过磁力搅拌使药品充分溶解；
6.(2)加入无水乙醇和99％乙二胺到混合溶液中，经过磁力搅拌使混合溶液充分溶解；
7.(3)将混合溶液转移到50ml聚四氟乙烯内衬里，放入不锈钢高压反应釜，在马沸炉中，进行高温反应；
8.(4)待反应结束，将反应釜取出自然冷却至室温，离心，收集上清液；
9.(5)用移液枪吸取上清液滴在载玻片上，反应一段时间，在载玻片表面产生部分随机微透镜阵列。
10.步骤(1)中所述的硫酸钛在去离子水中的含量为1mmol，所述的柠檬酸在去离子水中的含量为3.3mmol。
11.步骤(1)中所述的所述的硫酸钛和柠檬酸的摩尔比为1∶3.3。
12.步骤(1)中所述的磁力搅拌的时间为15～30min。
13.步骤(2)中所述的无水乙醇和去离子水的体积比应为5∶7。
14.步骤(2)中所述的99％乙二胺的添加量为8ml。
15.步骤(2)中所述的超声与磁力搅拌的时间为15～30min。
16.步骤(3)中所述的高温为180℃，反应时间为8h，所加入混合溶液的体积与聚四氟乙烯内衬容积的体积比在70％左右。
17.步骤(4)中所述的离心机转速为12000r/min，时间为3～5min。
18.步骤(5)中所述的吸取的上清液的体积为15μl。
19.与现有技术相比，本发明的技术效果包括：
20.(1)产生的部分随机微透镜阵列尺寸多样，微透镜彼此间轮廓明显，不粘连，没有团聚现象。
21.(2)采用一步化学水热法，合成方法简易，所用溶剂为去离子水，实验低毒易操作，实验所需设备成本低，实验结果易复现。
22.(3)特别地，所制备的部分随机微透镜阵列的透镜直径尺寸在2～6μm左右，平均直径尺寸为4μm左右。
附图说明
23.图1是部分随机微透镜阵列的制作流程图。
24.图2是在显微镜下观察到的部分随机微透镜阵列的图像，部分随机微透镜阵列附着在载玻片上，呈现出近似圆形的微透镜阵列。
25.图3是在显微镜下拍摄的多幅图像通过三维重建后得到的结果，显微物镜在拍摄过程中移动了180μm，从图中可以看出我们所加工的部分随机微透镜阵列有微聚焦的作用。
具体实施方式
26.为了更好的理解本发明，以下采用实施例对本发明技术方案作详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述的实施例。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
27.实施例1
28.将1mmol的硫酸钛和3.3mmol的柠檬酸通过磁力搅拌溶解在14ml去离子水中，将10ml的无水乙醇和8ml的99％乙二胺通过磁力搅拌溶解在上述混合溶液中，然后将混合溶液加入50ml聚四氟乙烯内衬里，放入高压反应釜，在马弗炉中高温180℃恒温反应8h。反应结束后，冷却至室温，之后将产物通过转速为12000r/min、时间为3min的离心沉降，离心结束后，将橙色上清液和白色沉淀分别保存。用移液枪吸取15μl橙色上清液，滴在石英载玻片上，反应15min左右产生部分随机微透镜阵列。


技术特征：
1.一种能产生部分随机微透镜阵列的加工方法，其特征在于通过将溶解于14ml去离子水的硫酸钛、柠檬酸充分混合，加入99％乙二胺和无水乙醇后放入高压反应釜中进行溶剂热反应。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的硫酸钛在去离子水中的含量为1mmol。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的柠檬酸在去离子水中的含量为3.3mmol。4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的硫酸钛和柠檬酸的摩尔比为1∶3.3。5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的无水乙醇和去离子水的体积比为5∶7。6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的99％乙二胺的添加量为8ml。7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的溶剂热反应的温度是180℃，反应时间为8h。8.一种根据上述任一权利要求所述方法制得的产物离心后取橙色上清液，滴在石英载玻片上，其特征在于，部分随机微透镜阵列分散性良好，微透镜直径尺寸分布在2～6μm之间，平均尺寸在4μm左右。9.一种根据上述任一权利要求所述的部分随机微透镜阵列的应用，其特征在于，将其用于三维成像、波前传感、光聚能和光整形。

技术总结
一种部分随机微透镜阵列的加工方法。该部分随机微透镜阵列的前身通过一种简单的水热法制备，试剂为硫酸钛、柠檬酸、去离子水、99％乙二胺和无水乙醇，前身制作完毕后，进行离心处理，取上清液滴在载玻片上，静置反应15min，将此载玻片在显微镜下观察，观察到近似圆形的半径不等的随机排列的微透镜阵列。当入射光照射该气泡阵列时，气泡阵列对入射光有微聚焦的效应。本方法产生的部分随机微透镜阵列，方法简单，合成过程低毒易操作，实验设备成本低，实验结果易复现。本发明提供的部分随机微透镜阵列，对于三维成像、波前传感、光聚能和光整形有重要应用价值。重要应用价值。重要应用价值。


技术研发人员：匡登峰 赵梦娴
受保护的技术使用者：南开大学
技术研发日：2021.07.26
技术公布日：2021/12/6