一种用于测量激光等离子体溅射斑的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光等离子体技术领域，特别涉及一种用于测量激光等离子体溅射斑的装置。
【背景技术】
[0002]强激光与靶相互作用时产生超音速喷射的等离子体，根据动量守恒，在等离子体喷射的反方向产生一个作用力，该作用力可以作为一种新的推进源，这就是激光等离子体推进的基本原理。激光等离子体推进技术由于在推进比冲、发射成本、环保、安全等方面的优势，在过去几年内获得了迅速的发展。而对于等离子体产生的液滴喷溅过程是激光等离子体推进中一个亟待解决的问题，由于激光等离子体产生的液滴喷溅速度快，液滴破碎程度高，溅射方向发散，因此如何测量该等离子体产生的液滴溅射过程，特别是液滴溅射的分布是一个首先需要解决的问题。
[0003]对于激光等离子体的液滴溅射测量，目前是利用高速摄像机来实现的，将摄像机对焦在靶表面，持续的录像以获得液滴溅射的时间演化，再通过后期对视频的处理得到单帧图像，从而得到等离子体液滴溅射的时间演化。该方法的缺点在于:对摄像机要求高，常由于失焦而无法获得单帧的清晰画面，以及摄像机所采集的液滴溅射时间演化为垂直于溅射方向的二维的图像，除无法采集到部分溅射液滴图样外更无法获得溅射液滴在溅射方向的空间分布情况；还有高速摄像机无法采集到半径小于0.1mm的液滴溅射图像。
[0004]由此可见，上述现有的激光等离子体的溅射斑测量方法仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种操作简单且测量精度高的新的用于测量激光等离子体溅射斑的装置，成为当前业界极需改进的目标。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种操作简单且测量精度高的激光等离子体的溅射斑测量装置，使其能方便准确的测量到激光等离子体的溅射斑分布图像，从而克服现有的激光等离子体的溅射斑测量方法的不足。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于测量激光等离子体溅射斑的装置，包括依次设置的光源、扩束镜、光学玻璃和照相装置，所述光源发出的光束经扩束镜后垂直射向所述光学玻璃，所述光学玻璃为可活动设置，用于收集激光等离子体产生的溅射液体，所述照相装置用于拍摄所述光学玻璃上由所述溅射液体形成的溅射斑图像。
[0007]作为本实用新型的一种改进，所述光源为氦氖光光源。
[0008]进一步改进，所述光学玻璃为K9玻璃片。
[0009]采用上述的技术方案，本实用新型至少具有以下优点:
[0010]本实用新型用于测量激光等离子体溅射斑的装置，通过扩束镜将光源发出的光束形成平行的探测光垂直射向已分布有溅射液体的光学玻璃上，并利用液体折射率与玻璃折射率的不同，由照相装置完成溅射斑图像的拍摄。该测量装置采用普通照相机即可，呈像清晰、不失焦，且可获得半径小于0.1mm的液滴分布，数据图像完备准确，测量精度高。与现有的利用高速摄像机拍摄的装置相比，具有明显的优势。
【附图说明】
[0011]上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0012]图1是本实用新型激光等离子体溅射斑的测量装置的结构示意图；
[0013]图2为本实用新型溅射斑测量装置采集到的溅射斑分布图像。
【具体实施方式】
[0014]参照附图1可见，本实用新型用于测量激光等离子体溅射斑的测量装置包括依次设置的光源101、扩束镜102、光学玻璃103和照相装置104，该光源101发出的光束经扩束镜102后垂直射向光学玻璃103上，照相装置104设置于光学玻璃103的背面，用于拍摄光学玻璃103上液滴溅射斑的图像。
[0015]本实施例中激光源101为氦氖光光源，该氦氖光光源产生的激光束经扩束镜102后产生平行的透射光束，该平行的透射光束作为探测光束，垂直射向表面分布有溅射液体的光学玻璃103上。
[0016]本实施例中光学玻璃103为K9玻璃片，为可活动的设置在该测量装置上，用于收集激光等离子体产生的溅射液体。
[0017]本实施例中照相装置104可采用普通照相机，用于拍摄光学玻璃片上液滴溅射斑的分布图像，其呈像清晰、不失焦，且可获得半径小于0.1mm的液滴分布，如附图2所示，与现有的利用高速摄像机拍摄的装置相比，具有明显的优势。
[0018]本实用新型溅射斑测量装置的具体测量过程为:首先，将已溅射有激光等离子体喷射液体的K9玻璃片装入该测量装置中；再开启氦氖光光源，其产生的激光束经扩束镜后形成平行的透射光束，作为探测光；该探测光垂直照射到分布有溅射液体的K9玻璃片后，由照相机完成溅射斑图像的拍摄。
[0019]本实用新型溅射斑测量装置的测量原理为:当探测光垂直照射到分布有溅射液体的K9玻璃片时，溅射液体会吸收部分光强，并且由于液体折射率与玻璃折射率存在的差另IJ，透射光的方向和光强会发生较大的改变，照相机可捕捉该光线的变化，最终反映出玻璃片上液滴派射斑的分布情况。
[0020]当然，本实用新型中激光源还可为其它的能提供连续的、光斑直径很小光束的光源。
[0021]本实用新型用于测量激光等离子体溅射斑的测量装置操作简单、数据图像完备准确、测量精度极高。
[0022]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种用于测量激光等离子体溅射斑的装置，其特征在于，包括依次设置的光源、扩束镜、光学玻璃和照相装置，所述光源发出的光束经扩束镜后垂直射向所述光学玻璃，所述光学玻璃为可活动设置，用于收集激光等离子体产生的溅射液体，所述照相装置用于拍摄所述光学玻璃上由所述溅射液体形成的溅射斑图像。2.根据权利要求1所述的用于测量激光等离子体溅射斑的装置，其特征在于，所述光源为氦氖光光源。3.根据权利要求1或2所述的用于测量激光等离子体溅射斑的装置，其特征在于，所述光学玻璃为K9玻璃片。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于测量激光等离子体溅射斑的装置，包括依次设置的光源、扩束镜、光学玻璃和照相装置，所述光源发出的光束经扩束镜后垂直射向所述光学玻璃，所述光学玻璃为可活动设置，用于收集激光等离子体产生的溅射液体，所述照相装置用于拍摄所述光学玻璃上由所述溅射液体形成的溅射斑图像。所述光源为氦氖光光源。所述光学玻璃为K9玻璃片。本实用新型通过扩束镜将光源发出的光束形成平行的探测光垂直射向已分布有溅射液体的光学玻璃上，并利用液体折射率与玻璃折射率的不同，由照相装置完成溅射斑图像的拍摄。该测量装置设备简单、操作简便、数据图像完备准确、测量精度高。
【IPC分类】G01N21/17
【公开号】CN204882355
【申请号】CN201520526681
【发明人】梁田, 郑志远, 褚雕心, 张思齐, 张自力, 董爱国, 高禄, 高华
【申请人】中国地质大学（北京）
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月20日