一种光学元件表面颗粒物清洁装置及方法

本发明涉及表面洁净，具体而言，涉及一种光学元件表面颗粒物清洁装置及方法。

背景技术：

1、在激光系统中，存在大量的镜面、窗口等光学元件。光学元件的表面洁净度对激光系统的稳定运行极为重要。在激光系统运行过程中，会对光学元件造成损伤，其中光学元件表面的各种颗粒污染物不但影响激光系统性能，而且在激光作用下，颗粒污染物会产生动能和热能，进一步对光学元件造成损伤。此外颗粒污染物会于光学元件表面沉积，导致光学元件的损伤阈值明显下降，影响后续激光打靶的顺利稳定运行。

2、风刀作为目前精密加工与生产环节中不可或缺的设备之一，能通过其特殊的结构整流并引导内部的压缩空气，在出口处形成高度集中、大流量的连续气幕。为了及时有效地清除终端光学组件内的颗粒污染物，现主要采用的是风刀吹扫的洁净方案，但是由于颗粒污染物在激光作用下常带有电荷，采用单一风刀吹扫的洁净方案，对颗粒污染物的洁净效果不佳。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是如何提高光学元件表面颗粒污染物的洁净效果。

2、为解决上述问题，本发明提供一种光学元件表面颗粒物清洁装置，包括：清扫气流发生机构、带电粒子发生机构、气源管路和带电粒子输送管路；

3、所述气源管路与所述带电粒子发生机构连接，用于提供带压气流；

4、所述带电粒子发生机构用于生成带电粒子；

5、所述带电粒子输送管路的一端与所述带电粒子发生机构连接，另一端与所述清扫气流发生机构连接，用于输送含带电粒子的气流；

6、所述清扫气流发生机构，用于将所述含带电粒子的气流形成清扫气流以吹扫光学元件表面颗粒物。

7、可选地，所述带电粒子发生机构包括：进气连接管、出气连接管、前盖板、后盖板和带电粒子生成核心；

8、所述进气连接管设置于所述前盖板上，所述出气连接管设置于所述后盖板上；所述前盖板与所述后盖板相对的罩设于所述带电粒子生成核心的两侧。

9、可选地，所述带电粒子生成核心包括：框体和圆柱体双层介质电极；多个所述圆柱体双层介质电极沿轴向平行排列设置于所述框体内。

10、可选地，所述带电粒子发生机构还包括：第一密封橡胶垫和第二密封橡胶垫；

11、所述第一密封橡胶垫设置于所述前盖板与所述带电粒子生成核心之间；所述第二密封橡胶垫设置于所述后盖板与所述带电粒子生成核心之间。

12、可选地，所述前盖板呈凸起结构与所述带电粒子生成核心之间形成导流腔，所述导流腔内设置有导流板，所述导流板用于引导气流风向。

13、可选地，所述出气连接管上设置有采样支管，所述采样支管用于连接外部检测设备以检测气流中带电粒子个数。

14、可选地，所述后盖板为平板形状。

15、可选地，所述清扫气流发生机构包括：风刀和角度调节支架；

16、所述风刀与所述带电粒子输送管路连接，用于将所述含带电粒子的气流形成清扫气流；

17、所述角度调节支架架设于所述风刀出风口两侧，用于调节所述风刀的吹扫角度。

18、本发明提供的光学元件表面颗粒物清洁装置，通过气源管路提供压缩气体气源，所述气源管路连接有带电粒子发生机构，所述带电粒子发生机构可在电场的作用下产生带电粒子。在激光系统中，光学元件表面在激光的作用下会产生颗粒污染物，而且所述颗粒污染物往往带有电荷。通过在所述清扫气流发生机构前端设置带电粒子发生机构，使得清扫气流发生机构产生的清扫气流中带有带电粒子。耦合带电粒子后的清扫气流对比于单独使用清扫气流吹扫，其吹扫去除组件表面颗粒物的效果大大提高，借助于带电粒子在冲击光学元件表面时形成的电场，利用电场力与气流冲击的同时作用，提高了清扫气流对光学元件表面颗粒物的去除效率。

19、本发明还提供一种光学元件表面颗粒物清洁方法，基于上述的光学元件表面颗粒物清洁装置，包括：

20、关闭出气连接管，开启采样支管；

21、接通带电粒子发生机构电源，向气源管路通入压缩气体，在所述采样支管处测量带电粒子个数；

22、在预设时长内，所述带电粒子个数大于预设值时，关闭所述采样支管，停止通入所述压缩气体；

23、开启所述出气连接管，接通所述出气连接管与清扫气流发生机构；

24、通入所述压缩气体吹扫所述光学元件的待清洁表面。

25、可选地，在开启所述出气连接管，接通所述出气连接管与清扫气流发生机构之前，还包括：拍摄所述光学元件的待清洁表面图像，对所述待清洁表面图像进行二值化处理，得到待清洁二值化图像；

26、在通入所述压缩气体吹扫光学元件待清洁表面后，还包括：拍摄所述光学元件的清洁后表面图像，对所述清洁后表面图像进行二值化处理，得到清洁后二值化图像；对比所述待清洁二值化图像和所述清洁后二值化图像确定清洁效果。

27、本发明所述的光学元件表面颗粒物清洁方法，通过接通带电粒子发生机构电源，向气源管路通入压缩气体，在所述采样支管处测量带电粒子个数，在预设时长内，所述带电粒子个数大于预设值时，关闭所述采样支管，停止通入所述压缩气体。在预设时长内，所述带电粒子个数大于预设值时，说明所述带电粒子数量满足了基本的浓度条件，以含有该浓度带电粒子的气流吹扫可以起到提高清洁效率的目的。通过先测量所述带电粒子数量，再进行实际吹扫，提高了清洁光学元件表面颗粒物的效率。

技术特征：

1.一种光学元件表面颗粒物清洁装置，其特征在于，包括：清扫气流发生机构(6)、带电粒子发生机构(3)、气源管路(1)和带电粒子输送管路(5)；

2.根据权利要求1所述的光学元件表面颗粒物清洁装置，其特征在于，所述带电粒子发生机构(3)包括：进气连接管、出气连接管、前盖板(31)、后盖板(36)和带电粒子生成核心(34)；

3.根据权利要求2所述的光学元件表面颗粒物清洁装置，其特征在于，所述带电粒子生成核心(34)包括：框体(342)和圆柱体双层介质电极(341)；多个所述圆柱体双层介质电极(341)沿轴向平行排列设置于所述框体(342)内。

4.根据权利要求2所述的光学元件表面颗粒物清洁装置，其特征在于，所述带电粒子发生机构(3)还包括：第一密封橡胶垫(33)和第二密封橡胶垫(35)；

5.根据权利要求2所述的光学元件表面颗粒物清洁装置，其特征在于，所述前盖板(31)呈凸起结构与所述带电粒子生成核心(34)之间形成导流腔，所述导流腔内设置有导流板(32)，所述导流板(32)用于引导气流风向。

6.根据权利要求2所述的光学元件表面颗粒物清洁装置，其特征在于，所述出气连接管上设置有采样支管(51)，所述采样支管(51)用于连接外部检测设备以检测气流中带电粒子个数。

7.根据权利要求2所述的光学元件表面颗粒物清洁装置，其特征在于，所述后盖板(36)为平板形状。

8.根据权利要求1所述的光学元件表面颗粒物清洁装置，其特征在于，所述清扫气流发生机构(6)包括：风刀(62)和角度调节支架(61)；

9.一种光学元件表面颗粒物清洁方法，基于权利要求1-8任一项所述的光学元件表面颗粒物清洁装置，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的光学元件表面颗粒物清洁方法，其特征在于，

技术总结
本发明提供了一种光学元件表面颗粒物清洁装置及方法，涉及表面洁净技术领域。该装置包括：清扫气流发生机构、带电粒子发生机构、气源管路和带电粒子输送管路；所述气源管路与所述带电粒子发生机构连接，用于提供带压气流；所述带电粒子发生机构用于生成带电粒子；所述带电粒子输送管路的一端与所述带电粒子发生机构连接，另一端与所述清扫气流发生机构连接，用于输送含带电粒子的气流；所述清扫气流发生机构，用于将所述含带电粒子的气流形成清扫气流以吹扫光学元件表面颗粒物。本技术方案的有益效果是：清扫气流发生机构产生的清扫气流中带有带电粒子，提高了清扫气流对光学元件表面颗粒物的去除效率。

技术研发人员：陈家轩,周锐焓,卢礼华,张鹏
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13