[发明专利]一种保持激光传输光学系统中洁净度的冲扫装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种物理光学技术领域的洁净度保持装置和方法，具体是涉及一种保持激光传输光学系统中洁净度的冲扫装置和方法。

背景技术

在激光传输光学系统的内部安装有许多具有不同功能的各种口径的光学元件，在激光通过的过程中，无论是小口径的光学元件还是大口径的光学元件，在这些光学元件的表面上的微小颗粒污染和有机物污染对激光的传输都会产生巨大的影响。仅仅通过提高光学系统内光学元件以及这些光学元件附近的其他机械部件表面的洁净度要求来减少系统内部的污染，不能从根本上解决系统内部洁净度的问题。目前还没有合适的装置和方法来实现保持激光传输光学系统内部的空气洁净度。综上所述，亟需研制一种技术来及时置换出光学系统内部的微小颗粒，进而保持光学系统内部的空气洁净度。

发明内容

本发明的目的是为了解决激光传输光学系统中微小颗粒污染和有机物污染对激光的传输质量以及对光学元件损伤问题，进而提供一种保持激光传输光学系统中洁净度的冲扫装置和方法。

本发明的技术方案一是：一种保持激光传输光学系统中洁净度的冲扫装置包括进气系统和排气罩系统，进气系统包括上节流板和下节流板，上节流板的底面上设置有第一进气口，上节流板的顶面上密布有多个第一冲扫气口，第一进气口与第一冲扫气口连通，下节流板的底面上设置有第二进气口，下节流板的顶面上密布有多个第二冲扫气口，第二进气口与第二冲扫气口连通，上节流板和下节流板上下阶梯式布置，下节流板设置在透镜系统的正下方，排气罩系统包括排气罩和排气口，排气口设置在排气罩的顶面上，排气罩系统设置在光学系统上端，上节流板设置在光学系统内，且位于透镜系统的一侧，下节流板设置在光学系统下端。

优选方案：第一进气口、第一冲扫气口、第二进气口、第二冲扫气口的直径均为2mm。

优选方案：排气口的直径为1mm至2mm。

本发明的技术方案二是：一种保持激光传输光学系统中洁净度的冲扫方法，具体步骤为：洁净气体由上节流板和下节流板按照特定进气流量进入光学系统内部，气体经过透镜系统时对透镜表面及附近空间实现冲扫效果，使污染物随冲扫气体经排气罩系统排出光学系统内部。

优选方案：洁净气体的洁净度为百级。

优选方案：进气流量为200L/min。

一种保持激光传输光学系统中洁净度的冲扫方法是依赖于本发明的技术方案一中记载的装置实现的。

本发明与现有技术相比具有以下效果：用Fluent软件对透镜模块出气口排气罩的不同结构、进气板节流孔的不同孔径、不同的节流孔的排布密度等结构形式进行仿真，得到冲扫效果更佳的结构。同时对不同进气量、不同的出口压强等操作条件进行仿真，得出在不同的操作条件下其冲扫效果。通过对整体式排气罩与分离式排气罩进行建模后对其进行仿真分析冲扫效果后发现，整体式排气罩的冲扫效果要优于分离式，故采用整体式排气罩；其次对上述结构只改动节流孔的直径大小后对比分析其冲扫效果后，最终选定采用直径为2mm的节流孔形式；然后对已选定的节流孔直径进行不同的节流孔的分布密度排布进行了仿真分析，得到密度越密冲扫效果越好的结论。之后是对透镜模块的不同操作条件进行分析，对于将其流量，先是对比对两节流板通以不同的流量和相同的流量进行对比仿真分析后发现两者的差别不大，故采用相同的进气流量；然后对不同的进气流量进行分析，对各组进气值的仿真分析结果可知，进气流量越大，冲扫效果越好。在对出口处条件，即出口处压强的影响条件进行分析时，通过对不同的压强进行了仿真分析，得到了出口处负压越大，冲扫效果越好的结论（参见图5）。洁净气体在冲扫过程中，从下节流板中进入透镜系统内的气体分子不与光学系统内部的其它部件相遇，可以有效的减少紊流的产生，使气体尽快排出光学系统。因下进气板中的冲扫气体无法对透镜系统进行有效冲扫，所以在有透镜的一侧也安装一块上节流板，用于对透镜系统部分所在区域进行冲扫。本发明的冲扫方法能够达到保持光学系统内部的空气洁净度的最优化效果；本发明的冲扫装置能够完全实对现光学系统的冲扫方法，且结构简单。

附图说明

图1是本发明的保持激光传输光学系统中洁净度的冲扫装置的总体结构图（图中：上节流板1-1，下节流板1-2，透镜系统1-3，排气罩系统1-4，冲扫气口3-2）；

图2是上进气板结构图（图中：进气口2-1，冲扫气口2-2）；

图3是下进气板结构图（图中：进气口3-1）；

图4是排气罩系统结构图（图中：排气罩4-1，排气口4-2）；

图5是冲扫气体流体场仿真示意图。