[发明专利]一种激光粒子测量探头

说明书

技术领域

 本发明属于光电子学领域，具体涉及一种激光粒子测量探头。尤其适用于真空容器或密闭容器中悬浮颗粒物大小和数量的实时监测。

背景技术

目前，对于悬浮颗粒污染物的测量较为常用的技术为激光粒子计数法，即将激光粒子计数器附带的粒子测量探头置于被监测的厂房、容器等的内部，并由设备自带的抽气泵以一定的抽速抽取内部的气体，当带有悬浮颗粒物的气体通过设备内部时由计数系统自动对颗粒的大小进行测量并计数。这种技术应用较为广泛，目前市面上有较多的成熟产品可供选择，价格便宜，精度高，使用方便。但这类设备不适用于对真空容器和密闭容器进行悬浮颗粒物的监测。如在大型高功率固体激光装置中，有为数众多的空间滤波器、终端光学组件等真空容器和充填惰性气体的光传输通道、片状放大器等密闭容器，其内部均安装有昂贵的光学元件，这些光学元件需要在很高的洁净环境下才能长时间安全地运行。一方面，位于光传输通道上的颗粒物质会导致光的衍射和散射，增加了激光在长距离传输过程中的能量损失，并会导致光束近场的劣化，从而使高功率固体激光装置运行性能下降；另一方面，因为在强激光辐照下，沉积于光学元件表面的颗粒污染物会诱导该光学元件发生严重的损伤，从而带来不可挽回的损失。因此需要对这些密闭容器内部空间的悬浮颗粒物进行实时监控，及时掌握内部污染情况以便给洁净处理提供依据。但由于普通的激光粒子计数器需要不间断地从被监测的空间抽取气体，而激光粒子计数器无法从真空容器内部抽取气体进行正常测试。而激光粒子计数器如果从充填惰性气体的光传输通道内部抽取气体进行测试，则需要不间断地给内部空间补充相同数量、相同浓度、相同纯度的惰性气体，不仅增加装置运行成本，而且还会由于测试人员所处环境中惰性气体浓度增加而危及生命安全。因此，通常的激光粒子计数器满足不了对真空容器和密闭容器中悬浮颗粒物进行实时监控的目的。并且，在高功率固体激光装置中还要求实时监测设备不能给被监测环境带来新的污染，现有技术显然不能满足高功率固体激光装置发展的需求。

发明内容

为了克服已有技术不能用于真空容器和密闭容器进行内部空间悬浮颗粒物监测的难题，本发明提供一种激光粒子测量探头，能够在保护被测环境洁净状态不被破坏的同时，实现真空容器和密闭容器内部空间悬浮颗粒物的实时监测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的激光粒子测量探头，其特点是，所述的测量探头含有激光器、光束整形模块、柱透镜、反射镜                                               、反射镜、反射镜、反射镜、聚光透镜、光电转换器件、法兰盘、光束陷阱。其中，所述的法兰盘上设置有安装窗口玻璃、窗口玻璃的两个通光窗口；所述的激光器、光束整形模块、反射镜、柱透镜、反射镜、窗口玻璃、反射镜、反射镜、光束陷阱依次排列。激光器、光束整形模块、柱透镜、反射镜、反射镜、聚光透镜、光电转换器件位于法兰盘的一侧。反射镜、反射镜、光束陷阱位于法兰盘的另一侧。法兰盘连同法兰盘两个通光窗口上的窗口玻璃、窗口玻璃将密闭容器或真空容器与外部环境隔离，并将激光器、光束整形模块、柱透镜、反射镜、反射镜、聚光透镜、光电转换器件隔离在密闭容器或真空容器外，避免污染被监测容器的内部环境。同时，法兰盘上设置窗口玻璃有利于线形激光光束的导入、窗口玻璃有利于散射激光的导出。本发明的激光粒子测量探头的光路为，设置于法兰盘一侧的激光器发射激光，经光束整形模块整形后得到分布均匀的线形激光光束，线形激光光束经反射镜作直角转向、柱透镜调节线形激光光束的宽度、线形激光光束再经反射镜作直角转向后透过窗口玻璃进入法兰盘的另一侧；激光光束依次经过反射镜、反射镜作直角转向后进入光束陷阱，线形激光光束被限定在光束陷阱内。当反射镜和反射镜的中间区域的激光光束所经过的路径上存在悬浮颗粒物时，线形激光光束发生散射，散射激光透过窗口玻璃，经聚光透镜聚拢后由光电转换器件接收并转换成电信号。所述的法兰盘上还设置有数个定位孔，用于将本测量探头固定在密闭容器或真空容器的坚固外壳上。

所述的经光束整形模块整形后得到线形激光光束的厚度为0.5~1mm。

所述的激光器所发射的激光光束为可见光、红外光或紫外光的一种。

所述的光电转换器件为光电倍增管或光电二极管。

所述的柱透镜为单透镜或组合透镜。

所述的光束陷阱安装在法兰盘的一侧或另一侧。

所述的法兰盘采用不锈钢、铝合金、聚四氟乙烯、铜制作。

所述的聚光透镜与反射镜、反射镜位于同一侧。