[实用新型]用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置

说明书

本实用新型公开了一种用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置，包括：光学元件表面颗粒物在线检测系统，其暗场成像系统位于光学元件的上方且垂直与光学元件；用于对光学元件进行洁净处理的洁净处理装置，其通过水平运动机构和竖直伸缩机构实现对擦拭机构的位置移动，进而可实现对光学元件的表面擦拭；上位机，其与光学元件表面颗粒物在线检测系统和洁净处理机构通信连接。本实用新型的装置可用于对光学元件的表面进行实时在线监测，同时根据暗场监测的结果来进行非常及时的洁净处理，操作简单便捷，也避免了人工作业带来二次污染的风险，从而减少了光学元件的损伤，有效保障了高功率固体激光装置的稳定运行。

技术领域

本实用新型属于光学元件洁净控制领域，具体涉及一种用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置。

背景技术

高功率固体激光装置的建造需要数量巨大、种类繁多的光学元件，以NIF为例，全装置共包含7460块大口径光学元件(0.5～1.0m)，使其不仅成为世界最大的激光器，也是迄今为止最大的光学系统。激光装置在高通量运行条件下，光学元件表面的颗粒污染物在强激光的作用下会诱导损伤，是导致局部破坏的主要因素。因此，去除光学元件表面的颗粒污染物是保证元件安全使用、维持激光装置高通量稳定运行的有效措施。根据装置运行维护的实际情况，我们发现斜向上45°安装的大口径反射镜表面经常出现灰尘沉积的现象，在强激光作用下出现损伤并逐渐增长，最终导致元件没法正常使用，极大地影响了装置的高通量稳定运行。在运行维护过程中，虽然我们对机械元件及光学元件的洁净清洗、精密装校、跨区转运和现场安装过程进行了洁净跟踪与控制，使得元件上架前的表面洁净状态符合规范要求，同时在运行维护过程中通过开箱检查和人工擦拭的方式保持光学元件表面洁净，但仍然在装置运行过程中发现光学元件表面出现了损伤，通过分析发现开箱检查和人工擦拭虽然能够在一定程度上缓解光学元件表面的洁净裂化程度，但是人为作业也给光学元件及光传输管道带来了二次污染的风险，同时，此项耗时耗力的工作并不能实现反射镜表面状态的实时监测与实时处理，其对于反射镜日常洁净维护并不是一个好的选择。所以设计一套用于光学元件表面在线洁净监测及处理的装置及方法成为目前光学元件表面洁净控制急需解决的问题之一。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置，包括：

光学元件表面颗粒物在线检测系统，其暗场成像系统位于光学元件的上方且垂直与光学元件；

用于对光学元件进行洁净处理的洁净处理装置，其通过水平运动机构和竖直伸缩机构实现对擦拭机构的位置移动，进而可实现对光学元件的表面擦拭；

上位机，其与光学元件表面颗粒物在线检测系统和洁净处理机构通信连接。

优选的是，所述的暗场成像系统包括成像镜头、CCD和照明光源。

优选的是，所述光学元件表面颗粒物在线检测系统和洁净处理机构通过控制盒与上位机通信连接。

优选的是，所述洁净处理装置包括：

水平运动机构，其包括导轨单元、滑动连接在导轨单元内的水平滑块、贯穿水平滑块且与水平滑块螺纹转动连接的水平丝杆、以及与水平丝杆连接的伺服电机；

竖直伸缩机构，其包括竖直连接在水平滑块上的支撑块和连接在支撑块上的可伸缩机械臂；

洁净处理机构，其包括连接在可伸缩机械臂顶端的水平支撑臂、连接在水平支撑臂末端的用于擦拭光学元件的擦拭机构、连接在水平支撑臂上的无尘布传送机构、以及连接在支撑块上的无尘布收集机构；其中，无尘布传送机构上的无尘布绕过擦拭机构后收集在无尘布收集机构上；

酒精擦拭辅助机构，其包括酒精壶和与酒精壶连通的抽送泵，所述抽送泵的输出端通过导管连接至擦拭机构。