用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。

Device for On-line Surface Cleaning Monitoring and Processing of Optical Components

The utility model discloses a device for on-line surface cleanliness monitoring and processing of optical elements, which comprises an on-line detection system for particulate matter on the surface of optical elements, a dark field imaging system situated above the optical elements and perpendicular to the optical elements, and a cleanliness treatment device for cleaning optical elements, which realizes friction through a horizontal motion mechanism and a vertical telescopic mechanism. The position of the wiping mechanism can be moved to realize the surface wiping of the optical elements, and the upper computer communicates with the on-line particle detection system of the optical elements and the cleaning treatment mechanism. The device of the utility model can be used for real-time on-line monitoring of the surface of optical elements, and at the same time, it can carry out very timely cleaning treatment according to the results of dark field monitoring. The operation is simple and convenient, and the risk of secondary pollution caused by manual operation is avoided, thus the damage of optical elements is reduced, and the stable operation of the high-power solid-state laser device is effectively guaranteed.

【技术实现步骤摘要】
用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置
本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。为了实现根据本技术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。优选的是，所述导轨单元为顶面敞开的箱体结构；水平滑块设置在箱体结构内，且所述水平滑块的底部设置有辅助滑行轮，所述水平滑块的侧面与箱体结构的侧壁留有一定间隙；所述箱体结构的底部设置有供辅助滑行轮滑动的滑行轨道；所述水平丝杆贯穿水平滑块后转动连接在箱体结构的内壁上；且所述伺服电机位于箱体结构的外部。优选的是，所述可伸缩机械臂为电动伸缩杆、气缸、机械伸缩杆、伺服电动缸中的任意一种。优选的是，所述擦拭机构包括：固定在水平支撑臂末端的U型支架和安装在U型支架上的圆柱体擦拭轮，所述圆柱体擦拭轮的表面沿轴向设置有酒精注入缝；所述抽送泵的输出端通过导管连接至圆柱体擦拭轮的酒精注入缝。优选的是，所述的无尘布传送机构包括：输送电机、连接在输送电机的电机轴上的无尘布缠绕轴、以及连接在无尘布缠绕轴上夹持无尘布的两块轮盘。优选的是，所述的无尘布收集机构包括：收纳电机和连接在收纳电机的电机轴上的脏无尘布缠绕轴。在技术中，光学元件表面颗粒物在线检测系统的具体结构、检测方法、和图像的处理的过程均在专利文献CN106645197A(申请号：CN201611233039.3)和CN206362529U(申请号：CN201621454439.2)中公开。本技术至少包括以下有益效果：本技术的装置及方法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，而不需要将光学元件进行下架，也不需要人员进入光传输管道去对光学元件进行检查和洁净处理，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。本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明：图1为本技术用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置的整体结构示意图；图2为本技术洁净处理装置的整体结构示意图；图3为本技术洁净处理装置拆除导轨单元后的结构示意图；图4为本技术洁净处理装置的擦拭机构的洁净处理路径示意图。具体实施方式：下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1示出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5位于光学元件6的上方且垂直与光学元件6；用于对光学元件进行洁净处理的洁净处理装置7，其通过水平运动机构1和竖直伸缩机构2实现对擦拭机构32的位置移动，进而可实现对光学元件6的表面擦拭；上位机8，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。在上述技术方案中，所述的暗场成像系统包括成像镜头、CCD和照明光源，其具体的结构在在专利文献CN106645197A(申请号：CN201611233039.3)和CN206362529U(申请号：CN201621454439.2)中公开。在上述技术方案中，所述光学元件表面颗粒物在线检测系统和洁净处理装置7通过控制盒9与上位机通信连接。在上述技术方案中，所述洁净处理装置7包括：水平运动机构1，其包括导轨单元11、滑动连接在导轨单元内的水平滑块12、贯穿水平滑块12且与水平滑块12螺纹转动连接的水平丝杆13、以及与水平丝杆13连接的伺服电机14；竖直伸缩机构2，其包括竖直连接在水平滑块12上的支撑块21和连接在支撑块21上的可伸缩机械臂22；洁净处理机构3，其包括连接在可伸缩机械臂22顶端的水平支撑臂31、连接在水平支撑臂31末端的用于擦拭光学元件的擦拭机构32、连接在水平支撑臂31上的无尘布传送机构33、以及连接在支撑块21上的无尘布收集机构34；其中，无尘布传送机构33上的无尘布(未示出)绕过擦拭机构32后收集在无尘布收集机构34上；酒精擦拭辅助机构4，其包括酒精壶41和与酒精壶41连通的抽送泵42，所述抽送泵42的输出端通过导管43连接至擦拭机构32。在这种技术方案中，当光学元件表面需要进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置，其特征在于，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于光学元件；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。

【技术特征摘要】
1.一种用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置，其特征在于，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于光学元件；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。2.如权利要求1所述的用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置，其特征在于，所述的暗场成像系统包括成像镜头、CCD和照明光源。3.如权利要求1所述的用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置，其特征在于，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。4.如权利要求1所述的用于光学元件在线表面洁净监测和处理的装置，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋一岚，贾宝申，刘青安，苗心向，吕海兵，周国瑞，牛龙飞，刘昊，马志强，邹睿，姚彩珍，蒋晓东，周海，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川,51