坩埚清洗激光装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种坩埚清洗激光装置，包括操作箱、激光清洗机，其中激光清洗机包括激光器、准直镜和振镜，向操作箱内通入惰性气体，激光器输出的激光通过光纤传输到准直镜，经准直镜准直后再入射到振镜，当振镜输出的扫描光束照射在待清洗的坩埚上，完成自动清洗。采用物理方法去除坩埚表面的污垢，不消耗化学物品，无废水产生，环境友好；可以通过对激光波长、功率、频率、脉宽和光斑的控制，使激光能量密度小于坩埚的损伤阈值，不会导致对坩埚破坏。

【技术实现步骤摘要】
坩埚清洗激光装置
本技术涉及坩埚清洗
，具体涉及一种采用激光清洗铂金坩埚、铱金坩埚等贵金属坩埚表面污垢的装置。
技术介绍
铂金坩埚、铱金坩埚，具有良好的耐高温和抗腐蚀特性，是高温材料分析、强腐蚀性材料分析、高温人工晶体制备等过程中常用的仪器，由贵金属制备而成，价格昂贵。采用提拉法从坩埚中生长晶体的过程中，当晶体被取出后，坩埚中还有大量剩余的固化熔体残留物，如：钇铝石榴石。当坩埚中的晶体组份熔化时，在坩埚壁上自发成核的晶粒向内生长，空间变小，形成楔状晶粒组成的楔形环，使固化熔体附着在坩埚壁上；冷却后，坩埚与固化熔体结合得更紧密，固化熔体具有非常高的机械硬度，难以从坩埚中清除。当前的清除方法具体为：第一步，人工敲击去除大块固体，敲击过程中容易造成坩埚破碎；第二步，将坩埚放置在稀盐酸或稀硝酸内煮沸，通过化学反应去除剩余少量残留物。若第二步还没有清洗干净，则再用焦硫酸钾、碳酸钠或硼砂熔融清洗。该方法消耗大量的化学药品，产生废酸，造成环境污染。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求涉及一种采用激光去除坩埚表面固体污垢的装置，解决了目前去除方法复杂和产生大量化学废水的问题。本技术采用以下两种技术方案实现上述目的。第一种技术方案：本技术涉及的自动坩埚清洗激光装置，包括操作箱、激光清洗机，其中激光清洗机包括激光器、准直镜和振镜，向操作箱内通入惰性气体，激光器输出的激光通过光纤传输到准直镜，经准直镜准直后再入射到振镜，当振镜输出的扫描光束照射在待清洗的坩埚上，完成自动清洗。为了便于操作人员操作，提高清洗速率，所述操作箱为手套箱，在手套箱前壁镶嵌固定放大镜，便于观察手套箱内情况。本技术涉及的自动坩埚清洗激光装置，还包括真空泵和惰性气体罐，真空泵和惰性气体罐分别与手套箱连接。本技术涉及的自动坩埚清洗激光装置还包括控制面板，控制面板固定在手套箱外部，控制面板分别与激光器、振镜和真空泵连接，控制面板上设有激光器开关、真空泵开关、振镜维度调整按钮和激光功率调整按钮。第二种技术方案：本技术涉及的手动坩埚清洗激光装置，包括手套箱和激光器，手套箱通入惰性气体，激光器输出的激光入射到手套箱内，在手套箱前壁镶嵌固定放大镜，观察手套箱内情况，手持坩埚使激光束照射在待清洗的部位。本技术涉及的手动坩埚清洗激光装置，还包括真空泵和惰性气体罐，真空泵和惰性气体罐分别与手套箱连接。本技术涉及的手动坩埚清洗激光装置还包括控制面板，控制面板固定在手套箱外部，控制面板与激光器和真空泵连接，控制面板上设有激光器开关、真空泵开关、和激光功率调整按钮。本技术涉及的激光器包括但不限于半导体激光器、全固态激光器和光纤激光器中的一种。激光器的波长是紫外光、蓝光、红光、红外等，具体选择与坩埚内污垢的光谱特性有关。与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)采用物理方法去除坩埚表面的污垢，不消耗化学物品，无废水产生，环境友好；(2)可以通过对激光波长、功率、频率、脉宽和光斑的控制，使激光能量密度小于坩埚的损伤阈值，不会导致对坩埚破坏。附图说明图1为实施例1中的坩埚清洗激光装置的结构示意图。图2为实施例3中的坩埚清洗激光装置的结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式对本技术做进一步说明。实施例1本实施例采用自动坩埚清洗激光装置清洗铱金坩埚中生长的掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)。如图1所示，本实施例涉及的坩埚清洗激光装置，包括手套箱3、放大镜9、支撑架4、激光器1、准直镜8、振镜7、真空泵2、惰性气体罐(未画出)和控制面板6，真空泵2和惰性气体罐分别通过抽气阀11和充气阀10与手套箱3连接，在手套箱3前壁镶嵌固定放大镜9，支撑架4固定在手套箱3内，激光器2输出的激光通过光纤传输到准直镜8，经准直镜8准直后再入射到振镜7。较佳地，振镜7固定在手套箱3内顶部。准直镜8和激光器2可固定在手套箱内，也可以固定在手套箱3外部，具体根据实际情况选择。具体地，激光器1为输出波长810nm的半导体脉冲激光器，振镜7采用二维扫描方式，惰性气体为氮气。清洗过程具体包括以下步骤：(1)将待清洗铱金坩埚5放置在支撑架4上，打开真空泵2，待手套箱3内真空度接近0.5Pa时，打开充气阀10充入氮气，维持手套箱3内惰性气体环境，避免激光去除掺钕钇铝石榴石时，造成坩埚中的铱金氧化，影响坩埚结构。(2)打开激光器1，激光器1发射的激光经过准直镜8准直入射到振镜7中，振镜7采用二维扫描方式扫描，当输出的激光束聚焦在坩埚5内表面，完成自动清洗。为了提高清洗的效率，过程中，操作人员可以手持坩埚5，不断调整坩埚5的位置和角度，通过放大镜9观察激光扫过坩埚5表面后的效果，调节控制面板6上的激光器1功率值，直到坩埚5表面的掺钕钇铝石榴石全部被清洗干净。由于铱金的熔点为2454℃，Nd:YAG的熔点为1970℃，所以在Nd:YAG熔化和气化成等离子体的过程中，坩埚5不会受到损伤。实施例2本实施例采用自动坩埚清洗激光装置清洗铂金坩埚中生长的磷酸钛氧钾(KTP)。本实施例采用的坩埚清洗装置，除了激光器为输出波长355nm的全固态连续波激光器，惰性气体为氦气，其他与实施例1相同。清洗过程具体包括以下步骤：(1)将待清洗铂金坩埚5放置在支撑架4上，打开真空泵2，待手套箱3内真空度接近0.5Pa时，打开充气阀10冲入氦气，维持手套箱3内惰性气体环境，避免激光去除磷酸钛氧钾时，造成坩埚5氧化，影响坩埚5结构。(2)打开激光器1，激光器1发射的激光经过准直镜8准直入射到振镜7中，振镜7输出的光束在一维方向上扫描，当输出的激光束聚焦在坩埚5内表面，完成自动清洗。为了提高清洗的效果，过程中，操作人员可以手持坩埚5，不断调整坩埚5的位置和角度，使其靠近激光束焦点，通过放大镜9观察激光扫过坩埚5表面后的效果，根据需要调节控制面板6上的激光器1功率值，增大或者减小聚焦点的光功率密度，直到坩埚5表面的固化熔体全部被清除掉。铂金的熔点为达1774℃，KTP的熔点1172℃，在KTP固化熔体被熔化和气化成等离子体的过程中，坩埚5不会受到损伤。实施例3本实施例采用手动坩埚清洗激光装置清洗铂金坩埚中生长的磷酸钛氧钾(KTP)。如图2所示，本实施例采用的坩埚清洗装置，包括手套箱3、激光器1、真空泵2、惰性气体罐和控制面板6，真空泵2和惰性气体罐分别通过抽气阀11和充气阀10与手套箱3连接，在手套箱3前壁镶嵌固定放大镜9，激光器1输出的激光照射在手套箱3内。激光器为输出波长355nm的全固态连续波激光器。清洗过程具体包括以下步骤：(1)将待清洗铂金坩埚5放置在支撑架4上，打开真空泵2，待手套箱3内真空度接近0.5Pa时，打开充气阀10冲入氦气，维持手套箱3内惰性气体环境，避免激光去除磷酸钛氧钾时，造成坩埚5氧化，影响坩埚5结构。...

【技术保护点】
1.坩埚清洗激光装置，其特征在于，包括操作箱、激光清洗机，其中激光清洗机包括激光器、准直镜和振镜，向操作箱内通入惰性气体，激光器输出的激光通过光纤传输到准直镜，经准直镜准直后再入射到振镜，当振镜输出的扫描光束照射在待清洗的坩埚上，完成自动清洗。/n

【技术特征摘要】
1.坩埚清洗激光装置，其特征在于，包括操作箱、激光清洗机，其中激光清洗机包括激光器、准直镜和振镜，向操作箱内通入惰性气体，激光器输出的激光通过光纤传输到准直镜，经准直镜准直后再入射到振镜，当振镜输出的扫描光束照射在待清洗的坩埚上，完成自动清洗。


2.根据权利要求1所述的坩埚清洗激光装置，其特征在于，所述操作箱为手套箱，在手套箱前壁镶嵌固定放大镜。


3.根据权利要求2所述的坩埚清洗激光装置，其特征在于，坩埚清洗激光装置，还包括真空泵和惰性气体罐，真空泵和惰性气体罐分别与手套箱连接。


4.根据权利要求3所述的坩埚清洗激光装置，其特征在于，坩埚清洗激光装置还包括控制面板，控制面板固定在手套箱外部，控制面板分别与激光器、振镜和真空泵连接，控制面板上设有激光器开关、真空泵开关、振镜维度...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘淑娣，刘建华，葛晓辉，孔伟金，钟德高，伍子豪，郭祥井，朱庄齐，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：新型
国别省市：山东;37