本发明专利技术提供了一种激光诱导溅射颗粒运动检测装置及方法，涉及光学技术领域。本发明专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测装置，包括沿激光前进方向设置的激光装置、光学元件和采样装置，所述激光装置用于产生激光，所述激光适于对所述光学元件打靶以使所述光学元件产生溅射颗粒，所述采样装置用于对所述溅射颗粒采样，所述采样装置包括竖直采样板、水平采样板和粒子计数器。本发明专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测装置，通过竖直采样板、水平采样板和粒子计数器对溅射颗粒的分布情况进行采样检测，确定了溅射颗粒的时空演化规律，进而有利于光学系统内部通过气流清除溅射颗粒的参数设计。设计。设计。
【技术实现步骤摘要】
一种激光诱导溅射颗粒运动检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及光学
，具体而言，涉及一种激光诱导溅射颗粒运动检测装置及方法。
技术介绍
[0002]现有光学系统内部，低于光学元件抗损伤阈值的激光能量密度能在时域上随机对元件造成损伤，并伴随有微米、亚微米乃至纳米级颗粒产生，由于颗粒粒径较小，数量较少，难以检测其运动状态，影响气流对于颗粒的清除效果。
技术实现思路
[0003]本专利技术解决的问题是如何确定溅射颗粒的运动规律。
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种激光诱导溅射颗粒运动检测装置，包括沿激光前进方向设置的激光装置、光学元件和采样装置，所述激光装置用于产生激光，所述激光适于对所述光学元件打靶以使所述光学元件产生溅射颗粒，所述采样装置用于对所述溅射颗粒采样，所述采样装置包括竖直采样板、水平采样板和粒子计数器；所述竖直采样板与所述光学元件平行设置，用于检测所述溅射颗粒在所述激光前进方向上的分布情况；所述水平采样板与所述光学元件垂直设置，用于检测所述溅射颗粒在水平面上的分布情况；所述粒子计数器设置于与所述水平面垂直且平分所述光学元件的中性面上，用于检测所述溅射颗粒在所述中性面的分布情况，以及检测所述溅射颗粒的最远运动距离。
[0005]本专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测装置，通过竖直采样板、水平采样板和粒子计数器对溅射颗粒的分布情况进行采样检测，确定了溅射颗粒的时空演化规律，进而有利于光学系统内部通过气流清除溅射颗粒的参数设计。
[0006]本专利技术还提供一种激光诱导溅射颗粒运动检测方法，基于如上所述的激光诱导溅射颗粒运动检测装置，包括：激光装置产生激光；所述激光对光学元件打靶，所述光学元件产生溅射颗粒；采样装置对所述溅射颗粒采样，包括：检测所述溅射颗粒在激光前进方向上的分布情况，检测所述溅射颗粒在水平面上的分布情况，检测所述溅射颗粒在中性面的分布情况，以及检测所述溅射颗粒的最远运动距离。
[0007]本专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，通过对溅射颗粒的分布情况进行采样检测，确定了溅射颗粒的时空演化规律，进而有利于光学系统内部通过气流清除溅射颗粒的参数设计。
[0008]优选地，所述检测所述溅射颗粒在激光前进方向上的分布情况包括：在距离所述光学元件第一距离处设置第一竖直采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第一竖直采样板；在距离所述光学元件第二距离处设置第二竖直采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第二竖直采样板，所述第二距离大于所述第一距离；在距离所述光学元件第三距离处设置第三竖直采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第三竖直采样板，所述第三距离大于所述第二距离；在距离所述光学元件第四距离处设置第四竖直采样板，对所述溅射颗粒
采样后，取下所述第四竖直采样板，所述第四距离大于所述第三距离；根据历次采样结果，确定所述溅射颗粒在所述激光前进方向上的浓度分布、粒径分布以及散射角的变化规律。
[0009]本专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，通过竖直采样板的采样结果，确定溅射颗粒在激光前进方向上的浓度分布、粒径分布以及散射角的变化规律，进而确定了溅射颗粒的时空演化规律，进而有利于光学系统内部通过气流清除溅射颗粒的参数设计。
[0010]优选地，所述第一距离由瞬态成像法确定。
[0011]本专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，通过瞬态成像法确定光学元件与第一竖直采样板之间的距离，从而提高了采样密度，有利于确定溅射颗粒在激光前进方向上的浓度分布、粒径分布以及散射角的变化规律，进而确定了溅射颗粒的时空演化规律，进而有利于光学系统内部通过气流清除溅射颗粒的参数设计。
[0012]优选地，所述第四距离由第一公式确定，所述第一公式包括：
[0013][0014]其中，d
p
为颗粒粒径，ρ
p
为颗粒密度，v为颗粒速度，C
s
为阻力系数，ρ
g
为气体密度。
[0015]本专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，通过第一公式确定光学元件距离第四竖直取样板的距离，有利于实现对全部溅射颗粒的采样，有利于精确确定溅射颗粒在激光前进方向上的浓度分布、粒径分布以及散射角的变化规律，进而确定了溅射颗粒的时空演化规律，进而有利于光学系统内部通过气流清除溅射颗粒的参数设计。
[0016]优选地，所述检测所述溅射颗粒在水平面上的分布情况包括：在所述水平面处放置第一水平采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第一水平采样板；在距离所述水平面第五距离处设置第二水平采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第二水平采样板；在距离所述水平面第六距离处设置第三水平采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第三水平采样板；在距离所述水平面第七距离处设置第四水平采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第四水平采样板；根据历次采样结果，确定所述溅射颗粒在不同高度的沉降占比分布、粒径分布和散射角。
[0017]本专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，通过水平采样板的采样结果，确定溅射颗粒在不同高度的沉降占比分布、粒径分布和散射角，进而确定了溅射颗粒的时空演化规律，进而有利于光学系统内部通过气流清除溅射颗粒的参数设计。
[0018]优选地，所述根据历次采样结果，确定所述溅射颗粒在不同高度的沉降占比分布、粒径分布和散射角包括：通过偏光显微镜和CCD相机对所述水平采样板拍照得到图像数据；根据所述图像数据确定所述溅射颗粒在不同高度的沉降占比分布、粒径分布和散射角。
[0019]本专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，通过水平采样板的采样结果，确定溅射颗粒在不同高度的沉降占比分布、粒径分布和散射角，进而确定了溅射颗粒的时空演化规律，进而有利于光学系统内部通过气流清除溅射颗粒的参数设计。
[0020]优选地，所述检测所述溅射颗粒在中性面的分布情况包括：在所述中性面内设置n*n个采样点，通过单个粒子计数器对所述采样点顺序采样，或者通过n*n个粒子计数器对相应采样点固定采样。
[0021]本专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，通过顺序采样或固定采样检测溅射颗粒在中性面的分布情况，有利于确定溅射颗粒在中性面内不同采样点上的浓度分布规
律，进而确定了溅射颗粒的时空演化规律，进而有利于光学系统内部通过气流清除溅射颗粒的参数设计。
[0022]优选地，所述检测所述溅射颗粒的最远运动距离包括：在理论最远运动距离附近放置若干粒子计数器，以检测到所述溅射颗粒且距离所述光学元件最远的粒子计数器所处的位置作为所述溅射颗粒的最远运动距离。
[0023]本专利技术所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，通过在理论最远运动距离附近放置若干粒子计数器以检测出溅射颗粒的最远运动距离，有利于确定溅射颗粒的浓度分布规律，进而确定了溅射颗粒的时空演化规律，进而有利于光学系统内部通过气流清除溅射颗粒的参数设计。
[0024]优选地，所述检测所述溅射颗粒的最远运动距离包括：在能够检测到所述溅射本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光诱导溅射颗粒运动检测装置，其特征在于，包括沿激光前进方向设置的激光装置、光学元件和采样装置，所述激光装置用于产生激光，所述激光适于对所述光学元件打靶以使所述光学元件产生溅射颗粒，所述采样装置用于对所述溅射颗粒采样，所述采样装置包括竖直采样板、水平采样板和粒子计数器；所述竖直采样板与所述光学元件平行设置，用于检测所述溅射颗粒在所述激光前进方向上的分布情况；所述水平采样板与所述光学元件垂直设置，用于检测所述溅射颗粒在水平面上的分布情况；所述粒子计数器设置于与所述水平面垂直且平分所述光学元件的中性面上，用于检测所述溅射颗粒在所述中性面的分布情况，以及检测所述溅射颗粒的最远运动距离。2.一种激光诱导溅射颗粒运动检测方法，基于如权利要求1所述的激光诱导溅射颗粒运动检测装置，其特征在于，包括：激光装置产生激光；所述激光对光学元件打靶，所述光学元件产生溅射颗粒；采样装置对所述溅射颗粒采样，包括：检测所述溅射颗粒在激光前进方向上的分布情况，检测所述溅射颗粒在水平面上的分布情况，检测所述溅射颗粒在中性面的分布情况，以及检测所述溅射颗粒的最远运动距离。3.根据权利要求2所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，其特征在于，所述检测所述溅射颗粒在激光前进方向上的分布情况包括：在距离所述光学元件第一距离处设置第一竖直采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第一竖直采样板；在距离所述光学元件第二距离处设置第二竖直采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第二竖直采样板，所述第二距离大于所述第一距离；在距离所述光学元件第三距离处设置第三竖直采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第三竖直采样板，所述第三距离大于所述第二距离；在距离所述光学元件第四距离处设置第四竖直采样板，对所述溅射颗粒采样后，取下所述第四竖直采样板，所述第四距离大于所述第三距离；根据历次采样结果，确定所述溅射颗粒在所述激光前进方向上的浓度分布、粒径分布以及散射角的变化规律。4.根据权利要求3所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，其特征在于，所述第一距离由瞬态成像法确定。5.根据权利要求3所述的激光诱导溅射颗粒运动检测方法，其特征在于，所述第四距离由第一公式确定，所述第一公式包括：其中，d
p
为颗粒粒径，ρ
p
为颗粒密度，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵航，白清顺，卢礼华，张鹏，于福利，陈家轩，高思煜，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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