【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光领域，尤其是涉及一种激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置及实验方法。
技术介绍
1、激光烧蚀驱动技术在激光推进、空间碎片移除、超高速发射领域都有广泛应用。该技术的应用依赖于描述激光与物质相互作用冲量产生规律的研究。目前，该领域的实验研究主要通过激光烧蚀驱动微冲量测量系统。现有的测量系统只能在常温下开展。而实际空间环境中，空间碎片由于太阳照射和自身旋转是在正负200°范围内变化的，温度会对冲量耦合过程产生影响，而现有技术无法满足高低温条件的测量实验。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置及实验方法，基于扭摆微冲量测量系统，在样品前侧通过加装低温热沉和电加热片对靶板进行升降温，通过加热片配合温控系统对靶板进行调温。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下方案：
3、本专利技术提供一种激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，基于扭摆微冲量测量系统，所述扭摆微冲量测量系统包括依次设置的激光器、聚焦透镜、位移台、扭摆、位移传感器和数据处理系统，所述温控装置设置在所述扭摆前方，与所述位移台固定连接，所述温控装置包括低温热沉、电加热片和温控芯片，其中，所述低温热沉为不遮挡光路的形状。
4、进一步地，所述扭摆包括扭摆横梁，其上设置有样品底座，所述激光器射出的激光光斑打在所述样品底座中央，所述温控装置还包括设置在所述位移台上的温控系统、设置在所述温控系统上的支撑柱，所述低温热沉包括设置在所述
5、进一步地，所述热沉管道为环形弯管，环形内部位置与所述激光光斑位置匹配，并大于所述激光光斑。
6、进一步地，所述热沉管道的环形弯管直径30mm，设置在距离样品底座2mm距离位置，最大可允许25mm直径激光通过。
7、进一步地，所述温控芯片通过柔性金属丝与所述支撑柱相连并设置在所述样品底座光斑位置的两端，与样品底座紧贴但不固连。
8、进一步地，所述电加热片通过柔性金属丝与所述支撑柱相连并设置在样品底座四个角位置上，与样品底座紧贴但不固连。
9、进一步地，所述支撑住上还设置有限位器，用于限制扭摆回复过程中的向前摆动。
10、进一步地，所述限位器外端包覆柔性材料。
11、本专利技术还提供一种激光烧蚀驱动微冲量测量实验方法，基于包括上述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置的实验系统，具体包括以下步骤：
12、s1：低温实验：
13、1)调整激光器及透镜参数和位置，使激光参数满足实验要求；
14、2)安装样品和样品底座；
15、3)根据样品尺寸和光斑尺寸调整加热芯片及温控芯片位置，使其尽可能贴近样品；
16、4)通过位移台调整装置与扭摆距离，通过位移传感器读数判读其与扭摆的接触，当其触碰到扭摆时位移传感器读数会发生改变，使其在不接触扭摆情况下尽可能贴近扭摆；
17、5)开启液氮阀门，使样品温度开始下降，观察温控系统上温度读数，当温度低于实验温度时，启动温度控制，通过温控系统使温度维持在实验温度附近；
18、6)启动激光器，并记录位移数据；
19、7)扭摆回复向前摆动被限位器阻挡后，通过电动位移台微调装置与扭摆距离，通过位移传感器读数判读其与扭摆的接触，使其在不接触扭摆情况下尽可能贴近扭摆；
20、8)开始下一脉冲驱动实验；
21、s2：高温实验：
22、1)调整激光器及透镜参数和位置，使激光参数满足实验要求；
23、2)安装样品和样品底座；
24、3)根据样品尺寸和光斑尺寸调整加热芯片及温控芯片位置，使其尽可能贴近样品；
25、4)通过位移台调整装置与扭摆距离，通过位移传感器读数判读其与扭摆的接触，使其在不接触扭摆情况下尽可能贴近扭摆；
26、5)开启电加热片，使样品温度开始上升，观察温控系统上温度读数，当温度接近但低于实验温度时，启动温度控制，使温度维持在实验温度附近；
27、6)启动激光器，并记录位移数据；
28、7)扭摆回复向前摆动被限位器阻挡后，通过电动位移台微调装置与扭摆距离，通过位移传感器读数判读其与扭摆的接触，使其在不接触扭摆情况下尽可能贴近扭摆；
29、8)开始下一脉冲驱动实验。
30、有益效果：
31、本专利技术提供的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置实现了对激光烧蚀驱动冲量测量实验驱动样品的温度调控，控温范围为-150℃～150℃，且不影响原扭摆系统的冲量测量过程。
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1.一种激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，基于扭摆微冲量测量系统，所述扭摆微冲量测量系统包括依次设置的激光器、聚焦透镜、位移台、扭摆、位移传感器和数据处理系统，其特征在于，所述温控装置设置在所述扭摆前方，与所述位移台固定连接，所述温控装置包括低温热沉、电加热片和温控芯片，其中，所述低温热沉为不遮挡光路的形状。
2.根据权利要求1所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，其特征在于，所述扭摆包括扭摆横梁，其上设置有样品底座，所述激光器射出的激光光斑打在所述样品底座中央，所述温控装置还包括设置在所述位移台上的温控系统、设置在所述温控系统上的支撑柱，所述低温热沉包括设置在所述温控系统上的液氮储槽和与所述液氮储槽连接的热沉管道，所述电加热片和温控芯片与所述支撑柱连接。
3.根据权利要求2所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，其特征在于，所述热沉管道为环形弯管，环形内部位置与所述激光光斑位置匹配，并大于所述激光光斑。
4.根据权利要求3所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，其特征在于，所述热沉管道的环形弯管直径30mm，设置在距离样品底座2mm
5.根据权利要求2所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，其特征在于，所述温控芯片通过柔性金属丝与所述支撑柱相连并设置在所述样品底座光斑位置的两端，与样品底座紧贴但不固连。
6.根据权利要求2所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，其特征在于，所述电加热片通过柔性金属丝与所述支撑柱相连并设置在样品底座四个角位置上，与样品底座紧贴但不固连。
7.根据权利要求2所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，其特征在于，所述支撑住上还设置有限位器，用于限制扭摆回复过程中的向前摆动。
8.根据权利要求7所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，其特征在于，所述限位器外端包覆柔性材料。
9.一种激光烧蚀驱动微冲量测量实验方法，其特征在于，基于包括如权利要求1-8任一项所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置的实验系统，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，基于扭摆微冲量测量系统，所述扭摆微冲量测量系统包括依次设置的激光器、聚焦透镜、位移台、扭摆、位移传感器和数据处理系统，其特征在于，所述温控装置设置在所述扭摆前方，与所述位移台固定连接，所述温控装置包括低温热沉、电加热片和温控芯片，其中，所述低温热沉为不遮挡光路的形状。
2.根据权利要求1所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，其特征在于，所述扭摆包括扭摆横梁，其上设置有样品底座，所述激光器射出的激光光斑打在所述样品底座中央，所述温控装置还包括设置在所述位移台上的温控系统、设置在所述温控系统上的支撑柱，所述低温热沉包括设置在所述温控系统上的液氮储槽和与所述液氮储槽连接的热沉管道，所述电加热片和温控芯片与所述支撑柱连接。
3.根据权利要求2所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控装置，其特征在于，所述热沉管道为环形弯管，环形内部位置与所述激光光斑位置匹配，并大于所述激光光斑。
4.根据权利要求3所述的激光烧蚀驱动微冲量测量实验温控...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈川，张品亮，宋光明，武强，曹燕，任思远，王俊峰，龚自正，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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