CN105674973A - 一种激光陀螺内置吸气剂激活方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸气剂激活方法，特别是关于一种激光陀螺内置吸气剂的激光辐照激活方法。所述吸气剂激活方法，使用激光辐照加热技术，激光器为大功率半导体激光器，激光波长处于近红外波段，通过光纤耦合器引导输出激光束照激光陀螺内置的吸气剂表面，调整激光功率，持续照射一定时间，即可达到激活效果。本发明激光陀螺内置吸气剂激活方法激活效率高、操作方便，具有较大的实际应用价值。

Description

一种激光陀螺内置吸气剂激活方法

技术领域

本发明属于真空技术，特别是涉及一种激光陀螺内置吸气剂激活方法。

背景技术

激光陀螺作为一种要求具备长寿命、高稳定特点的真空系统，需要内置吸气剂来吸附腔体内部的杂质气体，保证工作气体介质的纯度和比例，从而增加工作寿命和长期稳定性。

内置吸气剂必须先经过加热激活，排除自身体内的杂气，才能起到吸气的作用。

目前在真空系统中常用的吸气剂激活方法有三种，分别是直接通电加热法，热辐射加热法和高频感应加热法。第一种是吸气剂内部埋有热子，将热子通电后直接加热吸气剂激活，第二种是通过外界烘烤的热辐射加热，比如靠近电弧管，借助热辐射激活，第三种是使用高频感应线圈，使吸气剂内部产生感应电流而加热。

以上激活方法都存在一些缺陷：1、自带热子的吸气剂结构复杂，装配牢固度不足，且热子本身强度不高，在受到冲击振动时容易造成颗粒脱落而使真空器件失效；2、有些器件受材料、工艺、气体等限制，无法采用热辐射或高频感应加热法，且采用这两种非接触式激活方法，需要考虑热源功率、与吸气剂相对位置等因素，能量利用不充分，激活效率低下；3、对高频感应设备来说，由于在吸气剂内部感生的电流较小，需要大的高频功率在空间产生交变磁场，有可能使得真空系统内部的其他零件受磁场感生电流失效或受热放气影响系统性能。

对激光陀螺来说，经过长期的探索研制和工艺优化，目前常用的内置吸气剂是非蒸散型片状结构，传统激活方法是高频感应加热法。随着激光陀螺的体积小型化和结构集成化的发展，目前传统高频感应加热吸气剂激活方法的缺陷已日渐凸显，所以迫切需要一种新的用于激光陀螺内置吸气剂的激活方法，以满足小空间、高效率的结构和激活要求。

发明内容

为了解决现有技术实现小型化激光陀螺内置吸气剂激活的不方便、效率低问题，本发明通过使用激光辐照技术，提供了一种激光陀螺内置吸气剂激活方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种激光陀螺内置吸气剂激活方法，其由光纤耦合器将激光束照射位于激光陀螺储气孔的吸气剂表面，对吸气剂进行持续辐照加热并激活。

所述激光束由半导体激光器产生，其波长处于800nm至2000nm的近红外波段，且工作方式为连续激光。

激光束垂直辐照于吸气剂表面，激光光斑处于表面中心位置。

激光陀螺储气孔直径不大于12mm。

所述的激光陀螺内置吸气剂激活方法，其具体步骤如下：

步骤1.调节输出激光束的光纤耦合器位置并可使用相应工具固定于激光陀螺大孔中心，使出光方向与吸气剂表面保持相对垂直；

步骤2.开启激光器，调节激光的输出功率；

步骤3.光纤耦合器中输出激光，微调激光辐照位置，使光斑置于表面中心位置；

步骤4.保持激光功率和照射位置，持续一定时间；

步骤5.激活完成，关闭激光器，撤离光纤耦合器。

相较于现有技术激活吸气剂，本发明吸气剂激活方法，利用激光辐照技术实现激光陀螺内置吸气剂的激活，提供了一种激活效率高、操作方便的吸气剂激活方法。该方法使用近红外波段的大功率激光，具有方向集中、能量高、光斑小等特点，特别适用于小型化激光陀螺内置吸气剂的激活，且设备体积小巧，装置操作方便，现象易于观察，激活效率较高，因此具有较大的实际应用价值。

附图说明

图1是本发明吸气剂激光辐照激活方法的实施方式流程图；

图2是本发明激光陀螺内置吸气剂激活装置示意图；

图3是吸气剂表面激光辐照示意图；

图4是激光陀螺腔体材料透射谱线图；

其中，1-激光陀螺，2-腔体，3-储气孔，4-吸气剂，5-腔体大孔，6-光纤耦合器，7-激光束，8-激光光斑。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

请参阅图1，其是本发明吸气剂激光辐照激活方法的第一实施方式流程图。本发明激光陀螺内置吸气剂激活方法通过光纤耦合器将激光束照射位于激光陀螺储气孔的吸气剂表面，对吸气剂进行持续辐照加热并激活吸气剂。本实施方式中，其步骤如下：

步骤1.调节输出激光束的光纤耦合器位置，可使用工具固定于激光陀螺大孔中心位置，使出光方向与吸气剂表面保持相对垂直；

步骤2.开启激光器，调节激光输出的功率；

步骤3.光纤耦合器中输出激光，微调激光辐照位置，使光斑置于吸气剂表面中心位置；

步骤4.保持激光功率和照射位置，持续一定时间；

步骤5.激活完成，关闭激光器，撤离光纤耦合器。

请参阅图2，其是本发明应用于激光陀螺内置吸气剂激活装置示意图。所述吸气剂4安置于激光陀螺1的腔体2内部的储气孔3中，激光束7由固定于腔体大孔5中心的光纤耦合器6中引导输出，垂直照射在吸气剂4的表面。

请同时参阅图3，其是吸气剂表面受激光辐照示意图。所述光纤耦合器6中引导输出的激光束7垂直照射于吸气剂4的表面，照射区域为圆形的激光光斑8。其中激光束7为近红外区域波段的激光，由半导体激光器产生，并通过光纤耦合器6引导实现光束输出。

请参阅图4，是激光陀螺腔体材料透射谱线图。在本发明中，激光的选取需考虑三点，激光陀螺1的腔体2材料、吸气剂4材料所具有的特殊性、以及功率大小，对激光的波长范围、吸收率、工作类型都有一定要求。图4中的两条曲线分别代表腔体2材料厚度分别为5mm和25mm时透射光的谱线图，可以看出只有处于虚线框中波长范围段的激光透射率较高，符合实际使用要求；另外吸气剂4属于合金材料(锆基合金)，对波长较长的激光吸收效率较低；该方法中要求高的激光输出功率，而且需使用连续激光照射，而不选择脉冲激光，以防止单脉冲瞬时能量过高和累积效应，致使局部小面积过热破坏吸气剂4的表面材料结构。综合考虑，本发明中选用的激光具有一定特殊性，如工业中常用的CO₂激光器虽然功率较大，但不满足前两点要求，因此，该方法中选用半导体激光器来产生连续激光(实际使用中不局限于单一种类激光器)，波长范围处于近红外波段(800nm至2000nm)，其优点在于效率高、耗能小、功率大、稳定性好。

另外，由于内置吸气剂4设置在激光陀螺1的储气孔3内，其尺寸必须满足储气孔3的要求(直径不大于12mm)。同时，由于激光陀螺结构形状的特殊性，激光器本体输出的激光难以直接照射吸气剂。为此，本发明采用光纤耦合器6将激光束7引导传输至吸气剂，且所输出至吸气剂的激光发散角较小，能量集中，照射于吸气剂4表面形成激光光斑8，由光能转化为热能，并通过内部热传导迅速使吸气剂4整体受热至激活温度。

综上所述本发明吸气剂激活方法利用激光束直接照射在激光陀螺内置吸气剂表面，通过材料表面持续吸收激光能量并转变为热能使得温度升高，并迅速由内部扩散至整体，从而实现激活效果。该方法由于使用了具有方向集中、能量高、光斑小等特点的光纤耦合输出的近红外波段激光，特别对于小型化激光陀螺而言，装置操作方便，激活效率高，具有较大的实际应用价值。

Claims (5)

1.一种激光陀螺内置吸气剂激活方法，其特征在于：由光纤耦合器将激光束照射位于激光陀螺储气孔的吸气剂表面，对吸气剂进行持续辐照加热并激活。

2.根据权利要求1所述的激光陀螺内置吸气剂激活方法，其特征在于：所述激光束由半导体激光器产生，其波长处于800nm至2000nm的近红外波段，且工作方式为连续激光。

3.根据权利要求2所述的激光陀螺内置吸气剂激活方法，其特征在于：激光束垂直辐照于吸气剂表面，激光光斑处于表面中心位置。

4.根据权利要求1所述的激光陀螺内置吸气剂激活方法，其特征在于：激光陀螺储气孔直径不大于12mm。

5.根据权利要求1所述的激光陀螺内置吸气剂激活方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1.调节输出激光束的光纤耦合器位置并可使用相应工具固定于激光陀螺大孔中心，使出光方向与吸气剂表面保持相对垂直；

步骤2.开启激光器，调节激光的输出功率；

步骤3.光纤耦合器中输出激光，微调激光辐照位置，使光斑置于表面中心位置；

步骤4.保持激光功率和照射位置，持续一定时间；

步骤5.激活完成，关闭激光器，撤离光纤耦合器。