CN108816963B - 一种紫外光和紫外激光双光源清洗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及紫外光和紫外激光清洗技术领域，为一种紫外光和紫外激光双光源清洗设备，包括紫外激光光源、反射镜、光路整形系统、紫外灯光源、光学系统、待清洗物件和工作台。本发明通过将紫外光和紫外激光两种光清洗方式进行有效结合，达到更为理想的光清洗效果，具有无研磨、非接触、热效应小和适用于多种材质和污染物的清洗等特点；紫外波长的光源可以有效清洗其他波长无法清洗的特殊材料杂质、污染等；可以根据清洗对象的特征、通过双光源置换调整清洗光斑的面积、能量等参数，实现高效、节能、高质量的清洗。
Description
技术领域
本发明涉及紫外光和紫外激光清洗技术领域，具体为一种紫外光和紫外激光双光源清洗设备。
背景技术
光清洗是基于光与物质相互作用效应的一种新型高效的环保清洗技术,光清洗具有无研磨、非接触、热效应小和适用于多种材质的物体等清洗特点，被认为是可靠、有效和环保的清洗技术。紫外光由于其独特的波长特性，对于一些特殊物质的清洗有其他波段的光清洗所不可替代的效果。由于大多数有机物对紫外光具有较强的吸收能力，并在吸收紫外光的能量后分解或再合成为可挥发的气体脱离被清洗物表面，实现清洁目的。
而激光清洗是基于激光的高性能光谱特性、高能量密度、高准直特性等的具有其独特的优势，可以大大提高清洗的效率。激光辐照待清洗物体表面至少可以产生三个方面的作用：1)热膨胀效应，即利用基底与表面污染物对某一波长激光能量吸收系数的差别，使基底物质与表面污物吸收能量产生热膨胀，从而克服基底对污染物的吸附力而脱落；2)分子的光分解或相变，即在瞬间使污垢分子或使人为涂上的辅助液膜汽化、分解、蒸发或爆沸，使表面污垢松散并随此作用脱离基底表面；3)激光脉冲的冲击振动效应，利用高频率的脉冲激光辐照待清洗表面，使光束转变为声波产生共振使污垢层或凝结物振动碎裂。也正是因为激光的高能量密度等特性，及瞬间的爆发力，有可能对一些非常珍贵的文件不造成可挽回破坏。
针对清洗物的成分、数量、形态，被污染程度等的不同，对光的能量密度，光斑大小、形状等参数的要求差异极大。然而，现在基于紫外光清洗的设备很多，基于紫外激光清洗的设备也有应用，这两种设备都只是采用紫外光或紫外激光其中一种方式达到清洗目的，并不能完全解决复杂的现实情况，清洗效果、效率并不很理想，缺少一种能够将两种清洗方式进行有效结合的设备，鉴于此，我们提出一种紫外光和紫外激光双光源清洗设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紫外光和紫外激光双光源清洗设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下
技术方案：
一种紫外光和紫外激光双光源清洗设备，包括紫外激光光源、反射镜、紫外灯光源、和工作台，所述工作台的上方设有紫外激光光源和紫外灯光源，所述紫外激光光源的一侧设有反射镜。
作为本发明优选的，所述紫外激光光源为准分子激光器、固体紫外激光器或紫外光纤激光器中的一种，且紫外激光光源通过支撑架固定安装于工作台的上方。
作为本发明优选的，紫外激光光源通过所述反射镜将输出的紫外激光束反射到工作台上。
作为本发明优选的，所述紫外灯光源为紫外灯，且紫外灯光源通过支撑架固定安装于工作台的上方。
作为本发明优选的，所述紫外光和紫外激光双光源清洗设备还包括一光路整形系统，所述光路整形系统设置在反射镜的下方，由激光扩束模块、激光聚焦模块或其他光学变换功能的光学模块组成。
激光束通过所述反射镜反射入所述光路整形系统，按照清洗所需的光斑要求改变紫外激光束的性状，然后通过所述路整形系统照射到工作台上。
作为本发明优选的，所述紫外光和紫外激光双光源清洗设备还包括一光学系统，所述光学系统设置于紫外灯光源下方，所述光学系统由透镜、光束整形元件、反射镜、光纤、振镜和扫描驱动系统组成的系统，紫外光通过所述光学系统，按照清洗所需的光斑要求改变紫外光束的性状，然后通过所述光学系统照射到工作台上。
作为本发明优选的，在所述光学系统上还包括一不透光的掩膜，通过遮挡部分光束以改变紫外光束的形状。
作为本发明优选的，所述工作台采用两维位移工作台，在清洗过程中用来承载和移动被清洗物件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的紫外光和紫外激光双光源清洗设备，通过将紫外光和紫外激光两种光清洗方式进行有效结合，根据被清洗物的不同选择不同的清洗光源清洗，可同时或交替叠加清洗，大大提高清洗的效率；
2、本发明的紫外光和紫外激光双光源清洗设备，可以对受多重污染的待清洗物，视其受有机物，无机物污染的程度选择先用低能量紫外光缓和处理或是高能量紫外激光重点处理，且两者可以随时切换，节能环保；
3、本发明的紫外光和紫外激光双光源清洗设备，可以根据清洗对象的特征、性质设定特定形状的光斑，在进行较长时间的光清洗的同时避免对清洗对象表面的损害。
附图说明
图1为本发明紫外光和紫外激光双光源清洗设备结构示意图。
图中：紫外激光光源1、反射镜2、光路整形系统3、紫外灯光源4、光学系统5、待清洗物件6、工作台7。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种紫外光和紫外激光双光源清洗设备，包括紫外激光光源1、反射镜2、光路整形系统3、紫外灯光源4、光学系统5、待清洗物件6和工作台7，工作台7的上方设有紫外激光光源1和紫外灯光源4，紫外激光光源1的一侧设有反射镜2，反射镜2的下方设有光路整形系统3，紫外灯光源4的下方设有光学系统5，且工作台7的表面安装有待清洗物件6。
作为本发明优选的实施例，其中，紫外激光光源1为准分子激光器、固体紫外激光器或紫外光纤激光器中的一种，且紫外激光光源1通过支撑架固定安装于工作台7的上方。
进一步的，本实施例中，紫外激光光源1优选为准分子激光器，输出波长为308nm、248nm、193nm或157nm的紫外激光。高重复频率运转，输出激光波长主要在紫外波段，波长短、光子能量大、焦斑小、加工分辨率高，适合用于高质量的精细清洗和特殊污染物的清洗。
作为本发明优选的实施例，其中，紫外激光通过反射镜2将准分子激光器输出的激光反射到光路整形系统3，光路整形系统3由激光扩束模块、激光聚焦模块组成，也可以由其他光学变换功能的光学模块组成。
作为本发明优选的实施例，其中，光学系统5由透镜、光束整形元件、反射镜、光纤、振镜和扫描驱动系统组成的系统。其中透镜可以对光束聚焦，光束整形元件可以改变光束的形状，反射镜可以改光束的路径，光纤用于光束的传导，振镜和扫描驱动系统用于实现光束的扫描，通过对光学系统5的设置还可以调整紫外光束的照射范围。
作为本发明优选的实施例，其中，光学系统5还包括一不透光的掩膜，通过遮挡部分光束形成特定形状的紫外光束。
作为本发明优选的实施例，其中，紫外灯光源4为紫外灯并输出波长为185nm和254nm的紫外光，且紫外灯光源4通过支撑架固定安装于工作台7的上方。
作为本发明优选的实施例，其中，紫外激光光源1和紫外灯光源4的外围均安装有用于保护的安全防护罩，该安全防护罩为玻璃材质，既可起到对紫外激光光源1和紫外灯光源4的有效保护，又能起到折光效果，保证紫外激光光源1和紫外灯光源4的正常作业。
作为本发明优选的实施例，其中，工作台7采用两维位移工作台，在清洗过程中用来承载和移动被清洗物件6。
本发明的紫外光和紫外激光双光源清洗设备在使用时，紫外激光光源1发出的激光通过反射镜2再通过光路整形系统3后照射到待清洗物件6表面，形成基于激光光源的清洗，紫外灯光源4发出的光通过光学系统5后照射到待清洗物件6表面，形成基于紫外灯光源的清洗，反射镜2和工作台7可以移动，控制系统连接并控制紫外灯、紫外激光光源1、和工作台7等的工作。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种紫外光和紫外激光双光源清洗设备，包括紫外激光光源(1)、反射镜(2)、光路整形系统(3)、紫外灯光源(4)、光学系统(5)和工作台(7)，其特征在于：所述工作台(7)的上方设有紫外激光光源(1)和紫外灯光源(4)，所述紫外激光光源(1)的一侧设有反射镜(2)；所述反射镜(2)将紫外激光光源(1)输出的紫外激光束反射到工作台(7)上；所述光路整形系统(3)设置在反射镜(2)的下方，由激光扩束模块、激光聚焦模块组成，紫外激光束通过所述反射镜(2)反射入光路整形系统(3)后，通过所述光路整形系统(3)照射到工作台(7)上；所述光学系统(5)设置于紫外灯光源(4)下方，所述光学系统(5)由透镜、光束整形元件、反射镜、光纤、振镜和扫描驱动系统组成的系统，紫外光通过所述光学系统(5)照射到工作台(7)上。
2.根据权利要求1所述的紫外光和紫外激光双光源清洗设备，其特征在于：所述紫外激光光源(1)为准分子激光器、固体紫外激光器或紫外光纤激光器中的一种，且紫外激光光源(1)通过支撑架固定安装于工作台(7)的上方。
3.根据权利要求1所述的紫外光和紫外激光双光源清洗设备，其特征在于：所述紫外灯光源(4)为紫外灯，且紫外灯光源(4)通过支撑架固定安装于工作台(7)的上方。
4.根据权利要求1所述的紫外光和紫外激光双光源清洗设备，其特征在于：在所述光学系统(5)还包括一不透光的掩膜。
5.根据权利要求1所述的紫外光和紫外激光双光源清洗设备，其特征在于：所述工作台(7)采用两维位移工作台，在清洗过程中用来承载和移动被清洗物件(6)。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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