CN110813924A - 用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，包括：底板，其上通过支撑柱放置有光学元件；风刀及离子棒单元，其通过支撑单元连接在底板上，且风刀及离子棒单元位于光学元件的一端，并使风刀及离子棒单元的出风口正对光学元件的上表面；静电吸附电极，其包括平行设置的正电极棒和负电极棒，正电极棒和负电极棒分别通过电极支撑架连接在底板上，且正电极棒位于光学元件的上方，负电极棒位于光学元件的的下方。本发明通过风刀及离子棒产生离子风或高速气流将光学元件表面的污染物去除并使污染物荷电，采用静电吸附电极在光学元件末端或将静电吸附电极带动在光学元件表面进行来回运动，对污染物进行收集，从而达到污染物去除的目的。

Description

用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统。

背景技术

在高功率激光装置建造和运行过程中，不可避免地会有少量污染物残留在光机元件表面或亚表面，并随着装置运行时间和能量的增加，残留污染物和溅射污染物在空间上转移数量和频次也逐渐增多，光学元件表面不可避免地会积累颗粒状污染物，这些颗粒状污染物聚集到一定程度后便会严重减低光学元件的损伤阈值。当装置在较高通量运行时会造成光学元件表面的激光诱导损伤，同时降低装置的运行性能和输出能力。反射镜是装置运行的重要系统之一，其镜面及空间的污染问题不容忽视。

洁净闭环是反射镜洁净维持系统全流程的重要环节。目前，尽管采用风刀吹扫能够在一定程度上对反射镜表面的洁净度进行维持。然而，去除的颗粒污染物然会在反射镜箱体内部或光传输管道中，存在二次污染的隐患。静电吸附去除颗粒污染物可以解决这一关键问题，通过离子风或高速气流将反射镜表面的污染物去除并使污染物荷电，采用静电感应电极在反射镜末端进行收集，从而达到污染物去除并定点收集的目的。当装置在维护阶段进行污染物收纳盒更换或洁净单元替换，即可使得污染物的去向得到有效控制，从而解决反射镜表面的颗粒污染问题，实现系统的全流程洁净闭环。

本发明公开了一种用于光学元件表面颗粒污染物吸附的静电吸附装置，创造性地将静电吸附原理、离子棒风刀技术应用于光学洁净工程领域，对运行环境中光学元件表面颗粒污染物进行在线洁净处理，维持和维护光学元件表面洁净状态，防止光学元件因污染导致的损伤的发生，对确保装置高通量运行具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，包括：

底板，其上通过支撑柱放置有光学元件；

风刀及离子棒单元，其通过支撑单元连接在底板上，且所述风刀及离子棒单元位于光学元件的一端，并使风刀及离子棒单元的出风口正对光学元件的上表面；

静电吸附电极，其包括平行设置的正电极棒和负电极棒，所述正电极棒和负电极棒分别通过电极支撑架连接在底板上，且正电极棒位于光学元件的上方，负电极棒位于光学元件的的下方。

优选的是，所述光学元件的边缘通过四根支撑柱进行支撑连接；且所述光学元件与四根支撑柱的顶部的连接方式为：所述支撑柱的顶部连接有限位板，所述限位板上设置有与光学元件的边缘相匹配的限位部；盖板，其位于光学元件的边缘的上方，且盖板与限位板可拆卸连接。

优选的是，所述盖板与限位板的可拆卸连接方式为螺栓连接。

优选的是，所述光学元件为长方形、正方形、圆形、三角线、梯形光学元件中的任意一种。

优选的是，所述风刀及离子棒单元包括：

风刀，其通过连接板连接在支撑单元上；且所述风刀的出风口正对光学元件的上表面；

离子棒，其通过离子棒支撑架设置在风刀与光学元件之间，且所述离子棒正对风刀的出风口；所述离子棒支撑架的一端连接在风刀的外壳上，另一端上连接离子棒；

压缩气瓶，其通过气体管线与风刀连接；

优选的是，所述支撑单元为三自由度调节机构。

优选的是，所述三自由度调节机构为从下往上依次连接的直线滑台Ⅰ、升降滑台Ⅱ和摆动滑台；所述连接板的一面连接在摆动滑台的滑块上，另一面连接风刀的外壳。

优选的是，所述正电极棒的电极支撑架为二自由度调节机构；所述二自由度调节机构为从下往上依次连接的直线滑台Ⅱ和升降滑台Ⅱ。

优选的是，所述静电吸附电极及其连接在底板上的方式替换为：

静电吸附电极，其包括平行设置的正电极棒和负电极棒，所述正电极棒和负电极棒通过滑行单元连接在底板上，且通过滑行单元使正电极棒在光学元件的上方来回滑动，使负电极棒在光学元件的下方来回滑动。

优选的是，所述滑行单元包括：

滑轨基座，其连接在底板上，并位于光学元件的一侧；所述滑轨基座上连接有滑轨；所述滑轨上连接有滑轨滑块；

丝轨基座，其连接在底板上，并位于光学元件的另一侧；所述丝轨基座上可转动连接有丝杆；所述丝杆上连接有丝杆滑块；所述丝杆的前端连接有用于控制丝杆转动并带动丝杆滑块移动的减速器和电动控制器；

其中，所述滑轨滑块上连接有竖直的电极支撑座Ⅰ；所述丝杆滑块上连接有竖直的电极支撑座Ⅱ；所述正电极棒和负电极棒的一端均与电极支撑座Ⅰ垂直连接；所述正电极棒和负电极棒的另一端均与电极支撑座Ⅱ垂直连接。

本发明至少包括以下有益效果：本发明通过风刀及离子棒产生离子风或高速气流将光学元件表面的污染物去除并使污染物荷电，采用静电吸附电极在光学元件末端或将静电吸附电极带动在光学元件表面进行来回运动，对污染物进行收集，从而达到污染物去除的目的，解决了光学元件表面的颗粒污染问题。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本发明用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统的整体结构示意图；

图2为本发明另一种用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统的整体结构示意图；

图3为本发明另一种用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统的俯视结构示意图；

图4为本发明用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统的局部结构示意图；

图5为本发明用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统的局部结构示意图；

图6为本发明用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统的局部结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1～6示出了本发明的一种用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，包括：

底板1，其上通过支撑柱2放置有光学元件3；

风刀及离子棒单元4，其通过支撑单元5连接在底板1上，且所述风刀及离子棒单元4位于光学元件3的一端，并使风刀及离子棒单元4的出风口正对光学元件3的上表面；

静电吸附电极6，其包括平行设置的正电极棒60和负电极棒61，所述正电极棒60和负电极棒61分别通过电极支撑架7连接在底板上，且正电极棒60位于光学元件3的上方，负电极棒61位于光学元件3的的下方。

在这种技术方案中，当光学元件表面需要洁净维护时，采用风刀单元及离子棒单元进行吹扫，高压的洁净气体经过风刀及离子棒单元的出风口产生高速水平气流，离子棒产生的离子被风刀的高速气流吹向光学元件表面，将光学元件表面的污染物去除并使污染物荷电，采用静电吸附电极在光学元件上进行收集，从而达到污染物去除的目的；其中，正电极棒与外部高压电源的正极连接，负电极棒与外部高压电源的负极连接。

在上述技术方案中，所述光学元件3的边缘通过四根支撑柱2进行支撑连接；且所述光学元件3与四根支撑柱2的顶部的连接方式为：所述支撑柱2的顶部连接有限位板21，所述限位板21上设置有与光学元件3的边缘相匹配的限位部22；盖板23，其位于光学元件3的边缘的上方，且盖板23与限位板21可拆卸连接；采用这种方式，可以有效的对光学元件进行夹持固定，使其安装更稳定。

在上述技术方案中，所述盖板23与限位板21的可拆卸连接方式为螺栓连接。采用这种方式，使光学元件的拆卸安装更方便。

在上述技术方案中，所述光学元件为长方形、正方形、圆形、三角线、梯形光学元件中的任意一种。

在上述技术方案中，所述风刀及离子棒单元4包括：

风刀40，其通过连接板41连接在支撑单元5上；且所述风刀40的出风口正对光学元件3的上表面；

离子棒42，其通过离子棒支撑架43设置在风刀40与光学元件3之间，且所述离子棒42正对风刀40的出风口；所述离子棒支撑架43的一端连接在风刀40的外壳上，另一端上连接离子棒42；

压缩气瓶(未示出)，其通过气体管线与风刀连接；

采用这种方式，当光学元件表面需要洁净维护时，采用风刀单元及离子棒单元进行吹扫，风刀的出风口产生高速水平气流，离子棒产生的离子被风刀的高速气流吹向光学元件表面，将光学元件表面的污染物去除并使污染物荷电。

在上述技术方案中，所述支撑单元5为三自由度调节机构；所述三自由度调节机构为从下往上依次连接的直线滑台Ⅰ50、升降滑台Ⅱ51和摆动滑台52；所述连接板41的一面连接在摆动滑台52的滑块上，另一面连接风刀40的外壳。采用这种方式，通过直线滑台Ⅰ可以调整风刀及离子棒单元的水平位置，通过升降滑台Ⅱ51可以调整风刀及离子棒单元的竖直位置，进而实现风刀及离子棒单元与光学元件表面的位置调节；通过摆动滑台可以调节风刀及离子棒单元的角度，进而实现调节风刀及离子棒单元与光学元件表面角度的位置调节。

在上述技术方案中，所述正电极棒60的电极支撑架7为二自由度调节机构；所述二自由度调节机构为从下往上依次连接的直线滑台Ⅱ70和升降滑台Ⅱ71；采用这种方式，通过直线滑台Ⅱ可以调节正电极棒60的水平位置，通过升降滑台Ⅱ可以调节正电极棒60的竖直位置，进而实现正电极棒与负电极棒之间距离、以及正电极棒与光学元件表面距离的调节，从而可以更好的实现对光学元件表面的颗粒污染物的吸附去除。

在上述技术方案中，所述静电吸附电极6及其连接在底板上的方式替换为：

静电吸附电极6，其包括平行设置的正电极棒60和负电极棒61，所述正电极棒60和负电极棒61通过滑行单元8连接在底板1上，且通过滑行单元8使正电极棒60在光学元件3的上方来回滑动，使负电极棒61在光学元件3的下方来回滑动，采用这种方式，使正电极棒60和负电极棒61在光学元件的上方和下方来回滑动，可以实现对光学元件表面颗粒物的全方位的吸附去除，清洁效果更优。

在上述技术方案中，所述滑行单元8包括：

滑轨基座80，其连接在底板1上，并位于光学元件3的一侧；所述滑轨基座80上连接有滑轨81；所述滑轨81上连接有滑轨滑块82；

丝轨基座83，其连接在底板1上，并位于光学元件3的另一侧；所述丝轨基座83上可转动连接有丝杆84；所述丝杆84上连接有丝杆滑块85；所述丝杆84的前端连接有用于控制丝杠84转动并带动丝杠滑块85移动的减速器86和电动控制器87；

其中，所述滑轨滑块82上连接有竖直的电极支撑座Ⅰ88；所述丝杆滑块85上连接有竖直的电极支撑座Ⅱ89；所述正电极棒60和负电极棒61的一端均与电极支撑座Ⅰ88垂直连接；所述正电极棒60和负电极棒61的另一端均与电极支撑座89垂直连接。

采用这种方式，通过电动控制器和减速器带动丝杆转动，丝杠滑块沿丝杆直线运动，并带动电极支撑座Ⅰ运动，同时光学元件另一侧的滑轨滑块被带动在滑轨上进行滑动，并带动电极支撑座Ⅱ运动，进而使正电极棒60和负电极棒61沿着光学元件的表面运动，这种方式可以方便的实现正电极棒60和负电极棒61的滑动，可以实现对光学元件表面颗粒物的全方位的吸附去除，清洁效果更优。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，其特征在于，包括：

底板，其上通过支撑柱放置有光学元件；

风刀及离子棒单元，其通过支撑单元连接在底板上，且所述风刀及离子棒单元位于光学元件的一端，并使风刀及离子棒单元的出风口正对光学元件的上表面；

静电吸附电极，其包括平行设置的正电极棒和负电极棒，所述正电极棒和负电极棒分别通过电极支撑架连接在底板上，且正电极棒位于光学元件的上方，负电极棒位于光学元件的的下方。

2.如权利要求1所述的用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，其特征在于，所述光学元件的边缘通过四根支撑柱进行支撑连接；且所述光学元件与四根支撑柱的顶部的连接方式为：所述支撑柱的顶部连接有限位板，所述限位板上设置有与光学元件的边缘相匹配的限位部；盖板，其位于光学元件的边缘的上方，且盖板与限位板可拆卸连接。

3.如权利要求2所述的用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，其特征在于，所述盖板与限位板的可拆卸连接方式为螺栓连接。

4.如权利要求2所述的用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，其特征在于，所述光学元件为长方形、正方形、圆形、三角线、梯形光学元件中的任意一种。

5.如权利要求1所述的用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，其特征在于，所述风刀及离子棒单元包括：

风刀，其通过连接板连接在支撑单元上；且所述风刀的出风口正对光学元件的上表面；

离子棒，其通过离子棒支撑架设置在风刀与光学元件之间，且所述离子棒正对风刀的出风口；所述离子棒支撑架的一端连接在风刀的外壳上，另一端上连接离子棒；

压缩气瓶，其通过气体管线与风刀连接。

6.如权利要求5所述的用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，其特征在于，所述支撑单元为三自由度调节机构。

7.如权利要求6所述的用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，其特征在于，所述三自由度调节机构为从下往上依次连接的直线滑台Ⅰ、升降滑台Ⅱ和摆动滑台；所述连接板的一面连接在摆动滑台的滑块上，另一面连接风刀的外壳。

8.如权利要求1所述的用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，其特征在于，所述正电极棒的电极支撑架为二自由度调节机构；所述二自由度调节机构为从下往上依次连接的直线滑台Ⅱ和升降滑台Ⅱ。

9.如权利要求1所述的用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，其特征在于，所述静电吸附电极及其连接在底板上的方式替换为：

静电吸附电极，其包括平行设置的正电极棒和负电极棒，所述正电极棒和负电极棒通过滑行单元连接在底板上，且通过滑行单元使正电极棒在光学元件的上方来回滑动，使负电极棒在光学元件的下方来回滑动。

10.如权利要求9所述的用于光学元件表面颗粒污染物的处理系统，其特征在于，所述滑行单元包括：

滑轨基座，其连接在底板上，并位于光学元件的一侧；所述滑轨基座上连接有滑轨；所述滑轨上连接有滑轨滑块；

丝轨基座，其连接在底板上，并位于光学元件的另一侧；所述丝轨基座上可转动连接有丝杆；所述丝杆上连接有丝杆滑块；所述丝杆的前端连接有用于控制丝杆转动并带动丝杆滑块移动的减速器和电动控制器；

其中，所述滑轨滑块上连接有竖直的电极支撑座Ⅰ；所述丝杆滑块上连接有竖直的电极支撑座Ⅱ；所述正电极棒和负电极棒的一端均与电极支撑座Ⅰ垂直连接；所述正电极棒和负电极棒的另一端均与电极支撑座Ⅱ垂直连接。

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