CN1695872A - 一种基于激光冲击波技术的聚焦镜保护方法与装置 - Google Patents

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殷苏民
冯爱新
周建忠
张永康
左敦稳
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Abstract

本发明涉及机械制造与激光应用技术领域，其在聚焦镜和冲击试样间设置一与伺服电机和防护玻璃清洁装置依次相连的防护盘。在激光冲击时，激光透过防护盘上的防护玻璃冲击试样，从而保护镜片；在两次激光脉冲冲击间隔时段，伺服电机带动防护盘转过一定角度，使被约束层的被污染部位离开激光冲击部位，而让经防护玻璃清洁装置快速清洁后的防护盘部位移到激光冲击部位，为下次冲击做好准备；在激光冲击的同时，防护玻璃清洁装置进行防护盘的受污染部位的清洁和干燥。其具有结构简单、成本低、简化镜片清洁过程、便于实现多点连续冲击的优点。

Description

一种基于激光冲击波技术的聚焦镜保护方法与装置
技术领域
本发明涉及机械制造与激光应用技术领域，特指一种基于激光冲击波技术的聚焦镜保护方法与装置。
背景技术
自20世纪60年代激光器问世以来，激光技术得到了迅速的发展与运用，激光冲击波技术、激光切割技术、激光焊接技术、激光打标技术、激光熔覆技术、激光检测技术等激光应用技术目前广泛应用于机械工程、航空航天、微电子、军事等各行各业中。
激光冲击波的产生是高功率密度的强激光与物质进行相互作用，在极短的时间内(通常30～40ns)使物质表面加热并突然气化而形成高压等离子体，从而形成冲击波。利用激光冲击波现象进行各种工程应用的技术即为激光冲击波技术，例如激光冲击强化、激光冲击层裂技术、激光冲击成型技术等等。
约束层对激光冲击波现象具有增效作用，是产生较明显激光冲击波效应的重要手段。可见，约束层技术是激光冲击波得以工程应用的关键和前提条件。目前所采用的约束层通常有水玻璃、K9玻璃、流水以及柔性贴膜等。
但冲击波在作用于靶材的同时，对约束层也产生同样的冲击效应，这往往使约束层破坏。当冲击波的能量足够大时，使强度相对较弱的固体约束层飞溅破损，也会使流水约束层产生水花飞溅，飞溅产物粘附在约束层前方的聚焦镜上，污染镜片，必须经过较为繁琐的镜片清洁后才能再次冲击，这样就无法实现多点连续冲击。另外，在约束层飞溅于镜片表面和使用受污染镜片进行激光聚焦冲击过程中，通常容易造成镜片损坏而无法继续使用，使激光冲击过程中断。
发明内容
本发明针对上述约束层技术使用过程中存在的问题，提出一种基于激光冲击波技术的聚焦镜保护方法与装置，实现对约束层前方的聚焦镜实现防护和快速清洁。
本发明方法是在聚焦镜和冲击试样间设置一与伺服电机和防护玻璃清洁装置依次相连的防护盘。在激光冲击时，激光透过防护盘上的防护玻璃冲击试样，从而保护镜片；在两次激光脉冲冲击间隔时段，伺服电机带动防护盘转过一定角度，使被约束层的被污染部位离开激光冲击部位，而让经防护玻璃清洁装置快速清洁后的防护盘部位移到激光冲击部位，为下次冲击做好准备；在激光冲击的同时，防护玻璃清洁装置进行防护盘的受污染部位的清洁和干燥。
本发明聚焦镜保护装置包括防护盘、伺服电机、防护玻璃清洁装置、控制系统等组成。
防护盘由盘体、防护玻璃、防护玻璃压紧装置依次相连组成。防护玻璃通过压紧装置与盘体相连。防护盘部件通过联结螺钉与安装在支架上的伺服电机端部的定位盘相连。支架与防护玻璃清洁装置和安装在支架上的防护罩依次相连，防护玻璃清洁装置安装在防护盘的非激光冲击区域。控制系统由控制器以及与之相连的激光器控制器、伺服电机组成，并与防护玻璃清洁装置相连。其功能是控制激光器、伺服电机和防护玻璃清洁装置的动作。
防护玻璃压紧装置是压紧螺母或由压紧螺钉及压板组成。
防护玻璃两面镀有对相关激光波长具有增透作用的增透膜，增透膜厚度为2～4μm，从而减少通过玻璃时激光能量的损失。
其具有结构简单、成本低、简化镜片清洁过程、便于实现多点连续冲击的优点。
附图说明
图1为本发明装置示意图
图2为实施例1的防护盘部件的结构组成示意图
图3为图2的右侧视图
图4为实施例2的防护盘部件的结构组成示意图
图5为图4的侧视图
(1)激光器  (2)聚焦镜  (3)约束层  (4)工作台  (5)夹具  (6)试件(7)联结螺钉  (8)防护罩  (9)防护玻璃清洁装置  (10)防护盘  (11)控制器(12)激光器控制器  (13)伺服电机  (14)定位盘  (15)支架  (16)压紧螺母(17)防护玻璃  (18)盘体  (19)压紧螺钉  (20)压板
实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明装置包括防护盘(10)、伺服电机(13)、防护玻璃清洁装置(9)、控制系统。
防护盘由盘体(18)、防护玻璃(17)、防护玻璃压紧装置依次相连组成。防护玻璃(17)通过压紧装置与盘体相连，当防护玻璃损坏或污染十分严重时，拆除压紧装置，更换新的防护玻璃，进行激光冲击。
防护盘部件(10)通过联结螺钉(7)与安装在支架(15)上的伺服电机(13)端部的定位盘(14)相连。
防护玻璃两面镀有对相关激光波长具有增透作用的增透膜，增透膜厚度为2～4μm，从而减少通过玻璃时激光能量的损失。
支架(15)与防护玻璃清洁装置(9)和防护罩(9)依次相连，防护玻璃清洁装置(9)安装在防护盘(10)的非激光冲击区域，安装在支架(15)上的防护罩(9)对防护玻璃清洁装置和防护盘的非激光冲击区域进行保护，使其免受溅射出的约束层的污染。
控制系统由控制器(11)以及与之相连的激光器控制器(12)、伺服电机(13)组成，并与防护玻璃清洁装置。其功能是控制激光器、伺服电机和防护玻璃清洁装置的动作。
将本发明所述聚焦镜保护装置的防护盘(10)置于聚焦镜(2)和试件(6)之间，激光器(1)发出的脉冲激光经聚焦镜(2)，透过的防护玻璃(16)，作用于安装在工作台(4)上的夹具(5)中的试件(6)上。在激光冲击作用于试件(6)时，防护玻璃片(17)挡住飞溅出来的约束层物质污染聚焦镜(2)，保护聚焦镜。在脉冲激光间隔之间，控制器(11)在控制激光器脉冲能量的停止与输出的同时，控制伺服电机(13)转过一定角度，如图2所示为90°，从而使与被联结螺钉(7)固定在定位盘(14)上的防护盘(10)转过移相应角度，使被约束层的污染的防护盘的部位离开激光冲击部位，而让经快速清洁后的防护玻璃随防护盘转到激光冲击部位，为下次冲击做好准备；在下次激光冲击的同时，控制系统控制防护玻璃清洁装置(9)工作，进行受污染部位的防护盘的清洁和干燥。
实施例1：
防护玻璃压紧装置是压紧螺母(16)，当防护玻璃损坏或污染十分严重时，拆除压紧螺母(16)，更换新的防护玻璃片，重新进行激光冲击。
本实施例，防护玻璃片更换方便，防护玻璃损耗较少，但在重复冲击次数较多时，可能因防护玻璃无法再用而必须更换，影响冲击进程。因此，本实施例适用于重复冲击次数较少时或试验研究阶段。
实施例2：
防护玻璃压紧装置由压紧螺钉(19)及压板(20)组成。
当防护玻璃损坏或污染十分严重时，拆除压紧螺钉(18)和压板(19)，更换新的防护玻璃板，重新进行激光冲击。
本实施例中，防护玻璃片更换方便，生产效率高，防护玻璃较大，价格较高，便于实现多点连续冲击，适用于重复冲击次数较多时或激光冲击工程应用中。

Claims (4)

1.一种基于激光冲击波技术的聚焦镜保护方法，其特征是在聚焦镜和冲击试样间设置与伺服电机和防护玻璃清洁装置依次相连的防护盘；在激光冲击时，激光透过防护盘上的防护玻璃冲击试样；在两次激光脉冲冲击间隔时段，伺服电机带动防护盘转过一定角度，使被约束层的被污染部位离开激光冲击部位，而让经防护玻璃清洁装置快速清洁后的防护盘部位移到激光冲击部位；在激光冲击的同时，防护玻璃清洁装置进行防护盘的受污染部位的清洁和干燥。
2.一种基于激光冲击波技术的聚焦镜保护装置，其特征在于包括防护盘(10)、伺服电机(13)、防护玻璃清洁装置(9)、控制系统，防护盘由盘体(18)、防护玻璃(17)、防护玻璃压紧装置依次相连组成，防护玻璃(17)通过压紧装置与盘体相连，防护盘部件(10)通过联结螺钉(7)与安装在支架(15)上的伺服电机(13)端部的定位盘(14)相连，支架(15)与防护玻璃清洁装置(9)和安装在支架(15)上的防护罩(8)依次相连，防护玻璃清洁装置(9)安装在防护盘(10)的非激光冲击区域；控制系统由控制器(11)以及与之相连的激光器控制器(12)、伺服电机(13)组成，并与防护玻璃清洁装置相连。
3.根据权利要求2所述的聚焦镜保护装置，其特征在于防护玻璃压紧装置是压紧螺母(16)或由压紧螺钉(19)及压板(20)组成。
4.根据权利要求2所述的聚焦镜保护装置，其特征在于防护玻璃两面镀有对相关激光波长具有增透作用的增透膜，增透膜厚度为2～4μm。
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