WO2021137122A1 - Способ и система очистки оптических элементов от пыли - Google Patents

Способ и система очистки оптических элементов от пыли Download PDF

Info

Publication number
WO2021137122A1
WO2021137122A1 PCT/IB2020/062453 IB2020062453W WO2021137122A1 WO 2021137122 A1 WO2021137122 A1 WO 2021137122A1 IB 2020062453 W IB2020062453 W IB 2020062453W WO 2021137122 A1 WO2021137122 A1 WO 2021137122A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
flow
optical elements
cleaning
dust
Prior art date
Application number
PCT/IB2020/062453
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Дмитрий ЧУХЛАНЦЕВ
Владимир УМНОВ
Виктор Мальцев
Кирилл КОЗЛОВ
Original Assignee
Дмитрий ЧУХЛАНЦЕВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий ЧУХЛАНЦЕВ filed Critical Дмитрий ЧУХЛАНЦЕВ
Publication of WO2021137122A1 publication Critical patent/WO2021137122A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/142—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment

Definitions

  • the invention relates to means for cleaning optical components and can be used, in particular, in lasers.
  • a system for cleaning optical elements containing a device for creating and adjusting an air flow, an air cleaning device, and means for supplying an air flow to optical components (CN 203566087, published on April 30, 2014).
  • the disadvantage of this known tool is the lack of directional movement of the air flow containing dust from the cleaned surface. Dust blown off by a stream of compressed air from the surface to be cleaned randomly settles on nearby structural elements and can subsequently return to this surface. In addition, without orienting the direction of movement of the compressed air flow on the surface to be cleaned from dust, it may swirl and dust particles may cause scratches on the surface.
  • the problem solved by the invention is to improve the quality and efficiency of cleaning the optical components of various devices and systems, in particular the optical components of lasers.
  • the technical result of the invention is the creation of a directed flow of polluting particles due to the attraction of the flow of ionized air by an oppositely charged intake, an increase in the life cycle of the optical elements of laser installations.
  • the specified technical result is achieved in that the method for cleaning the optical elements from dust consists in creating a stream of purified air, ionizing said stream, the resulting stream of positive or negative ions is directed to the cleaned surfaces of the optical elements and blowing them off, taking said air stream after blowing off with the help of the intake having an electric charge that is opposite to the charge of the ions in said stream.
  • the system for cleaning the optical elements from dust contains a compressor connected by pipelines, an air flow cleaning device, an air flow ionization device and a device for blowing the optical elements with a stream of positive or negative ions, the system contains an intake for taking the said air flow after blowing, wherein said intake has an electric charge that is opposite to the charge of ions in said flow.
  • the specified technical result is also achieved by the fact that it contains at least one means for regulating the air flow.
  • the specified technical result is also achieved by the fact that it contains a device for forming the direction of the flow of ionized air on the surfaces to be cleaned, made in the form of a slotted device, the slots of which are oriented along the surfaces to be cleaned.
  • the air purification device contains at least one filter.
  • the specified technical result is also achieved by the fact that the means for regulating the air flow is made in the form of a valve.
  • the specified technical result is also achieved by the fact that the ionization device creates a flow of positively charged ions.
  • a distinctive feature of the present invention is that the flow of ionized air of a certain The charge charges the dust particles blown off the surfaces to be cleaned, which are then captured by the intake having the opposite electrical charge.
  • Figure 1 shows a diagram of a cleaning system.
  • a natural way to deal with dust is to reliably seal the optical path.
  • This is not always possible, largely due to the technical complexity or inappropriate attitude to this issue on the part of laser equipment manufacturers.
  • One of the ways to protect optical elements from dust ingress is to create an excess pressure of an inert gas in a hermetically sealed channel of the optical path. transmission of radiation from the laser to the focusing lens.
  • reliable sealing of the optical path channel is expensive and requires careful maintenance of its condition.
  • the method for cleaning optical elements from dust consists in the fact that a stream of purified air is created with the help of a compressor and ionization is carried out. The resulting flux of positive or negative ions is then directed to the surfaces of the optical elements to be cleaned, and their intensive blowing is carried out.
  • the flow of ionized air carries away solid particles of various contaminants, for example, dust, from the surfaces to be cleaned, and then enters the intake.
  • the function of the intake is the maximum possible collection of contaminated ionized flow.
  • the intake is charged with an electric charge, which is opposite in sign to the charge of the ions in the said flow.
  • the method is carried out using the system shown in Fig. 1 using a laser as an example.
  • FIG. 1 shows an optical system 1 of a laser device having a dust protection device 4.
  • the system for cleaning optical elements 6 from dust contains, connected by pipelines 10 and 11, a device 15 for cleaning an air stream with a compressor 14, a device 2 for ionizing an air stream and a device 5 for blowing the optical elements with a stream of positive or negative ions 9.
  • the system contains an intake 7 for sampling the air flow after blowing the optical elements 6.
  • the intake 7 is charged with an electric charge, which is opposite to the charge of ions 9 in the air flow.
  • the system contains at least one means for regulating the air flow, for example, a valve installed on the pipeline 10.
  • the system contains a device 17 for forming the direction of the flow of ionized air on the surfaces to be cleaned 6, made, for example, in the form of a slot nozzle, the slots of which are oriented along the surfaces to be cleaned 6.
  • the air purification device 15 contains at least one filter.
  • each of the optical elements 6 is a device 17 for forming the direction of the flow of ionized air to the surfaces to be cleaned 6.
  • each optical element 6 On the opposite side of each optical element 6, a device 7 is installed for intake of air with dust particles removed from the surface of the optical elements 6.
  • Intake 7 is connected by a pipeline 13 for removing polluted air with a device for cleaning outgoing air 3, respectively.
  • the bushing 8 electrically isolates the air intake device from the conductive elements of the laser installation, and the pipeline 13 serves to remove the cleaned air through the outlet air purification device 3.
  • the proposed system for cleaning the optical components of laser installations from dust works as follows.
  • the compressor 14 creates a small (0.02-0.05 MPa) excess air pressure.
  • An air ionizer 2 is turned on, creating a positive or negative charge (potential) for air ions.
  • the flow of compressed, purified and ionized air is directed to the cleaned surfaces 6 by the blower 5 and the flow direction forming device 17, flowing over the surface of the optical elements 6 and charges the dust particles with a corresponding charge.
  • the particles are then moved by the air flow to the intake 7 and are attracted to it, since the intake 7 is charged with an opposite charge. Further, the air flow is directed to the cleaning device 3, where it is neutralized and the particles settle on the filter. Then the purified air is sent to the atmosphere.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к средствам очистки оптических элементов. Система содержит соединённые трубопроводами (10) и (11) устройство (15) очистки потока воздуха с компрессором (14), устройство 2 ионизации потока воздуха и устройство (5) обдува оптических элементов потоком положительных или отрицательных ионов (9). Заборник (7) потока ионов заряжен противоположным зарядом. Технический результат: улучшение качества очистки.

Description

СПОСОБ И СИСТЕМА ОЧИСТКИ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ОТ ПЫЛИ
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к средствам очистки оптических компонентов и может использоваться, в частности, в лазерах.
Уровень техники
В качестве наиболее близкого аналога выбрана система очистки оптических элементов, содержащая устройство создания и регулировки воздушного потока, устройство очистки воздуха, средства подачи потока воздуха на оптические компоненты (CN 203566087, опубликован 30.04.2014). Недостатком данного известного средства является отсутствие направленного движения воздушного потока, содержащего пыль с очищенной поверхности. Пыль, сдуваемая потоком сжатого воздуха с очищаемой поверхности, хаотично оседает на расположенных поблизости конструктивных элементах и впоследствии может вновь возвратится на эту поверхность. Кроме этого без ориентации направления движения потока сжатого воздуха по очищаемой от пыли поверхности может происходить его завихрение и нанесение частицами пыли на поверхности царапин. Указанные недостатки в значительной степени снижает качество и эффективность предложенного технического решения.
Сущность изобретения
Задачей, решаемой изобретением, является повышение качества и эффективности очистки оптических компонентов различных устройств и систем, в частности оптических компонентов лазеров.
Техническим результатом изобретения является создание направленного потока загрязняющих частиц за счёт притяжения потока ионизированного воздуха противоположно заряженным заборником, увеличение жизненного цикла оптических элементов лазерных установок.
Указанный технический результат достигается тем, что способ очистки оптических элементов от пыли состоит в том, что создают поток очищенного воздуха, осуществляют ионизацию упомянутого потока, полученный поток положительных или отрицательных ионов направляют на очищаемые поверхности оптических элементов и осуществляют их обдув, осуществляют забор упомянутого потока воздуха после обдува с помощью заборника, имеющего электрический заряд, который противоположен заряду ионов в упомянутом потоке.
Указанный технический результат достигается также тем, что система очистки оптических элементов от пыли содержит соединённые трубопроводами компрессор, устройство очистки потока воздуха, устройство ионизации потока воздуха и устройство обдува оптических элементов потоком положительных или отрицательных ионов, система содержит заборник для забора упомянутого потока воздуха после обдува, при этом упомянутый заборник имеет электрический заряд, который противоположен заряду ионов в упомянутом потоке.
Указанный технический результат достигается также тем, что содержит, по меньшей мере, одно средство регулирования потока воздуха.
Указанный технический результат достигается также тем, что содержит устройство формирования направления потока ионизированного воздуха на очищаемые поверхности, выполненное в виде щелевого устройства, щели которого ориентированы вдоль очищаемых поверхностей.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство очистки воздуха содержит, по меньшей мере, один фильтр.
Указанный технический результат достигается также тем, что средство регулирования потока воздуха выполнено в виде клапана.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство ионизации создаёт поток положительно заряженных ионов.
Отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что поток ионизированного воздуха определённого заряда заряжает частицы пыли, сдуваемые с очищаемых поверхностей, которые затем улавливаются заборником, имеющим противоположных электрический заряд.
Перечень фигур чертежей
На Фиг.1 показана схема системы очистки.
Осуществление изобретения
При попадании на рабочую поверхность оптического элемента (например, лазера) пыли резко повышается температура его нагрева, снижаются оптические свойства и образуются прижоги, что в конечном итоге приводит к повреждению поверхности и преждевременному выходу элемента из строя. Поэтому, например, в лазерных установках с СОг лазером большой мощности необходимо обеспечивать эффективную защиту рабочей поверхности оптических элементов от попадания пыли.
При отсутствии воздействия света в закрытой конструкции оптических систем и электростатического поля оптических элементов, оседающая на них пыль в подавляющем большинстве случаев не имеет электрического заряда.
Естественным способом борьбы с пылью является надежная герметизация оптического тракта. Однако это не всегда удается во многом вследствие технической сложности или ненадлежащего отношения к этому вопросу со стороны производителей лазерного оборудования. Одним из способов защиты оптических элементов от попадания на них пыли является создание избыточного давления инертного газа в герметично закрытом канале оптического тракта прохождения излучения от лазера до фокусирующей линзы. Однако при наличии подвижных соединений надежная герметизация канала оптического тракта является дорогостоящей и требует тщательного ухода за ее состоянием.
Чаще всего используется ручная периодическая чистка оптических элементов в специальных перчатках с использованием жидкостей (спирта или ацетона), салфеток тампонов и кисточек. Для этого в конструкции лазерной установки предусматриваются герметично закрываемые кожухами места доступа к оптическим компонентам. Использование потока газа для очистки оптических элементов от пыли с помощью груш или форсунок требует аккуратности, так как при турбулентном истечении газа его поток может привести к царапинам частицами пыли на их поверхности (Правила при работе и очистки оптики: Электронный ресурс https://npkse.ru/articles/346642-pravya-pn-rabote -ochistki-optiki/2018). Недостатком ручной очистки поверхности оптических компонентов лазерных установок является возможность нерегламентированных недопустимых воздействий в виде царапин и пятен на очищаемую поверхность.
Способ очистки оптических элементов от пыли, в соответствии с настоящим изобретением, состоит в том, что с помощью компрессора создают поток очищенного воздуха и осуществляют его ионизацию. Полученный поток положительных или отрицательных ионов далее направляют на очищаемые поверхности оптических элементов и осуществляют их интенсивный обдув.
Поток ионизированного воздуха увлекает с очищаемых поверхностей твердые частицы различных загрязнений, например, пыли, и далее попадает в заборник. Функцией заборника является максимально возможное улавливание загрязнённого ионизированного потока. Для максимального улавливания загрязняющих частиц заборник заряжают электрическим зарядом, который противоположен по знаку заряду ионов в упомянутом потоке.
Способ осуществляется с помощью системы, показанной на Фиг.1 на примере лазера.
На Фиг.1 показана оптическая система 1 лазерного устройства, имеющая устройство 4 защиты от пыли.
Система очистки оптических элементов 6 от пыли содержит соединённые трубопроводами 10 и 11 устройство 15 очистки потока воздуха с компрессором 14, устройство 2 ионизации потока воздуха и устройство 5 обдува оптических элементов потоком положительных или отрицательных ионов 9.
Система содержит заборник 7 для забора потока воздуха после обдува оптических элементов 6. Заборник 7 заряжен электрическим зарядом, который противоположен заряду ионов 9 в потоке воздуха.
Система содержит, по меньшей мере, одно средство регулирования потока воздуха, например, клапан, установленный на трубопроводе 10.
Система содержит устройство 17 формирования направления потока ионизированного воздуха на очищаемые поверхности 6, выполненное, например, в виде щелевой форсунки, щели которой ориентированы вдоль очищаемых поверхностей 6.
Устройство 15 очистки воздуха содержит, по меньшей мере, один фильтр.
С помощью трубопровода 11 подаётся сжатый и очищенный воздух с регулируемым расходом. Вдоль одной из сторон каждого из оптических элементов 6 расположено устройство 17 формирования направления потока ионизированного воздуха на очищаемые поверхности 6.
На противоположной стороне каждого оптического элемента 6 установлено устройство 7 для забора воздуха с частицами пыли, удаленной с поверхности оптических элементов 6.
Заборник 7 соединён трубопроводом 13 для отвода загрязнённого воздуха с устройством очистки выходящего воздуха 3 соответственно. Втулка 8 электрически изолирует устройство забора воздуха от токопроводящих элементов лазерной установки, а трубопровод 13 служит для отвода очищенный воздух через устройство 3 очистки выходящего воздуха.
Предлагаемая система очистки оптических компонентов лазерных установок от пыли работает следующим образом. С помощью компрессора 14 создается небольшое (0,02-0,05мПа) избыточное давление воздуха. Включается ионизатор 2 воздуха, создающий положительный или отрицательный заряд (потенциал) ионам воздуха. Поток сжатого, очищенного и ионизированного воздуха направляется на очищаемые поверхности 6 устройством 5 обдува и устройством 17 формирования направления потока, протекая по поверхности оптических элементов 6 и заряжает частицы пыли соответствующих зарядом. Частицы далее перемещаются потоком воздуха к заборнику 7 и притягиваются к нему, поскольку заборник 7 заряжен противоположным зарядом. Далее поток воздуха направляется в устройство 3 очистки, где нейтрализуется и частицы оседают на фильтре. Далее очищенный воздух направляется в атмосферу.
Выполнение системы очистки оптических элементов лазеров, лазерных головок и т.п. от пыли с использованием ионизатора воздуха значительно повысит эффективность и качество очистки оптических элементов без снятия защитных кожухов и механического воздействия на их поверхность и увеличит жизненный цикл оптических элементов.

Claims

Формула изобретения
1. Способ очистки оптических элементов от пыли, состоящий в том, что создают поток очищенного воздуха, осуществляют ионизацию упомянутого потока, полученный поток положительных или отрицательных ионов направляют на очищаемые поверхности оптических элементов и осуществляют их обдув, осуществляют забор упомянутого потока воздуха после обдува с помощью заборника, имеющего электрический заряд, который противоположен заряду ионов в упомянутом потоке.
2. Система очистки оптических элементов от пыли, содержащая соединённые трубопроводами компрессор, устройство очистки потока воздуха, устройство ионизации потока воздуха и устройство обдува оптических элементов потоком положительных или отрицательных ионов, система содержит заборник для забора упомянутого потока воздуха после обдува, при этом упомянутый заборник имеет электрический заряд, который противоположен заряду ионов в упомянутом потоке.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одно средство регулирования потока воздуха.
4. Система по п.2, отличающаяся тем, что содержит устройство формирования направления потока ионизированного воздуха на очищаемые поверхности, выполненное в виде щелевого устройства, щели которого ориентированы вдоль очищаемых поверхностей.
5. Система по п.2, отличающаяся тем, что устройство очистки воздуха содержит, по меньшей мере, один фильтр.
6. Система по п.З, отличающаяся тем, что средство регулирования потока воздуха выполнено в виде клапана.
7. Система по п.1 отличающаяся тем, что устройство ионизации создаёт поток положительно заряженных ионов.
PCT/IB2020/062453 2019-12-29 2020-12-24 Способ и система очистки оптических элементов от пыли WO2021137122A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144834 2019-12-29
RU2019144834A RU2733767C1 (ru) 2019-12-29 2019-12-29 Способ очистки оптических элементов от пыли и система для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021137122A1 true WO2021137122A1 (ru) 2021-07-08

Family

ID=72927142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2020/062453 WO2021137122A1 (ru) 2019-12-29 2020-12-24 Способ и система очистки оптических элементов от пыли

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2733767C1 (ru)
WO (1) WO2021137122A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008137016A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
RU111794U1 (ru) * 2011-07-28 2011-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" Устройство для лазерной резки
CN203566087U (zh) * 2013-10-18 2014-04-30 昆山思拓机器有限公司 激光设备光学器件防灰尘系统
US20180333806A1 (en) * 2017-05-17 2018-11-22 Roche Molecular Systems, Inc. System for processing a dried fluid sample substrate and method therefor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2098871C1 (ru) * 1995-08-08 1997-12-10 Акционерное общество закрытого типа "Технолазер" Способ разделки и замены технологических каналов тепловыделяющих сборок ядерных реакторов канального типа
EP1149660A1 (en) * 2000-04-03 2001-10-31 Rexam Beverage Packaging AB Method and device for dust protection in a laser processing apparatus
RU134099U1 (ru) * 2013-07-19 2013-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Лазерный Центр" Лазерная режущая головка

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008137016A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
RU111794U1 (ru) * 2011-07-28 2011-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" Устройство для лазерной резки
CN203566087U (zh) * 2013-10-18 2014-04-30 昆山思拓机器有限公司 激光设备光学器件防灰尘系统
US20180333806A1 (en) * 2017-05-17 2018-11-22 Roche Molecular Systems, Inc. System for processing a dried fluid sample substrate and method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2733767C1 (ru) 2020-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108227400B (zh) 光刻装置
JP2002144073A (ja) 光加工装置
CN101104157B (zh) 捕集飘浮物装置和排斥飘浮物装置
WO2003026363A8 (en) Discharge source with gas curtain for protecting optics from particles
KR20090052274A (ko) 노광장치
KR102017653B1 (ko) 습식 및 건식 혼합 전기집진기
US20190160475A1 (en) Electrostatic air filter
JP7312541B2 (ja) 被加工物をクランプし、密封するよう構成されたクランプシステムを伴う可動キャリッジを有する、レーザアブレーションシステム
RU2733767C1 (ru) Способ очистки оптических элементов от пыли и система для его осуществления
US5316970A (en) Generation of ionized air for semiconductor chips
RU200651U1 (ru) Устройство для очистки оптических элементов лазера
US11287753B2 (en) Cleaning apparatus and methods of cleaning
KR101430524B1 (ko) 미세먼지 제거를 위한 습식 전기집진기
Al-Arainy et al. Influence of sand/dust contamination on the breakdown of asymmetrical air gaps under switching impulses
CN101383475A (zh) 一种光学谐振腔中的腔镜防污染方法及专用装置
JP4679813B2 (ja) パーティクル付着防止装置及び方法、大気搬送装置、真空搬送装置、並びに半導体製造装置
US10678149B2 (en) Method and apparatus for maintaining the surface of a reticle free of particles
CN104028897B (zh) 全封闭激光打标机
US3899137A (en) Cleaning device for photo-slides
RU2669607C1 (ru) Бокс видеокамеры наблюдения, размещаемый в дробеструйной установке внутри дробеструйной камеры
KR20120052773A (ko) 습식 전기집진기의 집진극 구조
CN214441732U (zh) 清洁装置
KR100530098B1 (ko) 카메라 시계확보를 위한 방진장치
CN209681423U (zh) 远心场镜的防护装置
JPS605395B2 (ja) レ−ザ加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20909217

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 04/11/2022)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20909217

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1