[發(fā)明專(zhuān)利]超聲檢測(cè)窄脈寬激光除污機(jī)及其除污方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710061363.6
• 申請(qǐng)日: 2007-10-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101143364A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋峰;田彬;鄒萬(wàn)芳;何真;劉淑靜;?？棕?/a>;田建國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南開(kāi)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B08B7/00
• 分類(lèi)號(hào): B08B7/00;B08B15/00;B23K26/36;B23K26/04;B23K26/06;B23K26/08;B23K26/42;G01N29/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種可以清除基底物質(zhì)表面污染物的超聲檢測(cè)窄脈寬激光除污機(jī)，其特征在于該裝置包括窄脈寬激光器裝置(1)、光束調(diào)整傳輸裝置(2)、移動(dòng)平臺(tái)裝置(3)、超聲檢測(cè)裝置(4)、自動(dòng)控制裝置(5)、吸塵回收裝置(6)，該裝置利用窄脈寬激光與物體作用時(shí)間極短的性質(zhì)，首先將窄脈寬激光器所產(chǎn)生的激光通過(guò)光束調(diào)整傳輸裝置進(jìn)行光斑整形并傳輸?shù)奖磺逑次矬w表面，激光與被清洗物體相互作用所產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)沖擊波能夠清除物體表面的污物，同時(shí)超聲檢測(cè)裝置可以采集振動(dòng)所形成的超聲信號(hào)，并傳送給自動(dòng)控制裝置進(jìn)行分析，自動(dòng)控制裝置根據(jù)超聲信號(hào)變化規(guī)律來(lái)分析出清洗狀態(tài)并及時(shí)控制清洗過(guò)程，從而保證污物被清除的同時(shí)介質(zhì)表面的完好。

2.按照權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)窄脈寬激光除污機(jī)，其特征在于窄脈寬激光器裝置的輸出激光為窄脈寬激光，激光脈寬在十幾納秒或者更短，激光脈沖能量為100mJ～10J；激光波長(zhǎng)可以是全波段；激光器的開(kāi)啟和關(guān)閉、輸出能量、工作頻率的控制電路與自動(dòng)控制裝置電路連接以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

3.按照權(quán)利要求2所述的超聲檢測(cè)窄脈寬激光除污機(jī)，其特征在于窄脈寬激光器裝置的激光波長(zhǎng)的全波段可以是紫外、紅外、可見(jiàn)。

4.按照權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)窄脈寬激光除污機(jī)，其特征在于光束調(diào)整傳輸裝置包括光束耦合裝置、光束傳導(dǎo)裝置、激光輸出頭，其中光束耦合裝置內(nèi)部主要部件為耦合透鏡與整形透鏡；光束傳導(dǎo)裝置可以是導(dǎo)光臂或傳能光纖；激光輸出頭內(nèi)部包括準(zhǔn)直透鏡，外部安裝小型固體激光器或LED作為定位光束，整套裝置由金屬殼連接保護(hù)。

5.按照權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)窄脈寬激光除污機(jī)，其中的移動(dòng)平臺(tái)裝置由步進(jìn)電機(jī)或機(jī)械臂、導(dǎo)軌、清洗平臺(tái)組成，其特征在于清洗平臺(tái)上配有多孔以及固定架，可以放置和固定激光輸出端或小型樣品；步進(jìn)電機(jī)(單個(gè)或多個(gè))或機(jī)械臂可以帶動(dòng)清洗平臺(tái)作二維、三維或更多維移動(dòng)；移動(dòng)方式可以是直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)等其他復(fù)雜運(yùn)動(dòng)；移動(dòng)速度和精度可以調(diào)節(jié)。

6.按照權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)窄脈寬激光除污機(jī)，其特征在于超聲檢測(cè)裝置，是可以接收清洗中樣品產(chǎn)生的特殊波段的超聲信號(hào)，并產(chǎn)生數(shù)字/模擬信號(hào)給控制系統(tǒng)，通過(guò)特定的分析方法來(lái)檢測(cè)樣品清洗情況的裝置。

7.按照權(quán)利要求1所述的超聲檢測(cè)窄脈寬激光除污機(jī)，其中的自動(dòng)控制裝置主要是一臺(tái)PLC、單片機(jī)或計(jì)算機(jī)組成的控制電路，其特征在于自動(dòng)控制裝置可以接收超聲檢測(cè)裝置反饋的信號(hào)，并利用相應(yīng)的窄脈寬激光清洗中產(chǎn)生的超聲波信號(hào)變化規(guī)律來(lái)分析出清洗狀態(tài)，并由此控制窄脈寬激光器裝置、移動(dòng)平臺(tái)裝置的工作狀態(tài)和參數(shù)。

8.按照權(quán)利要求7所述的超聲檢測(cè)窄脈寬激光除污機(jī)，其特征在于自動(dòng)控制裝置可以采用人工控制替代自動(dòng)控制，即自動(dòng)控制裝置直接根據(jù)操作者發(fā)出的工作狀態(tài)指令來(lái)控制窄脈寬激光器裝置、移動(dòng)平臺(tái)裝置的工作狀態(tài)和參數(shù)，而不受此刻清洗狀態(tài)的控制，人工控制時(shí)自動(dòng)控制不起作用。

9.按照權(quán)利要求7、8其中之一所述的超聲檢測(cè)窄脈寬激光除污機(jī)，其特征在于吸塵回收裝置主要由抽氣口、導(dǎo)氣管、抽塵壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)物室構(gòu)成，使用時(shí)可以固定在被清洗樣品附近，抽氣口正對(duì)樣品，以便及時(shí)吸排已清除污物避免其造成二次污染，同時(shí)將污物回收，其工作電路受自動(dòng)控制裝置控制。

10.一種超聲檢測(cè)窄脈寬激光清除污物的方法，其特征在于該除污方法為，首先根據(jù)具體的樣品和污物性質(zhì)，通過(guò)自動(dòng)控制裝置輸入激光器工作參數(shù)或從自動(dòng)控制裝置給出的參數(shù)中進(jìn)行選擇；其次利用激光輸出頭的定位光束對(duì)準(zhǔn)要清洗的部位并調(diào)整激光輸出頭與被清洗介質(zhì)表面距離來(lái)獲得所需要的光斑大小，并結(jié)合樣品表面大小設(shè)定移動(dòng)平臺(tái)裝置的移動(dòng)方式；然后將吸塵回收裝置抽氣口放置在樣品表面附近，對(duì)準(zhǔn)樣品表面，并使其工作；而后啟動(dòng)窄脈寬激光器裝置，在除污過(guò)程中，超聲信號(hào)檢測(cè)分析系統(tǒng)可以判斷污物是否被能被清除，如果不可以清除污物，控制系統(tǒng)會(huì)逐步提高激光器的能量，直到污物可以清除為止，若污物可以被清除干凈，控制系統(tǒng)就會(huì)恢復(fù)預(yù)設(shè)的激光能量值，并控制移動(dòng)平臺(tái)裝置根據(jù)設(shè)定的移動(dòng)步長(zhǎng)移動(dòng)樣品或激光輸出頭到下一個(gè)除污位置，并且當(dāng)激光能量值持續(xù)高于某個(gè)數(shù)值時(shí)，自動(dòng)控制裝置會(huì)用該值替代預(yù)設(shè)激光能量值，如此反復(fù)完成整個(gè)樣品表面除污過(guò)程；最后關(guān)閉整套裝置，并從吸塵回收裝置的儲(chǔ)物室取出清除掉的污物；在清洗過(guò)程中也可以采用人工控制的方法替代自動(dòng)控制，即操作者可以根據(jù)需要來(lái)直接控制除污過(guò)程中的各種裝置的工作狀態(tài)和參數(shù)，包括激光器的工作和停止，激光脈沖能量，重復(fù)頻率，清洗位置的移動(dòng)，并且人工控制與自動(dòng)控制可以根據(jù)實(shí)際需要切換使用；清除污物所用的激光為窄脈寬激光，激光脈寬在十幾納秒或者更短，激光脈沖能量為100mJ～10J；激光波長(zhǎng)可以是全波段；所用窄脈寬激光波長(zhǎng)的全波段可以是紫外、紅外、可見(jiàn)。