[發(fā)明專利]光學(xué)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)部件及線纜真空污染控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210190261.5
• 申請(qǐng)日: 2012-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102728591A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉兵;肖梅;康學(xué)軍;夏柱紅;祁爭(zhēng)健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B08B15/02
• 分類號(hào): B08B15/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在大功率激光光學(xué)系統(tǒng)中污染物的控制技術(shù)，特別是對(duì)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等需要潤(rùn)滑的運(yùn)動(dòng)部件以及導(dǎo)線等材料在真空中釋放的有機(jī)污染物，以及污染物受激光幅照后產(chǎn)生的顆粒、碎片在光學(xué)元件上沉積帶來(lái)的光學(xué)系統(tǒng)污染的控制方法。該技術(shù)可應(yīng)用于大功率激光光源、極紫外光源、超潔凈分析儀器、超高真空等系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)部件污染物的控制，可提高系統(tǒng)潔凈度，提高光學(xué)元件的工作壽命。

背景技術(shù)

在大功率激光泵浦光源及應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)、極紫外光源光學(xué)系統(tǒng)、超潔凈分析儀器中，由于揮發(fā)性有機(jī)污染物在光學(xué)表面的沉積，將直接影響光學(xué)元件的性能和壽命，特別是在強(qiáng)激光作用下使有機(jī)污染物形成氣溶膠顆粒污染物，這些顆粒污染物在光學(xué)表面沉積還會(huì)帶來(lái)光學(xué)元件的損傷，因此在這些系統(tǒng)中對(duì)污染物的控制要求是非常高的。但是這些系統(tǒng)中由于要調(diào)整光學(xué)元件、探測(cè)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置等運(yùn)動(dòng)載荷的位置，往往需要采用電機(jī)、齒輪、絲桿等運(yùn)動(dòng)部件，而這些部件在工作時(shí)需要一定的潤(rùn)滑材料，電機(jī)中還需要用到漆包線、外部導(dǎo)線等材料，這些材料由于含有增塑劑、可揮發(fā)有機(jī)物等成分，飽和蒸汽壓高，不可避免地會(huì)有有機(jī)污染物釋放出來(lái)。因此在系統(tǒng)中為了減小這些材料的污染的影響，往往采用低飽和蒸汽壓的材料如氟素油等作為潤(rùn)滑劑，采用低放氣量驅(qū)動(dòng)部件如真空電機(jī)作為動(dòng)力，采用硅橡膠、聚四氟乙烯包皮的電線等，但是這些方式盡管污染物的釋放量很小，但對(duì)潔凈度要求高的系統(tǒng)，由于這些部件直接暴露在光學(xué)系統(tǒng)中，特別當(dāng)系統(tǒng)是真空系統(tǒng)時(shí)，分子自由程比較長(zhǎng)，這些揮發(fā)物仍然還會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生比較大的影響。?當(dāng)強(qiáng)激光照射在這些部件的表面時(shí)，光效應(yīng)和熱效用還將導(dǎo)致材料更大量的揮發(fā)、蒸發(fā)、電離，并在光學(xué)表面沉積形成對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的污染。

針對(duì)大功率光學(xué)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明對(duì)系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使運(yùn)動(dòng)部件整體放置在真空密封的腔體中，采用波紋管進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的傳遞，將污染物控制在真空密封腔體內(nèi)，避免了揮發(fā)物對(duì)系統(tǒng)的污染。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)部件及線纜真空污染控制方法，可以為大功率激光光學(xué)系統(tǒng)、極紫外光源、超潔凈真空系統(tǒng)中在保證實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件功能的同時(shí)，克服揮發(fā)性有機(jī)物、顆粒污染物等對(duì)系統(tǒng)的污染。

技術(shù)方案：本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件真空污染物控制裝置將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)部件、電機(jī)、控制電路板、電纜采用真空密封的方法密閉在帶波紋管和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體連接構(gòu)成的空間內(nèi)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)部件的一端接電機(jī)，另一端接波紋管的活動(dòng)端，控制波紋管的伸縮和移動(dòng)，波紋管外部與要控制的運(yùn)動(dòng)載體連接，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)載體的運(yùn)動(dòng)；位于控制電路板后的線纜接頭采用密封罩密封，密封罩的外側(cè)連接有線纜外部套管，線纜從線纜外部套管內(nèi)部穿過(guò)。

當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體所處外部環(huán)境為真空時(shí)，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體或密封罩上安裝真空閥門(mén)，對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體和密封罩內(nèi)部進(jìn)行預(yù)抽真空，減小傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體、密封罩與外部環(huán)境之間的壓差。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體內(nèi)部為真空時(shí)，在電路控制板上設(shè)置散熱裝置，對(duì)電路控制板進(jìn)行散熱。

當(dāng)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體外部為真空、內(nèi)部為大氣壓時(shí)，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體外部設(shè)有加強(qiáng)筋，加強(qiáng)腔體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

線纜外部套管的外端采用硬線纜外部套管，通過(guò)真空密封轉(zhuǎn)接與波紋管連接。

當(dāng)污染物控制對(duì)象是攝像機(jī)或光源部件時(shí)，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體上設(shè)置光學(xué)窗口，作為光線傳輸通道。

本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)部件由帶真空波紋管的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)、控制板、線纜屏蔽、真空閥門(mén)等部分組成。

將電機(jī)、控制電路板、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)部件采用真空密封的方法密閉在帶波紋管的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體內(nèi)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)部件與波紋管內(nèi)部連接，控制波紋管的伸縮和移動(dòng)，波紋管外部與要控制的運(yùn)動(dòng)載體連接，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)載體的運(yùn)動(dòng)。

對(duì)外部導(dǎo)線等線纜，采用密封罩、真空密封套管對(duì)線纜接頭、導(dǎo)線進(jìn)行密封，將真空密封套管端部與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)密封腔體、光學(xué)裝置腔體之間進(jìn)行密封，避免導(dǎo)線、接插件等在強(qiáng)光作用下釋放污染物。

帶波紋管的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體、密封罩、線纜密封套管上可安裝真空閥門(mén)，必要時(shí)可通過(guò)對(duì)腔體預(yù)抽氣，控制腔體內(nèi)部真空度，減小腔體和套管內(nèi)部與真空光學(xué)系統(tǒng)間的壓力差。

當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)腔體內(nèi)部是高真空時(shí)，對(duì)部分腔體內(nèi)的部件如控制電路板等可以采用散熱器、冷凝管等散熱裝置進(jìn)行散熱。

有益效果：?與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：