[發明專利]微小空間內表面放電清洗方法和裝置

有效

• 申請號: 201610459829.7
• 申請日: 2016-06-22
• 公開（公告）號: CN105903724B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 陸鏑萊;陸治國
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

【技術領域】

本發明涉及放電清洗領域，具體涉及微小空間內表面放電清洗方法和裝置。

【背景技術】

小型氣體放電激光器如氦氖激光器由于極佳的相干性而被廣泛使用，如在導航領域中的激光陀螺。其放電管通常為毛細管。由于空間微小不易被常規方法(如機械、化學等)充分清洗。雖然采用直流放電方法也可對毛細管腔體進行清洗，但后者因放電激發起的污染物在直流電場作用下產生定向運動，并污染反射鏡。因此，更好的方式是采用無極放電(射頻、微波放電)方法清洗。但現有的射頻和微波放電等離子體清洗設備只能用于工件外表面放電清洗，雖然工件也是放在真空空間內，但放電相包圍工件，等離子體不易有效進入工件內部(特別是內部空間細小時)，導致內部直徑小的空間不能放電，因此不能達到良好清洗地目的，而對于氣體激光器這類工件，放電毛細管內壁必須清洗，否則容易導致整個激光管失效。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供一種微小空間內表面放電清洗方法和裝置，能夠對直徑小的微小空間內部進行清洗。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

包括強場空間容器和真空系統，真空系統包括用于抽真空的抽氣裝置和用于充入清洗氣體的充氣裝置；抽氣裝置和充氣裝置均連接待若干個清洗工件內部的微小空間；待清洗工件置于強場空間容器內；強場空間容器連接用于在其內部空腔內產生電磁場的輻射源。

進一步地，輻射源包括電源以及與電源相連的若干個振蕩源；每個振蕩源均分別通過隔離器同強場空間容器相連。

進一步地，振蕩源采用輸出功率在100W以上且輸出頻率在0.9～5.9GHz的振蕩器；振蕩器均勻分布在強場空間容器外側且為微波電子管或半導體器件。

進一步地，真空系統中設置有真空計。

進一步地，清洗氣體為待清洗工件的工作氣體。

進一步地，強場空間容器包括屏蔽外殼，屏蔽外殼上設置帶屏蔽網的觀察窗。

進一步地，待清洗工件的材料為玻璃或陶瓷；微小空間為內徑在1～20毫米的毛細管或圓泡。

本發明方法的技術方案是：包括以下步驟：

a)首先將待清洗工件內部的微小空間與真空系統相連，并將待清洗工件放入強場空間容器內；將強場空間容器與用于在其內部空腔內產生電磁場的輻射源相連；

b)通過真空系統將微小空間內抽真空，然后通過真空系統向微小空間內充入清洗氣體；

c)啟動輻射源產生電磁場，使清洗氣體放電清洗微小空間內表面，最后通過真空系統放氣，完成清洗。

進一步地，步驟b)中抽真空后氣壓不高于1Pa；充入清洗氣體直至氣壓為20～20000Pa。

進一步地，步驟c)中清洗氣體放電后如果變色，則重復步驟b)直至清洗氣體放電不再變色，通過真空系統放氣，完成清洗。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明裝置通過設置強場空間容器，能夠將輻射源產生的電磁場全部限制在其腔體內，將待清洗工件放置在強場空間容器中，通過設置真空系統，能夠對待清洗工件中微小空間內部抽氣和充入清洗氣體，而待清洗工件外表面仍處于大氣環境中且沒有放電過程，本發明通過輻射源產生的電磁場與清洗氣體進行配合，能夠使清洗氣體直接在待清洗工件內的微小空間內放電并產生等離子體；同時工件介質吸收電磁波而升溫，介質內溶解的雜質氣體在溫度作用下向低氣壓的內部微小空間擴散，最終進入微小空間內部，通過等離子體作用，從而完成對微小空間內部的清洗，并在清洗完成后能夠通過真空系統的抽氣裝置將清洗后含有雜質的氣體全部抽出，避免污染。本發明適用于微小空間清洗領域，特別適合激光陀螺放電毛細管清洗。

進一步地，本發明通過設置隔離器，在輻射源與強場空間容器之間起到隔離作用，阻止從強場空間容器中反射的電磁波進入振蕩源，防止其干涉正常運轉。

進一步地，本發明通過采用功率在100W以上且輸出頻率在0.9～5.9GHz的振蕩器，能夠兼顧輻射場頻率與引燃電壓及放電直徑之間的關系，才能使放電起輝，從而保證對微小空間的清洗。

進一步地，本發明通過采用待清洗工件的工作氣體作為清洗氣體，避免引入新污染。

進一步地，本發明待清洗工件的材料為玻璃或陶瓷，為高頻介質損耗不大的材料，其對電磁波的吸收不足以影響微小空間內放電，產生的工件溫升幅度不足以破壞待清洗工件本身，且高頻介質損耗產生適當的溫升有利于清除待清洗工件介質材料內部溶解的雜質氣體。