[發明專利]裂紋熔合裝置及其方法

在審

• 申請號: 201710511328.3
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107200464A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 金會良;鄧文輝;鐘波;徐曦;袁志剛;鄭楠;侯晶;陳賢華
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 李佳

1.一種裂紋熔合裝置，用于消除光學元件表面及亞表面的裂紋，其特征在于，所述裂紋熔合裝置包括電源、功率匹配器、等離子體發生器、冷卻裝置、氬氣氣源、加工機床和數控系統；

所述電源與所述等離子體發生器電連接，所述電源與所述等離子體發生器之間串聯有所述功率匹配器，所述氬氣氣源與所述等離子體發生器連接，為所述等離子體發生器提供氣體，所述等離子體發生器用于產生等離子體射流；

所述等離子體發生器與所述加工機床固定連接，所述數控系統包括第一控制系統和第二控制系統，所述第一控制系統與所述等離子體發生器連接，用于控制所述等離子體射流的能量以及監控所述等離子體發生器的工作狀態，所述第二控制系統與所述加工機床連接，用于控制所述等離子體射流與所述光學元件相對運動；利用所述等離子體射流的熱熔合作用消除所述光學元件的亞表面的裂紋；所述冷卻裝置分別與所述電源和所述等離子體發生器連接，用于冷卻所述電源和所述等離子體發生器。

2.根據權利要求1所述的裂紋熔合裝置，其特征在于，所述氬氣氣源與所述等離子體發生器之間設有質量流量計，所述質量流量計用于測量所述氬氣的質量流量。

3.根據權利要求1所述的裂紋熔合裝置，其特征在于，所述氬氣氣源與所述等離子體發生器之間設有質量流量控制器，所述質量流量控制器用于控制所述氬氣的質量流量。

4.根據權利要求1所述的裂紋熔合裝置，其特征在于，所述氬氣氣源包括氬氣瓶和減壓閥，所述氬氣瓶用于存儲所述氬氣；所述減壓閥設于所述氬氣瓶的氣體出口處，用于調節所述氬氣的壓力。

5.根據權利要求1所述的裂紋熔合裝置，其特征在于，所述電源采用頻率為13.56MHz的射頻電源，或采用2.45GHz的微波電源。

6.根據權利要求1所述的裂紋熔合裝置，其特征在于，所述等離子體發生器包括電感耦合式等離子體放電或電容耦合式介質阻擋放電。

7.一種裂紋熔合方法，其特征在于，采用了權利要求1至6中任一項所述的裂紋熔合裝置，步驟如下：

開啟所述電源、所述加工機床、質量流量控制器和所述冷卻裝置；

打開氬氣瓶和減壓閥，并通過所述質量流量控制器調節等離子體氣體的流量；

所述等離子體發生器的放電區域內通入氬氣后，逐步增加所述電源的功率，同時調節所述功率匹配器使其反射功率為零，以形成等離子體射流；

將所述光學元件置于所述等離子體射流處，根據所述光學元件的亞表面的裂紋的深度，所述第一控制系統調節所述等離子體發生器的加載功率和所述等離子體氣體的流量，所述第二控制系統調節所述光學元件與所述等離子體射流的相對運動速度、并使所述等離子體射流對所述光學元件進行掃描；

關閉所述電源、所述氬氣瓶、所述質量流量控制器和所述冷卻裝置；取出所述光學元件。

8.根據權利要求7所述的裂紋熔合方法，其特征在于，所述氬氣瓶中的氣體濃度為99.999％，控制所述氬氣的流量范圍為每分鐘2L至每分鐘20L。

9.根據權利要求7所述的裂紋熔合方法，其特征在于，調節所述功率匹配器，使所述等離子體發生器的功率達到100W至3000W。

10.根據權利要求7所述的裂紋熔合方法，其特征在于，所述光學元件與所述等離子體射流的相對運動速度為0.5mm/s至20mm/s。