[發(fā)明專利]一種真空微粒計(jì)數(shù)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110257687.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN112630127B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙燁梁;胡曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院
• 主分類號(hào): G01N15/10
• 分類號(hào): G01N15/10
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;熊俊杰

本發(fā)明涉及一種真空微粒計(jì)數(shù)器，包括外殼，其具有沿z向貫穿外殼的測(cè)量孔，外殼的內(nèi)部固定有：光入射部，用于發(fā)射激光并形成截面光強(qiáng)均勻分布的平頂光束，位于測(cè)量孔的一側(cè)，包括沿x向依次排列的激光器、入射光學(xué)元件組和入射光闌，入射光學(xué)元件組包括沿x向依次排列的聚焦透鏡、勻光棒和透鏡組；光探測(cè)部，收集平頂光束被微粒散射而形成的散射光，并根據(jù)收集到的散射光探測(cè)微粒數(shù)量；光出射部，與光入射部相對(duì)位于測(cè)量孔的另一側(cè)，用于吸收光入射部發(fā)出的激光中未被微粒散射的部分。本發(fā)明的真空微粒計(jì)數(shù)器，采用包含勻光棒的特殊入射光路，使得入射激光形成截面光強(qiáng)均勻分布的平頂光束，可增大有效測(cè)量區(qū)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無塵加工制造及真空技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種真空微粒計(jì)數(shù)器。

背景技術(shù)

無塵加工制造對(duì)加工的環(huán)境有嚴(yán)格的潔凈度要求，比如潔凈度10級(jí)要求環(huán)境中的尺寸大于0.1微米的顆粒數(shù)少于10000個(gè)/立方米，在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，如高能粒子加速器、半導(dǎo)體行業(yè)的芯片制造、光伏及顯示行業(yè)的薄膜面板生產(chǎn)組裝中，還會(huì)涉及到真空的環(huán)境，因此對(duì)制造加工中涉及的整個(gè)真空過程也有無塵化要求。一般采用air-borne微粒計(jì)數(shù)器來監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境中不同尺寸的微粒數(shù)量，其原理是通過內(nèi)部的氣泵采集環(huán)境中的空氣并以一定的流量如28.3或2.83升/分鐘通過微粒計(jì)數(shù)器中的探測(cè)管道，通過探測(cè)微粒表面的激光散射來確定微粒的尺寸及數(shù)量。

然而，在真空環(huán)境中，特別是高真空下氣體分子以分子流形式運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的方向是隨機(jī)的，導(dǎo)致環(huán)境中的微粒的運(yùn)動(dòng)也沒有統(tǒng)一的方向性，微粒監(jiān)測(cè)的難度較大，而且目前沒有專用于真空內(nèi)的微粒計(jì)數(shù)器。目前使用的air-borne微粒計(jì)數(shù)器中的探測(cè)單元存在的問題是測(cè)量區(qū)域較小，一般小于10⁵立方微米量級(jí)，在高真空環(huán)境中探測(cè)到隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的微粒的幾率很小，其無法用于真空環(huán)境中的微粒監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種真空微粒計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)真空系統(tǒng)內(nèi)微米量級(jí)尺度的微粒監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明提供一種真空微粒計(jì)數(shù)器，包括：外殼，其具有沿z向貫穿所述外殼的測(cè)量孔，所述外殼的內(nèi)部固定有：

光入射部，用于發(fā)射激光并形成截面光強(qiáng)均勻分布的平頂光束，位于所述測(cè)量孔的一側(cè)，包括沿x向依次排列的激光器、入射光學(xué)元件組和入射光闌，所述入射光學(xué)元件組包括沿x向依次排列的聚焦透鏡、勻光棒和透鏡組；

光探測(cè)部，收集所述平頂光束被微粒散射而形成的散射光，并根據(jù)收集到的散射光探測(cè)微粒數(shù)量；

光出射部，與所述光入射部相對(duì)位于所述測(cè)量孔的另一側(cè)，用于吸收所述光入射部發(fā)出的激光中未被微粒散射的部分。

進(jìn)一步地，所述光探測(cè)部包括沿y向分別設(shè)置在測(cè)量孔上下位置處的橢球面鏡和球面鏡，所述橢球面鏡和所述球面鏡的反射面相對(duì)，其中球面鏡上設(shè)有開孔，所述開孔的正下方設(shè)有沿y向依次排列的可調(diào)光闌和探測(cè)器。

進(jìn)一步地，所述橢球面鏡的上焦點(diǎn)與所述球面鏡的球心重合；所述橢球面鏡與所述球面鏡的外徑相同。

進(jìn)一步地，所述光探測(cè)部位于所述光出射部遠(yuǎn)離測(cè)量孔的一側(cè)，包括第一環(huán)狀透鏡、沿y向依次設(shè)置的第一探測(cè)器和第二探測(cè)器，所述第一環(huán)狀透鏡的中間固定有第二環(huán)狀透鏡，所述第一環(huán)狀透鏡和所述第二環(huán)狀透鏡共面并同心放置。

進(jìn)一步地，所述第一環(huán)狀透鏡和所述第二環(huán)狀透鏡均為菲涅爾透鏡。

進(jìn)一步地，所述第一環(huán)狀透鏡的焦距、內(nèi)徑和外徑分別為20.3毫米、9毫米和12毫米，所述第二環(huán)狀透鏡的焦距、內(nèi)徑和外徑分別為19.7毫米、4毫米和8毫米。

進(jìn)一步地，所述外殼內(nèi)設(shè)有支撐板和支架，所述第一環(huán)狀透鏡固定在所述支撐板上，所述第一探測(cè)器和所述第二探測(cè)器固定在所述支架上。

進(jìn)一步地，所述光出射部包括沿x向依次排列的光闌和光吸收裝置。