[發明專利]一種低壓氧等離子清洗有機污染物的工藝時長計算方法

在審

• 申請號: 202111385902.8
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114112954A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 劉昊;楊敏;李玉海;蔣一嵐;牛龍飛;苗心向;呂海兵;袁曉東
• 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: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 賈曉燕

本發明的目的是提供一種低壓氧等離子體清洗多孔增透膜內有機污染物的工藝時長計算方法，利用低壓氧等離子體清洗性能與光譜激發譜線強度建立的先驗數據庫，根據擬處理的等離子體狀態與目標污染物空間濃度計算得到達到指定狀態所需的清洗時長，可以用于低壓氧等離子體處理多孔增透膜內特定有機污染物的工藝控制，從而實現氧等離子體清洗多孔增透膜內有機污染物所需工藝時長的快速計算，減少由于過量清洗引起的光學元件表面的金屬濺射粒子累積。

技術領域

本發明涉及等離子體清洗技術領域，具體為一種低壓氧等離子清洗有機污染物的工藝時長計算方法。

背景技術

在高功率及高能激光裝置中，高通量光學元件多孔增透膜內的有機污染物會嚴重影響元件的通光性能和激光損傷閾值。基于低壓的氧等離子可有效處理有機污染物，但在低壓等離子體清洗過程中，電極濺射產生的金屬粒子會在光學元件表面累積，極大地降低光學元件的激光損傷閾值。光學元件表面的金屬粒子濺射累積隨時間線性增加，因此，精確控制處理工藝時長便于減少金屬粒子的累積，對于等離子清洗技術支撐下的高功率激光系統光學元件長時間穩定服役具有重要支撐作用。

目前，低壓氧等離子清洗通常取過量清洗或基于應用經驗簡單估算實現對清洗工藝時長的控制，缺乏精確的工藝時長計算。過量清洗主要指以遠大于有效清洗時長的工藝處理時間清洗被污染光學元件以保證有機污染物的充分去除，但該方法會導致較多的金屬濺射累積，減少了光學元件的在線服役時長基于經驗的工藝時長粗估可以在一定程度上減少長時間處理引起的金屬濺射，但當等離子體及目標污染物偏離經驗時存在無法實現有效清洗的風險。因而需要一種可以精確計算低壓氧等離子體清洗多孔增透膜內有機污染物的工藝時長的計算方法以應對光學元件清洗中的精密控制需求。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種低壓氧等離子清洗有機污染物的工藝時長計算方法，包括：

步驟一、使用擬合法構建低壓氧等離子體對特定有機污染物的評價系數α；

步驟二、測定該評價系數α下的等離子體所對應的氧原子激發譜線的光譜強度I；

步驟三、在不同條件下重復進行步驟一和步驟二，取得多組相對應的評價系數α和光譜強度I數據，將得到的光譜強度I進行標定或者歸一化處理，保證不同狀態下的光譜強度I與評價系數α的相對應關系唯一，最后形成先驗數據庫。

步驟四、采用步驟一的方法測定待清洗膜層內有機污染物的等效空間濃度C₂′；

步驟五、采用步驟二中相同的測試條件，測定出擬使用等離子體對應指定的氧原子激發譜線的光譜強度I′；

步驟六、在先驗數據庫中選定一組合適的評價系數α和光譜強度I數據，所選取的光譜強度I與測定光譜強度I′的偏離度應不大于10％；

步驟七、構建擬使用等離子體的評價系數α′。

步驟八、由等效空間濃度C₂′和評價系數α′計算得到該有機污染物所需的清洗工藝時長t。

其中，優選的是，步驟一中，其包括：

S11、測試膜層污染前的峰值透過率，進而計算得到膜層污染前的原孔隙率；其過程為：光學元件上鍍有鍍膜材料構成的增透膜，以空氣、有機污染物、鍍膜材料的混合物作為膜層；通過分光光度計或標定的能量計測得膜層污染后的峰值透過率為T_f；

根據R_f＝1－T_f，得到未污染膜層的剩余反射率R_f；

根據式中：n₀為空氣折射率，n_g為鍍膜材料折射率；得到未污染膜層的折射率n_f；