激光清洗光学元件表面污染的机理与应用研究

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激光清洗技术是利用激光与物质通过直接或者间接的相互作用，将污染物从待清洗物体表面去除，来达到清洗的目的。激光清洗技术具有很多优势，它能够通过调节激光参数来清洗不同的污染物，适用范围广，且清洗效率高、无污染、成本低、能够清洗微米及亚微米的颗粒污染物。
　　在大型高功率固体激光装置中，光学元件受到颗粒、油脂类污染物污染后，降低了光学元件的损伤阈值，严重影响激光最终输出通量，所以有必要对其表面的污染进行清洗。而传统的清洗技术很难将细小的颗粒污染物去除，本文针对光学元件的污染情况，选取K9玻璃表面污染物的清洗作为研究对象，进行了理论分析和实验研究，目的是找到最佳的清洗参数。通过激光干式清洗法、激光等离子体冲击波清洗法对K9玻璃表面的颗粒污染物进行了清洗，作为对比，本文还采用了射频等离子体清洗法对K9玻璃表面的颗粒和油脂类污染物进行清洗，采用光学显微镜、紫外-可见近红外分光光度计、图像分析软件、表面颗粒仪对其清洗效果进行了分析，主要研究内容和结论如下：
　　（1）采用波长为355nm的脉冲激光对K9玻璃表面上的灰尘颗粒和Al2O3颗粒进行直接辐照清洗，并检测其清洗效果，分析了光斑面积、激光能量、作用发次对清洗效果的影响，获得了激光干式清洗K9玻璃表面灰尘污染物的最佳工艺参数为：光斑面积3.4 mm2，激光能量密度约为4.3 J/cm2，作用发次为5发。此参数清洗既有较好的清洗效果，又不会对K9玻璃基底产生损伤，且可以实现定点清洗，能够有效清除微米级甚至亚微米级污染物。
　　（2）使用激光诱导等离子体冲击波法清洗 K9玻璃表面的灰尘颗粒，检测效果表明能取得较高的清洗效率，并获得清洗效率同作用距离、清洗发次的关系曲线，清洗效率和清洗面积随着距离的增大迅速减小，清洗效率随着发次的增加而增加。当激光聚焦点离待清洗物基底表面的距离为1.0mm、激光作用发次为10发次时，达到最佳的清洗效率。
　　（3）进行射频等离子体清洗 K9玻璃表面二灰尘颗粒和机油污染物，分析了其清洗效果，并与激光清洗做了对比，在清洗颗粒物方面，其清洗效率不如后者，但是射频等离子体在清洗油脂污染时具有很好的效果，可为激光清洗做补充。

著录项

作者
韩丰明;
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作者单位

电子科技大学;

展开▼
授予单位电子科技大学;
学科凝聚态物理
授予学位硕士
导师姓名徐世珍;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类固体激光器;
关键词
激光清洗; 等离子体冲击波; 颗粒污染; 清洗效率;

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