专利名称：米级尺寸激光玻璃铂金颗粒检测仪及其检测方法
技术领域：
本发明涉及激光玻璃的光学质量检测，特别是一种米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪及其检测方法。
背景技术：
待测激光玻璃是高功率激光系统中的重要元件，其性能对整体系统具有非常重要的影响。待测激光玻璃作为放大级的增益介质，需承受很高的能量和功率密度，在待测激光玻璃熔炼过程中，有可能熔入钼金颗粒，对于人眼可见的钼金颗粒，可以通过强光照射将其检出，而对于人眼不可见的微钼金颗粒(直径I 一 50 μ m)，经过数十发的辐照后将产生炸裂，其大小将扩展至百微米至毫米量级，引起微钼金颗粒周围局部结构的变化，进而对光束产生吸收、散射和聚焦等，引起光束波前的调制，乃至引起后端其它光学元件的破坏。这些 可能产生的问题将严重缩短待测激光玻璃的工作寿命，降低整个系统的运转性能，而更换破坏的待测激光玻璃以及随后的光路调整将耗费大量时间，大幅度地增加系统运行的人力和物力成本。美国NIF采用工作重复频率为30Hz，脉宽IOns的Nd =YAG激光对待测激光玻璃进行辐照以检测钼金颗粒，扫描步长为2mm，即能量密度为6J/cm2对应的光束尺寸(参见先技术Schwartz, S et al. , SPIE, VOL. 3492, 1999, 933-938·)。法国 LMJ 采用脉宽 8ns 的钕玻璃激光对待测激光玻璃进行辐照以检测钼金颗粒，辐照能量密度为9J/cm2 (参见先技术Raze, G et al. , SPIE, VOL. 4932, 2002, 416-420·)。俄罗斯 Lutch 选取的辐照能量密度为7J/cm2，脉宽4. 5ns，5-10发后可将待测激光玻璃中的钼金颗粒检出(参见先技术Dmitriev, D. I. et al. , SPIE, VOL. 5381, 2004，62-70·)。对于待测激光玻璃中的钼金颗粒，其破坏阈值与辐照激光的脉宽有关，脉宽越窄破坏阈值越低，破坏效果越显著。对于特定的钼金颗粒，需要采用一定的发次才可将钼金颗粒检测出，但上述待测激光玻璃钼金颗粒检测装置均采用单路输出，检测时间受到单台激光器重复频率的限制，同时无法直接比较不同检测光源工作参数下的检测效果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术现状的不足，提供一种米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪及其检测方法，该系统可对米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒进行快速直观地检测。本发明的目的是通过如下技术方案实现的
一种米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪，其特点在于该检测仪包括检测光源、光束变束移位机构、待测激光玻璃工作台和控制系统，所述的检测光源由两台以上Nd :YAG激光器组成，所述的光束变束移位机构由两台以上的光束变束移位模块构成，所述的待测激光玻璃工作台由水平移动导轨的两端分别连接在左竖直移动导轨和右竖直移动导轨上构成的龙门结构，所述的水平移动导轨可在所述的左竖直移动导轨和右竖直移动导轨上沿竖直方向移动，待测激光玻璃竖直地放置于在所述的待测激光玻璃工作台的水平移动导轨上，所述的待测激光玻璃的长度方向与水平方向重合，所述的待测激光玻璃的宽度方向与竖直方向重合，所述的待测激光玻璃可在所述的水平移动导轨上沿水平方向移动，所述的两台以上Nd =YAG激光器所输出的激光经过各自对应的光束变束移位模块后，垂直地辐照在所述的待测激光玻璃的大面上，所述的控制系统与所述的待测激光玻璃工作台、两台以上Nd =YAG激光器、两台以上的光束变束移位模块分别相连并进行控制，所述的控制系统通过电机驱动所述的待测激光玻璃工作台的所述的水平移动导轨的运动，带动所述的待测激光玻璃沿预先设定的轨迹运动，以实现对所述的待测激光玻璃的钼金颗�？焖偕瑁觳馊嗽蓖ü劬泄鄄炫卸�。
所述的光束变束移位�？橛梢来紊柚玫睦┦�、变倍镜和潜望镜组成，所述的潜望镜由依次设置的由第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜组成，所述的第一反射镜和第二反射镜在同一水平线上，两片反射镜之间的水平距离可调，所述的第二反射镜和第三反射镜在同一竖直线上，两片反射镜之间的竖直距离可调。所述的两台以上的Nd :YAG激光器所输出激光的光束参数、每路之间的时间间隔和空间距离由所述的控制系统进行控制调节。利用上述米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪进行钼金颗粒的检测方法，其特点在于它包括以下步骤
①将米级尺寸的待测激光玻璃竖直地放置在激光玻璃工作台的水平移动导轨上，待测激光玻璃的长度方向与水平方向重合，待测激光玻璃的宽度方向与竖直方向重合；
②通过控制系统设定两台以上的Nd=YAG激光器的输出参数和每两路激光输出脉冲的时间间隔，接通所述的Nd =YAG激光器的电源开始工作；
③调节光束变束移位机构的各光束变束移位�？椋垢髀肥涑龅募す夥直鸫怪闭丈湓谒龅拇饧す獠ＡУ某跏嘉恢玫闵希盟龅某跏嘉恢米殖跏甲辏龅目刂葡低嘲词孪壬瓒ǖ纳杩刂瞥绦蚬ぷ鳎勾饧す獠Ａа卦ざü旒Ｒ贫允迪侄运龅拇饧す獠ＡУ念饨鹂帕？焖偕瑁觳馊嗽蓖ü劬泄鄄炫卸�。本发明的技术效果
采用的待测激光玻璃钼金颗粒检测仪结构简单，通过对多路Nd =YAG激光的光束参数、每路之间的时间间隔和空间距离的调节，可以灵活便捷地实现待测激光玻璃的钼金颗�？焖偌觳庖约岸约觳庑Ч闹苯颖冉�。
图I为本发明米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪实施例I的整体结构示意图。图2为本发明光束变束移位�？榈慕峁故疽馔�。图3为本发明米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪实施例2的整体结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例I :
请参阅图1，图I为本发明米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪实施例I的整体结构示意图。本实施例米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪，该检测仪包括检测光源I、光束变束移位机构2、待测激光玻璃工作台3和控制系统4，所述的检测光源I由两台Nd =YAG激光器11、12组成，所述的光束变束移位机构2由两台光束变束移位�？�21、22构成，所述的待测激光玻璃工作台3由水平移动导轨31的两端分别连接在左竖直移动导轨32和右竖直移动导轨33上构成的龙门结构，所述的水平移动导轨31可在所述的左竖直移动导轨32和右竖直移动导轨33上沿竖直方向移动，待测激光玻璃5竖直地放置于在所述的待测激光玻璃工作台3的水平移动导轨31上，所述的待测激光玻璃的长度方向与水平方向重合，所述的待测激光玻璃的宽度方向与竖直方向重合，所述的待测激光玻璃可在所述的水平移动导轨上沿水平方向移动，所述的两台Nd =YAG激光器所输出的激光经过各自对应的光束变束移位模块后，垂直地辐照在所述的待测激光玻璃5的大面上，所述的控制系统4与所述的待测激光玻璃工作台3、两台Nd :YAG激光器、两台光束变束移位�？榉直鹣嗔⒔锌刂疲龅目刂葡低�4通过电机驱动所述的待测激光玻璃工作台3的所述的水平移动导 轨31的运动，带动所述的待测激光玻璃5沿预先设定的轨迹运动，以实现对所述的待测激光玻璃的钼金颗�？焖偕瑁觳馊嗽蓖ü劬泄鄄炫卸�。如图2所示，所述的光束变束移位�？�21由依次设置的扩束镜211、变倍镜212和潜望镜213组成，所述的潜望镜213由依次设置的由第一反射镜214、第二反射镜215和第三反射镜216组成，所述的第一反射镜214和第二反射镜215在同一水平线上，两片反射镜之间的水平距离可调，所述的第二反射镜215和第三反射镜216在同一竖直线上，两片反射镜之间的竖直距离可调。所述的两台Nd :YAG激光器11、12所输出激光的光束参数、每路之间的时间间隔和空间距离由所述的控制系统进行控制调节。利用上述米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪进行钼金颗粒的测量方法，其特征在于它包括以下步骤
①将米级尺寸的待测激光玻璃5竖直地放置在激光玻璃工作台3的水平移动导轨31上，待测激光玻璃5的长度方向与水平方向重合，待测激光玻璃5的宽度方向与竖直方向重合；
②通过控制系统4设定两台Nd=YAG激光器11、12的输出参数和每两路激光输出脉冲的时间间隔，接通所述的Nd :YAG激光器11、12的电源开始工作；
③调节光束变束移位机构2的各光束变束移位�？�21、22，使各路输出的激光分别垂直照射在所述的待测激光玻璃5的初始位置点上，将该所述的初始位置转为数字初始坐标，所述的控制系统按事先设定的扫描控制程序工作，使待测激光玻璃5沿预定轨迹移动，以实现对所述的待测激光玻璃的钼金颗�？焖偕瑁觳馊嗽蓖ü劬泄鄄炫卸�。实施例2:
图3为本发明米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪实施例2的整体结构示意图。如图3所示，本实施例与实施例I的区别在于本实施例检测光源I由四台Nd :YAG激光器11、12、13和14组成，所述的四路Nd :YAG激光器11、12、13和14所输出激光的光束参数、每路之间的时间间隔和空间距离可以通过所述的控制系统4进行调节。所述的光束变束移位机构2由四路光束变束移位模块21、22、23和24构成，分别用于控制所述的四台Nd :YAG激光器11、12、13和14的输出，所述的光束变束移位模块21由扩束镜211、变倍镜212和潜望镜213组成，所述的扩束镜211对所述的Nd =YAG激光器11的输出激光进行扩束并压缩激光的发散角，再通过所述的变倍镜212得到所要求的输出光束直径，所述的潜望镜213可对输出光束的位置进行调节。所述的光束变束移位�？�22、23和24的内部组成与所述的光束变束移位�？�21相同。所述的Nd :YAG激光器11、12、13和14所输出的激光经过所述的光束变束移位�？�21、22、23和24后，垂直辐照到所述的待测激光玻璃5的大面上。所述的控制系统4对所述的待测激光玻璃工作台4进行控制，带动所述的待测激光玻璃5沿预先设定的轨迹运动，可以实现对米级尺寸待测激光玻璃的钼金颗粒扫描和检测。本实施例对米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测更快。实验证明利用本发明的米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪，可使用光束直径为Φ6πιπι的两路Nd =YAG激光或四路Nd =YAG激光实现对长度800mm、宽度400mm、厚度40mm的待测激光玻璃的钼金颗粒进行检测，具有快速直观的特点。
最后所说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照最佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
权利要求
1.一种米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪，其特征在于该检测仪包括检测光源(I)、光束变束移位机构(2)、待测激光玻璃工作台(3)和控制系统(4)，所述的检测光源(I)由两台以上Nd :YAG激光器组成，所述的光束变束移位机构(2)由两台以上的光束变束移位�？楣钩桑龅拇饧す獠ＡЧぷ魈�(3)由水平移动导轨(31)的两端分别连接在左竖直移动导轨(32)和右竖直移动导轨(33)上构成的龙门结构，所述的水平移动导轨(31)可在所述的左竖直移动导轨(32)和右竖直移动导轨(33)上沿竖直方向移动，待测激光玻璃(5)竖直地放置于在所述的待测激光玻璃工作台(3)的水平移动导轨(31)上，所述的待测激光玻璃的长度方向与水平方向重合，所述的待测激光玻璃的宽度方向与竖直方向重合，所述的待测激光玻璃可在所述的水平移动导轨上沿水平方向移动，所述的两台以上Nd :YAG激光器所输出的激光经过各自对应的光束变束移位�？楹螅怪钡胤赵谒龅拇饧す獠Ａ�(5)的大面上，所述的控制系统(4)与所述的待测激光玻璃工作台(3)、两台以上Nd:YAG激光器、两台以上的光束变束移位�？榉直鹣嗔⒔锌刂疲龅目刂葡低�(4)通过电机驱动所述的待测激光玻璃工作台(3)的所述的水平移动导轨(31)的运动，带动所述的待测激光玻璃(5)沿预先设定的轨迹运动，以实现对所述的待测激光玻璃的钼金颗�？焖偕瑁觳馊嗽蓖ü劬泄鄄炫卸�。
2.根据权利要求I所述的米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪，其特征在于，所述的光束变束移位�？�(21)由依次设置的扩束镜(211)、变倍镜(212)和潜望镜(213)组成，所述的潜望镜(213)由依次设置的由第一反射镜(214)、第二反射镜(215)和第三反射镜(216)组成，所述的第一反射镜(214)和第二反射镜(215)在同一水平线上，两片反射镜之间的水平距离可调，所述的第二反射镜(215)和第三反射镜(216)在同一竖直线上，两片反射镜之间的竖直距离可调。
3.根据权利要求I所述的米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪，其特征在于所述的两台以上的Nd :YAG激光器(11、12)所输出激光的光束参数、每路之间的时间间隔和空间距离由所述的控制系统(4)进行控制调节。
4.利用权利要求I至3任一项所述的米级尺寸待测激光玻璃钼金颗粒检测仪进行钼金颗粒的检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤 ①将米级尺寸的待测激光玻璃(5)竖直地放置在激光玻璃工作台(3)的水平移动导轨(31)上，待测激光玻璃(5 )的长度方向与水平方向重合，待测激光玻璃(5 )的宽度方向与竖直方向重合； ②通过控制系统(4)设定两台以上的Nd:YAG激光器(11、12)的输出参数和每两路激光输出脉冲的时间间隔，接通所述的Nd :YAG激光器(11、12)的电源开始工作； ③调节光束变束移位机构(2)的各光束变束移位�？�(21、22)，使各路输出的激光分别垂直照射在所述的待测激光玻璃(5)的初始位置点上，将该所述的初始位置转为数字初始坐标，所述的控制系统按事先设定的扫描控制程序工作，使待测激光玻璃(5)沿预定轨迹移动，以实现对所述的待测激光玻璃的钼金颗�？焖偕瑁觳馊嗽蓖ü劬泄鄄炫卸稀�
全文摘要
一种米级尺寸待测激光玻璃铂金颗粒检测仪及其检测方法，所述的待测激光玻璃铂金颗粒检测仪包括检测光源、光束变束移位机构、待测激光玻璃工作台和控制系统，检测光源由多台NdYAG激光器组成，光束变束移位机构包含多路光束变束移位�？楣钩桑饧す獠Ａе糜诖饧す獠ＡЧぷ魈ㄉ希刂葡低晨刂贫嗵∟dYAG激光器所输出的激光经过各自对应的光束变束移位�？榇怪钡胤赵谒龅拇饧す獠ＡУ拇竺嫔�,控制系统通过电机驱动待测激光玻璃工作台的水平移动导轨的运动，带动所述的待测激光玻璃运动，以实现对所述的待测激光玻璃的铂金颗�？焖偕瑁觳馊嗽蓖ü劬泄鄄炫卸�。本发明的特点是快速直观。
文档编号G01N21/896GK102830124SQ20121028609
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者陈力, 李韦韦, 陈伟, 胡丽丽 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所
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