RU2112078C1 - Устройство очистки поверхности материала от оксидной пленки - Google Patents
Устройство очистки поверхности материала от оксидной пленки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2112078C1 RU2112078C1 RU97107148A RU97107148A RU2112078C1 RU 2112078 C1 RU2112078 C1 RU 2112078C1 RU 97107148 A RU97107148 A RU 97107148A RU 97107148 A RU97107148 A RU 97107148A RU 2112078 C1 RU2112078 C1 RU 2112078C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- radiation
- oxide film
- optical
- pulse
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cleaning In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области лазерной технологии и может быть использовано при восстановлении чистоты поверхности материалов за счет удаления коррозии, масляных пленок и пр., а также при дезактивации радиационно-загрязненных материалов за счет испарения поверхностной оксидной пленки, концентрирующей основную массу нуклидов. Технический результат достигается за счет того, что в устройство очистки поверхности материала дополнительно введен спектральный датчик определения относительного содержания окиси металла в плазменном факеле на обрабатываемой поверхности, причем выход датчика электрически связан с механизмом перемещения материала и высоковольтным входом электрооптического модулятора добротности, а оптическое устройство фокусировки излучения выполнено в виде последовательно расположенных соосно с лазерным излучением вогнутого сферического зеркала с центральным отверстием, диаметр которого больше апертуры излучения лазера, и отражающего конуса с вершиной обращенной к отверстию вогнутого зеркала. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области лазерной технологии и может быть использовано при восстановлении чистоты поверхности материалов за счет удаления коррозии, масляных пленок и пр., а также при дезактивации радиационно- загрязненных материалов за счет испарения поверхностной оксидной пленки, концентрирующей основную массу нуклидов.
Известно устройство очистки поверхности металла [1].
Однако это устройство не позволяет снимать оксидные пленки с металлических поверхностей. Именно в таких пленках накапливаются радионуклиды в отложениях на внутренних поверхностях оборудования АЭС. Известное устройство очистки обеспечивает режим плавления, а не испарения, что не приводит к устранению радиоактивных оксидных пленок и не обеспечивает тем самым снижение уровня радиационной активности.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является устройство очистки поверхности материала от оксидной пленки, содержащее частотно-импульсный лазер с электрооптическим модулятором добротности, оптическое устройство фокусировки излучения на оптическую поверхность и механизм перемещения материала относительно излучения лазера[2].
Однако это устройство не имеет достаточно высокую (для технологических целей) эффективность и производительность очистки.
Технический результат достигается за счет того, что в устройство очистки поверхности материала дополнительно введен спектральный датчик определения относительного содержания окиси металла в плазменном факеле на обрабатываемой поверхности, причем выход датчика электрически связан с механизмом перемещения материала и высоковольтным входом электрооптического модулятора добротности, а оптическое устройство фокусировки излучения выполнено в виде последовательно расположенных соосно с лазерным излучением вогнутого сферического зеркала с центральным отверстием, диаметр которого больше апертуры излучения лазера, и отражающего конуса с вершиной, обращенной к отверстию вогнутого зеркала.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где цифрами обозначены: 1 - частотно-импульсный лазер, 2 - электрооптический модулятор добротности, 3 - спектральный датчик определения относительного содержания, 4 - очищаемая поверхность, 5 - механизм перемещения поверхности материала относительно излучения лазера, 6 - зеркала, составляющие резонатора лазера, 7 - вогнутое сферическое зеркало с центральным отверстием, 8 - отражающий конус, 9 - система управления.
Устройство работает следующим образом. Система управления 9 устройством подает сигнал на запуск лазера 1 и электрооптический модулятор 2. Лазерное излучение поступает на конический отражатель 8, при отражении от которого формируется пучок в виде кольца постоянной толщины и увеличивающегося радиуса. Это излучение перехватывается вогнутым сферическим зеркалом 7 и фокусируется на поверхность очищаемого материала 4 в виде тонкого кольца, диаметр которого зависит от расстояния между конусом 8 и вогнутым зеркалом 7.
Излучение поглощается в тонком поверхностном слое оксидной пленки, испаряя ее материал. Вылетающие пары навстречу излучению создают импульс давления на поверхность материала. Просто испарить весь слой оксидной пленки очень долго и не выгодно энергетически. Наиболее эффективным режимом очистки является "откольный" режим, когда пленка удаляется с поверхности не в виде отдельных атомов и молекул (режим "испарения"), а в виде кусочков пленки размером в десятки микрон. В этом случае не надо затрачивать энергию на отрыв атомов и молекул друг от друга. Для осуществления "откольного" режима надо создать очень короткий (≈ 10 с) и мощный импульс давления на поверхности материала. Наиболее эффективно это можно осуществить используя "кумулятивный" механизм воздействия. Он состоит в том, что на поверхность фокусируют излучение в виде кольца, образуя такой же формы импульс давления на материал, после чего на внутреннем крае кольца образуется ударная волна, сходящаяся в центр кольца, где создается очень высокое давление, происходит разрыв связей между материалом пленки и основного материала и кусочки пленки "отскакивают" от поверхности материала. "Откольный" режим нельзя достичь, фокусируя излучение в виде сплошного пятна, потому что не достигается достаточной величины импульс давления, т.к. при увеличенной интенсивности падающего излучения режим "выровненного" давления, который является наиболее эффективным по преобразованию энергии излучения в импульс давления на преграде, переходит в "детонационный" сразу, т. е. образуется в парах материала плотный (детонационный) слой паров и воздуха, который распространяется навстречу излучению и полностью экранирует излучение. Импульс давления при этом резко уменьшается и "откольный" режим при этом достигается. В нашем случае в самом кольце, куда поступает излучение, "откольный" режим тоже не достигается, а осуществляется режим "выровненного" давления, самый эффективный по преобразованию энергии излучения в импульс давления. Однако в центре кольца при схождении ударной волны импульс давления усиливается в сотни раз и достигается "откольный" режим самый эффективный по очистке.
Далее поверхность очищаемого материала перемещается относительно излучения лазера, осуществляя очистку всей поверхности. Спектральный датчик определения относительного содержания окиси металла в плазменном факеле следит за чистотой поверхности, чтобы толщина оксидной пленки не превышала допустимых значений (≈ десятой доли микрона). Этот датчик представляет собой стилометр с двумя фотоэлементами. В нем используется метод внутреннего стандарта, заключающийся в измерении отношения интенсивностей линии окиси металла и линии сравнения чистого металла, излучаемыми одним и тем же источником света (факелом). Это автоматически исключает зависимость результатов измерений от колебаний яркости факела и измерений других факторов, общих для всех спектральный линий. В случае превышения над допустимым значением скорость перемещения уменьшается, а также (если недостаточная величина снимаемой пленки за один импульс) сигнал с системы управления поступает на электрооптический модулятор 2 и длительность импульса генерации лазера уменьшается, увеличивая при этом мощность падающего на очищаемую поверхность излучения.
Claims (1)
- Устройство очистки поверхности материала от оксидной пленки, содержащее частотно-импульсный лазер, оптическое устройство фокусировки излучения на очищаемую поверхность, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом перемещения материала относительно оптической оси лазера, системой управления, спектральным датчиком определения относительного содержания окиси металла в плазменном факеле на обрабатываемой поверхности, а в резонатор частотно-импульсного лазера введен электрооптический модулятор добротности, причем выход датчика через систему управления электрически соединен с механизмом перемещения материала и высоковольтным входом электрического модулятора добротности, а оптическое устройство фокусировки излучения выполнено в виде последовательно расположенных соосно с оптической осью лазера, вогнутого сферического зеркала с центральным отверстием, диаметр которого больше апертуры луча лазера, и отражающего конуса с вершиной, обращенной к отверстию вогнутого зеркала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97107148A RU2112078C1 (ru) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | Устройство очистки поверхности материала от оксидной пленки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97107148A RU2112078C1 (ru) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | Устройство очистки поверхности материала от оксидной пленки |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2112078C1 true RU2112078C1 (ru) | 1998-05-27 |
RU97107148A RU97107148A (ru) | 1998-10-10 |
Family
ID=20192556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97107148A RU2112078C1 (ru) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | Устройство очистки поверхности материала от оксидной пленки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2112078C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA013442B1 (ru) * | 2007-12-19 | 2010-04-30 | Эрбус Эспанья, С. Л. | Способ подготовки и чистки элементов оснастки, используемой для изготовления компонентов из композиционных материалов, и соответствующее устройство |
RU2538161C2 (ru) * | 2012-12-28 | 2015-01-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" | Способ лазерной очистки поверхности |
RU2775240C1 (ru) * | 2021-03-10 | 2022-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Поларус" | Способ управления лазерной установкой и лазерная установка |
-
1997
- 1997-05-15 RU RU97107148A patent/RU2112078C1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA013442B1 (ru) * | 2007-12-19 | 2010-04-30 | Эрбус Эспанья, С. Л. | Способ подготовки и чистки элементов оснастки, используемой для изготовления компонентов из композиционных материалов, и соответствующее устройство |
RU2538161C2 (ru) * | 2012-12-28 | 2015-01-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" | Способ лазерной очистки поверхности |
RU2775240C1 (ru) * | 2021-03-10 | 2022-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Поларус" | Способ управления лазерной установкой и лазерная установка |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5023424A (en) | Shock wave particle removal method and apparatus | |
US4194813A (en) | Vacuum aperture isolator for retroreflection from laser-irradiated target | |
US5558788A (en) | Dual beam optical system for pulsed laser ablation film deposition | |
US5280169A (en) | Method and apparatus for limiting optical radiation intensity at an optical sensor using solid particles oscillating in an electric field | |
Schmidt-Uhlig et al. | New simplified coupling scheme for the delivery of 20 MW Nd: YAG laser pulses by large core optical fibers | |
MY119045A (en) | Laser disk texturing apparatus | |
US5316970A (en) | Generation of ionized air for semiconductor chips | |
RU2112078C1 (ru) | Устройство очистки поверхности материала от оксидной пленки | |
US5017769A (en) | Surface particulate laser power limiter which generates a plasma | |
Loktionov et al. | Unintended consequences with laser nudging or re-entry of satellites | |
CN113058935A (zh) | 一种水下双束脉冲激光诱导冲击波清洗微纳米颗粒方法 | |
US6444097B1 (en) | Radioactive decontamination | |
JP2000133859A (ja) | レーザを用いたマーキング方法及びマーキング装置 | |
Schulz et al. | A study of the feasibility of x-ray microscopy with a laser-plasma source | |
US4597639A (en) | Dielectric air-interface plasma optical power limiter | |
RU2761957C1 (ru) | Способ импульсной лазерной очистки космического пространства от одиночных мелких объектов космического мусора и импульсная лазерная система для его реализации | |
Kawamura et al. | Attenuation characteristics of a high‐power CO2 laser by an air discharge plasma column | |
US5299068A (en) | Gaseous laser power limiter initiated by nuclear radiation | |
JPH0671164A (ja) | 浮遊粒子の流動制御方法及び装置 | |
FR2600422A1 (fr) | Appareil et procede d'analyses chimiques locales a la surface de materiaux solides par spectroscopie de photo-electrons x | |
Ito et al. | Interaction between intense Nd: YAG laser pulse and a metal | |
KR100660199B1 (ko) | 고출력 레이저 펄스 빔의 광섬유 전송장치 및 방법 | |
Alexander et al. | NONLINEAR EFFECTS OF EXCIMER LASER INTERACTION WITH WATER DROPLETS | |
AU598457B2 (en) | Structured scannable beam very high power laser system | |
Phipps | Laser Requirements to Detect and Deflect the Death Asteroid |