[发明专利]大口径KDP晶体元件表面微缺陷快速搜寻与微铣削修复装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大口径KDP晶体元件表面微缺陷搜寻与修复装置。

背景技术

随着地球上化石能源的日益枯竭，核聚变能以其取之不尽而又清洁的优点，成为了人类后续发展最理想的能源。具有优良光学特性的KDP晶体作为光学开关和倍频晶体，在惯性约束核聚变装置中起着重要作用。然而，在超精密机械加工以及高能激光打靶产生核聚变过程中，KDP晶体表面易产生微裂纹或烧蚀等形式的微缺陷点。若不对其采取措施及时处理，这些微缺陷点会在后续的激光打靶过程中不断增长，以至整个晶体元件损坏。目前，我国对大部分产生损伤的晶体元件采用整体更换新晶体的方法，极大地增加了成本；而对于一些损伤层不深的晶体元件进行整体表面的再加工处理，这样做法不仅需要花费大量时间，而且会减小晶体光学元件的厚度，影响整个晶体元件的光学性能。现阶段，国内外学者认为微机械加工是最有前景的一种抑制损伤增长的方法。经过微机械修复处理后的微缺陷轮廓相对光滑，而且微缺陷修复轮廓面积与整个光学晶体元件透光面积相比可忽略不计，不会影响光学元件的透光性能与能流密度。但微缺陷修复后能够显著地延缓晶体损伤点的增长，大幅度地提高了晶体元件的使用性能与使用寿命。

由于大口径KDP晶体元件表面微缺陷的尺寸很小，其尺度一般在几十微米到几百微米之间，需要在高倍显微成像系统下才能观察到。同时，需要对大平面内的所有的微缺陷进行快速搜寻与定位，然后对标定的微缺陷采用微铣削的方法进行精密修复，使其表面变得光滑，以显著提升其使用性能与使用寿命。但截至目前为止，尚无能够满足大口径KDP晶体元件表面微缺陷快速搜寻及微铣削修复的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种大口径KDP晶体元件表面微缺陷快速搜寻与微铣削修复装置，以解决截至目前为止，尚无对大口径KDP晶体元件表面的微缺陷进行快速搜寻及微铣削修复的装置的问题。

本发明的装置能够实现大口径KDP晶体元件的二维大范围运动，实现快速搜寻并定位晶体表面微缺陷，能够快速对刀，完成对所标记的微缺陷进行微机械精密修整，以满足激光聚变装置对KDP晶体元件在打靶过程中的使用性能和使用寿命要求。

本发明为了实现上述目的，采取的技术方案如下：本发明的大口径KDP晶体元件表面微缺陷快速搜寻与微铣削修复装置，它包括晶体移动平台装配体、整体平台装配总成、底部平台装配总成、晶体显微镜移动平台、底部大平板、第一拖链、第二拖链、导轨拖链连接块、第二拖链限位块及晶体显微镜移动平台支架；所述底部大平板水平设置，底部大平板上固定放置有整体平台装配总成，底部平台装配总成固定在整体平台装配总成上，晶体移动平台装配体固定在整体平台装配总成上表面，晶体显微镜移动平台的下端固定在整体平台装配总成的上端面；所述第一拖链和第二拖链各通过一个导轨拖链连接块与晶体移动平台装配体连接，第一拖链和第二拖链水平垂直设置，第二拖链限位块固定在晶体移动平台装配体上且位于第二拖链的外侧面处，晶体显微镜移动平台支架的下部与整体平台装配总成的上端面连接，晶体显微镜移动平台安装于晶体显微镜移动平台支架上。

本发明相对于背景技术有下述有益效果：

1、该装置能够对大口径KDP晶体元件表面进行快速扫描，其晶体移动平台（即晶体移动平台装配体）的直线移动单元的行程达450mm×550mm，可对大口径晶体表面上的微缺陷点实现430mm×430mm范围内的快速精确定位。两个直线运动单元（X轴直线单元和Y轴直线单元）都有很高的运动精度，精度达±3μm，同时，晶体显微镜移动平台的上端摄像机镜头组件（即搜寻显微镜）具有高放大倍率、大景深等特点。2、气浮框架通过三个气浮垫和两组柔性铰链来实现其升降，其结构简单，同时对晶体直线运动单元的影响最小。3、该装置的刀具三轴联动系统行程为50mm×50mm×20mm，其定位精度优于±0.5μm，能实现对微缺陷附近材料的塑性域去除，达到微缺陷修复效果。同时监控显微镜系统的三个直线移动轴其行程为20mm×20mm×20mm，其定位精度为±1.0μm，具有快速对刀、加工过程监控、刀具磨损情况监控等能力。4、该装置具有很好的隔振吸振能力，保证其超精密加工能力。四个空气隔振垫铁能够很好的隔离外部环境的振动，隔振频率为4Hz，花岗岩材质的平台又能吸收自身的振动。5、该装置整体结构紧凑，具有较高的刚度，完全能满足对大口径KDP晶体元件表面的微缺陷快速搜寻及微铣削修复。

附图说明