[发明专利]一种用于高功率终端光学系统的动态洁净维持系统和方法

权利要求书

1.一种用于高功率终端光学系统的动态洁净维持系统，用于对终端光学系统腔体以及腔体内的光学元件进行洁净吹扫，其特征在于，所述动态洁净维持系统包括层流单元和风刀单元；所述层流单元用于提供动态洁净层流对尘埃污染物进行清除，所述风刀单元用于提供高压风刀气帘对污染物在光学元件上的沉降进行阻断和隔离；在气体对流通道上，无任何遮挡气流的结构件；

收到启动信号的第一时间T1内将风刀单元和层流单元依次快速开启，风刀单元先于层流单元启动；在收到关闭信号的第三时间T3内依次关闭层流单元和风刀单元，风刀单元晚于层流单元关闭；

所述层流单元包括外部的层流送风机组（16）、层流送风管道（8）、终端光学系统的进风匀压箱（3）、回流匀压箱（14）和层流回风管道（17），所述层流送风机组（16）产生的新风即层流送风气体（7）经由层流送风管道（8）经过进风匀压箱（3）后，在终端光学系统的腔体内形成层流气流场（12），将光学元件（10）产生的污染物带出并通过回流匀压箱（14）回至层流回风管道（17）送至外部层流送风机组（16）的过滤器中；

所述风刀单元由高压洁净气源（15）、风刀气体管道（6）和风刀出口（1）组成，所述高压洁净气源（15）提供的高压洁净气体（2）经风刀气体管道（6）和狭缝状的风刀出口（1）后在光学元件（10）表面形成风刀气帘（9），并将光学元件（10）产生的污染物带出，该风刀气帘（9）最终与层流气流场（12）一起通过回流匀压箱（14）回至层流单元的层流回风管道（17）中。

2.如权利要求1所述的一种用于高功率终端光学系统的动态洁净维持系统，其特征在于，层流送风机组（16）由风机和洁净过滤设备组成，进风匀压箱（3）的结构由箱体、端盖和高效过滤器组成，回流匀压箱（14）的结构由箱体、端盖和多孔板组成。

3.一种用于高功率终端光学系统动态洁净维持的方法，所述方法是基于权利要求1-2中任一终端光学系统动态洁净维持系统实现的，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，动态洁净维持系统预启动，对终端光学系统和动态洁净维持系统进行初始化设置，并按照设定的预启动操作将层流单元小循环开启；

步骤S2，在收到启动信号的第一时间T1内按照设定的第一启动时序将风刀单元和层流单元开启，并对终端光学系统腔体内的污染物进行清除；

步骤S3，经过第二时间T2后按照设定的第一关闭时序在第三时间T3内依次关闭层流单元和风刀单元，完成对所述光学系统动态洁净；

所述第一启动时序是在收到启动信号的第一时间T1内将风刀单元和层流单元依次快速开启，风刀单元先于层流单元启动；所述第一关闭时序是在收到关闭信号的第三时间T3内依次关闭层流单元和风刀单元，风刀单元晚于层流单元关闭。

4.如权利要求3所述的一种用于高功率终端光学系统动态洁净维持的方法，其特征在于，所述步骤S1中的初始化设置为根据终端光学系统内光学元件的口径、使用角度、环境特性和需去除污染物的粒子大小，耦合终端系统的光学设计，确定光学元件间的间距，确保光学元件的间距大于主要污染物在腔体环境中的粒子自由程。

5.如权利要求4所述的一种用于高功率终端光学系统动态洁净维持的方法，其特征在于，所述按照设定的预启动操作将层流单元小循环开启具体为将层流单元在终端光学系统腔体结构的外侧做预热启动，使层流单元在较低动力下进行低动力的小范围的洁净空气循环。

6.如权利要求5所述的一种用于高功率终端光学系统动态洁净维持的方法，其特征在于，所述第一时间T1要求不大于10s，所述第二时间T2为5min，所述第三时间T3要求不大于10s。

7.如权利要求6所述的一种用于高功率终端光学系统动态洁净维持的方法，其特征在于，通过流体动力学模型确定风刀气帘（9）的风速为20m/s，风刀出口（1）为450mm×0.05mm的口径，采用DN12的风刀气体管道（6）将高压洁净气体（2）送至风刀出口（1），高压洁净气体（2）的压力约为0.2MPa；终端光学系统腔体的内径约为600mm，由此确定层流气体流速为0.3m/s，进一步根据层流风的流速要求确定层流送风机组（16）、进风匀压箱（3）和回风匀压箱（11）的尺寸，其中层流送风管道（8）为300mm×150mm，管道内的压力为2000Pa。