[发明专利]一种二维激光螺旋式清洗方法

说明书

本发明公开了一种二维激光螺旋式清洗方法，激光清洗系统包括两个正交偏转的数字振镜电机，激光依次通过光隔离系统和准直系统后，依次入射到两个正交偏转的数字振镜电机轴上的反射镜上，经二次反射后，由场镜约束聚焦在二维平面内扫描烧蚀靶材基底上的表面污渍；两个数字振镜电机的接口协议是XY2‑100；两个数字振镜电机分别独立受控。本发明二维激光螺旋式清洗方法，对于清洗区域内任一点，相比于逐行烧蚀，激光按照螺旋填充路径走完外圈后才重回到该点附近，该点区域获得冷却时间，激光热积累效应变弱；逐行扫描速度为单个振镜电机速度，螺旋扫描速度为两电机速度矢量和，因此，相比于逐行扫描方式，激光螺旋式清洗的效果更加均匀，清洗效率更高。

技术领域

本发明涉及一种二维激光螺旋式清洗方法，属于二维激光清洗领域。

背景技术

二维激光清洗指激光通过振镜电机偏转在二维平面上进行扫描,烧蚀靶材表面上的油污、锈或氧化层等，从而达到清洁靶材表面的效果。基于振镜电机模组的激光清洗应用，现有的扫描模式是行扫描后换行再次行扫描，主要存在清洗均匀性差、清洗效率低等问题。

清洗均匀性差主要是由于振镜逐行扫描模式下，激光扫描到行边缘区域内经过减速到反向加速过程，而非边缘区域内激光保持高速偏转。边缘区域激光扫描平均速度低于非边缘区域，导致边缘区域烧蚀程度强于非边缘区域，烧蚀区域形貌高度分布不均。

清洗效率低主要是由于逐行扫描过程中，X振镜偏转激光从左到右后停止偏转，Y轴振镜电机开始偏转激光换行、停止，再由X轴振镜摆动，周而复始填充整个区域，逐行烧蚀过程中同一时刻仅一轴电机运动即激光偏转速度为单轴电机速度，电机扫描速度慢直接导致清洗效率低。

发明内容

本发明提供一种二维激光螺旋式清洗方法，提高了清洗均匀性、提高了清洗效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种二维激光螺旋式清洗方法，激光清洗系统包括两个正交偏转的数字振镜电机，激光依次通过光隔离系统和准直系统后，依次入射到两个正交偏转的数字振镜电机轴上的反射镜上，经二次反射后，由场镜约束聚焦在二维平面内扫描烧蚀靶材基底上的表面污渍；两个数字振镜电机的接口协议是XY2-100；两个数字振镜电机分别独立受控。

两个正交偏转的数字振镜电机也即X数字振镜电机和Y数字振镜电机。螺旋烧蚀过程中，XY双电机独立受控、且均始终保持偏转，偏转速度为两个正交电机的合成速度。振镜组合成速度大于单个电机偏转速度，从而提高激光清洗效率。对于扫描区域内任一点，尤其是在在边缘处，激光经过该点后需要绕完外圈才能再次经过该点附近，激光热积累减弱，清洗分布均匀。

采用本申请螺旋式清洗方法，对于清洗区域内任一点，相比于逐行烧蚀，激光按照螺旋填充路径走完外圈后才重回到该点附近，该点区域获得冷却时间，激光热积累效应变弱；逐行扫描速度为单个振镜电机速度，螺旋扫描速度为两电机速度矢量和，因此，相比于逐行扫描方式，激光螺旋式清洗的效果更加均匀，清洗效率更高。

作为一种优选的实现方案，两个正交偏转的数字振镜电机在一个周期内的偏转角度变化分别按照Sin函数和Cos函数分布进行控制，两个正交偏转的数字振镜电机在一个周期内的合成轨迹绕自身(合成轨迹)中心旋转填充整个二维平面，从而实现整个平面螺旋式扫描清洗。

进一步优选，两个正交偏转的数字振镜电机在一个周期内的偏转角度变化分别按照Sin函数和Cos函数分布进行控制，使得合成的轨迹形成椭圆轨迹，合成的椭圆轨迹绕自身中心旋转填充整个二维平面，从而实现整个平面螺旋式扫描清洗。

为了进一步提高清洗均匀性，两个正交偏转的数字振镜电机在一个周期内，Sin/Cos函数分布趋势下的均匀采样替换为高斯分布采样。前述方案，相比于形成麻花路径，清洗幅面更宽、更均匀，效率更高。