[发明专利]一种真空微粒计数器

说明书

本发明涉及一种真空微粒计数器，包括外壳，其具有沿z向贯穿外壳的测量孔，外壳的内部固定有：光入射部，用于发射激光并形成截面光强均匀分布的平顶光束，位于测量孔的一侧，包括沿x向依次排列的激光器、入射光学元件组和入射光阑，入射光学元件组包括沿x向依次排列的聚焦透镜、匀光棒和透镜组；光探测部，收集平顶光束被微粒散射而形成的散射光，并根据收集到的散射光探测微粒数量；光出射部，与光入射部相对位于测量孔的另一侧，用于吸收光入射部发出的激光中未被微粒散射的部分。本发明的真空微粒计数器，采用包含匀光棒的特殊入射光路，使得入射激光形成截面光强均匀分布的平顶光束，可增大有效测量区域。

技术领域

本发明涉及无尘加工制造及真空技术领域，更具体地涉及一种真空微粒计数器。

背景技术

无尘加工制造对加工的环境有严格的洁净度要求，比如洁净度10级要求环境中的尺寸大于0.1微米的颗粒数少于10000个/立方米，在某些应用领域中，如高能粒子加速器、半导体行业的芯片制造、光伏及显示行业的薄膜面板生产组装中，还会涉及到真空的环境，因此对制造加工中涉及的整个真空过程也有无尘化要求。一般采用air-borne微粒计数器来监测大气环境中不同尺寸的微粒数量，其原理是通过内部的气泵采集环境中的空气并以一定的流量如28.3或2.83升/分钟通过微粒计数器中的探测管道，通过探测微粒表面的激光散射来确定微粒的尺寸及数量。

然而，在真空环境中，特别是高真空下气体分子以分子流形式运动，其运动的方向是随机的，导致环境中的微粒的运动也没有统一的方向性，微粒监测的难度较大，而且目前没有专用于真空内的微粒计数器。目前使用的air-borne微粒计数器中的探测单元存在的问题是测量区域较小，一般小于10⁵立方微米量级，在高真空环境中探测到随机运动的微粒的几率很小，其无法用于真空环境中的微粒监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空微粒计数器，以实现真空系统内微米量级尺度的微粒监测。

本发明提供一种真空微粒计数器，包括：外壳，其具有沿z向贯穿所述外壳的测量孔，所述外壳的内部固定有：

光入射部，用于发射激光并形成截面光强均匀分布的平顶光束，位于所述测量孔的一侧，包括沿x向依次排列的激光器、入射光学元件组和入射光阑，所述入射光学元件组包括沿x向依次排列的聚焦透镜、匀光棒和透镜组；

光探测部，收集所述平顶光束被微粒散射而形成的散射光，并根据收集到的散射光探测微粒数量；

光出射部，与所述光入射部相对位于所述测量孔的另一侧，用于吸收所述光入射部发出的激光中未被微粒散射的部分。

进一步地，所述光探测部包括沿y向分别设置在测量孔上下位置处的椭球面镜和球面镜，所述椭球面镜和所述球面镜的反射面相对，其中球面镜上设有开孔，所述开孔的正下方设有沿y向依次排列的可调光阑和探测器。

进一步地，所述椭球面镜的上焦点与所述球面镜的球心重合；所述椭球面镜与所述球面镜的外径相同。

进一步地，所述光探测部位于所述光出射部远离测量孔的一侧，包括第一环状透镜、沿y向依次设置的第一探测器和第二探测器，所述第一环状透镜的中间固定有第二环状透镜，所述第一环状透镜和所述第二环状透镜共面并同心放置。

进一步地，所述第一环状透镜和所述第二环状透镜均为菲涅尔透镜。

进一步地，所述第一环状透镜的焦距、内径和外径分别为20.3毫米、9毫米和12毫米，所述第二环状透镜的焦距、内径和外径分别为19.7毫米、4毫米和8毫米。

进一步地，所述外壳内设有支撑板和支架，所述第一环状透镜固定在所述支撑板上，所述第一探测器和所述第二探测器固定在所述支架上。

进一步地，所述光出射部包括沿x向依次排列的光阑和光吸收装置。