Brevet FR2588699A1 — publié le 19870417

La présente invention concerne un dispositif de refroidissement de miroir et plus précisément un dispositif destiné à refroidir un miroir qui réfléchit un faiscei,. laser. Dans un appareil à laser, notamment de forte puis- sance, un miroir qui renvoie le faisceau est échauffé par celui-ci. Le miroir doit donc être refroidi. Jusqu'à présent, on a refroidi le miroir par formation d'un passage de circula- tion d'eau de refroidissement à son voisinage ou par, soufflage direct d'air contre le miroir. Dans de tels dispositifs cependant, la capacité de refroidissement risque d'être insuffisante, et on a souhaité améliorer la capacité de refroidissement. La demande de brevet japonais mise à l'inspection publique n 142 520/1984 décrit un dispositif de refroidis- sement du condenseur destiné à faire converger un faisceau laser. Dans ce dispositif, un organe poreux d'un métal fritté ou analogue ayant une conductibilité thermique élevée, est maintenu au contact de la périphérie externe du conden- seur et le fluide de refroidissement circule dans l'organe poreux. D'après cette structure, on peut imaginer placer un organe poreux à la face arrière d'un miroir, c'est-à- dire à la face opposée à la face réfléchissante, avec circu- lation d'air de refroidissement dans l'organe poreux, de la face arrière vers la périphérie externe afin que le miroir soit refroidi. Cependant, lorsque l'organe poreux est simplement maintenu au contact du miroir afin que l'air y circule, laplus grande partie de l'air de refroidissement s'écoule à partir du bord du côté qui présente la moindre résistance à la circulation dans l'organe poreux, vers la périphérie. En conséquence, une partie centrale du miroir dans laquelle le faisceau est réfléchi et qui est ainsi échauffée, est insuffisamment refroidie. L'invention concerne un dispositif de refroidisse- ment de miroir ayant une grande capacité de refroidissement, permettant un refroidissement suffisant de la partie centrale du miroir sur laquelle le faisceau se réfléchit. Plus précisément, elle concerne un dispositif de refroidissement de miroir qui comporte un support, un miroir logé dans le support afin qu'il réfléchisse un faisceau laser et un organe poreux lui aussi logé dans le support et permettant l'écoulement d'un fluide de refroidissement et ayant une conductibilité thermique élevée, l'organe poreux étant au contact de la face arrière du miroir, opposée à la face qui réfléchit le faisceau laser, l'organe poreux ayant un trou qui coincide avec le centre de la surface réfléchissante qui renvoie le fausceau et débouchant du côté opposé au miroir, le dispositif de refroidissement ayant en outre un passage de fluide destiné à transmettre un fluide de refroidissement dans le trou de l'organe poreux, et un passage d'évacuation du fluide de refroidissement qui a circulé dans le trou formé dans l'organe poreux, à travers l'organe poreux et vers la périphérie externe de celui-ci. Grâce à cette construction, l'échange de chaleur entre le fluide qui s'est écoulé dans l'organe poreux au contact du miroir et le miroir lui-même peut être suffisant pour que la capacité de refroidissement soit élevée, avec simultanément augmentation du débit de fluide de refroidis- sement vers la partie réfléchissante du miroir qui est chauf- fée le plus facilement par le faisceau. La partie réfléchis- sante peut ainsi être suffisamment refroidie. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une coupe d'un mode de réalisation de dispositif selon l'invention; et la figure 2 est une coupe d'un autre mode de réali- sation de l'invention. La figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention et la référence 1 désigne un dispositif de sup- port ayant, en coupe, une forme triangulaire, des organes cylindriques creux 2 et 3 étant fixés à deux côtés du dispo- sitif de support et formant un angle prédéterminé l'un avec l'autre, des trajets de passage d'un faisceau laser L étant formés dans les organes cylindriques. De l'autre côté du dispositif 1 de support est monté un support 5 de forme sensiblement cylindrique. Ce support 5 est monté avec du jeu dans un organe 4 d'étanchéité qui est couplé hermétique- ment au dispositif 1 de support. Le support 5 a un tronçon a de support à son extrémité droite, et vers l'intérieur. Ce tronçon 5a supporte le bord d'une surface réfléchissante d'un miroir 6 logé dans le support 5. Le miroir 6 réfléchit le faisceau laser L qui parvient suivant l'axe du trajet délimité par l'organe 2 vers la direction correspondant à l'axe du trajet de l'autre organe 3. Un mécanisme de réglage (non représenté) est destiné à régler l'inclinaison du support 5 par rapport au dispositif 1 de qupport de manière que le faisceau laser puisse être réfléchi d'une manière précise. Un organe poreux 7 en forme de disque, par exemple formé de cuivre ou d'un metal analogue fritté ayant une conductibilité thermique élevée, est placé au contact de la face arrière du miroir 6. Cet organe poreux 7 est perméa- ble à de l'air de refroidissement. Le miroir 6 et l'organe poreux 7 sont fixés au support 5 par un bouchon 8 placé à la face arrière de l'organe poreux 7 et monté dans le support 5, et un organe 9 d'étanchéité placé dans un espace latéral entre l'organe poreux 7 et le bouchon 8. L'organe poreux 7 a un trou 10 qui coincide avec le centre du miroir 6 sur lequel se réfléchit le faisceau L, et il débouche du côté opposé au miroir 6. Dans ce mode de réalisation, le trou 7 a un gradin car il comporte une partie de diamètre réduit du côté du miroir 6. Le bouchon 8 a un trajet 11 de circulation d'air de refroidissement coaxial au trou 10. Le trajet 11 communique avec une réserve d'air de refroidissement par un conduit (non représenté) raccordé au bouchon 8. L'air de refroidissement peut être transmis par la source dans un espace 12 formé entre l'or- gane poreux 7 et le bouchon 8 à l'intérieur de l'organe d'étanchéité 9, et dans le trou 10. Le trou 10 peut être réalisé dans un orgahe poreux 7 en une seule pièce comme représenté. Dans une variante, l'organe poreux 7 peut être formé de trois couches collées les unes aux autres, la couche la plus proche du miroir 6 n'ayant pas de trou et les deux autres couches ayant des trous de diamètres différents, le plus grand du côté du bouchon 8. La péripherie interne du support 5 a une gorge ou cavité annulaire 15 qui reccouvre les périphéries exter- nes de l'organe poreux 7 et du miroir 6 sur une partie de leur largeur. La périphérie interne du support a aussi plu- sieurs gorges axiales 16 qui communiquent avec la gorge annulaire 15 et qui remontent jusqu'à la face réfléchissante du miroir 6. La périphérie interne du tronçon 5a de support du bord de la surface réfléchissante du miroir 6, c'est- à-dire la surface qui est au contact du miroir 6, a des gorges radiales 17 communiquant avec les gorges axiales 16. Grâce à cette structure, l'air de refroidissement transmis au trajet 11 du bouchon 8 suit ce trajet 11 jusqu'à l'espace 12 et le trou 10 formé dans l'organe poreux 7. A partir de l'espace 12 et du trou 10, il s'écoule à travers l'organe poreux 7 et pénètre dans la gorge annulaire radia- lement externe 15. L'air de refroidissement s'écoulant dans la gorge 15 s'écoule le long des gorges axiales 16 et dans les gorges radiales 17 formées dans le support 5 puis le long de la surface réfléchissante du miroir 6, vers son centre, vers les trajets formés par les organes 2 et 3. L'organe poreux 7 qui est au contact du miroir 6 est constitué d'un matériau possédant une conductibilité thermique élevée, par exemple du cuivre ou un métal analogue, et l'air de refroidissement peut circuler à travers l'organe poreux. Ainsi, la chaleur du miroir 6 peut être transmise de manière satisfaisante à l'organe poreux 7 et un échange satisfaisant de chaleur est réalisé entre cet organe 7 et l'air de refroidissement grâce à la grande surface de contact entre l'organe 7 et l'air. Le miroir 6 peut ainsi être refroi- di efficacement par l'air de refroidissement. En outre, l'organe poreux 7 a un trou qui'coincide avec le centre O du miroir 6 qui réfléchit le faisceau laser L. En l'absence du trou 10, la plus grande partie de l'air de refroidissement pénétrant dans l'espace 12 aurait tendance à pénétret dans la gorge annulaire 15 par la périphérie externe de l'organe 7, celle-ci présentant une moindre résis- tance. En conséquence, le centre O surtout de la surface réfléchissante qui reçoit le faisceau laser et qui est facilement échauffé par celui-ci, risque de ne pas être refroidi suffisamment. Grâce à la présence du trou 10, la résistance présentée dans la partie centrale de l'organe poreux 7 est réduite et le débit d'air de refroidissement augmente dans cette partie. Ainsi, la partie centrale de la surface réfléchissante indiquée précédemment peut être suffisamment refroidie. En outre, l'air qui sTécoule à partir des gorges radiales 17, comme indiqué précédemment, le long de la face réflissante du miroir 6 et vers son centre, a pour effet d'empêcher la fixation de poussière à la surface réfléchis- sante et d'empêcher aussi la condensation d'humidité. Ainsi la surface réfléchissante peut rester propre pendant long- temps. En outre, le fluide de refroidissement transmis dans les organes cylindriques 2 et 3 assure une augmentation de la pression interne par rapport à la pression atmosphé- rique. La poussière de l'air atmosphérique ne peut donc pas pénétrer le long des trajets des organes 2 et 3. La figure 2 représente un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel l'organe poreux 7' a un trou tronconique 10' dont la dimension diminue vers le miroir 6. Le reste de la structure est identique au mode de réalisation de la figure 1 et les éléments analogues à ceux de cette figure portent des références identiques. Dans ce mode de réalisation, les effets cbtenus sont évidem- ment les mêmes que dans le précédent mode de réalisation. Le trou formé dans l'organe poreux peut être un trou débouchant atteignant la face arrière du miroir. Les gorges 16 et 17 ne sont pas essentielles et peuvent être omises. REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement d'un miroir; caracté- risé en ce qu'il comprend un support(5), un miroir (6) logé dans le support et destiné à réfléchir un faisceau laser, et un organe poreux (7) lui aussi placé dans le support et destiné à permettre l'écoulement d'un fluide de refroidis- sement, l'organe poreux ayant une conductibilité thermique élevée, étant au contact de la face arrière du miroir qui est opposée à la face qui réfléchit le faisceau laser et ayant un trou (10) qui coincide avec le centre de la surface qui réfléchit le faisceau laser, le trou étant ouvert du côté opposé au miroir, le dispositif de refroidissement comportant en outre un passage (11) destiné à transmettre un fluide de refroidissement au trou de l'organe poreux et un passage (15,16,17) destiné à évacuer le fluide de refroidissement qui s'est écoulé du trou dans l'organe poreux, à travers celui-ci et vers sa périphérie externe. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (5) a une partie de support(5a) qui dépasse radialement vers l'intérieur et qui est destinée à supporter le bord de la surface réfléchissante du miroir (6), le passage (15,16,17) d'évacuation recouvrant l'organe poreux et le miroir sur une partie de la largeur de leur périphérie externe et comprenant une gorge annulaire (15) formée à la périphérie interne du support, des gorges axia- les (16) formées aussi à la périphérie interne du support et communiquant avec la gorge annulaire, ces gorges axiales rejoignant une position correspondant à 1l surface réflé- chissante du miroir, et des gorges radiales (17) formées dans la partie de support et communiquant avec les gorges axiales. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou (10) est un trou borgne. 4. Dispositif selon la revendicaticon 3, caractérisé en ce que le trou (10) est un trou à gradin ayant une partie de petit diamètre du côté du miroir. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou (10') est un trou tronconique dont le diamètre diminue vers le miroir. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe poreux (7) est formé d'un métal fritté. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est l'air.