УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ В ОБЛАСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
APPARATUS FOR MEASURING SURFACE TEMPERATURE IN REGION EXPOSED TO LASER RADIATION

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении температуры поверхности в области лазерного воздействия.
Известно устройство [1], содержащее сканер и 2-канальный оптический пирометр с объективом. Данное устройство не обеспечивает измерение в системе сканирования с F-teta линзой.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является представленное в [2] устройство, содержащее гальваносканер с F-teta линзой и 2-канальный оптический пирометр с объективом,
Недостатком данного устройства является то, что дихроичными поворотными зеркалами возможно выделение области спектра излучения поверхности, посылаемого на пирометр, только в области слабого отражения зеркал гальваносканера и удаленной от волны излучения лазера, что приводит к ошибкам измерения вследствие сдвига изображения, формируемого F-teta линзой и объективом пирометра на входной диафрагме пирометра.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство для измерения температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения, содержащее гальваносканер с F-teta линзой и оптический пирометр с объективом.
С помощью градиентного зеркала с центральной эллиптической областью 100% пропускания лазерного излучения, располагающегося под углом 45° к оптической оси, осуществляют ввод лазерного излучения в гальваносканер, а узкие спектральные полосы регистрации теплового излучения поверхности располагают в полосе отражения периферической области градиентного зеркала и в полосе отражения зеркал гальваносканера в непосредственной близости к длине волны излучения лазера.
Сущность заявляемого устройства поясняется чертежом, (фиг.1), где 1 - лазер, 2 - градиентное зеркало, 3 - гальваносканер, 4 - объектив, 5 - обрабатываемая поверхность, 6 - F-teta линза, 7 - отражающее покрытие, 8 - полевая диафрагма пирометра, 9 - световод, 10 - пирометр.
Устройство для измерения температуры поверхности работает следующим образом.
Излучение лазера 1 проходит через эллиптическое отверстие в зеркале 2, вводится на зеркала гальваносканера 3 и с помощью F-teta линзы 6 фокусируется на поверхности обработки 5. При вращении зеркал сканера фокус лазера перемещается по поверхности 5. Изображение фокальной области строится на диафрагме пирометра 8 с помощью F-teta линзы, периферической области градиентного зеркала 2 с отражающим покрытием 7 и объектива 4. Пирометр 10 через световод 9 регистрирует тепловое излучение нагретой поверхности в нескольких узких спектральных участках вблизи линии излучения лазера. У зеркала 2 на отражение в широком спектральном диапазоне работает периферия зеркала с нанесенным покрытием 7, а лазерное излучение свободно проходит через центральную эллиптическую область. Так как измерения проводятся на длинах волн вблизи линии генерации лазера, то хроматические абберации F-teta линзы будут приводить к пренебрежимо малым смещениям изображения на диафрагме пирометра при сканировании поверхности, что позволит проводить без искажения измерения в очень малых областях поверхности. Регистрация теплового излучения поверхности в нескольких спектральных участках обеспечит учет излучательной характеристики поверхности и определение ее термодинамической температуры.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает измерение температуры поверхности в малых пятнах лазерного воздействия при ее сканировании с помощью гальваносканера с F-teta линзой с минимальной погрешностью при использовании серийной оптики.
Список литературы
1. Патент JP №2007190576 A.
2. Чивель Ю.А., Смуров И., Лаже Б. // Патент RU 2371704, 27.10.2009.