Sửa chữa tia laser UV Spectra Physics Quasi-CW

Laser liên tục bán liên tục (QCW) Vanguard One UV125 của Spectra Physics là laser cực tím bán liên tục dùng cho gia công chính xác, kết hợp công suất đầu ra cao và chất lượng chùm tia tuyệt vời. Sau đây là phần giới thiệu về cấu trúc, lỗi thường gặp và biện pháp bảo trì:

1. Cấu trúc

Khoang cộng hưởng laser

Nguồn hạt giống: Thường là tinh thể laser Nd:YVO₄ được bơm bằng diode tạo ra ánh sáng có tần số cơ bản 1064nm.

Mô-đun Q-switching: Q-switching âm thanh-quang (công tắc AO-Q) hoặc Q-switching điện-quang (công tắc EO-Q) để tạo ra các xung ngắn.

Mô-đun nhân đôi tần số: Chuyển đổi 1064nm thành 532nm (hài bậc hai) thông qua tinh thể KTP/LBO, sau đó thành 355nm (hài bậc ba, đầu ra tia cực tím) thông qua tinh thể BBO.

Hệ thống bơm

Mảng diode laser: Cung cấp năng lượng bơm cho tinh thể Nd:YVO₄, đòi hỏi phải kiểm soát nhiệt độ chính xác (làm mát TEC).

Tạo ra và sản xuất tia UV

Nhóm tinh thể phi tuyến tính: Tinh thể BBO hoặc CLBO được sử dụng để chuyển đổi UV, cần phải giữ sạch và ổn định nhiệt độ.

Gương ghép đầu ra: Lớp phủ chống phản xạ tia UV được áp dụng để giảm tổn thất năng lượng.

Hệ thống làm mát

Mô-đun làm mát bằng nước/làm mát bằng không khí: Duy trì sự ổn định nhiệt độ của đầu laser, tinh thể và diode (thường yêu cầu độ chính xác về nhiệt độ nước là ±0,1℃).

Kiểm soát và cung cấp điện

Nguồn điện cao áp: Điều khiển mô-đun Q-switching và diode bơm.

Hệ thống điều khiển: Bao gồm PLC hoặc bộ điều khiển nhúng, quản lý công suất, tần số, độ rộng xung và các thông số khác.

Bảo vệ đường dẫn quang

Khoang kín: Chứa đầy nitơ hoặc không khí khô để ngăn chặn tia UV gây nhiễm bẩn thành phần quang học (như tinh thể bị tan chảy và gương bị oxy hóa).

2. Các lỗi thường gặp và nguyên nhân có thể xảy ra

Mất điện hoặc không có đầu ra

Nhiễm bẩn thành phần quang học: Tinh thể UV (BBO) hoặc lớp phủ gương bị hỏng.

Lỗi chuyển mạch Q: Bộ truyền động chuyển mạch AO/EO-Q bất thường hoặc độ lệch tinh thể.

Lão hóa diode bơm: suy giảm công suất đầu ra hoặc lỗi kiểm soát nhiệt độ.

Chất lượng chùm tia giảm sút (góc phân kỳ tăng, chế độ bất thường)

Sự không đồng bộ khoang cộng hưởng: rung động cơ học gây ra sự lệch thấu kính.

Hiệu ứng thấu kính nhiệt tinh thể: làm mát không đủ hoặc công suất quá cao gây ra biến dạng tinh thể.

Giảm hiệu suất chuyển đổi UV

Độ lệch góc khớp pha tinh thể: biến động nhiệt độ hoặc độ lỏng cơ học.

Công suất ánh sáng tần số cơ bản không đủ (1064nm/532nm): vấn đề nhân tần số tiền giai đoạn.

Hệ thống báo động hoặc tắt máy

Lỗi làm mát: nhiệt độ nước quá cao, lưu lượng không đủ hoặc cảm biến bất thường.

Quá tải điện: mô-đun điện áp cao bị đoản mạch hoặc tụ điện bị lão hóa.

Sự bất ổn của xung (biến động năng lượng, tần số lặp lại bất thường)

Nhiễu tín hiệu ổ đĩa Q: tiếp xúc cáp kém hoặc nhiễu nguồn điện.

Lỗi phần mềm điều khiển: lỗi cài đặt thông số hoặc lỗi phần mềm.

III. Biện pháp bảo trì

Kiểm tra quang học thường xuyên

Vệ sinh thấu kính đường dẫn sáng bên ngoài (sử dụng etanol khan và giấy lau thấu kính) và kiểm tra xem bề mặt tinh thể UV có bị hỏng hoặc bị nhiễm bẩn không.

Lưu ý: Tránh tiếp xúc trực tiếp với lớp phủ quang học và tinh thể UV (như BBO) cần được bảo quản ở nơi chống ẩm.

Bảo trì hệ thống làm mát

Thay nước khử ion thường xuyên (để ngăn ngừa cặn), kiểm tra xem đường ống có bị rò rỉ không và vệ sinh bụi trên bộ tản nhiệt.

Hiệu chỉnh cảm biến nhiệt độ để đảm bảo tốc độ phản ứng của hệ thống làm mát.

Kiểm tra nguồn điện và mạch điện

Theo dõi độ ổn định đầu ra của nguồn điện cao áp và thay thế tụ điện hoặc linh kiện lọc cũ.

Kiểm tra đường dây tiếp địa để giảm nhiễu điện từ.

Hiệu chuẩn và sử dụng máy đo công suất và máy phân tích chùm tia để hiệu chuẩn công suất đầu ra và chế độ điểm thường xuyên.

Tối ưu hóa các thông số Q-switching (như độ rộng xung và tần số lặp lại) thông qua phần mềm điều khiển.

Kiểm soát môi trường

Duy trì nhiệt độ và độ ẩm không đổi trong môi trường làm việc (nhiệt độ khuyến nghị 22±2℃, độ ẩm <50%).

Nếu máy ngừng hoạt động trong thời gian dài, nên bơm khí nitơ vào đường dẫn quang.

Ghi lại lỗi và phòng ngừa

Ghi lại mã báo động và hiện tượng lỗi để nhanh chóng xác định vị trí sự cố (như phần mềm Spectra Physics thường cung cấp nhật ký lỗi).

IV. Các biện pháp phòng ngừa

Bảo vệ an toàn: Tia laser cực tím (355nm) gây hại cho da và mắt, do đó phải đeo kính bảo vệ đặc biệt trong quá trình vận hành.

Bảo trì chuyên nghiệp: Việc căn chỉnh tinh thể và gỡ lỗi khoang cộng hưởng phải được thực hiện bởi nhà sản xuất hoặc kỹ sư được chứng nhận để tránh tự tháo rời.

Quản lý phụ tùng thay thế: Dự trữ các bộ phận dễ bị hỏng (như vòng đệm chữ O, điốt bơm, tinh thể Q-switch).

Nếu cần hỗ trợ kỹ thuật thêm, bạn nên liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi và cung cấp số sê-ri laser và thông tin chi tiết về lỗi để có được giải pháp phù hợp.