分子泵机组控制系统的设计
在高功率激光器系统中，使用空间滤波器是抑制光束高频成分的非线性增长、改善光束传输质量的有效措施之一。激光束在到达滤波器小孔位置时会发生空气击穿，因此管道内必须达到一定的高真空，通过对选用的分子泵机组内部控制电路的研究分析，设计了一套控制方案，很好地满足了空间滤波器特定的使用要求。
空间滤波器由一对共焦正透镜和共焦的滤波小孔组成，基本结构见(图1)，清洁空气的击穿阈值为107w/cm2，当激光的功率密度超过109w/cm2时，需要抽高真空至1×10-3Pa，在不进行全系统烘烤的情况下，分子泵组全速运转一段时间后系统真空度可达10-5Pa，过高的真空度会加速管道内部电缆、润滑脂的蒸发，进而影响光学元件表面的洁净度，因此，真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为我们需要研制相应的控制系统，将真空度控制在一定范围内，既要保证激光器系统的正常运行，又能减小内部各类材料的蒸发量。
图1 空间滤波器示意图
2、方案设计
为了实现高真空度的可控，最简单的办法就是降低高真空泵对真空腔体的抽速，可以采用以下两种方案：
(1)在泵体与管道间增加一台开启量可控阀门，通过控制阀门开启的大小来控制系统抽速；
(2)不增加其他设备，仅调节分子泵的转速来控制系统抽速。比较后我们选用了第二种方案，由于真空计和分子泵控制器均自带RS485通讯端口，利用真空计监测管道内真空度，由工控机实时读取真空值，当读数超过设定值时，工控机控制分子泵控制器调节转速，由此形成闭环控制系统，见(图2)。
图2 控制设计
3、控制流程设计
(图3)首先需要为控制系统设定3个参数：稳定运行所需的真空值、每次条件判断后调整的转速值和延迟时间，需要注意的是，由于分子泵达到10-3Pa后真空值下降非常缓慢，对泵体调速后观察到真空值变化也需要一定时间，所以t的设定需要经过多次测试才能满足使用要求，减小真空值的波动。
图3 流程设计
4、实验
TV551系列分子泵最小的可调转速为1000rpm，为了保证控制精度，我们就取其最小值，空间滤波器日常运行所需真空值设定为2×10-3Pa，每次设定t值后观察24小时内真空值的变化量，结果显示，当延时设定在15min时，系统真空值变化量最小(表1)。
表1
5、结语
通过对分子泵机组控制系统的设计，并经过测试不断改进参数值，我们成功实现了对空间滤波器内部真空值的稳定控制，误差波动范围在±10%以内，满足了整个装置正常运行的要求。
