專利名稱：一種氣體激光器放電腔的電極機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于氣體激光器技術領域，具體涉及氣體激光器的放電腔，特別是氣體激光器放電腔的電極機構。
背景技術：
放電腔是氣體放電激光光源的核心關鍵部件。放電腔一般都包含一對放電電極，加載電壓后產生等離子體輻射出激光。放電腔的放電性能優(yōu)劣直接影響到激光特性；而放電電極的材料、加工及裝配精度，預電離方式等是影響放電性能的重要因素。在放電腔的設計加工過程完成后，電極的材料、電極面型加工精度、預電離方式等都已經確定完畢，所以怎樣將陰陽電極對準裝配是確保優(yōu)良放電性能的關鍵步驟?，F有的裝配方式要么不能多方位調整確保電極的裝配精度，要么每次都需要開腔調整，額外增加了開腔時間和開腔后氣體鈍化時間。另外，放電腔每次放電都會消耗微量的電極材料，而且陽極的消耗量約是陰極的幾倍。達到一定放電脈沖數后，需要開腔對放電電極進行處理或者更換，這也會増加開腔時間和開腔后氣體鈍化時間，相應的縮短了放電腔的使用壽命。

發(fā)明內容
(一 )要解決的技術問題本發(fā)明所要解決的技術問題是現有的氣體激光器放電腔的電極機構不易更換和調節(jié)，從而影響放電腔的使用壽命的問題。( ニ )技術方案為解決上述技術問題，本發(fā)明提供ー種電極機構，用于向氣體激光器的放電腔提供處于電極工作位置的電極，該電極機構包括傳動機構和安裝在該傳動機構上的多個電極，該傳動機構用于使該多個電極的每ー個移動到所述電極工作位置。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，所述傳動機構為兩個，所述多個電極中的每ー個的兩端分別安裝于該兩個傳動機構上。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，還包括一個調節(jié)機構，該調節(jié)機構位于所述電極工作位置的下方，用于調節(jié)處于電極工作位置的電極在垂直方向的位置和傾斜角度。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，所述傳動機構為履帶式結構，其包括主動輪、從動輪和圍繞所述主動輪和從動輪的履帶，所述多個電極安裝于所述履帶上。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
,所述主動輪由ー個電機驅動。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，還包括對驅動輪和從動輪施加一個預施力的機構，以使驅動輪和從動輪具有相互背離的傾向。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，所述從動輪的軸向兩側向外各伸出ー個凸部，并在每個凸部的靠近驅動輪的ー側固定一個彈簧，并使該彈簧預壓縮，以使其對所述凸部產生ー個向著遠離驅動輪的方向的推力。
根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，在所述傳動機構上還安裝有托盤，所述電極通過該托盤安裝在所述履帶上。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，所述托盤包括用干與所述電極固定連接的電極連接接ロ，該電極連接接ロ通過多個彈簧組與該托盤相連。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，所述傳動機構具有兩個，分別位于兩個傳動機構上的托盤的安裝位置相互對應，以使處于對應位置的兩個所述托盤共同支撐多個電極中的姆ー個。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，所述托盤的底部設置有連接接ロ，該連接接ロ用干與固定于托盤下方的調節(jié)機構相抵接，所述調節(jié)機構用于調節(jié)處于電極工作位置的電極在垂直方向的位置和傾斜角度。 根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，所述連接接ロ為半圓柱形槽，所述調節(jié)機構的頂部呈半球形。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，每個托盤的底部設置兩個連接接ロ，所述調節(jié)機構為四個，所述四個調節(jié)機構與位于電極工作位置的兩個托盤的連接接ロ相抵接，且使得四個連接接ロ分別對應電極的四個角。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，所述調節(jié)機構包括電機、連接器、螺母和絲杠，所述螺母和絲杠組成滾珠絲杠系統(tǒng)，所述連接器的一端與所述電機相連接，另一端與所述螺母固定。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，所述連接器上開有直徑大于絲杠的直徑的導孔，使絲杠可以進入連接器內部。(三)有益效果本發(fā)明電極機構傳動機構和調節(jié)機構相互配合，實現放電電極多個自由度的運動，從而達到不打開放電腔就能調整電極的位置和角度的效果，確保氣體激光器的放電腔具有優(yōu)良的放電性能。另外，本發(fā)明的電極機構設置有多個電極，通過傳動機構，可以在不打開放電腔的前提下實時更換備用電極，延長了放電腔的使用壽命。


圖I是本發(fā)明的氣體激光器放電腔的電極機構的示意圖；圖2是本發(fā)明的氣體激光器放電腔的電極機構的調節(jié)機構的示意圖；圖3是本發(fā)明的氣體激光器放電腔的托盤的一種實施方式的示意圖；圖4是本發(fā)明的氣體激光器放電腔的電極機構的調節(jié)機構具體結構示意圖；圖5是本發(fā)明的氣體激光器放電腔的電極機構的頂起狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進ー步的詳細說明。電極在氣體激光器的放電腔中通常安裝在固定不變的電極工作位置，為了實現電極的更換與調節(jié)，本發(fā)明的用于氣體激光器的放電腔的電極機構包括傳動機構和安裝在傳動機構上的多個電極，所述傳動機構用于帶動多個電極進行平行移動，使多個電極中的每一個電極均能夠移動到氣體激光器的放電腔的電極工作位置。根據本發(fā)明的ー種具體實施方式
，所述傳動機構是ー種履帶式傳動機構，其包括ー個驅動輪和ー個從動輪，以及圍繞驅動輪和從動輪的履帶，在所述履帶上設置多個電極；所述驅動軸用于提供履帶移動的動力，從而使履帶帶動多個電極進行平行移動，使之任一個都能夠移動到所需的電極工作位置。所述傳動機構可以是ー個，也可以是多個，視電極的具體形狀、結構而定。但是，本發(fā)明優(yōu)選為兩個傳動機構，以便其電極的兩端分別固定在兩個傳動機構上，有利于使電極
保持穩(wěn)定。在傳動機構上安裝的電極個數可以視電極機構的安裝空間、長度等任意設定，在放電腔工作時，只有位于電極工作位置的電極才進行工作，其他電極均作為備用電極，通過 設置多個電極，且多個電極通過傳動機構進行移動，使得電極的更換變得方便。根據本發(fā)明的電極機構還可包括ー個調節(jié)機構，其位于電極工作位置的下方，用于調節(jié)位于電極工作位置處的電極在垂直方向的位置和角度。下面通過具體實施例來詳細說明本發(fā)明的技術方案。圖I是本發(fā)明的氣體激光器放電腔的電極機構的示意圖。如圖I所示，本發(fā)明的電極機構包括傳動機構I和安裝在傳動機構I上的多個電極3。在該實施例中，所述傳動機構I有兩個，所述電極有三個，每個電極3的兩端分別安裝于該兩個傳動機構上。所述傳動系統(tǒng)包括主動輪11、從動輪12和圍繞所述主動輪11和從動輪的履帶13。所述電極均勻地分布且安裝于履帶13上。所述主動輪11是固定滾輪(或齒輪)，從動輪12是不固定滾輪(或齒輪)，可以單自由度地朝向或背離主動輪11運動。根據本發(fā)明的一種實施方式，主動輪11可由ー個電機14驅動。為了使履帶13保持一定的張カ以承載電極，需要給驅動輪11和從動輪12預施加ー個力，使它們相互之間具有背離的傾向。在該實施例中，在每ー從動輪12的軸向兩側向外各伸出一個凸部15，并且該凸部15固定在從動輪12的轉動軸上，不跟隨從動輪12進行轉動(如但不限如的舉例，凸部15通過軸承與從動輪12進行連接)，在每個凸部15的靠近驅動輪11的ー側固定一個彈簧5，并對該彈簧5預壓縮，以使其對凸部(15)產生ー個向著遠離驅動輪11的方向的推力，以使圍繞著驅動輪11和從動輪12的履帶保持ー個張力，以便承載電極3。根據本發(fā)明，使履帶13保持一定的張カ的預施カ機構也可以采取其它的實施方式，例如也可以在所述每個凸部15的遠離驅動輪11的ー側固定一個預拉伸彈簧。在該實施例中，在兩個傳動機構I上還安裝有托盤4，托盤4的位置與電極在傳動機構I上的安裝位置相對應。圖3是本發(fā)明的氣體激光器放電腔的托盤4的一種實施方式的示意圖。根據該實施方式，托盤4除了包括位于底部的與調節(jié)機構相抵觸的連接接口外,還包括履帶連接接ロ 41、電極連接接ロ 42、與電極連接接ロ相應的彈簧組43，該履帶連接接ロ 41以膠接、焊接、螺接等方式通過固定在履帶13上；電極3以螺接等方式固定在圖中的電極連接接ロ 42上，該電極連接接ロ 42可為ー個，也可為多個(圖3中所示為四個)，且與托盤4不直接連接，而通過多個彈簧組43與托盤4相連。當托盤4和電極3不額外受カ吋，電極連接接ロ42處于中心位置，多個彈簧組43處于受力平衡狀態(tài)；當電極3與托盤4額外受力吋，電極連接接ロ 42偏離中心位置，多個彈簧組進行壓縮或拉伸，在新的位置達到平衡。在圖3所示的實施方式中，每個電極連接接ロ 42中包括四個彈簧組43。在該實施例中，由于傳動機構I具有兩個，因此可以使分別位于兩個傳動機構I上的托盤4的位置相互對應，以便由兩個托盤共同支撐ー個電極3。如前所述，本發(fā)明的電極機構還包括ー個調節(jié)機構2，該調節(jié)機構2位于電極工作位置的下方，用于調節(jié)電極3在垂直方向的位置和傾斜角度。圖2是本發(fā)明的氣體激光器放電腔的電極機構的調節(jié)機構的示意圖，如圖2所示，調節(jié)機構2固定于處于電極工作位置的托盤4的下方，并且能夠與托盤4相抵接。為了與調節(jié)機構2相抵接，在托盤4的底部設置有連接接ロ。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，連接接ロ為半圓柱形槽44，以便于調節(jié)機構2和托盤4更好的抵接定位和傳力。當所述傳動系統(tǒng)將電極3以及固定電極3的托盤4運轉到電極工作位置時，與電極工作位置對應的托盤4下部的連接接ロ與調節(jié)機構相抵接，從 而使得能夠通過調節(jié)機構2的調節(jié)使托盤4進行適當的上下或旋轉移動，從而調節(jié)電極在垂直方向的位置和角度。在圖2所示的本發(fā)明的具體實施方式
中，在電極3的兩端的下方各有一個托盤4，這兩個托盤4中的每ー個分別通過連接接ロ與兩個調節(jié)機構2相抵接。在該實施例中，調節(jié)機構2為螺栓式調節(jié)器。在每個托盤底部均設置連接接ロ，由此在電極的一端的下方兩個螺栓式調節(jié)器分別通過該連接接ロ與該端的托盤4相抵接。當電極為如圖2所示的長條形時，優(yōu)選的是，所述連接接ロ的位置與電極3的四個角相對應，以便四個調節(jié)機構分別抵接，從而調節(jié)電極的四個角在垂直方向移動，以便精確地調節(jié)電極在垂直方向上的位置和角度。圖4是本發(fā)明的氣體激光器放電腔的電極機構的調節(jié)機構2的具體結構示意圖。如圖4所示，調節(jié)機構2為螺栓式調節(jié)器，其包括電機21、連接器22、螺母23和絲杠24。絲杠24的頂部形狀對應于托盤4下部的連接接ロ的形狀。當托盤下部的連接接ロ為半圓柱形時，該頂部為半球形。螺母23和絲杠24組成滾珠絲杠系統(tǒng)連接器22和螺母23固定不動，當電機21轉動時絲杠收縮或頂起。電機21和電機14 ー樣固定在放電腔上；連接器22與電機21的輸出軸固定連接(電機21的輸出軸為圖中標記21和22中間的圓柱體)，螺母23與連接器22固定連接；連接器22上開有直徑大于絲杠24的直徑的導孔，使絲杠24可以進入連接器22內部用以節(jié)約空間。當電機工作吋，電機輸出軸帶動連接器22和螺母23轉動，當旋轉方向不同時，絲杠收縮或頂起。在該實施例中，驅動輪11只能在電機14的帶動下正轉或反轉，兩組履帶13只能在驅動輪11的帶動下沿水平面一個平動方向分別前進或后退；托盤4與履帶13固定，與履帶13有相同的運動狀態(tài)；托盤4下面用來與調節(jié)機構2相連的半圓柱形槽44的軸向，和履帶13的平動方向一致，這樣調節(jié)機構2中的絲杠24的半球形頂部始終作用在半圓柱形槽44內；電極連接接ロ 42與電極3固定，與電極3有相同的運動狀態(tài)；因為托盤具有彈簧組43,當兩組履帶13的平動方向相同時,彈簧組43推動電極3沿履帶13的平動方向運動(即第一自由度)；當兩組履帶13的平動方向不同吋，彈簧組43推動電極連接接ロ 42偏離中心位置，且兩組履帶13上的托盤4上的電極連接接ロ 42 (即電極3的兩端)偏離中心方向不同，實現電極3在水平面內繞垂直軸的微轉動(即第二自由度)。因偏離中心位置行程有限，所以只能是微轉動。當將本發(fā)明的電極機構安裝到氣體激光器的放電腔中時，需確保電極在其長度方向上安裝在精確范圍內，而這較容易實現，因為對于氣體激光器而言，電極長度方向上的位置容許誤差一般遠大于普通的機械安裝誤差。在上述本發(fā)明的實施例中，當兩個傳動機構I朝向同一方向并以相同位移量平動時，可以調節(jié)電極在ー個水平方向上位置，即第一自由度；當兩個傳動機構I以不同位移量或朝向相反方向平動時，可以調節(jié)電極在水平面內繞垂直軸的角度，即第二自由度；當四個調節(jié)機構在垂直方向上朝向同一方向并且以相同位移量平動時，可以調節(jié)電極在垂直方向上的位置，即第三自由度；當靠近驅動輪11處的兩個調節(jié)機構與靠近從動輪12處的兩個調節(jié)機構分別以不同位移量或朝不同方向運動吋，可調節(jié)電極繞其軸轉動，此為第四自由度；當相應于同一傳動機構I的兩個調節(jié)機構2與相應于另ー傳動機構I的另兩個調節(jié)機構2分別以不同位移量或朝相反方向運動時，可調節(jié)電極繞其切向軸轉動，此為第五自由度；當處于對角位置的兩個調節(jié)機構朝相反方向運動， 并且另外兩個調節(jié)機構保持不動時，可以調節(jié)電極繞其對角線軸轉動，因有兩條對角線，故此為兩個自由度。以上是本發(fā)明的具體實施例的調節(jié)方式，然而本發(fā)明不限于此，基于本發(fā)明的構思，可以根據電極的安裝位置和形狀在不同位置設定傳動機構和調節(jié)機構，并且傳動機構和調節(jié)機構的數目和位置也可以不同。圖5是本發(fā)明的氣體激光器放電腔的電極機構的頂起狀態(tài)示意圖。如圖5所示，當四個調節(jié)機構朝頂起方向運動吋，電極處于被頂起狀態(tài)。此時，由于從動輪是不固定輪，因此其朝向主動輪運動，以補償傳動系統(tǒng)中履帶的長度，此時，彈簧5處于強壓縮狀態(tài)。在放電腔中，當達到一定放電脈沖數、需要更換電極時，可以先使調節(jié)機構2向下運動到不與托盤接觸(例如使絲杠24同時收縮)，再使兩個傳動機構朝同一水平方向運動，將另ー備用電極移動到電極工作位置，實現電極的置換，然后按上述方法在多個自由度上調整置換后的電極的自由度，使置換后的電極滿足放電腔電極的裝配要求。在選擇本發(fā)明的電極機構中的各部件材料時，需要注意各部件不被工作氣體腐蝕。如對應ArF激光器，其工作氣體中有氟氣，電極機構中的各部件都要耐氟氣腐蝕。例如，所選用的電機為陶瓷電機。各電機在激光器外部遙控操作。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進ー步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.ー種電極機構,用于向氣體激光器的放電腔提供處于電極工作位置的電極，其特征在于，該電極機構包括傳動機構(I)和安裝在該傳動機構(I)上的多個電極(3)，該傳動機構(I)用于使該多個電極(3)的每ー個移動到所述電極工作位置。
2.如權利要求I所述的電極機構，其特征在于，所述傳動機構(I)為兩個，所述多個電極(3)中的每ー個的兩端分別安裝于該兩個傳動機構(I)上。
3.如權利要求I所述的電極機構，其特征在于，還包括ー個調節(jié)機構(2)，該調節(jié)機構(2)位于所述電極工作位置的下方，用于調節(jié)處于電極工作位置的電極(3)在垂直方向的位置和傾斜角度。
4.如權利要求I所述的電極機構，其特征在于，所述傳動機構(I)為履帶式結構，其包括主動輪(11)、從動輪(12)和圍繞所述主動輪(11)和從動輪(12)的履帶(13)，所述多個電極(3)安裝于所述履帶(13)上。
5.如權利要求4所述的電極機構，其特征在于，所述主動輪(11)由一個電機(14)驅動。
6.如權利要求4所述的電極機構，其特征在于，還包括對驅動輪(11)和從動輪(12)施加一個預施力的機構，以使驅動輪(11)和從動輪(12)具有相互背離的傾向。
7.如權利要求6所述的電極機構，其特征在于，所述從動輪(12)的軸向兩側向外各伸出一個凸部(15)，并在每個凸部(15)的靠近驅動輪(11)的ー側固定一個彈簧(5)，并使該彈簧(5)預壓縮，以使其對所述凸部(15)產生ー個向著遠離驅動輪(11)的方向的推力。
8.如權利要求4所述的電極機構，其特征在于，在所述傳動機構(I)上還安裝有托盤(4)，所述電極(3)通過該托盤⑷安裝在所述履帶(13)上。
9.如權利要求8所述的電極機構，其特征在于，所述托盤(4)包括用干與所述電極(3)固定連接的電極連接接ロ(42)，該電極連接接ロ通過多個彈簧組(43)與該托盤(4)相連。
10.如權利要求8所述的電極機構，其特征在于，所述傳動機構(I)具有兩個，分別位于兩個傳動機構(I)上的托盤(4)的安裝位置是相互對應的，以使處于對應位置的兩個所述托盤(4)共同支撐多個電極(3)中的姆ー個。
11.如權利要求10所述的電極機構，其特征在于，所述托盤(4)的底部設置有連接接ロ，該連接接ロ用干與固定于托盤(4)下方的調節(jié)機構(2)相抵接，所述調節(jié)機構(2)用于調節(jié)處于電極工作位置的電極(3)在垂直方向的位置和傾斜角度。
12.如權利要求11所述的電極機構，其特征在于，所述連接接ロ為半圓柱形槽(44)，所述調節(jié)機構(2)的頂部呈半球形，與所述半圓形槽(44)相配合。
13.如權利要求11所述的電極機構，其特征在于，每個托盤(4)的底部設置連接接ロ，所述調節(jié)機構(2)為四個，所述四個調節(jié)機構與位于電極工作位置的兩個托盤(4)的連接接ロ相抵接，且使得連接接ロ分別對應電極(3)的四個角。
14.如權利要求3、11-13中任ー項所述的電極機構，其特征在于，所述調節(jié)機構(2)包括電機(21)、連接器(22)、螺母(23)和絲杠(24)，所述螺母(23)和絲杠(24)組成滾珠絲杠系統(tǒng)，所述連接器(22)的一端與所述電機(21)相連接，另一端與所述螺母(23)固定。
15.如權利要求14所述的電極機構，其特征在于，所述連接器(22)上開有直徑大于絲杠(24)的直徑的導孔，使絲杠(24)可以進入連接器(22)的內部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電極機構，用于向氣體激光器的放電腔提供處于電極工作位置的電極，該電極機構包括傳動機構和安裝在該傳動機構上的多個電極，該傳動機構用于使該多個電極的每一個移動到所述電極工作位置。該電極機構還可包括位于所述電極工作位置的下方的調節(jié)機構，用于調節(jié)處于電極工作位置的電極在垂直方向的位置和傾斜角度。所述傳動機構可為履帶式結構，其包括主動輪、從動輪和圍繞主動輪和從動輪的履帶，所述多個電極安裝于所述履帶上。本發(fā)明能實現電極在多個自由度的運動，達到不打開放電腔就能調整電極的位置和角度的效果，確保氣體激光器的放電腔具有優(yōu)良的放電性能，延長放電腔的使用壽命。
文檔編號H01S3/038GK102761047SQ20121026654
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權日2012年7月30日
發(fā)明者王宇, 陳進新 申請人:中國科學院光電研究院