本發(fā)明涉及一種窄腔介質(zhì)阻擋低氣壓分隔放電真空紫外光源，可輸出光束發(fā)散角小的原子共振線輻射。真空紫外光源應(yīng)用于分析儀器、基礎(chǔ)科研、生物化工和電子制造等領(lǐng)域，屬于電子。

背景技術(shù)：

1、波長在120-200nm的光稱為真空紫外光，其單個光子的能量在6.2ev到10.3ev之間，真空紫外光是一種高能光子輻射，可以激發(fā)或電離原子和分子，真空紫外光在分析儀器、基礎(chǔ)科研、生物化工和電子制造等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。

2、真空紫外光最常見的產(chǎn)生方法是等離子體輻射，它的原理是通過等離子體的形成，產(chǎn)生大量激發(fā)態(tài)原子、分子或離子，借由激發(fā)態(tài)物種向基態(tài)的躍遷來產(chǎn)生真空紫外光。小型真空紫外光源一般是等離子體輻射光源，其產(chǎn)生等離子體的方法對該光源的性能有決定性作用。直流放電、微波放電、射頻感應(yīng)放電和介質(zhì)阻擋放電等是常用產(chǎn)生等離子體的簡易方法，也常用于真空紫外光源的制造。

3、直流放電真空紫外光源是利用氣體中的電極直接將電壓施加在氣體上，當(dāng)施加的電壓高于氣體擊穿電壓時，電極之間產(chǎn)生放電，通過控制電壓和放電電流可以形成持續(xù)的等離子體，選擇合適的氣體和放電氣壓，可以產(chǎn)生特定原子共振躍遷輻射，例如，氪氣在低壓放電時可以產(chǎn)生123.6nm的真空紫外光。直流放電真空紫外光源的特點是體積小，結(jié)構(gòu)簡單，是最傳統(tǒng)的真空紫外光源，但存在極端放電的劇烈拉弧現(xiàn)象。微波放電真空紫外光源是通過電容耦合形成電場，使氣體原子或分子在電場中放電，產(chǎn)生等離子體，從而形成等離子體輻射，但微波的波長短，與射頻相比較難控制，且微波的輻射對人體健康有一定的危害，因此微波放電真空紫外光源常見于實驗室使用。射頻感應(yīng)放電真空紫外光源是利用線圈將射頻電流轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電場，由感應(yīng)電場激發(fā)放電氣體放電，產(chǎn)生等離子體輻射。射頻感應(yīng)放電的特點是等離子體狀態(tài)非常穩(wěn)定，不會出現(xiàn)直流放電的拉弧現(xiàn)象，另外，由于不使用電極，不會出現(xiàn)由于放電引起的金屬濺射現(xiàn)象，因此射頻感應(yīng)放電真空紫外光源又稱為無極真空紫外光源。直流放電真空紫外光源、微波放電真空紫外光源和射頻感應(yīng)放電真空紫外光源等體光源通常為低壓放電（千帕以內(nèi)），且放電區(qū)域多為圓柱形，即光向四周均勻輻射，輸出的光束發(fā)散角較大，對于一些需要真空紫外光輻照區(qū)域很小的情況下，圓柱形等離子體光源發(fā)出的光利用效率較低，1立方厘米體積的體光源光利用率僅為總發(fā)射光子量的1%左右。

4、介質(zhì)阻擋放電是一種特殊的放電形式，區(qū)別于直流放電，它的放電電極之間有一層或兩層絕緣介質(zhì)，高氣壓介質(zhì)阻擋放電在放電過程中能產(chǎn)生較穩(wěn)定的絲狀微型電弧，不會出現(xiàn)極端直流放電中的劇烈拉弧現(xiàn)象。目前介質(zhì)阻擋放電真空紫外光源采用較高氣壓氙氣放電（幾十千帕到幾百千帕），利用放電過程產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)氙準(zhǔn)分子向基態(tài)的躍遷，產(chǎn)生172nm真空紫外光，也稱為準(zhǔn)分子光源，介質(zhì)阻擋放電真空紫外光源的特征是等離子體密度高且放電均勻，光利用效率高，但放電區(qū)域一般為平面形，光束發(fā)散角較大，且準(zhǔn)分子光源輻射的光子能量分布較寬。低氣壓介質(zhì)阻擋放電的放電情況類似于直流放電，以彌散的輝光放電為主，主要產(chǎn)生原子共振線輻射，但由于介質(zhì)的阻擋也不會出現(xiàn)劇烈拉弧現(xiàn)象。

5、由于目前真空紫外光源的發(fā)光區(qū)域是圓柱形或平面形，光束的發(fā)散角較大，難以應(yīng)用于光束質(zhì)量要求較高的領(lǐng)域。本發(fā)明采用窄腔介質(zhì)阻擋低氣壓分隔放電的形式，低氣壓放電主要產(chǎn)生原子共振線輻射，同時在出光口相對端安裝鋁反射鏡用以反射反向傳播的真空紫外光，強化放電腔內(nèi)的軸向受激輻射，優(yōu)化輻射光的空間分布，提高縱向真空紫外光的輸出效率。因此該光源可以輸出光束發(fā)散角較小且光子能量分布較窄的原子共振線真空紫外光，可應(yīng)用于質(zhì)譜儀等光束質(zhì)量要求較高的儀器或設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有的圓柱形和平面形真空紫外光源的缺陷，本發(fā)明提供了一種窄腔介質(zhì)阻擋低氣壓分隔放電真空紫外光源，可產(chǎn)生縱向輻射成分較多的原子共振線真空紫外光。

2、本發(fā)明專利采用的技術(shù)方案是：1、采用低氣壓介質(zhì)阻擋放電方法產(chǎn)生激發(fā)態(tài)原子，利用激發(fā)態(tài)原子向基態(tài)躍遷時發(fā)出的原子共振線輻射作為光源；2、采用長條形窄腔介質(zhì)阻擋放電，以增加光源的縱向輸出；3、真空紫外光輸出口相對端裝有一個鋁反射鏡，可以將反向傳播的真空紫外光反射至真空紫外光輸出口，利用受激輻射原理，增加縱向輸出成分；4、利用石英分隔條將長條形窄腔的放電腔分隔成多個放電區(qū)域，增加受激輻射的效果；5、采用惰性氣體作為放電氣體；6、采用氟化鎂透鏡作為輸出真空紫外光的窗片。

3、本發(fā)明的有益效果是：為真空紫外光應(yīng)用領(lǐng)域，尤其為儀器分析應(yīng)用領(lǐng)域，提供了一種縱向成分較高的原子共振線輻射真空紫外光源。

技術(shù)特征：

1.窄腔介質(zhì)阻擋低氣壓分隔放電真空紫外光源由鋁合金光源主體、放電氣體進氣管、鋁反射鏡、長條形放電腔、石英介質(zhì)阻擋板、放電氣體出氣管、上放電電極、下放電電極、屏蔽蓋、氟化鎂透鏡、真空紫外光輸出口、冷卻風(fēng)扇入口、冷卻風(fēng)扇出口、高壓脈沖輸入纜線接頭、高壓脈沖輸入纜線絕緣柱、石英放電分隔條構(gòu)成，其特征在于：上述部件依照說明書附圖組成窄腔介質(zhì)阻擋低氣壓分隔放電真空紫外光源。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄腔介質(zhì)阻擋低氣壓分隔放電真空紫外光源，其特征在于：長條形放電窄腔的長與寬的比例大于10:1，窄腔的厚度為2mm到10mm之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄腔介質(zhì)阻擋低氣壓分隔放電真空紫外光源，其特征在于：由石英放電分隔條將介質(zhì)阻擋放電腔分隔成9個放電區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄腔介質(zhì)阻擋低氣壓分隔放電真空紫外光源，其特征在于：長條形放電腔末端裝有一平面鋁反射鏡。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄腔介質(zhì)阻擋低氣壓分隔放電真空紫外光源，其特征在于：放電氣體壓力在10到1000帕。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及的窄腔介質(zhì)阻擋低氣壓分隔放電真空紫外光源由鋁合金光源主體、放電氣體進氣管、鋁反射鏡、長條形放電腔、石英介質(zhì)阻擋板、放電氣體出氣管、上放電電極、下放電電極、屏蔽蓋、氟化鎂透鏡、真空紫外光輸出口、冷卻風(fēng)扇入口、冷卻風(fēng)扇出口、高壓脈沖輸入纜線接頭、高壓脈沖輸入纜線絕緣柱、石英放電分隔條構(gòu)成。放電氣體為低壓惰性氣體，由介質(zhì)阻擋放電激發(fā)長條形放電腔內(nèi)的惰性氣體，形成等離子體，低壓放電等離子體發(fā)出的原子共振線輻射經(jīng)氟化鎂透鏡射出，此外長條形放電腔內(nèi)安裝有10條石英放電分隔條，將介質(zhì)阻擋放電腔分成9個放電區(qū)域，結(jié)合鋁反射鏡，利用受激輻射原理，增強真空紫外光輸出，形成縱向成分較多的原子共振線真空紫外光源，本發(fā)明可有效增加真空紫外光源的光束質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：束繼年,單利欣,楊波,程詩宇
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10