CN114551216A - 一种真空紫外光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空紫外光源，属于激光与原子相互作用技术领域，该光源包括放电激发系统、气瓶、气体流动控制系统、通光窗片(3)、法兰(4)以及激光器，激光器提供的激光将放电激发产生的亚稳态工作气体原子激发到高能级，高能级气体原子向低能级跃迁时放出真空紫外光子，提高真空紫外光输出。该光源能够解决目前气体放电灯主要存在的输出光子数不高的问题，提高真空紫外光亮度。

Description

一种真空紫外光源

技术领域

本发明涉及光源领域，特别涉及一种真空紫外光源。

背景技术

真空紫外光在光化学和分析化学等领域有广泛的应用，能够产生真空紫外光的装置主要包括气体放电灯、充气装置、放电激发腔等。其基本工作原理为：气体放电灯通过放电将气体原子激发到高能级，原子从高能级向低能级发生跃迁时，可以产生特征谱线的真空紫外光。目前真空紫外光源结构较为简单，但是主要存在输出光子数不足，从而导致光源亮度不高的问题。现有专利技术CN106941073B、CN106469641B都公开了一种真空紫外光源装置，其分别从腔体优化、射频电场改进等方面提高发光效率。

研究发现，气体放电灯输出光子数不高的一个很重要原因是存在气体原子的自吸收效应。气体放电通常需要几十至一百帕的气压来维持较好的放电状态，但是在这样的气压下，气体原子密度较大，部分基态气体原子会吸收真空紫外光子跃迁到高能级，使气体放电灯输出的真空紫外光子数减少。

发明内容

本发明的目的在于解决气体放电灯输出光子数不高的问题。

本发明的技术方案：一种真空紫外光源，包括放电激发系统、气瓶、气体流动控制系统、通光窗片3和法兰4，放电激发系统包括激励源、放大器、放电激发腔100、线圈110和屏蔽层120；气体流动控制系统包括流量控制器200和真空泵；激励源经过放大器后与线圈110相连，线圈110包围部分放电激发腔100，屏蔽层120包围线圈110；放电激发腔100后端通过法兰4、通光窗片3和O圈密封；其特征在于：该真空紫外光源还包括激光器，所述放电激发腔100包括放电区和增强区两部分，放电激发腔100前段、线圈110包围部分为放电区，放电激发腔100后段、线圈110未包围部分为增强区；激光器组位于放电激发腔100增强区外部，可垂直于腔体侧面向腔内增强区发射激光束；气瓶与流量控制器200相连，并通过气管与放电激发腔100放电区连通，真空泵与放电激发腔100连通。

优选的是，所述气瓶装有氦、氖、氩、氪或氙中的一种工作气体。

优选的是，所述气瓶装有工作气体氪气，所述激光器可提供810.7nm波长激光。

优选的是，通光窗片3材料为氟化镁。

优选的是，所述真空泵位于所述增强区近通光窗片3端。

本发明能产生的有益效果：

本发明提供真空紫外光源，通过激光器提供激光，将放电激发产生的亚稳态工作气体原子激发到高能级，高能级气体原子向低能级跃迁时放出真空紫外光子，提高真空紫外光输出。

附图说明

图1为现有技术中一种真空紫外光源示意图。

图2为本发明真空紫外光源示意图。

图3为亚稳态氪原子能级跃迁示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述，但本发明并不局限于这些实施例。

如图2所示，本发明提供了一种真空紫外光源，包括放电激发系统、气瓶、气体流动控制系统、通光窗片3、法兰4和激光器。

放电激发系统包括激励源、放大器、放电激发腔100、线圈110和屏蔽层120，激励源经过放大器后与线圈110相连，线圈110包围部分放电激发腔100，屏蔽层120包围线圈。放电激发腔100包括放电区和增强区两部分，放电激发腔100前段、线圈110包围部分为放电区，放电激发腔100后段、线圈110未包围部分为增强区。

气体流动控制系统包括流量控制器200和真空泵，气瓶与流量控制器相连，并通过气管与放电激发腔100放电区连通，气瓶中装有工作气体，流量控制器200可控制工作气体进入放电激发腔100的流速，真空泵位于增强区近通光窗片端，用于抽真空及控制腔内压强。

激光器位于放电激发腔100增强区外部，垂直于腔体侧面向腔内增强区发射激光束。

放电激发腔100后端通过法兰4、通光窗片3和O圈(橡胶密封圈)密封。

所述气瓶装有氦、氖、氩、氪或氙中的一种工作气体，对应选择相应波长的激光器，可实现真空紫外光子发射。一种优选的实施方式，工作气体为氪气，激光器提供810.7nm激光。所述放电激发系统，通过射频源或微波源作为激励源，经过放大器后提供给线圈，将基态氪原子放电激发到高能级，氪原子从高能级²P_3/25s[3/2]₁向低能级发生跃迁时放出波长为123.6nm的紫外光子。如图3所示，位于²P_3/25s[3/2]₂能级的亚稳态氪原子被激光器提供的810.7nm激光激发到高能级²P_3/25p[5/2]₂，其向低能级跃迁时放出波长为123.6nm的真空紫外光子和波长为877.9nm的光子。

所述的通光窗片3采用氟化镁窗片，在真空紫外波段有良好的透过率，产生的真空紫外光通过通光窗片3输出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种真空紫外光源，包括放电激发系统、气瓶、气体流动控制系统、通光窗片(3)和法兰(4)，放电激发系统包括激励源、放大器、放电激发腔(100)、线圈(110)和屏蔽层(120)；气体流动控制系统包括流量控制器(200)和真空泵；激励源经过放大器后与线圈(110)相连，线圈(110)包围部分放电激发腔(100)，屏蔽层(120)包围线圈(110)；放电激发腔(100)后端通过法兰(4)、通光窗片(3)和O圈密封；其特征在于：该真空紫外光源还包括激光器，所述放电激发腔(100)包括放电区和增强区两部分，放电激发腔(100)前段、线圈(110)包围部分为放电区，放电激发腔(100)后段、线圈(110)未包围部分为增强区；激光器位于放电激发腔(100)增强区外部，可垂直于腔体侧面向腔内增强区发射激光束；气瓶与流量控制器(200)相连，并通过气管与放电激发腔(100)放电区连通，真空泵与放电激发腔(100)连通。

2.根据权利要求1所述的一种真空紫外光源，其特征在于，所述气瓶装有氦、氖、氩、氪或氙中的一种工作气体。

3.根据权利要求2所述的一种真空紫外光源，其特征在于，所述气瓶装有工作气体氪气，所述激光器可提供810.7nm波长激光。

4.根据权利要求1或2所述的一种真空紫外光源，其特征在于，所述通光窗片(3)材料为氟化镁。

5.根据权利要求1或2所述的一种真空紫外光源，其特征在于，所述真空泵位于所述增强区近通光窗片(3)端。

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