CN114582705B - 一种真空紫外光源结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空紫外光源结构，包括锥形灯管、气瓶、气体流通管路、激励源、放大器、线圈(4)、屏蔽层(5)、通光窗片(2)和法兰(6)。通过锥形灯管的分区结构设计，实现在保证放电气压的前提下降低灯管末端气压，以减弱气体原子的自吸收效应，通过气体流通的设计，在锥形灯管中形成从高压至低压的压力梯度，有利于减弱气体原子的自吸收效应，提高输出的真空紫外光子数，还能及时带走放电区产生的污染物，避免污染物在通光窗片上的沉积，提高光源寿命。

Description

一种真空紫外光源结构
技术领域
本发明涉及一种光源结构，特别是一种真空紫外光源。
背景技术
真空紫外光的光子能量高，分子在吸收一个真空紫外光子后，能够被激发到较高的电子态，处于较高电子激发态的分子间存在复杂的相互作用，发生直接解离、预解离和自电离等动力学过程，在光化学和分析化学等领域有广泛的应用。
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。目前气体放电灯主要存在输出光子数不足和光源寿命短两方面的问题。
其输出光子数不足的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。光源寿命短的原因是通光窗片的污染问题，气体放电导致放电灯材料不断熔化飞溅到通光窗片上，对通光窗片形成了污染，降低了窗片的透光率。
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足和光源寿命短的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种真空紫外光源结构，包括灯管、气瓶、气体流通管路、激励源、放大器、线圈4、屏蔽层5、通光窗片2和法兰6，其中，激励源经过放大器后与线圈4相连，屏蔽层5包围线圈4。所述灯管为锥形灯管，锥形灯管从前端至末端内径逐渐增大，锥形灯管分为放电区110和增强区120，锥形灯管前段、被线圈4包围部分为放电区110，锥形灯管后段、未被线圈4包围部分为增强区120；通光窗片2通过法兰6安装于增强区120末端；气体流通管路包括进气口310和出气口320，进气口310位于锥形灯管放电区前端面上，气瓶通过气管与进气口310连通，出气口320位于锥形灯管增强区侧面。
进一步地，所述气体流通管路还包括流量控制器330和真空泵，气瓶与流量控制器330相连，流量控制器330可控制气瓶气体进入锥形灯管的流速；真空泵与出气口320相连，用于抽真空及控制锥形灯管内压强。
进一步地，所述屏蔽层5分为放电区屏蔽层510和增强区屏蔽层520两段，放电区屏蔽层510内径大于线圈4的直径，增强区屏蔽层520内径小于线圈4的直径。
进一步地，所述锥形灯管采用氟化镁或石英材料制作。
进一步地，所述流量控制器为质量流量计或微漏阀，进气速度为1mL/min，放电区110前端压强为20Pa。
进一步地，所述锥形灯管的前端通过法兰转接进气管，形成进气口310，末端通过O圈与法兰6进行密封，通光窗片2通过O圈与法兰6进行密封。
进一步地，所述气瓶中的工作气体为稀有气体氦气、氖气、氩气、氪气和氙气的一种。
本发明能产生的有益效果：
1)本发明提供的真空紫外光源结构，通过锥形灯管的分区设计和结构设计，实现在保证放电气压的前提下降低灯管末端气压，以减弱气体原子的自吸收效应，提高输出的真空紫外光子数。
2)本发明提供的真空紫外光源结构通过气体流通的设计，有助于在锥形灯管中形成从高压至低压的压力梯度，能及时带走放电区产生的污染物，避免污染物在通光窗片上的沉积，提高光源寿命。
总的来说，本发明的真空紫外光源结构能够提高输出的真空紫外光子数，提高光源寿命。
附图说明
图1是本发明真空紫外光源三维结构图；
图2是本发明真空紫外光源结构剖视图；
图3是本发明锥形灯管内气体原子总数密度仿真图；
图4是圆柱形灯管内气体原子总数密度仿真图；
图5是本发明锥形灯管与对照组圆柱形灯管轴线上气压变化仿真图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
如图1和图2所示，本发明设计的一种真空紫外光源结构，包括锥形灯管、气瓶、气体流通管路、激励源、放大器、线圈4、屏蔽层5、通光窗片2、和法兰6。其中，激励源经过放大器后与线圈4相连，线圈4包围部分锥形灯管，屏蔽层5包围线圈。锥形灯管分为放电区110和增强区120，锥形灯管前段、被线圈4包围部分为放电区，锥形灯管后段、未被线圈4包围部分为增强区，锥形灯管从前端至末端内径逐渐增大。
屏蔽层5设置于锥形灯管外部，分为放电区屏蔽层510和增强区屏蔽层520两段；其中，放电区屏蔽层510位于线圈4外部，内径大于线圈4直径，增强区屏蔽层520位于线圈4侧面，内径小于线圈直径，使线圈产生的电磁场在增强区120前端迅速衰减，将放电区域控制在放电区110内，避免在靠近通光窗片2的区域形成污染物，减少通光窗片2的污染，提高气体放电灯的寿命。
气体流通管路包括进气口310、出气口320、流量控制器330和真空泵，进气口310位于锥形灯管放电区前端面上，气瓶与流量控制器330相连，并通过气管与进气口310连通，气瓶中装有工作气体，流量控制器330可控制工作气体进入锥形灯管的流速；出气口320位于锥形灯管增强区侧面，真空泵与出气口相连，用于抽真空及控制腔内压强。锥形灯管形成放电区110高压、增强区120低压的压力梯度，在保持放电区域110气压的同时降低了增强区120的气压，减小了气体原子密度，减弱了气体原子的自吸收效应，从而提高了输出的真空紫外光子数。
同时，气体流通管路形成气体流通的结构，不断将放电区110产生的污染物带走，避免污染物的沉积，提高气体放电灯的寿命。
锥形灯管的前端通过法兰转接进气管，末端通过O圈(橡胶密封圈)与法兰6进行密封，通光窗片2通过O圈与法兰6进行密封。
锥形灯管采用石英材料或氟化镁制作。采用石英材料时，制作工艺较简单；采用氟化镁材料时，可以在灯管径向上也输出真空紫外光，提高真空紫外光的输出和利用率。
在一种具体实施方式中，气体从气瓶中通过进气管进入锥形灯管，用流量控制器330对气体流速进行控制，在锥形灯管放电区110内被射频线圈激发到高能级，锥形灯管中的气体经增强区120末端的出气管320被真空泵抽走。高能级气体原子向低能级跃迁时放出真空紫外光子，产生的真空紫外光子通过通光窗片2进入真空腔中。
其中，所述工作气体为稀有气体氦气、氖气、氩气、氪气和氙气的一种。
一种优选的实施方式为，利用质量流量计或微漏阀等作为流量控制器，控制稀有气体进气速度，同时通过控制真空泵的抽速来调节锥形灯管内气压。例如，进气速度为1mL/min，放电区110前端压力为20Pa。
如图3至图4所示，为直观体现本发明真空紫外光源结构锥形灯管对降低灯管内气压的效果，用comsol软件对锥形灯管内气压分布进行仿真，同时对相同前端内径的圆柱形灯管内气压分布进行仿真，考察锥形灯管结构设计对气压分布的贡献。可以看出，锥形灯管能更好的形成放电区110高压、增强区120低压的压力梯度。
如图5所示，为简化数据处理，将灯管轴线上的气压仿真值导出后绘出散点图，可见锥形灯管内气压比圆柱形灯管内气压下降得更快，有利于减小氪原子密度，减少自吸收效应的影响，从而提高输出的真空紫外光子数。在本仿真例中，锥形灯管内气压积分值比圆柱形灯管小8％，可以通过优化锥形灯管内壁锥度、锥形灯管长度、真空泵抽速和排气口位置及尺寸等参数来达到更好的效果。
以上仅为发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的思想原则内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种真空紫外光源结构，包括灯管、气瓶、气体流通管路、激励源、放大器、线圈(4)、屏蔽层(5)、通光窗片(2)和法兰(6)，其中，激励源经过放大器后与线圈(4)相连，屏蔽层(5)包围线圈(4)，其特征在于：所述灯管为锥形灯管，锥形灯管从前端至末端内径逐渐增大，锥形灯管分为放电区(110)和增强区(120)，位于锥形灯管前段并且被线圈(4)包围部分为放电区(110)，位于锥形灯管后段并且未被线圈(4)包围部分为增强区(120)；通光窗片(2)通过法兰(6)安装于增强区(120)末端；气体流通管路包括进气口(310)和出气口(320)，进气口(310)位于锥形灯管放电区前端面上，气瓶通过气管与进气口(310)连通，出气口(320)位于锥形灯管增强区侧面。
2.根据权利要求1所述真空紫外光源结构，其特征在于，所述气体流通管路还包括流量控制器(330)和真空泵，气瓶与流量控制器(330)相连，流量控制器(330)可控制气瓶气体进入锥形灯管的流速；真空泵与出气口(320)相连，用于抽真空及控制锥形灯管内压强。
3.根据权利要求1或2所述真空紫外光源结构，其特征在于，所述屏蔽层(5)分为放电区屏蔽层(510)和增强区屏蔽层(520)两段，放电区屏蔽层(510)内径大于线圈(4)的直径，增强区屏蔽层(520)内径小于线圈(4)的直径。
4.根据权利要求1或2所述真空紫外光源结构，其特征在于，所述锥形灯管采用氟化镁或石英材料制作。
5.根据权利要求2所述真空紫外光源结构，其特征在于，所述流量控制器为质量流量计或微漏阀，进气速度为1mL/min，放电区(110)前端压强为20Pa。
6.根据权利要求1或2所述真空紫外光源结构，其特征在于，所述锥形灯管的前端通过法兰转接进气管，形成进气口(310)，末端通过O圈与法兰(6)进行密封，通光窗片(2)通过O圈与法兰(6)进行密封。
7.根据权利要求1或2所述真空紫外光源结构，其特征在于，所述气瓶中的工作气体为稀有气体氦气、氖气、氩气、氪气和氙气的一种。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104716557A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种真空紫外激光发生装置
CN106941073A (zh) * 2017-03-10 2017-07-11 中国人民解放军装备学院 一种同轴气体放电真空紫外光源装置
CN112635294A (zh) * 2020-12-22 2021-04-09 中国科学技术大学 超高亮度真空紫外灯
CN112888132A (zh) * 2020-12-11 2021-06-01 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种串列式双线圈射频驱动气体放电装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104716557A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种真空紫外激光发生装置
CN106941073A (zh) * 2017-03-10 2017-07-11 中国人民解放军装备学院 一种同轴气体放电真空紫外光源装置
CN112888132A (zh) * 2020-12-11 2021-06-01 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种串列式双线圈射频驱动气体放电装置
CN112635294A (zh) * 2020-12-22 2021-04-09 中国科学技术大学 超高亮度真空紫外灯

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