CN2739847Y - 低气压多波长XeF准分子激光器 - Google Patents
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Abstract
一种低气压多波长XeF准分子激光器，由放电室，平行平板电容器，平行平板电容器，触发球隙，高压电源，小电感线圈，全反谐振腔镜和输出谐振腔镜组成的准分子激光器，其特征在于：所述的放电室的放电阳极和放电阴极铜圆柱面的刀口电极并分别与平行平板电容器的C1和C2相接，该放电阳极刀口的曲率半径R的取值范围是1.5－3毫米，放电阴极刀口的曲率半径R的取值范围是1－1.5毫米；该放电室内充入以氦为主的混合气体，充气压为300mmHg－400mmHg，实验证明本实用新型低气压多波长XeF准分子激光器能辐射高亮度的丰富的紫外单色谱线，其亮度比氙灯或汞灯中的同一谱线要高2～4个量级以上。在生物、材料方面有着广泛用途。充气压为300mmHg。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种紫外光谱灯，特别是一种低气压多波长XeF准分子激光器，它在紫外光谱术等领域中有着非常重要的应用。
背景技术
荧光谱仪在材料科学、生物化学、生物物理、临床医学上有着极为广泛的用途。它是采用一紫外光源去激发样品，然后该样品辐射荧光，根据辐射的荧光，再确定该样品内部所包含成分，以及样品分子结构和动力学有关方面的信息。例如：在临床医学中，确定人体血液中维生素A的含量，可用345nm～350nm处的紫外光去激发血液，可在490nm处测量其荧光强度，可测定出维生素A的含量。
再如，用内源荧光检测牛奶中的蛋白质含量，蛋白质的荧光来自色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸，它们的相对荧光强度是100∶9∶0.5，检测蛋白质的天然荧光用280nm紫外激发波长，发射波长范围在340nm～350nm，如果蛋白质中不含色氨酸，只含酪氨酸和苯丙氨酸(称为A类蛋白质)，则荧光光谱主要表现酪氨酸的特征，最大发射波长约为304nm。对于含有色氨酸的蛋白(称为B类蛋白)，荧光光谱主要表现色氨酸的特征，最大荧光发射在320nm～350nm之间。
目前，这些荧光谱仪中所使用的光源是氙灯或汞灯，这些光源的单色亮度很低，在很大的程度上，使这些荧光谱仪不能发挥它们的作用。
上世纪70～80年代，准分子激光器曾风靡一时，这种激光器工作在紫外波段，如ArF激光器辐射波长为193nm，Krcl激光器辐射波长为222nm，XeCl激光器辐射波长为308nm，XeF激光器工作波长为350nm。
这些激光器最大特点是脉冲单色亮度高，工作气压都在2个大气压以上，但它们基本上都工作在单一谱线上，这对于荧光谱仪而言，是不太适合的。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是针对上述在先技术中所存在的缺点，提出一种低气压多波长XeF准分子激光器，这种紫外光谱灯能辐射高亮度的丰富的紫外单色谱线，其亮度比氙灯或汞灯中的同一谱线要高2～4个量级以上。
本实用新型的技术解决方案如下：
一种低气压多波长XeF准分子激光器，由放电室，平行平板电容器，平行平板电容器，触发球隙，高压电源，小电感线圈，谐振腔镜和输出谐振腔镜组成的准分子激光器，其特征在于：
所述的放电室的放电阳极和放电阴极为铜圆柱面的刀口电极，并分别与平行平板电容器的C1和C2相接，该放电阳极刀口的曲率半径R的取值范围是1.5-3毫米，放电阴极刀口的曲率半径R的取值范围是1--1.5毫米；
该电极的上、下面由K9玻璃用环氧密封，电极两端用石英布儒斯特窗口密封形成放电室；该放电室内充入以氦为主的混合气体，充气压为300mmHg-400mmHg，该混合气体其组成mol％是：
NF3 1-1.5
Xe 1.5-2.0
He 其余量；
所述的输出谐振腔镜为50％反射率的介质膜片。
本实用新型的技术效果如下：
本实用新型的低气压多波长XeF准分子激光器由于采用了低气压放电，放电50％输出耦合率，有利于XeF高振动态的短波长辐射，因此获得了非常丰富的激光谱线输出，由于采用低气压，刀口电极放电，因此不必要采用紫外预电离或X射线预电离，因此装置非常简单。由于采用分布电容放电，因此获得了纳秒脉冲放电。与在先技术相比：本实用新型的低气压多波长XeF准分子激光器，由于采用低气压，刀口电极放电，可以在纳秒脉冲无紫外预电离或X射线预电离的条件下，实验证明这种紫外光谱灯能辐射高亮度的丰富的紫外单色谱线，其亮度比氙灯或汞灯中的同一谱线要高2～4个量级以上，获得162条紫外谱线，在生物、材料方面有着广泛用途。
附图说明
图1为本实用新型低气压多波长XeF准分子激光器装置示意图。
图2为本实用新型刀口电极示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但不应以此限制其保护范围。
先请参阅图1，图1是本实用新型低气压多波长XeF准分子激光器具体实施例的示意图，由图可见，一种低气压多波长XeF准分子激光器，由放电室1，平行平板电容器2，平行平板电容器3，触发球隙4，高压电源5，小电感线圈6，谐振腔镜7和输出谐振腔镜8组成的准分子激光器，其特征在于：
所述的放电室1的放电阳极11和放电阴极12为铜圆柱面的刀口电极并分别与平行平板电容器3的C1和C2相接，该放电阳极11刀口的曲率半径R的取值范围是1.5--3毫米，放电阴极12刀口的曲率半径R的取值范围是1--1.5毫米；
该电极的上、下面由K9玻璃用环氧密封，电极两端用石英布儒斯特窗口密封形成放电室1；该放电室1内充入以氦为主的混合气体，充气压为300mmHg-400mmHg，该混合气体其组成mol％是：
NF3 1-1.5
Xe 1.5-2.0
He 其余量；
所述的输出谐振腔镜8为50％反射率的介质膜片。
下面是一个具体实施例
为了获得非常丰富的紫外纳秒脉冲输出，本实用新型采用低气压，刀口电极，例如在XeF准分子激光脉冲紫外光谱灯中，工作室气压为300mmHg，混合气体比例为NF3∶Xe∶He＝1∶2∶97，光学谐振腔由曲率半径R＝4m的全反射介质膜板和反射率50％介质膜板构成。所说的放电室用环氧树脂-窗玻璃(80cm×4cm×2mm)胶成，两端封以石英的布儒斯特角窗口，一对黄铜电极间距2厘米，置于放电室内，阳极和阴极分别为R-1毫米和R＝0.5毫米的刀口面，电极长为80厘米，激活体积～40厘米3，如图2所示。放电室两端放置谐振腔镜，放电室内按1∶2∶97的比例充以NF3、Xe和He气，充气压为300mmHg。所述的输出谐振腔镜8为50％反射率的介质膜片。
所说的平板电容由两层厚0.05毫米的铜箔中间夹0.3毫米厚的涤纶薄膜构成。测得C1＝10毫微法，C2＝24毫微法。所说的高压直流电源0～20千伏可调，最大储能5焦耳。
所说的小电压感线圈6用直径为1毫米的细电丝绕制而成，电感量约为5～50nh。
所说的谐振腔是由两块谐振腔镜7和输出谐振腔镜8构成，分别为R＝4米的全反射介质膜片和反射率为50％的介质膜片。
所说的平行平板电容器2和3，由0.05毫米厚的铜箔中间夹0.3毫米厚的涤纶薄膜构成。我们分别用符号C1和C2表示，C1＝10毫微法，C2＝24毫微法。
所说的触发球隙4，内充2个大气压，是市场上可购买到的火花隙。
所说的高压电源5，电压可调范围为0～20千伏，市场有售。
所说的小电压感线圈6，用1毫米的铜丝绕成，电感量为5nh。
所说的谐振腔镜7为100％全反射介质膜片。
所说的谐振腔镜8为50％反射率的介质膜片。
本实用新型的低气压多波长XeF准分子激光器的工作原理和基本过程是：
当放电室内充有300mmHg的NF3∶Xe∶He气体以后，调整好谐振腔镜7和8，让它们相应平行，并且保证中心区域对准电极中心部分，然后将高压电加到平行平板电容器C1和C2，充电，当达到所要求的高电压情况下，如15kV，手控触发火花隙4，开始放电，则电能耦合到混合气体中，形成准分子XeF，辐射表1中所列出的各个波长，供所需要用户获得上述波长。
在这样的条件下，经实验证明可以获得162根紫外谱线，其辐射波长列于表1
表1 XeF激光波长
| 组别(nm) | 波长() | 组别(nm) | 波长() | 组别(nm) | 波长() | 组别(nm) | 波长() |
| 347(1-2)(3-9) | 3475.993478.413479.80 | 351(1-4)(0-2)(2-8) | 3512.253512.333512.393512.503512.673512.783513.093513.193513.283513.383513.513513.703513.893514.013514.193514.303514.423514.573514.663514.803515.003515.183515.353515.433515.563515.783515.923516.12 | 352(1-5) | 3520.023520.303520.603520.913521.173521.283521.633521.903522.233522.533522.923523.263523.513523.913524.263524.603524.963525.313525.673525.863526.013526.223526.363526.773527.003527.713528.853528.93 | 353(0-3) | 3533.643533.783533.883533.973534.093534.243534.393534.463534.603534.763534.923535.013535.123535.293535.383535.433535.533535.693535.753535.833535.943536.043536.183536.323536.503536.703536.903537.13 |
| 348(2-5) | 3487.393488.603489.63 | ||||||
| 349(2-6) | 3497.883498.033498.203498.473498.603498.723498.913499.003499.143499.283499.693499.93 | ||||||
| 350(2-7) | 3501.833502.053502.113502.273502.483502.66 |
| 3503.053503.863504.033504.193504.51 | 3516.263516.353516.443516.563516.763517.003517.223517.653517.713517.953518.203518.433518.713518.943519.153519.203519.493519.74 | 353(0-3) | 3531.553531.793531.983532.023532.103532.193532.303532.343532.463532.633532.703532.863532.973533.063533.193533.403533.52 | 3537.36 | |||
| 351(1-4)(0-2)(2-8) | 3510.483510.883510.973511.173511.253511.563511.673511.743511.793511.853511.953512.023512.13 |
经实验证明，本实用新型的低气压多波长XeF准分子激光器，由于采用低气压，刀口电极放电，可以在纳秒脉冲无紫外预电离或X射线预电离的条件下，获得162条紫外谱线，在生物、材料方面有着广泛用途。
Claims (1)
1、一种低气压多波长XeF准分子激光器，由放电室(1)，平行平板电容器(2)，平行平板电容器(3)，触发球隙(4)，高压电源(5)，小电感线圈(6)，谐振腔镜(7)和输出谐振腔镜(8)组成的准分子激光器，其特征在于：
所述的放电室(1)的放电阳极(11)和放电阴极(12)为铜圆柱面的刀口电极并分别与平行平板电容器(3)的C1和C2相接，该放电阳极(11)刀口的曲率半径R的取值范围是1.5-3毫米，放电阴极(12)刀口的曲率半径R的取值范围是1--1.5毫米；
该电极的上、下面由K9玻璃用环氧密封，电极两端用石英布儒斯特窗口密封形成放电室；该放电室(1)内充入以氦为主的混合气体，充气压为300mmHg-400mmHg，该混合气体其组成mol％是：
NF3 1-1.5
Xe 1.5-2.0
He 其余量；
所述的输出谐振腔镜(8)为50％反射率的介质膜片。
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|---|---|---|---|---|
| CN106684691A (zh) * | 2015-11-09 | 2017-05-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种腔内三倍频的复合腔 |
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| CN106684691A (zh) * | 2015-11-09 | 2017-05-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种腔内三倍频的复合腔 |
| CN106684691B (zh) * | 2015-11-09 | 2019-11-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种腔内三倍频的复合腔 |
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