TW201917374A - 感測氟濃度之設備及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之實施例係關於用於量測用於一準分子雷射中之雷射氣體之F2之濃度的設備及方法。在一或多個實施例中，石英增強型光聲光譜學係用以快速地且僅使用一小的樣本體積來獲得F2濃度之一直接量測。

Description

感測氟濃度之設備及方法
本發明係關於準分子雷射，且尤其係關於用於監測準分子雷射中之雷射氣體之成份的裝備及方法。
準分子雷射係熟知的。準分子雷射之一個重要用途係作為用於積體電路微影之光源。當前以相當大的數目供應於積體電路微影之準分子雷射的一種類型為ArF雷射，其產生處於193 nm之波長之紫外光。相似的準分子雷射(KrF雷射)提供處於248 nm之紫外光。此等波長兩者被認為駐留於電磁光譜之深紫外線(「DUV」)部分中。
此等雷射通常在脈衝模式中操作。雷射光束產生於雷射腔室中，雷射腔室含有藉由經由兩個電極之間的雷射氣體之放電所產生之增益介質。對於ArF雷射，雷射氣體通常為約3%至4%氬、0.1%氟及96%至97%氖。對於KrF雷射，雷射氣體通常為約1%氪、0.1%氟及約99%氖。
氟為反應性最大的元素，且其在放電期間經離子化時變得反應性更大。必須特別關注在此等雷射腔室中利用與氟合理相容的材料，諸如鎳塗佈之鋁。另外，可運用氟預處理雷射腔室，以在雷射腔室壁內部上產生鈍化層。然而，即使在此特別關注的情況下，氟亦將與壁反應且其他雷射組件產生氟化金屬污染物，且導致氟氣之相對規則的耗乏。耗乏率取決於許多因素，但針對在使用壽命內在特定時間的給定雷射，耗乏率主要取決於在雷射正進行操作的情況下之脈衝率及負荷因數。若雷射並未進行操作，則耗乏率得以實質上減小。若氣體未經循環，則耗乏率進一步減小。為了補償此耗乏，通常在規則時間間隔下注入新氟氣或含有氟之氣體混合物。可在2001年5月29日發佈之名為「Fluorine Control System with Fluorine Monitor」的美國專利第6,240,117號中找到此等雷射之此等及其他操作細節，該專利之全部揭示內容特此係以引用之方式併入。
在一些當前系統中，雷射效能之間接量度係用以估計F2消耗。此類間接量度通常有效地提供在製造環境中之此等準分子雷射之長期可靠操作。然而，各種因素(改變操作點、污染物產生)可導致估計值之誤差，從而引起遍及氣體壽命之效能漂移且最終引起不可接受的錯誤率。
氣體中之F2濃度之直接量測將避免此等難題。運用化學感測器之直接F2量測係可能的，但此等量測通常較慢且需要氣體之大樣本體積(或連續流)來建立準確讀取。對腔室中之氣體之相當大分數進行取樣將會增大氣體之總體消耗且在取樣發生時很可能導致效能改變(亦即，當進行F2量測時腔室壓力顯著下降)。另外，頻繁且耗時之校準係必需的。
因此，需要用於判定以氟為基礎之準分子雷射，諸如ArF及KrF準分子雷射中之氟耗乏的設備及方法。此需求在具有雙腔室設計及脈衝式功率架構之雷射中尤其強烈，在雷射中兩個腔室接收相同電荷電壓，因此致使氟消耗之估計係較困難的。
下文呈現一或多個實施例之簡化概述以便提供對實施例之基本理解。此概述並非所有預期實施例之廣泛綜述，而是既不意欲識別所有實施例之關鍵或決定性要素，亦不意欲設定對任何或所有實施例之範疇之限制。其唯一目的在於將一或多個實施例之一些概念以簡化形式呈現為稍後呈現之更詳細描述的序言。
根據一個態樣，揭示一種設備，其包含：一雷射腔室，其經調適以保留一含氟之雷射氣體；一氣胞，其與該雷射腔室選擇性地流體連通以用於保留該雷射氣體之一樣本；一輻射源，其經配置以運用在一參考頻率下調變之輻射來輻照該氣體樣本之至少一部分，以在該氣體樣本中產生聲波；一轉訊器，其位於該氣胞中且具有與該參考頻率實質上相同的一諧振頻率且經受該等聲波，其方式為使得該轉訊器之至少一部分振動以用於產生指示該轉訊器振動所處之一頻率之一電信號；及一電路，其經配置以接收該電信號且用於產生指示在該參考頻率下之該電信號之一頻率分量之一量值的一輸出信號。該輻射源可為一雷射，其可為一脈衝式雷射或一外部調變之連續波雷射。該輻射源可為一LED。該轉訊器可包含一壓電石英音叉。該設備亦可包括一聲學諧振器，該聲學諧振器位於該氣胞中且聲學耦接至該轉訊器且經配置以放大該等聲波。該設備亦可包括一前置放大電路。該電路可包含一鎖定放大器。該輻射源可包含一雷射，該雷射具有介於約180 nm與約410 nm之間的一波長或具有介於約360 nm與約397 nm之間的一波長。該輻射源可包含具有介於約360 nm與約375 nm之間的一波長之連續波雷射。該設備亦可包括一雷射控制器，該雷射控制器經配置以接收該電信號且經調適以至少部分地基於該電信號判定該樣本氣體中之F2之一濃度。該設備亦可包括一氣體供應系統，該氣體供應系統回應性地連接至該雷射控制器且經調適以至少部分地基於如藉由該雷射控制器判定的該樣本氣體中之F2之該濃度將含F2之氣體供應至該雷射腔室。
根據另一態樣，揭示一種設備，其包含：一雷射腔室，其經調適以保留一含氟之雷射氣體；一氣胞，其與該雷射腔室選擇性地流體連通以用於保留該雷射氣體之一樣本；一頻率產生器，其用於產生具有一參考頻率之一頻率信號；一輻射件，其經配置以接收該頻率信號且運用在該參考頻率下調變之輻射來輻照該氣體樣本之至少一部分，以在該氣體樣本中產生聲波；一聲學諧振器，其位於該氣胞中且經配置以放大該等聲波；一壓電石英音叉，其位於該氣胞中且具有與該參考頻率實質上相同的一諧振頻率且經受該等聲波，其方式為使得該壓電石英音叉之至少一部分振動以用於產生指示該壓電石英音叉振動所處之一頻率之一電信號；一前置放大電路，其經配置以接收該電信號以產生一經放大電信號；一鎖定放大器，其經配置以接收該經放大電信號且用於產生指示在該參考頻率下之該電信號之一頻率分量之一量值的一輸出信號；一雷射控制器，其經配置以接收該電信號且經調適以至少部分地基於該電信號判定該樣本氣體中之F2之一濃度且產生有必要將含F2之氣體添加至該雷射腔室之一指示；及一氣體供應系統，其回應性地連接至該雷射控制器且經調適以至少部分地基於來自該雷射控制器之該指示將含F2之氣體供應至該雷射腔室。
根據另一態樣，揭示一種方法，其包含如下步驟：將來自一雷射腔室之雷射氣體之一樣本添加至一氣胞；運用在一參考頻率下調變之輻射來輻照該氣體樣本之至少一部分，以在該氣體樣本中產生聲波，該等聲波在位於該氣胞中且具有與該參考頻率實質上相同的一諧振頻率之一轉訊器中誘發振動，該轉訊器產生指示該等振動之一電信號；及基於該電信號產生指示在該參考頻率下之該電信號之一頻率分量之一量值的一輸出信號。可使用一雷射或一LED來執行該輻照步驟。該方法可進一步包含至少部分地基於該電信號判定雷射氣體之該樣本中之F2之一濃度且產生有必要將含F2之氣體添加至該雷射腔室之一指示的步驟。該方法可進一步包含至少部分地基於該指示將含F2之氣體供應至該雷射腔室的步驟。
現在參考圖式描述各種實施例，在該等圖式中類似元件符號始終用以指類似元件。在以下描述中，出於解釋之目的，闡述許多特定細節以便增進對一或多個實施例之透徹理解。然而，在一些或全部情況下可明顯的是，可在不採用下文所描述之特定設計細節的情況下實踐下文所描述之任何實施例。在其他情況下，以方塊圖形式展示熟知結構及器件以便促進對一或多個實施例之描述。
根據一個態樣，揭示使用光譜技術---石英增強型光聲光譜學或QEPAS---以量測氣體中之氟數量密度。出於此目的之QEPAS涉及由含氟氣體之樣本吸收光束，從而產生光傳遞通過之氣體之(小)溫度改變。調變光之強度或頻率會產生溫度之調變。此經調變溫度繼而產生氣體中之壓力及密度(亦即聲波)之調變。使用在調變頻率下諧振的小石英音叉來偵測聲波。音叉及光束定位成使得聲波產生音叉尖齒之反對稱位移，從而經由壓電效應在石英中產生電信號。換言之，聲學諧振器與光束相對於彼此而定位，其方式為使得光束產生使音叉尖齒在不同方向上(例如在相對方向上)移動以產生壓電信號之聲波。放大此信號，且在調變頻率下使用信號分量之相敏偵測來準確地量測其量值。可在Kosterev等人之Applications of Quartz Tuning Forks in Spectroscopic Gas Sensing (Review of Scientific Instruments ) (第76號，0439105:1——043105:9 (2005年))中找到基本QEPAS技術之詳細檢閱。在使用此技術的情況下，有可能使用不到一立方公分之樣本體積在幾秒內產生穩定的讀取。
存在使用此技術之兩種主要手段。在圖1A中所展示之第一手段中，來自高光束品質雷射之光束10通常聚焦於石英音叉20之尖齒之間。常常，分別置放於音叉之任一側上且光束10傳遞通過之小導管30及40係用作聲學諧振器，從而增加聲學信號之量值。在結合用作光源之較低光束品質雷射(例如來自LED之光)使用的第二技術中，光束10聚焦通過如圖1B所展示之較大管50，該管平行於音叉20之尖齒平面而延行。管50中之在音叉20之尖齒之間的空間附近定位的小隙縫60將聲波發射至該等尖齒之間的區中。此版本被稱為「偏離光束QEPAS」。用於偏離光束QEPAS之其他可能的配置展示於圖1C及圖1D中。劉等人之Trace gas detection based on off-beam quartz enhanced photoacoustic spectroscopy: Optimization and performance evaluation (Review of Scientific Instruments 81) (第10號(2010年):103103)中可得到額外資訊。2007年7月17日發佈且名為「Quartz Enhanced Photoacoustic Spectroscopy」之美國專利第7,245,380號中亦可得到額外資訊，該專利之說明書之規格係以引用方式併入。
對於F2，可使用出現於210 nm與500 nm之間出現的在285 nm下達到峰值的寬連續吸收頻帶。針對準分子雷射氣體中之F2之典型濃度，在285 nm之峰值波長下之吸收率通常將約為7×10-4 /cm。此吸收率相當弱，但QEPAS技術在吸收係數低若干數量級的情況下已成功地用以量測物質。為了在此位準下進行量測，在762 nm下需要1.2 W之光功率。在光譜之UV部分中並不易於可得到此類高功率，但為了確保良好信號，應將光源選擇為在光源波長下最佳化光功率與吸收係數之乘積。
為了激發在此波長範圍內之吸收率，可購得數個二極體泵浦固態雷射、二極體雷射及LED光源中之任一者。舉例而言，用於習知QEPAS之合適雷射購自猶他州(Utah)之Midvale的Opto Engine LLC及/或中國長春之Changchun New Industries Optoelectronics Technology有限公司，如下表所展示：
較佳的是，使用波長在約180 nm至約410 nm之範圍內、且更佳在約360 nm至約397 nm之範圍內且甚至更佳在約360 nm至約375 nm之範圍內的輻射。亦較佳的是使用連續波(CW)雷射。因此。目前較佳的是使用波長在約360 nm至約397 nm之間、更佳在約360 nm至約375 nm之間，其中功率在約1 mw至約200 mw或更高之範圍內且更佳在約150 mw至高於200 mw之範圍內的CW雷射。
用於偏離光束QEPAS之合適高功率LED二極體雷射例如可購自新澤西州(New Jersey)牛頓市(Newton)的Thorlabs公司，如下表所展示：
自此清單，舉例而言，項目編號M365P1 (波長365 nm、功率1150 mW)將為良好選擇，此係因為其提供接近吸收率峰值的功率及WL之最佳組合。
概述言之，輻射源可包括具有介於約360 nm與約397 nm之間的波長之連續波雷射。輻射源亦可為高功率LED。又，輻射源強度或波長必須具有在音叉之諧振頻率下待調變之能力。舉例而言，若使用雷射，則雷射自身可為發射調變輻射之脈衝式雷射，或可藉由某外部方法，例如使用截光輪或聲光調變器來調變的連續波雷射。如本文所使用，在任一情況下，輻射經調變。最後，若此類源之緻密版本可用，則降至200 nm或更低之波長亦將起作用。
感測器併入至準分子雷射設備可進一步包括雷射控制器，該雷射控制器經配置以接收電信號且經調適以至少部分地基於該電信號而判定樣本氣體中之F2之濃度。雷射控制器可接著使用經量測F2濃度來採取某種措施，諸如將含F2之氣體供應至從中獲得樣本之雷射腔室。
可預期到效率係適當的，此係因為在考慮中之過渡區之上能態係推斥的；亦即，F2分子衰變成兩個F原子，其中在該兩個F原子之間有強斥力。因此，所吸收光子能主要轉換成該兩個原子之動能。使此能量整體上熱化成氣體應在腔室氣體混合物之典型密度下快速地進行。
圖2為根據本發明之一實施例之一個態樣的系統之示意圖。如所展示，F2感測器包括光源70。如以上所描述，此光源70可經實施為例如雷射或LED。若光源為CW雷射，則其輸出可由調變器150調變。來自光源70之光束10係由透鏡80聚焦至氣胞90中。氣胞90含有壓電石英音叉20以及充當聲學微諧振器之小導管30及40。未由氣胞90中之氣體吸收之光傳遞出氣胞90且到達與氣胞90熱隔離的光束捕集器100。將氣體自雷射腔室110通過含有閥130之氣體入口120引入至氣胞90中。通過氣體出口140將氣體自氣胞90排出。
處於頻率產生器160之控制下的頻率調變器150在參考頻率下調變光源70強度。參考頻率對應於壓電石英音叉20之諧振頻率。對於F2感測，偏好強度調變，此係因為吸收頻帶過寬以致不准許偏好頻率調變。對聲波作出回應之壓電石英音叉20充當電流源。跨阻抗前置放大器170將來自壓電石英音叉20之電流轉換成前置放大器信號。將來自跨阻抗前置放大器170之前置放大器信號路由至鎖定放大器180。鎖定放大器180輸出與前置放大器信號之一部分成比例的信號，該信號與由頻率產生器160供應之調變(參考)頻率相位相干。將與氣體樣本中之F2數量密度成比例的鎖定放大器180之輸出路由至雷射控制系統中之雷射控制器190。雷射控制器190使用關於F2數量密度之資訊，以判定例如何時有必要將含F2之氣體添加至雷射腔室110。當雷射控制器190判定有必要將含F2之氣體添加至雷射腔室110時，雷射控制器190產生控制信號，該控制信號控制氣體供應件200以下文所描述之方式將含F2之氣體供應至雷射腔室110。
存在用於將氣胞90整合至雷射氣體系統中之多個可能的配置。如在以上實例中之單獨入口及出口埠並非必需的。又，在具有多腔室組態，諸如用於主控振盪器之腔室(MO腔室)及用於功率環放大器之腔室(PRA腔室)之雷射中，針對每一腔室可使用單獨感測器。亦有可能使用連接至與兩個腔室流體連通的埠(諸如氣箱歧管)之單一感測器。此將允許對MO腔室及PRA腔室中之任一者進行取樣，且易於允許將胞元體積與雷射氣體隔離以最小化胞元中之組件污染雷射氣體之風險，以及允許抽空氣胞或用惰性氣體或在量測之間的惰性氣體之組合回填氣胞。另外，至歧管之連接會促進感測器之校準。
在用於半導體光微影之雷射中，為了允許在F2濃度方面存在靈活性，腔室中之氣體混合物通常藉由將來自兩個供應件之氣體混合來獲得，一個供應件供應純粹惰性氣體(Ne、Ar或Kr且有時供應Xe)，且另一供應件含有相同惰性氣體加濃度比腔室中之所要濃度高得多(通常為1%)的F2。藉由選擇此等氣體供應件之不同比例，有可能「調節」F2濃度至目標值，例如約.15%、約.5%、約2%，但較佳在約0%與約1%之間的範圍內。在典型應用中，供應件之比率約為10:1以達成約0.1%的F2。純粹惰性供應件被稱作「雙混合物」，而含F2供應件被稱作「三混合物」。換言之，不含F2而是替代地含有諸如(例如) Ar及Ne之惰性氣體之組合的供應氣體為「雙混合物」。Ar濃度可例如為約10%或約5%或約1%，但較佳在約3%至約4%之範圍內，其中其餘氣體為另一惰性氣體，諸如Ne。替代地，氣胞可在每次再填充時用雙混合物及新雷射氣體混合物填充，從而建立0 ppm及1000 ppm信號位準。
因此，上文所描述之系統准許直接量測雷射氣體中之F2濃度，而非自雷射特性推斷量測。使用QEPAS設備以量測F2會給出高信雜比及高雜訊抑制。高雜訊抑制係由於音叉諧振極尖銳(「高Q」)且因為音叉產生僅用於尖齒之相對移動，因此例如用於藉由光束由胞元壁吸收所產生的聲波之壓電信號。其亦准許使用小樣本體積的回應時間為大約一秒，例如約5 cc或約2 cc但較佳低於約1cc。
此技術因此准許相比於當前可用技術將更快速且更緻密的量測。與習知方法相比，其需要小得多的樣本體積且允許具有較高Q之諧振，因此使得有可能排除較多雜訊。QEPAS技術亦較不容易受到由窗口、胞元壁等吸收光束或散射光而產生的偽信號影響。
下文中論述基於雷射氣體中之F2之經量測數量濃度而在雷射腔室中補給氣體之方法。在步驟S10中，獲得雷射腔室中之氣體之樣本。在步驟S20中，運用在參考頻率下調變之輻射來輻照樣本之至少一部分，從而在氣體樣本中產生聲波，該等聲波繼而在位於氣胞中且具有與參考頻率實質上相同的諧振頻率之轉訊器中誘發振動。如所提及，可運用雷射或運用LED來輻照樣本。在步驟S30中，轉訊器藉由產生指示振動之電信號從而將振動轉換成電信號。在步驟S40中，產生指示在參考頻率下之電信號之頻率分量之量值的輸出信號。
在步驟S50中，基於輸出信號判定是否有必要將含氟之氣體添加至雷射腔室中之氣體。若在步驟S50中判定有必要添加氣體，則在步驟S60中添加氣體且接著製程在步驟S70處終止。若在步驟S50中判定出沒有必要添加氣體，則製程在步驟S70處終止。
以上描述包括一或多個實施例之實例。當然，不可能出於描述前述實施例之目的而描述組件或方法之每一可想到的組合，但一般熟習此項技術者可認識到，各種實施例之許多其他組合及排列係可能的。因此，所描述之實施例意欲包涵屬於隨附申請專利範圍之精神及範疇的所有此等變更、修改及變化。此外，就術語「包括」用於[實施方式]或[申請專利範圍]中而言，此術語意欲以相似於術語「包含」在「包含」作為過渡詞用於技術方案中時所解譯之方式而為包括性的。此外，儘管所描述之態樣及/或實施例的元件可以單數形式來描述或主張，但除非明確陳述單數限制，否則亦預期複數。另外，除非另有陳述，否則任何態樣及/或實施例之全部或一部分可結合任何其他態樣及/或實施例之全部或一部分加以利用。
可使用以下條項進一步描述實施例： 1. 一種設備，其包含： 一雷射腔室，其經調適以保留一含氟之雷射氣體； 一氣胞，其與該雷射腔室選擇性地流體連通以用於保留該雷射氣體之一樣本； 一輻射源，其經配置以運用在一參考頻率下調變之輻射來輻照該氣體樣本之至少一部分，以在該氣體樣本中產生聲波； 一轉訊器，其位於該氣胞中且具有與該參考頻率實質上相同的一諧振頻率且經受該等聲波，其方式為使得該轉訊器之至少一部分振動以用於產生指示該轉訊器振動所處之一頻率之一電信號；及 一電路，其經配置以接收該電信號且用於產生指示在該參考頻率下之該電信號之一頻率分量之一量值的一輸出信號。 2. 如條項1之設備，其中該輻射源係一雷射。 3. 如條項2之設備，其中該輻射源包含具有介於約180 nm與約410 nm之間的一波長之一雷射。 4. 如條項2之設備，其中該輻射源係一脈衝式雷射。 5. 如條項2之設備，其中該輻射源係一外部調變之連續波雷射。 6. 如條項2之設備，其中該輻射源包含具有介於約360 nm與約397 nm之間的一波長之一連續波雷射。 7. 如條項6之設備，其中該輻射源包含具有介於約360 nm與約375 nm之間的一波長之一連續波雷射。 8. 如條項1之設備，其中該輻射源包含一LED。 9. 如條項1之設備，其中該轉訊器包含一壓電石英音叉。 10. 如條項1之設備，其進一步包含一聲學諧振器，該聲學諧振器位於該氣胞中且聲學上耦合至該轉訊器且經配置以放大該等聲波。 11. 如條項1之設備，其中該電路包含一前置放大電路。 12. 如條項1之設備，其中該電路包含一鎖定放大器。 13. 如條項1之設備，其進一步包含一雷射控制器，該雷射控制器經配置以接收該電信號且經調適以至少部分地基於該電信號判定該樣本氣體中之F2之一濃度。 14. 如條項13之設備，其進一步包含一氣體供應系統，該氣體供應系統回應性地連接至該雷射控制器且經調適以至少部分地基於如藉由該雷射控制器判定的該樣本氣體中之F2之該濃度將含F2之氣體供應至該雷射腔室。 15. 一種設備，其包含： 一雷射腔室，其經調適以保留一含氟之雷射氣體； 一氣胞，其與該雷射腔室選擇性地流體連通以用於保留該雷射氣體之一樣本； 一頻率產生器，其用於產生具有一參考頻率之一頻率信號； 一輻射源，其經配置以接收該頻率信號且運用在該參考頻率下調變之輻射來輻照該氣體樣本之至少一部分，以在該氣體樣本中產生聲波； 一聲學諧振器，其位於該氣胞中且經配置以放大該等聲波； 一壓電石英音叉，其位於該氣胞中且具有與該參考頻率實質上相同的一諧振頻率且經受該等聲波，其方式為使得該壓電石英音叉之至少一部分振動以用於產生指示該壓電石英音叉振動所處之一頻率之一電信號； 一前置放大電路，其經配置以接收該電信號以產生一經放大電信號； 一鎖定放大器，其經配置以接收該經放大電信號且用於產生指示在該參考頻率下之該電信號之一頻率分量之一量值的一輸出信號； 一雷射控制器，其經配置以接收該電信號且經調適以至少部分地基於該電信號判定該樣本氣體中之F2之一濃度且產生有必要將含F2之氣體添加至該雷射腔室之一指示；及 一氣體供應系統，其回應性地連接至該雷射控制器且經調適以至少部分地基於來自該雷射控制器之該指示將含F2之氣體供應至該雷射腔室。 16. 一種方法，其包含如下步驟： 將來自一雷射腔室之雷射氣體之一樣本添加至一氣胞； 運用在一參考頻率下調變之輻射來輻照該氣體樣本之至少一部分，以在該氣體樣本中產生聲波，該等聲波在位於該氣胞中且具有與該參考頻率實質上相同的一諧振頻率之一轉訊器中誘發振動，該轉訊器產生指示該等振動之一電信號；及 基於該電信號產生指示在該參考頻率下之該電信號之一頻率分量之一量值的一輸出信號。 17. 如條項16之方法，其中使用一雷射來執行該輻照步驟。 18. 如條項16之方法，其中使用一LED來執行該輻照步驟。 19. 如條項16之方法，其進一步包含至少部分地基於該電信號判定雷射氣體之該樣本中之F2之一濃度且產生有必要將含F2之氣體添加至該雷射腔室之一指示的步驟。 20. 如條項19之方法，其進一步包含至少部分地基於該指示將含F2之氣體供應至該雷射腔室的步驟。
10‧‧‧光束
20‧‧‧石英音叉
30‧‧‧導管
40‧‧‧導管
50‧‧‧管
60‧‧‧隙縫
70‧‧‧光源
80‧‧‧透鏡
90‧‧‧氣胞
100‧‧‧光束捕集器
110‧‧‧雷射腔室
120‧‧‧氣體入口
130‧‧‧閥
140‧‧‧氣體出口
150‧‧‧調變器
160‧‧‧頻率產生器
170‧‧‧跨阻抗前置放大器
180‧‧‧鎖定放大器
190‧‧‧雷射控制器
200‧‧‧氣體供應件
圖1A至圖1D為展示用於石英增強型光聲光譜學偵測器之各種替代組態的圖解。
圖2為用於基於雷射氣體中之F2之經量測數量濃度將氣體供應至雷射腔室之系統的總體廣泛概念之示意性未按比例圖。

Claims (20)

  1. 一種設備，其包含： 一雷射腔室，其經調適以保留一含氟之雷射氣體； 一氣胞，其與該雷射腔室選擇性地流體連通以用於保留該雷射氣體之一樣本； 一輻射源，其經配置以運用在一參考頻率下調變之輻射來輻照該氣體樣本之至少一部分，以在該氣體樣本中產生聲波； 一轉訊器，其位於該氣胞中且具有與該參考頻率實質上相同的一諧振頻率且經受該等聲波，其方式為使得該轉訊器之至少一部分振動以用於產生指示該轉訊器振動所處之一頻率之一電信號；及 一電路，其經配置以接收該電信號且用於產生指示在該參考頻率下之該電信號之一頻率分量之一量值的一輸出信號。
  2. 如請求項1之設備，其中該輻射源係一雷射。
  3. 如請求項2之設備，其中該輻射源包含具有介於約180 nm與約410 nm之間的一波長之一雷射。
  4. 如請求項2之設備，其中該輻射源係一脈衝式雷射。
  5. 如請求項2之設備，其中該輻射源係一外部調變之連續波雷射。
  6. 如請求項2之設備，其中該輻射源包含具有介於約360 nm與約397 nm之間的一波長之一連續波雷射。
  7. 如請求項6之設備，其中該輻射源包含具有介於約360 nm與約375 nm之間的一波長之一連續波雷射。
  8. 如請求項1之設備，其中該輻射源包含一LED。
  9. 如請求項1之設備，其中該轉訊器包含一壓電石英音叉。
  10. 如請求項1之設備，其進一步包含一聲學諧振器，該聲學諧振器位於該氣胞中且聲學上耦合至該轉訊器且經配置以放大該等聲波。
  11. 如請求項1之設備，其中該電路包含一前置放大電路。
  12. 如請求項1之設備，其中該電路包含一鎖定放大器。
  13. 如請求項1之設備，其進一步包含一雷射控制器，該雷射控制器經配置以接收該電信號且經調適以至少部分地基於該電信號判定該樣本氣體中之F2之一濃度。
  14. 如請求項13之設備，其進一步包含一氣體供應系統，該氣體供應系統回應性地連接至該雷射控制器且經調適以至少部分地基於如藉由該雷射控制器判定的該樣本氣體中之F2之該濃度將含F2之氣體供應至該雷射腔室。
  15. 一種設備，其包含： 一雷射腔室，其經調適以保留一含氟之雷射氣體； 一氣胞，其與該雷射腔室選擇性地流體連通以用於保留該雷射氣體之一樣本； 一頻率產生器，其用於產生具有一參考頻率之一頻率信號； 一輻射源，其經配置以接收該頻率信號且運用在該參考頻率下調變之輻射來輻照該氣體樣本之至少一部分，以在該氣體樣本中產生聲波； 一聲學諧振器，其位於該氣胞中且經配置以放大該等聲波； 一壓電石英音叉，其位於該氣胞中且具有與該參考頻率實質上相同的一諧振頻率且經受該等聲波，其方式為使得該壓電石英音叉之至少一部分振動以用於產生指示該壓電石英音叉振動所處之一頻率之一電信號； 一前置放大電路，其經配置以接收該電信號以產生一經放大電信號； 一鎖定放大器，其經配置以接收該經放大電信號且用於產生指示在該參考頻率下之該電信號之一頻率分量之一量值的一輸出信號； 一雷射控制器，其經配置以接收該電信號且經調適以至少部分地基於該電信號判定該樣本氣體中之F2之一濃度且產生有必要將含F2之氣體添加至該雷射腔室之一指示；及 一氣體供應系統，其回應性地連接至該雷射控制器且經調適以至少部分地基於來自該雷射控制器之該指示將含F2之氣體供應至該雷射腔室。
  16. 一種方法，其包含如下步驟： 將來自一雷射腔室之雷射氣體之一樣本添加至一氣胞； 運用在一參考頻率下調變之輻射來輻照該氣體樣本之至少一部分，以在該氣體樣本中產生聲波，該等聲波在位於該氣胞中且具有與該參考頻率實質上相同的一諧振頻率之一轉訊器中誘發振動，該轉訊器產生指示該等振動之一電信號；及 基於該電信號產生指示在該參考頻率下之該電信號之一頻率分量之一量值的一輸出信號。
  17. 如請求項16之方法，其中使用一雷射來執行該輻照步驟。
  18. 如請求項16之方法，其中使用一LED來執行該輻照步驟。
  19. 如請求項16之方法，其進一步包含至少部分地基於該電信號判定雷射氣體之該樣本中之F2之一濃度且產生有必要將含F2之氣體添加至該雷射腔室之一指示的步驟。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包含至少部分地基於該指示將含F2之氣體供應至該雷射腔室的步驟。
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