[发明专利]一种准分子激光器放电腔气体的检测方法及模块

说明书

本发明涉及一种准分子激光器放电腔气体的检测方法及模块，该检测模块包括进气管，进气电磁阀，气体室，压力检测器，质谱分析仪，计算机，真空泵，真空管道电磁阀，卤素气体处理器，惰性气体管道和惰性气体电磁阀。并通过该检测模块实现了准分子激光器放电腔钝化过程气体或者激光器在钝化/运行过程的放电腔的气体检测。通过该检测方法和模块减少了钝化/运行过程中不必要的时间及能源浪费，提高钝化效率和运行效果。

技术领域

本发明涉及一种准分子激光器，具体涉及准分子激光器放电腔气体的检测方法及模块。

背景技术

准分子激光器是紫外波段重要的激光器件，依靠受激混合气体形成的分子向基态跃迁产生激光，混合气体一般由惰性气体和卤素气体组成，如氩气(Ar)和氟气(F₂)、氪气(Kr)和氟气、氙气(Xe)和氯气(Cl₂)等。氟、氯等卤素介质对大多数材料都具有极强的腐蚀性，会引起放电腔内零部件在使用过程中发生腐蚀，并与Si、C、H、O等元素反应生成有害气态产物。研究表明，10ppm量级的HF、O₂、CF₄等有害气体即显著影响激光的输出功率。因此，尽量低的有害气体含量是保证激光器正常、高效运行的重要前提。

钝化处理是准分子激光器运行前的重要工艺步骤，它的目的就是为了减少零部件装配后放电腔内的有害成分。通过在放电腔内通入稀有气体和卤素气体，并辅助一定频率的放电，使各零部件的表面物质与卤素介质充分反应，消除零部件表面的污染物，并生成稳定的卤化物保护层。但是，由于钝化工艺过程受众多因素影响，目前尚未实现对钝化工艺的预测分析，激光器放电腔钝化是否完成仍需要依靠经验判断。由此造成的问题是，放电腔可能钝化过度或是不足。钝化过度会造成时间及能源的浪费，而钝化不足时，放电腔运行过程会生成大量的有害气体，影响激光器的输出性能，严重时需要重新钝化。

同时，激光器运行或放置过程中，各零部件材料内的杂质元素也会与卤素介质反应，生成有害气体，导致激光器运行过程的能量不断下降。因此激光器使用一段时间后或长期放置后也需要更换工作气体。但是目前针对这一问题也没有实现激光器运行前的预测分析。一般需要当激光器的放电过程稳定后检测其输出能量，如能量不能满足要求则更换工作气体。这也在很大程度上造成了时间和能源的浪费。

目前，研究者已经在实验装置上对激光器放电腔内的气体成分及其生成规律进行了研究，已明确了主要有害元素及产生危害的数量级，提出了放电腔零部件材料成分的要求。但是目前这些结果尚未作为检测模块应用到激光器的运行过程中。同时，由于卤素介质具有极强的腐蚀性，且激光器运行压力远高于大气压，并不能直接将上述研究中所使用的多种设备连接到放电腔，否则会造成设备的损坏，卤素介质也会与气体通道内的物质反应生成不必要的杂质，影响检测结果。

因此，如何能够明确激光器放电腔的钝化进程是否结束、激光器运行时是否需要更换工作气体，避免因为有害气体成分的存在影响激光器的输出能量及其稳定性，造成时间与能源的浪费，是现有技术中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，提出一种准分子激光器放电腔气体成分的检测方法及模块。

作为本发明的一个方面，本发明提出了一种准分子激光器放电腔气体的检测模块，该检测模块包括：一种准分子激光器放电腔气体的检测模块，其特征在于：包括进气管，进气电磁阀，气体室，压力检测器，质谱分析仪，计算机，真空泵，真空管道电磁阀，卤素气体处理器，惰性气体管道和惰性气体电磁阀；进气管上设置有进气电磁阀，并与气体室连通；压力检测器以及质谱分析仪分别通过管路与气体室连通；真空泵通过管路依次与卤素气体处理器、气体室连通，并在气体室与卤素气体处理器之间的管路上设置真空管道电磁阀；惰性气体管道上设置有惰性气体电磁阀，并与气体室连通；进气电磁阀、压力检测器、质谱分析仪、真空泵、真空管道电磁阀、卤素气体处理器和惰性气体电磁阀均与计算机通讯连接。