RU2823771C1 - GAS-DISCHARGE RADIATION SOURCE WITH WAVELENGTH OF 126 nm - Google Patents
GAS-DISCHARGE RADIATION SOURCE WITH WAVELENGTH OF 126 nm Download PDFInfo
- Publication number
- RU2823771C1 RU2823771C1 RU2023108140A RU2023108140A RU2823771C1 RU 2823771 C1 RU2823771 C1 RU 2823771C1 RU 2023108140 A RU2023108140 A RU 2023108140A RU 2023108140 A RU2023108140 A RU 2023108140A RU 2823771 C1 RU2823771 C1 RU 2823771C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- argon
- tube
- discharge
- radiation
- bulb
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 56
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 150000001485 argon Chemical class 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- IDLFZVILOHSSID-OVLDLUHVSA-N corticotropin Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1NC=NC=1)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(O)=O)NC(=O)[C@@H](N)CO)C1=CC=C(O)C=C1 IDLFZVILOHSSID-OVLDLUHVSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к источникам излучения. Конкретно - к газоразрядным источникам излучения с длиной волны 126 нм, возбуждаемым барьерным разрядом, и предназначено для использования в фотохимии, очистки поверхностей полупроводников, тестирования фотоионизационных приборов и в других областях.The invention relates to radiation sources. Specifically, to gas-discharge radiation sources with a wavelength of 126 nm, excited by a barrier discharge, and is intended for use in photochemistry, cleaning of semiconductor surfaces, testing of photoionization devices, and in other areas.
Для создания газоразрядных источников спонтанного излучения с длиной волны 126 нм используют различные конструкции. Например, известны устройства с возбуждением барьерным разрядом, который формируется между электродами, покрытыми диэлектриком, в камерах большого размера, заполненных аргоном [1-3]. Источники излучения и облучаемые ими образцы помещаются в специальные камеры, которые заполнены аргоном при атмосферном давлении. Выходные окна в таких источниках не используются, а аргон при медленной непрерывной прокачке циркулирует между камерой и системой очистки, в которой удаляются примеси других газов, появляющиеся при воздействии плазмы разряда и ВУФ излучения на электроды, покрытыми диэлектриком, стенки излучателя, а также образцы. К недостаткам таких источники излучения относятся их большие размеры, сложность изготовления и высокая цена, поэтому области их использования ограничены.Various designs are used to create gas-discharge sources of spontaneous radiation with a wavelength of 126 nm. For example, devices with excitation by a barrier discharge, which is formed between electrodes coated with a dielectric, in large chambers filled with argon are known [1-3]. The radiation sources and the samples irradiated by them are placed in special chambers that are filled with argon at atmospheric pressure. Output windows are not used in such sources, and argon circulates with slow continuous pumping between the chamber and the cleaning system, in which impurities of other gases appearing during the action of discharge plasma and VUV radiation on electrodes coated with a dielectric, the walls of the emitter, and also the samples are removed. The disadvantages of such radiation sources include their large size, complexity of manufacture and high price, therefore the areas of their use are limited.
Кроме того, широко применяются компактные газоразрядные источники ВУФ излучения на длине волны ≈126 нм с диаметром выходного пучка ~1 см, в которых ВУФ излучение выводится через специальное окно [4-6]. Выходное окно крепится на торце колбы излучателя, который является частью источника излучения. Колба - это часть излучателя, в которой осуществляется возбуждение аргона разрядом. При низких давлениях такие источники обычно излучают в ВУФ области спектра на линиях и полосах аргона в области 110-135 нм [4], а при высоких на димерах аргона с максимумом полосы на длине волны 126 нм [5, 6]. В компактных источниках ВУФ излучение выводится через окно с малым поглощением на длине волны «126 нм из кристаллов CaF2, или MgF2, или LiF. Окна герметизируются с помощью прокладки или приклеиваются к колбе. Их нельзя приварить к колбе из кварца и других материалов из-за разного коэффициента расширения колбы и кристалла. Во время работы источника излучения температура колбы повышается и кристаллы трескаются. При малой мощности возбуждения, как непрерывным разрядом аргона низкого давления, подобный источник описан в статье [4], а также при импульсно-периодическом источнике питания, можно создавать отпаянные образцы с приклеенными окнами, но только с малой плотностью мощности излучения W и малым сроком службы. В [4] W не превышала 16 мкВ/см2. Применение клея для соединения колбы и выходного окна ограничивает создание отпаянных образцов излучателей с плотностью мощностью излучения>0,1 мВт/см2. Тогда как ряд применений нуждается в разработке компактных устройств с более высокой плотностью мощности излучения, излучатели которых нужно помещать в камеры с низким давлением газа или в вакуум. Соответственно, приходится применять для вывода излучения окна. Применение прокладок для уплотнения окон вообще не позволяет создавать отпаянные образцы источников излучения.In addition, compact gas-discharge VUV radiation sources at a wavelength of ≈126 nm with an output beam diameter of ~1 cm are widely used, in which the VUV radiation is output through a special window [4-6]. The output window is attached to the end of the emitter bulb, which is part of the radiation source. The bulb is the part of the emitter in which argon is excited by the discharge. At low pressures, such sources usually emit in the VUV region of the spectrum on argon lines and bands in the region of 110-135 nm [4], and at high pressures on argon dimers with a band maximum at a wavelength of 126 nm [5, 6]. In compact sources, VUV radiation is output through a window with low absorption at a wavelength of "126 nm made of CaF 2 , or MgF 2 , or LiF crystals. The windows are sealed with a gasket or glued to the bulb. They cannot be welded to a quartz or other flask due to the different expansion coefficients of the flask and crystal. During operation of the radiation source, the flask temperature increases and the crystals crack. At low excitation power, such as a continuous low-pressure argon discharge, a similar source is described in the article [4], as well as with a pulse-periodic power source, it is possible to create sealed samples with glued windows, but only with a low radiation power density W and a short service life. In [4], W did not exceed 16 μW/cm 2 . The use of glue to connect the flask and the output window limits the creation of sealed samples of emitters with a radiation power density> 0.1 mW/cm 2 . Whereas a number of applications require the development of compact devices with a higher radiation power density, the emitters of which must be placed in chambers with low gas pressure or in a vacuum. Accordingly, it is necessary to use windows to output the radiation. The use of gaskets to seal windows does not allow the creation of sealed samples of radiation sources at all.
Известно, что в источниках излучения с длиной волны 126 нм можно увеличить плотность мощности излучения, используя пропускание аргона через колбу излучателя при давлении выше атмосферного и выдавливая аргон из колбы в атмосферный воздух [5, 6]. К заявляемому источнику излучения с длиной волны 126 нм близок по своей сути источник, описанный в статье [5]. Давление аргона в колбе его излучателя превышает атмосферное. Это позволяет осуществлять замену аргона в колбе за счет его наддува, а загрязненный аргон, примеси в котором нарабатываются при включении разряда, выдавливать в атмосферный воздух через отверстие в колбе. Применение выходного окна из кристалла с пропусканием в ВУФ области спектра позволяет облучать образцы при различных давлениях в дополнительной камере, которая присоединялась к излучателю.It is known that in radiation sources with a wavelength of 126 nm, it is possible to increase the radiation power density by passing argon through the emitter bulb at a pressure higher than atmospheric and squeezing argon out of the bulb into atmospheric air [5, 6]. The claimed radiation source with a wavelength of 126 nm is similar in essence to the source described in the article [5]. The argon pressure in the emitter bulb exceeds atmospheric pressure. This allows replacing argon in the bulb by pressurizing it, and squeezing contaminated argon, impurities in which are generated when the discharge is turned on, into atmospheric air through an opening in the bulb. The use of an output window made of a crystal with transmission in the VUV region of the spectrum allows irradiating samples at various pressures in an additional chamber that was attached to the emitter.
К недостаткам известного технического решения следует отнести следующее. Во-первых, данный источник излучения не позволил получить плотность мощности излучения за выходным окном более 0.1 мВт/см2. Испытания проводились с максимальной частотой следования импульсов 70 кГц. Во-вторых, его конструкция из-за использования металлического корпуса колбы сравнительно сложная, источник излучения имеет большой вес и сложен в изготовлении.The disadvantages of the known technical solution include the following. Firstly, this radiation source did not allow obtaining a radiation power density beyond the output window of more than 0.1 mW/ cm2 . The tests were conducted with a maximum pulse repetition rate of 70 kHz. Secondly, its design is comparatively complex due to the use of a metal flask body, the radiation source is heavy and difficult to manufacture.
Наиболее близким по технической сути (прототип) по конструктивному исполнению и технической сущности к заявляемому устройству является источник излучения с длиной волны ≈126 нм, описанный в статье [6]. Источник излучения содержит колбу, которая продувается аргоном, имеющем давление выше атмосферного. В нем используется возбуждение барьерным разрядом и к колбе прикреплено выходное окно из CaF2 с малым поглощением в ВУФ области спектра, два электрода, покрытые диэлектриком, соединенные с импульсным источником питания. В колбе имеются патрубки для наддува аргона и выхода его после возбуждения в окружающий воздух. Колба изготовлена из двух трубок с внешними диаметрами 22 и 12 мм из стекла (pyrex), которые установлены соосно.The closest in technical essence (prototype) in design and technical essence to the claimed device is a radiation source with a wavelength of ≈126 nm, described in the article [6]. The radiation source contains a flask, which is blown with argon, having a pressure higher than atmospheric. It uses excitation by a barrier discharge and an output window made of CaF 2 with low absorption in the VUV region of the spectrum, two electrodes covered with a dielectric, connected to a pulse power source, are attached to the flask. The flask has pipes for pressurizing argon and its release after excitation into the surrounding air. The flask is made of two tubes with external diameters of 22 and 12 mm made of glass (pyrex), which are installed coaxially.
К недостаткам данного технического решения следует отнести сравнительно малую плотность мощности излучения W. Так как во-первых, выходное окно удалено от области разряда не менее, чем на 40 мм, что уменьшает плотность мощности излучения, кроме того, поток аргона напрямую не обдувает область у выходного окна, что также уменьшает мощность возбуждения, а во-вторых, в известном источнике излучения используется охлаждение внутренней трубки колбы проточной водой, что усложняет конструкцию источника излучения и его применение.The disadvantages of this technical solution include the relatively low radiation power density W. Firstly, the output window is removed from the discharge area by at least 40 mm, which reduces the radiation power density, in addition, the argon flow does not directly blow over the area near the output window, which also reduces the excitation power, and secondly, the known radiation source uses cooling of the inner tube of the flask with running water, which complicates the design of the radiation source and its application.
Задачей данного изобретения является увеличение плотности мощности излучения газоразрядного источника излучения с длиной волны ≈126 нм возбуждаемого барьерным разрядом и упрощение конструкции источника излучения.The objective of this invention is to increase the radiation power density of a gas-discharge radiation source with a wavelength of ≈126 nm excited by a barrier discharge and to simplify the design of the radiation source.
Указанная задача, достигается тем, что в газоразрядном источнике излучения с длиной волны 126 нм возбуждаемом барьерным разрядом, излучатель содержит колбу, продуваемую аргоном выполненную из двух кварцевых трубок большего и меньшего диаметров, сваренных у одного торца и расположенных соосно. Трубка большего диаметра имеет отверстие в области сварки для выхода аргона из колбы после его возбуждения в окружающий воздух, а с другой стороны к трубке крепится выходное окно из материала с малым поглощением в ВУФ области спектра. У выходного окна трубки большего диаметра, выполнены два конусных углубления, имеющие угол у вершины 40-70 градусов. Конусные углубления, в полости которых вставлены металлические электроды, соединенные с импульсным источником питания, расположены таким образом, что их центральные оси находятся на прямой линии, проходящей через центральную ось кварцевых трубок под прямым углом. Для наддува аргона в область между электродами трубка меньшего диаметра имеет отверстие, присоединенное к системе подачи аргона в колбу, а вторая сторона трубки установлена вплотную к внешней поверхности конусных углублений трубки большего диаметра.The specified task is achieved by the fact that in a gas-discharge radiation source with a wavelength of 126 nm excited by a barrier discharge, the emitter contains a bulb blown with argon made of two quartz tubes of larger and smaller diameters, welded at one end and located coaxially. The tube of a larger diameter has an opening in the welding area for the argon to exit the bulb after its excitation into the surrounding air, and on the other side an output window made of a material with low absorption in the VUV region of the spectrum is attached to the tube. At the output window of the tube of a larger diameter, two conical recesses are made, having an angle at the apex of 40-70 degrees. The conical recesses, in the cavities of which metal electrodes are inserted, connected to a pulse power source, are located in such a way that their central axes are on a straight line passing through the central axis of the quartz tubes at a right angle. To pressurize the argon into the area between the electrodes, the smaller diameter tube has an opening connected to the argon supply system into the flask, and the second side of the tube is installed close to the outer surface of the conical recesses of the larger diameter tube.
На фиг. 1 изображен газоразрядный источник излучения с длиной волны 126 нм.Fig. 1 shows a gas-discharge radiation source with a wavelength of 126 nm.
Газоразрядный источник излучения с длиной волны 126 нм состоит из большой кварцевой трубки 1 с двумя углублениями конусной формы 2 имеющие угол у вершины 40-70 градусов, в которых расположены металлические электроды 3, выходного окна 4 из MgF2 и кварцевой трубки малого диаметра 5 образующих колбу излучателя. Импульсный источник питания подключается к металлическим электродам 3. В области сварки кварцевых трубок большого диаметра 1 и малого диаметра 5 выполнено отверстие 6 диаметром 0,5-1 мм.The gas-discharge radiation source with a wavelength of 126 nm consists of a large quartz tube 1 with two conical depressions 2 having an angle at the top of 40-70 degrees, in which metal electrodes 3 are located, an output window 4 made of MgF 2 and a quartz tube of small diameter 5 forming the emitter bulb. The pulse power source is connected to the metal electrodes 3. In the area of welding of quartz tubes of large diameter 1 and small diameter 5, an opening 6 with a diameter of 0.5-1 mm is made.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Вначале включается прокачка аргоном колбы излучателя со скоростью 0,5-1 л/мин. Аргон, входящий поток показан стрелкой 7 подается через трубку малого диаметра 5 в область 8 между вершинами конусных углублений 2, обтекает их с внешних боковых сторон и заполняет объем 9 между трубками большого диаметра 1 и малого диаметра 5. Выход аргона из колбы в атмосферу осуществляется через отверстие 6 трубки большого диаметра 1 и показан стрелкой 10. После вытеснения воздуха из колбы, для чего достаточно одной минуты, включается импульсно-периодический источник питания. Импульсы напряжения, подаваемые на металлические электроды 3, приводят к пробою аргона и формированию диффузного емкостного разряда в области 8 между вершинами конусных углублений трубки большого диаметра 1, имеющих угол у вершины ср. Плазма диффузного емкостного разряда в аргоне является источником спонтанного излучения на длине волны 126 нм. Так как правый торец трубки малого диаметра 5 установлен вплотную к внешней поверхности конусных углублений 2 трубки большого диаметра 1, то электрическое поле в прилегающей области увеличивается. Это приводит к зажиганию локального коронного разряда в этой области, излучение из которого облегчает при высоком давлении пробой аргона между вершинами конусных углублений трубки большого диаметра 1 в области 8. Размеры разрядной плазмы в области 8 зависят от амплитуды и частоты следования импульсов напряжения, давления аргона и скорости его прокачки, но ее положение между вершинами конусных углублений остается стабильным. В созданном источнике излучения диффузный емкостной разряд при межэлектродном зазоре 3 мм между вершинами конусных углублений трубки большого диаметра 1 сохраняется до давления 1,4 атмосферы. Область центральной части разряда 8 находится на расстоянии от выходного окна ≈10 мм, что способствует эффективному выводу излучения из колбы.At first, the pumping of argon into the emitter bulb is switched on at a rate of 0.5-1 l/min. Argon, the incoming flow is shown by arrow 7, is fed through small-diameter tube 5 into region 8 between the vertices of conical depressions 2, flows around them from the outer sides and fills the volume 9 between large-diameter tubes 1 and small-diameter tubes 5. Argon exits the bulb into the atmosphere through opening 6 of large-diameter tube 1 and is shown by arrow 10. After displacing the air from the bulb, for which one minute is sufficient, the pulse-periodic power source is switched on. Voltage pulses applied to metal electrodes 3 lead to argon breakdown and formation of a diffuse capacitive discharge in region 8 between the vertices of the conical depressions of large-diameter tube 1, having an angle of cp at the vertex. The plasma of the diffuse capacitive discharge in argon is a source of spontaneous emission at a wavelength of 126 nm. Since the right end of the small-diameter tube 5 is installed close to the outer surface of the conical depressions 2 of the large-diameter tube 1, the electric field in the adjacent region increases. This leads to the ignition of a local corona discharge in this region, the radiation from which facilitates, at high pressure, the breakdown of argon between the vertices of the conical depressions of the large-diameter tube 1 in region 8. The dimensions of the discharge plasma in region 8 depend on the amplitude and repetition rate of the voltage pulses, the argon pressure and the speed of its pumping, but its position between the vertices of the conical depressions remains stable. In the created radiation source, the diffuse capacitive discharge with an interelectrode gap of 3 mm between the vertices of the conical depressions of the large-diameter tube 1 is maintained up to a pressure of 1.4 atmospheres. The region of the central part of the discharge 8 is at a distance of ≈10 mm from the output window, which facilitates the effective removal of radiation from the flask.
Экспериментальные исследования заявляемого источника излучения показали, что в сравнении с устройствами аналогичного назначения и подобного размера [6, 5, 4] плотность мощности излучения W источника существенно увеличилась за счет конусных углублений трубки большего диаметра колбы, имеющих угол у вершины 40-70 градусов.Experimental studies of the claimed radiation source have shown that, in comparison with devices of similar purpose and similar size [6, 5, 4], the radiation power density W of the source has increased significantly due to the conical recesses of the tube of a larger diameter bulb, having an angle at the top of 40-70 degrees.
Для измерения плотности средней мощности излучения заявляемого источника излучения использовался измеритель мощности С8026 с головкой Н8025-126 (Hamamatsu). Площадь приемной части измерительного прибора равнялась 0,87 см2. Спектр излучения в ВУФ области записывался монохроматором VM-502 (Acton Researcher Corp.). Частота следования импульсов напряжения / соответственно, и световых импульсов с длиной волны ≈126 нм, изменялась от 3 до 96 кГц, а амплитуда импульсов напряжения U от 5,8 до 6,5 кВ. Внешние диаметры трубок большого диаметра 1 и малого диаметра 5 при испытаниях были выбраны близкими к применяемым в прототипе 21 и 9 мм соответственно, а длина трубки большого диаметра была в 1,7 раза меньше чем у прототипа. Водяное охлаждение не использовалось. Во время измерений давление аргона на входе в колбу излучателя составляло 1,1 атмосферы, а скорость его прокачки была, как у прототипа, 1 л/мин. При уменьшении скорости прокачки до 0,5 л/мин, напряжения до 5,8 кВ и частоты следования импульсов до единиц кГц плотность мощности излучения снижалась, но источник излучения продолжал стабильно работать с высокими параметрами. Так, с уменьшением напряжения до 5,8 кВ и сохранении ƒ = 96 кГц мощность излучения уменьшилась только до 5 мВт/см2, а снижение скорости прокачки аргона до 0,5 л/мин с U = 5,8 кВ и ƒ = 96 кГц уменьшило W только до 3,5 мВт/см2. Оптимальным для обоих конусных углублений трубки большего диаметра колбы оказался угол ϕ ≈ 60 градусов, который показан на фиг. 1. Только с таким углом у конусных углублений при U = 6,5 кВ и ƒ = 96 кГц плотность мощности излучения составляла 6,2 мВт/см2. Увеличение и уменьшение этого угла приводило к снижению W. При тех же U и ƒ, а также неизменной скорости прокачки аргона 1 л/мин, плотности мощности излучения составили 1,04 мВт/см2 с ϕ ≈ 40 градусов, 1,63 мВт/см2 с ϕ ≈ 70 градусов и 1,4 мВт/см2 с ϕ ≈ 85 градусов.To measure the average radiation power density of the claimed radiation source, a C8026 power meter with an H8025-126 head (Hamamatsu) was used. The area of the receiving part of the measuring device was 0.87 cm 2 . The radiation spectrum in the VUV region was recorded by a VM-502 monochromator (Acton Researcher Corp.). The repetition rate of voltage pulses /, respectively, and light pulses with a wavelength of ≈126 nm, varied from 3 to 96 kHz, and the amplitude of voltage pulses U from 5.8 to 6.5 kV. The outer diameters of large-diameter 1 and small-diameter 5 tubes during testing were chosen close to those used in the prototype 21 and 9 mm, respectively, and the length of the large-diameter tube was 1.7 times less than that of the prototype. Water cooling was not used. During the measurements, the argon pressure at the inlet of the emitter flask was 1.1 atmospheres, and its pumping rate was, as in the prototype, 1 l/min. With a decrease in the pumping rate to 0.5 l/min, voltage to 5.8 kV and pulse repetition rate to units of kHz, the radiation power density decreased, but the radiation source continued to operate stably with high parameters. Thus, with a decrease in voltage to 5.8 kV and maintaining ƒ = 96 kHz, the radiation power decreased only to 5 mW/cm 2 , and a decrease in the argon pumping rate to 0.5 l/min with U = 5.8 kV and ƒ = 96 kHz decreased W only to 3.5 mW/cm 2 . The optimal angle for both conical depressions of the tube of the larger diameter of the flask turned out to be ϕ ≈ 60 degrees, which is shown in Fig. 1. Only with this angle at the conical depressions at U = 6.5 kV and ƒ = 96 kHz the radiation power density was 6.2 mW/cm 2 . Increasing and decreasing this angle led to a decrease in W. At the same U and ƒ, as well as a constant argon pumping rate of 1 l/min, the radiation power densities were 1.04 mW/cm 2 with ϕ ≈ 40 degrees, 1.63 mW/cm 2 with ϕ ≈ 70 degrees and 1.4 mW/cm 2 with ϕ ≈ 85 degrees.
Таким образом, разработанный газоразрядный источник излучения с длиной волны ≈126 нм по сравнению с известными источниками излучения такого типа позволяет существенно увеличить плотность средней мощности излучения за выходным окном. Кроме того, конструкция предлагаемого источника излучения более проста длина колбы излучателя в 1,7 раза меньше прототипа, а также нет необходимости в водяном охлаждения.Thus, the developed gas-discharge radiation source with a wavelength of ≈126 nm, compared to known radiation sources of this type, allows to significantly increase the density of the average radiation power behind the output window. In addition, the design of the proposed radiation source is simpler - the length of the emitter bulb is 1.7 times less than the prototype, and there is no need for water cooling.
Источники информации:Sources of information:
1. Sobottka A., DroBler L., Lenk М., Prager L., Buchmeiser M.R. An Open Argon Dielectric Barrier Discharge VUV-Source // Plasma Processes and Polymers. - 2010. - V. 7. - N. 8. - P. 650-656. DOI: 10.1002/ppap.2009001451. Sobottka A., DroBler L., Lenk M., Prager L., Buchmeiser M.R. An Open Argon Dielectric Barrier Discharge VUV-Source // Plasma Processes and Polymers. - 2010. - V. 7. - N. 8. - P. 650-656. DOI: 10.1002/ppap.200900145
2. Eisner C., Lenk M., Prager L., Mehnert R. Windowless argon excimer source for surface modification. // Appl Surf Sci. - 2006. - V. 252 - P. 3616-3624. http://dx.doi. org/10.1016/j.apsusc.2005.05.0712. Eisner C., Lenk M., Prager L., Mehnert R. Windowless argon excimer source for surface modification. //Appl Surf Sci. - 2006. - V. 252 - P. 3616-3624. http://dx.doi. org/10.1016/j.apsusc.2005.05.071
3. Ломаев М.И., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В., Лисенко А.А., Безоконная эксилампа вакуумного ультрафиолетового диапазона. // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т. 32. -В. 13. - С. 74-79.3. Lomaev M.I., Skakun V.S., Tarasenko V.F., Shits D.V., Lisenko A.A., Windowless excilamp of vacuum ultraviolet range. // Letters to the Journal of Technical Physics. - 2006. - V. 32. -V. 13. - P. 74-79.
4. Будович В.Л., Дубакин А.Д., Крылов Б.Е., Полотнюк Е.Б. Малогабаритная эксимерная лампа для фотоионизационных детекторов. // Приборы и техника эксперимента. - 2018. №1. - С. 123-126.4. Budovich V.L., Dubakin A.D., Krylov B.E., Polotnyuk E.B. Small-sized excimer lamp for photoionization detectors. // Instruments and experimental equipment. - 2018. No. 1. - P. 123-126.
5. Ерофеев М.В., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В. Компактная эксилампа вакуумного ультрафиолетового диапазона на димерах аргона. Приборы и техника эксперимента. - 2012. - №4. - С. 70-74.5. Erofeev M.V., Skakun V.S., Tarasenko V.F., Shits D.V. Compact excilamp of vacuum ultraviolet range on argon dimers. Instruments and experimental technique. - 2012. - No. 4. - P. 70-74.
6. Baricholo P., Hlatywayo D.J., Collier М., Von Bergmann Н.М., Stehmann Т., Rohwer E., Influence of gas discharge parameters on emissions from a dielectric barrier discharge excited argon excimer lamp.// South African Journal of Science. - 2011. - V. 107. - N. 11. - P. 1-7.6. Baricholo P., Hlatywayo D.J., Collier M., Von Bergmann N.M., Stehmann T., Rohwer E., Influence of gas discharge parameters on emissions from a dielectric barrier discharge excited argon excimer lamp.// South African Journal of Science. - 2011. - V. 107. - N. 11. - P. 1-7.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2823771C1 true RU2823771C1 (en) | 2024-07-30 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100562970C (en) * | 2004-12-27 | 2009-11-25 | 哈利盛东芝照明株式会社 | Dielectric barrier discharge lamp and ultraviolet irradiation device |
CN1719576B (en) * | 2004-07-06 | 2010-05-12 | 通用电气公司 | Dielectric barrier discharge lamp |
JP4952472B2 (en) * | 2007-09-20 | 2012-06-13 | ウシオ電機株式会社 | Excimer lamp and excimer lamp manufacturing method |
KR101195690B1 (en) * | 2006-11-24 | 2012-10-30 | 우시오덴키 가부시키가이샤 | Discharge lamp |
RU2560931C1 (en) * | 2014-07-07 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) | Gas-discharge radiation source |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1719576B (en) * | 2004-07-06 | 2010-05-12 | 通用电气公司 | Dielectric barrier discharge lamp |
CN100562970C (en) * | 2004-12-27 | 2009-11-25 | 哈利盛东芝照明株式会社 | Dielectric barrier discharge lamp and ultraviolet irradiation device |
KR101195690B1 (en) * | 2006-11-24 | 2012-10-30 | 우시오덴키 가부시키가이샤 | Discharge lamp |
JP4952472B2 (en) * | 2007-09-20 | 2012-06-13 | ウシオ電機株式会社 | Excimer lamp and excimer lamp manufacturing method |
RU2560931C1 (en) * | 2014-07-07 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) | Gas-discharge radiation source |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Baricholo P. и др. Influence of gas discharge parameters on emissions from a dielectric barrier discharge excited argon excimer lamp// South African Journal of Science, 2011, V. 107, N. 11. С. 1-7. Ерофеев М.В. и др. Компактная эксилампа вакуумного ультрафиолетового диапазона на димерах аргона. Приборы и техника эксперимента. 2012, N.4, С. 70-74. Будович В.Л. и др. Малогабаритная эксимерная лампа для фотоионизационных детекторов // Приборы и техника эксперимента. - 2018. N1. - С. 123-126. Ломаев М.И. и др. Безоконная эксилампа вакуумного ультрафиолетового диапазона. // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т. 32. -В. 13. - С. 74-79. Sobottka A. et al. An Open Argon Dielectric Barrier Discharge VUV-Source. // Plasma Processes and Polymers. - 2010. - V. 7. - N. 8. - P. 650-656. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100212684B1 (en) | Light source device using a dielectric barrier discharge lamp | |
HUT62497A (en) | Radiation apparatus | |
JPH04229671A (en) | High-output beam generator | |
JP2009542437A (en) | Fluid treatment system including radiation source and cooling means | |
KR102106293B1 (en) | Excimer light source | |
US6858988B1 (en) | Electrodeless excimer UV lamp | |
US6373192B1 (en) | Dielectric barrier discharge lamp and irradiation device | |
RU2823771C1 (en) | GAS-DISCHARGE RADIATION SOURCE WITH WAVELENGTH OF 126 nm | |
JP2001052890A (en) | Discharge lamp lighting method | |
JPH07169443A (en) | Dielectric barrier discharge lamp device | |
Malinin et al. | Emission spectra of working mixtures of a HgBr/HgCl excimer lamp | |
JP3214153B2 (en) | Cleaning method using dielectric barrier discharge lamp | |
RU2067337C1 (en) | Lamp producing high-power radiation in optical range of spectrum | |
JP2789557B2 (en) | Light source device using dielectric barrier discharge | |
RU200241U1 (en) | Radiation source | |
RU59324U1 (en) | SOURCE OF RADIATION | |
RU2559806C1 (en) | Radiation source | |
US7063583B2 (en) | Multi-spectral uniform light source | |
RU2120152C1 (en) | Gas-discharge tube | |
EP1100113A2 (en) | Dielectric barrier discharge lamp | |
RU2794206C1 (en) | Small-sized radiation source excited by a barrier discharge | |
RU2258975C1 (en) | Emission source | |
Hirose et al. | Basic performance of VUV exposure systems using head-on type Ar2* and Kr2* DBD excimer lamps | |
KR20100105362A (en) | Excimer lamp | |
RU42694U1 (en) | SOURCE OF SPONTANEOUS VACUUM UV RADIATION |