[實用新型]一種集成冷卻裝置的高亮度紫外光源

有效

• 申請號: 201621017547.3
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN206225324U
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 謝英英;劉銳;何梁;趙嘉峰
• 申請（專利權）人: 費勉儀器科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01J61/52
• 分類號: H01J61/52;H01J61/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及紫外光源設備領域，特別涉及一種集成冷卻裝置的高亮度紫外光源。

背景技術

紫外光源在科研方面的光電子能譜、質譜研究；微電子與光電子技術的紫外光刻；化學工業中的光合成、光固化、光氧化；食品醫療方面的殺菌、消毒、治療皮膚病以及公安偵查的鑒別等領域具有廣泛的應用。

現有的紫外光源(裝置)按紫外光產生的機理，一般分為高壓電極放電、微波波導諧振腔耦合、電感線圈耦合等幾種類型，但目前上述裝置都有著各自的缺陷：

1、利用高壓電極放電產生等離子發光，該類裝置的電極因受等離子腐蝕，其壽命一般在1000小時以內。同時電極之間電場能量密度小(一般在10⁵V/m以下)，導致發光效率不高，一般在不超過10¹⁶photons/(Sr*S)；

2、波導型諧振腔微波耦合，由于該類裝置的電場能量密度分布在整個諧振腔內，因而能量分布空間大，發光效率一般不超過10¹⁶photons/(Sr*S)；在波導型諧振腔微波耦合的基礎上，增加一段與微波頻率匹配的永磁體，使產生的等離子體發生回旋共振(ECR)，采用電子回旋共振的方式激發產生等離子體是更先進的低溫等離子體技術，發光效率有一定的提高，但是其發光效率仍達不到10¹⁷photons/(Sr*S)；更重要的一點這種波導型諧振腔的尺寸需要和微波的波長匹配。為了減小諧振腔的尺寸，通常需要使用高頻的微波(代表性的如：德國SPECS公司采用的是2.45GHz微波源，瑞典的SCIENTA公司更是使用了10GHz超高頻微波源)作為激勵源，這類大功率的高頻微波源及配套設備體積龐大、價格昂貴；

3、電感線圈耦合方式，線圈激發的頻率較低(一般小于100MHz)，其發光效率不超過10¹⁶photons/(Sr*S)。

另外現有的紫外光源，多數需要點火裝置，導致系統較為復雜，制造和維護成本高。另一方面，對于較重的氣體，由于等離子腐蝕比較嚴重，現有的紫外光源裝置只能激勵1-2種工作氣體發光。

需要指出的是，現有的紫外光源一般采用整體風冷或局部水冷的方式，這些冷卻方式未能有效對介質管進行冷卻，使得現有技術中紫外光源的介質管以及其他部件的使用壽命受到了極大限制；而且現有技術中的冷卻方式會對腔體內電場分布有所干擾，使得紫外光發光效率以及穩定性也受到較大影響。

實用新型內容

為了解決現有紫外光源發光效率低下、冷卻效果不佳的問題，本實用新型披露了一種集成冷卻裝置的高亮度紫外光源，本實用新型的技術方案是這樣實施的：

一種集成冷卻裝置的高亮度紫外光源，包括等離子保持器、射頻電場聚焦器、密封固定裝置以及冷卻裝置；所述密封固定裝置包括真空接口；所述射頻電場聚焦器為等離子局域場型電場聚焦器，包括射頻源、天線、內導體和外導體；所述天線第一端與所述射頻源電性連接，所述天線第二端與所述外導體電性連接；所述等離子保持器包括光傳導部和進氣口；所述等離子保持器至少一部分位于所述射頻電場聚焦器的能量聚焦范圍內；所述內導體包含流體通道；所述冷卻裝置包括流體輸出端，所述流體輸出端與所述流體通道相通；所述密封固定裝置設置有流體出口。

優選地，所述內導體包括柱狀的內電極面，所述外導體包括階梯形柱狀的外電極面，所述內電極面與所述外電極面電性連接；所述外電極面包括上極面和下極面；所述外電極面與所述內電極面同軸；所述天線設置于所述下極面與所述內電極面之間；所述密封固定裝置還包括固定部件；所述固定部件用于限定所述等離子保持器和所述內導體的相對位置；所述真空接口緊套在所述光傳導部外壁上。

優選地，所述固定部件為可容納所述外導體、所述內導體、所述天線及所述等離子保持器的管狀容器，所述固定部件的頂部固定所述光傳導部。

優選地，所述固定部件包括環形狹縫，所述環形狹縫連通所述固定部件內部的中空區域；所述環形狹縫包括與外界輸氣設備相連的狹縫入口。

優選地，所述光傳導部包括窄通道，所述窄通道內徑D₁為0.5～15mm；所述等離子保持器位于所述能量聚焦范圍內的部分，其厚度為0.2～4mm。

優選地，所述等離子保持器還包括與所述光傳導部連接的封閉部，所述封閉部位于所述射頻電場聚焦器的能量聚焦范圍內。