[發明專利]準分子激光器窗片的更換裝置和更換方法

有效

• 申請號: 201810070856.4
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108183382B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 郭馨;丁金濱;劉斌;張立佳;白路軍;王宇;崔惠絨
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: H01S3/034
• 分類號: H01S3/034;H01S3/03
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明一種涉及準分子激光器窗片的更換裝置及其更換方法，包括一端開口的更換主腔體，更換主腔體的腔壁設有多個用于觀測更換主腔體內部的觀察窗、用于檢測更換主腔體內部氣壓的氣壓計、抽真空通道、充氣通道、多個指套孔和窗片室，抽真空通道和充氣通道與更換主腔體內部相通，指套孔密封配有方便在更換主腔體內部進行窗片更換的操作指套。本發明能夠顯著降低準分子激光器窗片更換過程中鹵素介質的擴散現象，能夠有效避免零部件在大氣暴露中發生污染，并可有效減少放電腔清洗的次數及其對操作人員的危害，免除鈍化工藝或顯著減少鈍化時間，提高激光器的使用效率和能源的使用率。

技術領域

本發明涉及準分子激光技術領域，特別涉及準分子激光器窗片的更換裝置和更換方法。

背景技術

準分子激光器是紫外波段重要的激光器件，依靠受激混合氣體形成的分子向基態躍遷產生激光。混合氣體一般是由惰性氣體和鹵素氣體組成，如氬氣(Ar)和氟氣(F2)、氪氣(Kr)和氟氣、氙氣(Xe)和氯氣(Cl2)等。放電腔為氣體放電提供了空間，它是由多種部件組成的，如電極、腔壁、風機、導流結構、散熱器、窗片等。其中，窗片等屬于易污染、易損耗零部件，使用一段時間后需要更換或是清洗。

但是，準分子激光器的放電腔需要經特殊工藝處理后在密封的含鹵素介質中使用的。激光器正常運轉前，需要對放電腔零部件進行鈍化處理，使氟、氯等鹵素介質與零部件材料充分反應，以消除零部件表面的碳、氧、氫等有害雜質和污染物，生成穩定的鹵化物保護層，減輕激光器運行過程有害產物的生成。更換窗片零件將不可避免的破壞原有的密封與隔離狀態，使放電腔內的介質與環境介質發生交換。其危害包括：1)放電腔內的鹵素氣體及鹵化反應產物將逸出到環境中，對操作人員產生危害。例如，研究表明ppm量級的氟介質就會對人體產生危害。2)環境中的O等介質也將進入放電腔，與零部件發生反應并在更換零件后殘留在放電腔內，影響激光器的輸出性能。研究表明，O介質接觸金屬材料面的鹵化物層后會發生鹵素-氧替代反應，導致金屬材料表面生成氧化物。在這種情況下，即使多次清洗放電腔，材料表面的氧化層仍不能被去除，必須重新進行鈍化處理。

因此，一般情況下，準分子激光器窗片零件的更換過程步驟繁多，包括：反復使用抽真空和充入惰性氣體的方式清洗放電腔內的鹵素介質，卸下包含窗片的零部件，安裝新的窗片零部件，反復使用抽真空和充入惰性氣體的方式清洗放電腔內的空氣介質，對放電腔進行鈍化處理。其中，反復的抽真空與充氣處理和放電腔的鈍化處理需要占用大量的時間、消耗大量的氣體，并容易對操作人員產生危害。甚至，當鹵素-氧替代反應嚴重時，鈍化處理后各零部件表面層將是由鹵化物和碳氧化物(可能是一種或幾種，也可能是碳氫氧及鹵素共同存在的化合物)共同組成，在激光器運行過程中這種反應層仍會緩慢的與鹵素介質反應，進一步生成有害氣體。由于10ppm量級的HF、O₂、CF₄等氣體即顯著影響激光的輸出功率，空氣介質向放電腔的擴散很容易成為影響激光輸出能量的重要問題。

發明內容

本發明的目的是為解決以上問題的至少一個，本發明提供準分子激光器窗片的更換裝置和更換方法，解決準分子激光器窗片零件的更換過程會造成殘留工作氣體與空氣介質發生交換，對操作人員產生危害，且去除引入的有害物質需要大量消耗時間和能源的問題。

根據本發明的一個方面，提供一種準分子激光器窗片的更換裝置，包括一端開口的更換主腔體，更換主腔體的腔壁設有多個用于觀測更換主腔體內部的觀察窗、用于檢測更換主腔體內部氣壓的氣壓計、抽真空通道、充氣通道、多個指套孔和窗片室，抽真空通道和充氣通道與更換主腔體內部相通，指套孔密封配有方便在更換主腔體內部更換窗片的操作指套。

窗片室包括多個容納固定腔，窗片室的一端設有可拆卸窗片室蓋板，實現多個容納固定腔與更換主腔體的外部環境封閉或相通，窗片室的另一端設有移動滑塊，實現多個容納固定腔交替與更換主腔體的內部環境封閉或相通。

其中，窗片室的另一端突出于更換主腔體的內腔壁，窗片室的位于更換主腔體內部的窗體壁上設有貫穿的通氣孔，使得每個容納固定腔與更換主腔體的內部環境相通。