準分子光源

準分子光源

在光源輻射機理研究中,近年來採用準分子(Excimer)工作物質,如KrF、ArP、NeF和XeCl等,來製造高功率的紫外光源。

第一部分

準分子光源

同時,通過微波放電和介質阻擋放電(DBD,Dielectric Barrier Discharge)等無極放電形式可製成新型的準分子輻射光源,其工作物質為Xe2(172nm),Kr2(146nm)或Ar2(126nm),其中Xe2準分子光源的效率最高,光能轉換效率達50%以上。現已製成58×68cm的60瓦Xe2準分子大面積平面照明系統,尤其這種燈內無劇毒的汞元素的優點,對環境保護意義深遠。目前已有能將172nm高效轉換成可見光的螢光粉產品,並製成有實用價值的平面無汞螢光燈產品出售,如圖所示,它在LCD的背景照明中已獲得成功套用。可以預言,隨著研究和工藝的深入,尤其是生產成本的降低,準分子光源前途被人們看好。

紫外光源

光源由頻率為10千周、強度為25千伏/厘米的正弦波電場激勵,功耗約10瓦。介質用二片厚度為0.22毫米的玻璃片。放電發射的真空紫外輻射的波長為125納米。譜帶半值寬度為10納米。光源輻射面積為0.3×10毫米,厚度為10毫米。光源面積正好能和光譜儀的入射狹縫相匹配。這種光源有望於用作次級真空紫外標準光源。光源輻射的最大光譜輻亮度僅為0.2千瓦/厘米2納米立體角。而在該波長處1千瓦微型壁穩氬弧(常見次級紫外標準光源)的光譜輻亮度僅為0.2千瓦/厘米2納米立體角。

介質阻擋放電的準分子輻射機理可以理解如下。在介質阻擋的微放電中嗎,平均能量為幾個電子伏特的電子有效地激發了氬原子。這些處於激發態的氬原子與周圍氬原子碰撞複合成被激發的氬準分子。這種過程通常是發生在較高氣壓的條件下的,所以本光源要求在氣壓為1大氣壓下工作。當被激發的準分子向下躍遷到基態時會發射波長範圍較寬的紫外輻射。它會很快地分解成氬原子。因此即使在較高氣壓下,這種光源不會發生輻射的自然吸收現象,光效是高的。

可見介質阻擋放電準分子紫外光源結構簡單,容易製造,而且具有形式多樣可變,輸出波長可以選擇、波長覆蓋面大、光效高、光譜純等特點。可以預見這類新的紫外光源的出現和發展將促使光化學、光物理過程在高技術中得越來越多的套用。發展這種光源成為大面積照明光源也將是可能的.

第二部分

紫外線準分子雷射加工

高功率紫外線準分子雷射器提供了從100mJ到1000mJ的能量,光子能量到達5eV、6.3eV、7.9eV,使得用於雷射微加工更具彈性。事實上,準分子雷射器做到了每種資料的準確加工,高解析度資料切除時不須過後處置。準分子光子無上轉換請求,準分子雷射器能夠直接輸出。數百瓦的功率輸出容易獲得,並能得到高消費率,加強了工藝才能。

更重要的是可反覆的消費帶來了時間和空間上持續穩定的脈衝和採樣能量的平均,這種特性招致了準分子雷射器的優越性能,超越其他脈衝雷射源,比方泵浦Nd:YAG雷射器。

脈衝動搖小於1%,這個在頻率脈衝變換Nd:YAG雷射系統中很難做到的。另外,大型平頂準分子雷射器的外形十分合適於高效的二維或三維微觀構造。緊湊微加工概念合適於資料消融和外表激活,這些在報告中將被引見。

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