一种用于准分子激光器气体管理的装置及方法

摘要

一种用于准分子激光器气体管理的装置及方法，所述装置包括准分子激光器、监测和控制模块、用于控制激光工作气体流向的可控电磁阀门、用于配比不同浓度激光工作气体的注气罐、用于排放激光工作气体的卤素气体处理装置和真空泵、用于监测激光工作气体压强的压力传感器。所述方法通过监测准分子激光器工作参数，如工作电压、脉冲能量、谱线线宽、波长，根据实验测得的准分子激光器工作参数与激光工作气体浓度的定量关系，估算激光工作气体的消耗量，采用压力监测和信号反馈的方法，控制激光腔内激光工作气体压强的变化以及可控电磁阀门的开启和关闭，完成向激光腔内注入精确量值的激光工作气体。本发明能够提高准分子激光器输出激光脉冲的稳定性，有效延长激光工作气体寿命，减少激光器换气次数。

主权项

一种用于准分子激光器气体管理装置，其特征在于：包括准分子激光器(1)、监测模块(2)、电压控制模块(3)、气体管理控制模块(4)、注气罐(5)、真空泵(6)、卤素气体处理装置(7)、限流器(8)、第一压力传感器(9)、第二压力传感器(10)、第一可控电磁阀门(11)、第二可控电磁阀门(12)、第三可控电磁阀门(13)、第四可控电磁阀门(14)、第五可控电磁阀门(15)、第六可控电磁阀门(16)、第七可控电磁阀门(17)和第八可控电磁阀门(18)；准分子激光器(1)中激光工作气体由卤素气体F2、稀有气体Ar、缓冲气体Ne和惰性气体He四种气体组成；准分子激光器(1)输出激光脉冲，由监测模块(2)监测脉冲能量、谱线线宽和波长相关工作参数，并提供反馈信号给电压控制模块(3)和气体管理控制模块(4)；电压控制模块(3)根据监测的脉冲能量改变工作电压的大小，保证准分子激光器(1)工作在能量恒定的模式下，同时电压控制模块(3)将工作电压信号反馈给气体管理控制模块(4)；气体管理控制模块(4)包含F2浓度控制算法，根据监测模块(2)和电压控制模块(3)反馈的准分子激光器(1)工作参数估算激光工作气体中F2消耗量；第一可控电磁阀门(11)通过气体管线与储存He的气瓶相连并控制He的流通，He用于清洗气体管线和激光腔内残留的激光工作气体；第二可控电磁阀门(12)、第三可控电磁阀门(13)和第四可控电磁阀门(14)通过气体管线分别与储存激光工作气体F2/He混合气体、Ar、Ne的气瓶相连，并控制激光工作气体的流通，第五可控电磁阀门(15)通过气体管线与注气罐(5)相连，控制激光工作气体进入到注气罐(5)中，注气罐(5)用于配比不同浓度的激光工作气体；第六可控电磁阀门(16)和第七可控电磁阀门(17)通过气体管线与准分子激光器(1)相连，控制激光工作气体由气瓶或者注气罐(5)进入到激光腔内，第六可控电磁阀门(16)所在的气体管线上安放限流器(8)，由于激光工作气体中F2和Ar浓度低，限流器(8)用于降低F2和Ar进入激光腔的流速，可以精确控制激光腔内F2和Ar的浓度；第八可控电磁阀门(18)、真空泵(6)和卤素气体处理装置(7)安放在排气的气体管线上，第八可控电磁阀门(18)和真空泵(6)用于排放气体管线和准分子激光器(1)腔内的激光工作气体；卤素气体处理装置(7)用于过滤排放激光工作气体中的F2；第一压力传感器(9)监测注气罐(5)的气体压强，并将监测的压强信号反馈给气体管理控制模块(4)，气体管理控制模块(4)根据反馈的压强信号控制相应可控电磁阀门的开启和关闭，完成注气罐(5)的配气操作；第二压力传感器(10)监测准分子激光器(1)腔内的气体压强，并将监测的压强信号反馈给气体管理控制模块(4)，气体管理控制模块(4)根据反馈的压强信号控制相应可控电磁阀门的开启和关闭，完成准分子激光器(1)的完全换气和注气操作。