储气室4中的气体反应充分后，第一阀门5、第二阀门6关闭，第三阀门7打开，反应后的气体通过管路进入冷凝器I进行除杂，即将杂质气体中的非卤素单质气体(例如COdPCOF2气体)进行液化。通过上述过程从冷疑器中出来的气体就只包括稀有气体(如Kr气，其液化温度零下153.35°C，或Ar气，其液化温度零下185.87°C )、缓冲气体(如Ne气，其液化温度零下246.06°C )以及卤素单质气体(如F2)，这些被提纯后的气体都是激光器的工作气体。
[0029]根据本发明，为了去除杂质，冷凝器I内的温度应控制在_80°C?_120°C，优选为-100。。。
[0030]最后，关闭第四阀门7，打开第四阀门8，开启压缩机3，压缩机3把提纯后的气体通过管路充回激光器I中以重复利用。
[0031]需要说明的是，本发明的气体循环系统可以与现有的补充工作气体的装置共同使用，例如在准分子激光器的进气管道中还可以连入预混气提供装置和卤素气体提供装置，分别用于提供预混的工作气体和氟气，气体循环系统、预混气提供装置和氟气提供装置可以通过独立的阀门来控制。
[0032]下面参照图2并通过一个具体实施例来详细说明。图2是该实施例的具体结构示意图。如图2所示，该实施例的气体循环系统用于对KrF或ArF准分子激光器的腔体内的工作气体进行循环和除杂，工作气体包括Kr气或Ar气、Ne气以及F2气。气体循环系统除了包括冷凝器1、氧气瓶2、压缩机3、储气室4，还包括预混气瓶12和氟气瓶13，其分别通过第五阀门14和第六阀门15连接到准分子激光器的腔体的进气管道。
[0033]该实施例的冷凝器I如图2所示，其包括器壁9、包裹器壁9外围的绝缘层10，用于保持器壁9的低温。在该实施例中，绝缘层10的结构为空腔结构，其内可以充入低温介质，如液氮或者液氦。并且，器壁9的内部还填充有铜绒丝11。这样，气体进入冷凝器I后，杂质气体会由于较高的液化温度而发生液化，这样从冷凝器I出气管路出去的气体就只剩下提纯后的工作气体。冷凝器I中填充的铜绒丝11能让杂质气体更充分的液化。
[0034]同前所述，在该实施例中，准分子激光器腔体的进气管道上还分别通过第五阀门14和第六阀门15分别连接有预混气瓶12和氟气瓶13。预混气瓶12用于为准分子激光器腔体提供初始的工作气体，氟气瓶13用于为准分子激光器补充氟气。在该实施例中，第一至第六阀门均采用电磁阀。
[0035]在开始使用准分子激光器时，首先按照特定的组分混合成预混气置于气瓶20中，当给激光器充气时，第五阀门14打开，第一阀门5、第四阀门8及第六阀门15关闭，预混气就可以通过管道充入激光器腔体内。准分子激光器在工作过程中，输出能量随着卤素气体(氟气)的消耗慢慢衰减。
[0036]为了降低激光器输出能量的衰减速率，该实施例中采用间断补充卤素气体的方式，即在氟气瓶13中充入卤素气体，当激光器输出能量出现衰减时，第六阀门打开，第一阀门5、第四阀门8及第五阀门14关闭，这样，氟气就会通过管路补充到激光器腔体中，激光器的输出能量就会恢复到正常的输出水平。间断补充氟气的方案可以随着激光器的运行一直持续，直到补充氟气无法恢复激光器正常的输出水平。
[0037]此时，为了恢复激光器正常的输出水平，需要对准分子激光器部分抽气。即打开第一阀门5，关闭第二阀门6、第三阀门7、第四阀门8，使工作气体通过出气管道进入储气室4中。接着，关闭第一阀门5，打开第二阀门6，氧气瓶2中的氧气通过充入储气室4中，氧气与杂质(CF4)在储气室4充分反应生成C02、0)&及F 2。当储气室4中的气体反应充分后，第一阀门5、第二阀门6关闭，第三阀门7打开，反应后的气体通过管路进入冷凝器1，0)2和COF2气体被液化。通过上述过程，从冷疑器I中出来的气体就只包括Kr气或Ar气、Ne气以及氟气，这些被提纯后的气体都是激光器的工作气体。最后，关闭第四阀门7，打开第四阀门8，开启压缩机3，压缩机3把提纯后的气体通过管路充回激光器I中以重复利用。
[0038]相比于现有技术，本发明无需特别低温的环境，只需零下100°C的低温就能充分液化反应生成的杂质气体，因此适用于KrF和ArF准分子激光器。同时储气室4中反应还会生成F2，该气体液化温度为零下188.2°C，所以不会被液化，可以有效地减小工作气体中&的消耗。通过本发明，从管路11中出来的气体就只是稀有气体Kr气(液化温度零下153.350C )或Ar气(液化温度零下185.87°C )、缓冲气体Ne气(液化温度零下246.06°C )以及卤素气体F2气，这些被提纯后的气体都是激光器的工作气体通过管路充回激光器中重复利用。
[0039]因此，本发明的系统通过间断补充卤素气体结合部分换气除杂重复利用的方式，既有效地提高了激光器工作气体的寿命，又大大降低了激光器的运行成本。而且，本发明采用的是氧气在储气室4中与杂质反应，而不是现有技术中将氧气直接注入激光器内除杂的方式，因此不会导致激光器工作气体中由于过量氧气的存在造成输出能量的大幅下降。
[0040]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种气体循环系统，用于循环准分子激光器的工作气体，所述准分子激光器包括腔体，该腔体具有进入管道和出气管道，其特征在于: 所述气体循环系统包括冷凝器(I)、氧气提供装置(2)、压缩机(3)和储气室(4)，所述储气室(4)分别与所述出气管道、冷凝器(I)、氧气提供装置(2)通过阀门连接； 所述氧气提供装置(2)用于向所述储气室(4)提供氧气； 所述储气室(4)具有一定的容积，用于容纳由所述氧气提供装置(2)提供的氧气和来自所述腔体的工作气体，并使该氧气和该工作气体充分反应，生成反应气体； 所述冷凝器(I)用于对所述反应气体进行制冷，输出未被冷凝的气体； 所述压缩机(3)用于抽取所述冷凝器(4)中未被冷凝的气体并输送到所述腔体中。2.如权利要求1所述的气体循环系统，其特征在于，所述工作气体包括稀有气体、卤素气体及缓冲气体。3.如权利要求2所述的气体循环系统，其特征在于，所述稀有气体为Kr气或Ar气，所述卤素气体为氟气。4.如权利要求1-3中任一项所述的气体循环系统，其特征在于，所述冷凝器内的温度为-80。。?-120。。。5.如权利要求4所述的气体循环系统，其特征在于，所述冷凝器包括器壁(9)和包裹器壁(9)外围的绝缘层(10)，所述绝缘层(10)的结构为空腔结构，其内可以充入低温介质，用于保持所述器壁(9)的低温。6.如权利要求5所述的气体循环系统，其特征在于，所述器壁(9)的内部填充有铜绒丝(Il)07.如权利要求4所述的气体循环系统，其特征在于，还包括预混气提供装置(12)，其通过阀门连接于所述腔体的进气管道，用于为所述腔体提供初始的工作气体。8.如权利要求4所述的气体循环系统，其特征在于，还包括卤素气体提供装置(13)，其通过阀门连接于所述腔体的进气管道，用于为所述腔体补充卤素气体。
【专利摘要】本发明公开了一种气体循环系统，用于循环准分子激光器的工作气体，准分子激光器的腔体具有进入管道和出气管道，气体循环系统包括冷凝器(1)、氧气提供装置(2)、压缩机(3)和储气室(4)，储气室(4)分别与出气管道、冷凝器(1)、氧气提供装置(2)通过阀门连接。氧气提供装置(2)用于向储气室(4)提供氧气；储气室(4)用于使氧气和来自腔体的工作气体充分反应生成反应气体；冷凝器(1)对反应气体进行制冷，由此除杂而输出未被冷凝的气体，压缩机(3)抽取所述冷凝器(4)中未被冷凝的气体并输送到腔体中。本发明可以有效的提高工作气体的寿命，同时在除杂过程中不会由于添加其它气体而使输出能量下降。
【IPC分类】H01S3/036
【公开号】CN104953444
【申请号】CN201510388921
【发明人】沙鹏飞, 单耀莹, 彭卓君, 宋兴亮, 蔡茜玮, 范元媛, 李慧, 赵江山, 周翊
【申请人】中国科学院光电研究院
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月3日