专利名称：气体激光器及其放电腔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气体激光器技术领域，具体涉及气体激光器的放电腔，特别是具有微流道结构的放电腔及相应的气体激光器。本实用新型特别适合应用于需要具有良好的放电区流场状态的准分子气体激光器的场合。
技术背景 气体激光器，尤其是准分子激光器是最佳的光刻用激光光源。典型的准分子激光器主要由放电腔、高压脉冲源两部分组成，而放电腔主要由放电电极、气体循环系统和散热系统组成。准分子激光器在高重复频率下工作时，需要在放电区形成高速气流，带走已经放过电的废气，不断为放电腔补充新鮮的工作气体，以保证放电质量，从而提高激光能量及其稳定性。但是，在目前的常用技术中，电极背风面常存在涡旋区，造成这种结果的原因是放电区流道没有设计成流线型或者电极侧面安装的预电离电极破坏了流线型流道。图1是现有技术的准分子激光器的不具有微流道结构的放电腔的示意图，其中显示了放电区附近的流场状态。如图1所示，在准分子激光器放电腔中，放电阴极4安装在陶瓷板(或其它绝缘材料)3上，陶瓷板3安装在放电腔的腔体I上，从而实现阴极4与放电腔腔体I的绝缘。阳极9与放电腔的腔体I相连，二者是等电位的。在图1所示的传统准分子激光器中，在电极的一侧或两侧装有预电离装置6，并放电腔中充有放电介质气体2。为了实现高重复频率放电，放电腔内的气体2被驱动，形成高速气流10通过气体放电区7。在放电电极4和9两侧装有绝缘材料制成的导流板5和8。导流板5和8的作用是构造放电区主流道，从而在放电区附近形成更为均匀的高速气流。但是，由于预电离装置6的存在，破坏了放电区主流道的完整性，在放电电极4和9的背风侧易形成涡旋区11。图2是该涡旋区的放大示意图。当放电电极4和9的背风面存在涡旋区时，放电产生的废气和热量可能不能够及时地被主流区的流体带走，而是积聚在放电电极4或9的背风面的涡旋区11内。这样，涡旋区11的废气与未吹远的废气连通，很容易产生电极侧面的拉弧，从而影响激光能量。而且，所积聚的热量会使放电电极4和9的背风ー侧的温度急剧升高，从而影响放电的稳定性和预电离装置6的寿命。
发明内容(一 )要解决的技术问题本实用新型所要解决的技术问题是防止气体激光器的放电腔内形成涡旋气流，以避免其对激光器的性能带来的不利影响。( ニ )技术方案为解决上述技术问题，本实用新型提出一种用于气体激光器的放电腔，该放电腔内具有放电电极和风机，所述风机驱动所述放电腔内的气体经过所述放电电极而进行流动，从而形成一个主气流，在所述主气流的流道的两侧存在凹陷区，在所述主气流的流道两侧设置有微流道，所述微流道具有用于气体流入的入口和用于气体流出的出口，所述入口位于所述主气流的下游，所述出口朝向所述凹陷区。根据本实用新型的ー个优选实施方式，在所述放电电极的两侧设置有导流板，所述微流道设置有所述导流板上，并且所述微流道的出ロ朝向所述导流板与所述放电电极之间的间隙。根据本实用新型的ー个优选实施方式，所述放电腔内还包括有ー个预电离装置，其支撑于所述导流板与所述放电电极之间，所述微流道的出口朝向该预电离装置。根据本实用新型的ー个优选实施方式，所述放电电极包括阴极和阳极，在所述阴极和/或阳极的位于所述主气流的下侧ー侧的导流板上设置所述微流道。根据本实用新型的ー个优选实施方式，所述微流道是ー个槽群，所述槽群是指多个平行排列的凹槽。根据本实用新型的ー个优选实施方式，所述凹槽之间具有隔板，所述预电离装置支撑于所述隔板上。根据本实用新型的ー个优选实施方式，所述凹槽的宽度不低于10mm，深度不小于3臟，相邻凹槽间的距离不大于2mm。根据本实用新型的ー个优选实施方式，所述微流道是环肋或者通孔。本实用新型还 提出一种气体激光器，其包括如前所述的放电腔。根据本实用新型的ー个优选实施方式，该气体激光器是准分子激光器。(三)有益效果 本实用新型通过在准分子激光器的放电腔中构造微流道结构，从而防止了涡旋气流的产生，減少了放电电极侧面产生的位弧现象，増加了放电稳定性，提高了激光能量，延长了预电离电极寿命。
图1是现有技术的准分子激光器的不具有微流道结构的放电腔的示意图，其中显示了放电区附近的流场状态；图2是现有技术的准分子激光器的不具有微流道结构的涡旋区的放大示意图；图3是本实用新型的一个实施例的准分子激光器的具有微流道结构的放电腔的示意图，其中也显示了放电区附近的流场状态；图4本实用新型的一个实施例的的准分子激光器的微流道结构的放大示意图；图5是本实用新型的一个实施例的微流道结构的示意图；图6是本实用新型的一个实施例的微流道结构与预电离装置的装配关系示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并參照附图，对本实用新型作进ー步的详细说明。本实用新型对传统的气体激光器的放电腔结构进行了改进，在其中设计了ー种微流道结构，从而将高压区的气流引至涡旋区，将涡旋区的气体吹入主气流之中，从而带走涡旋区积聚的废气和热量。在本实用新型的准分子激光器的放电腔内具有放电电极和风机，放电电极包括阴极和阳扱。当准分子激光器在工作时，在阴极上施加电压，从而在阴极和阳极之间形成放电区。放电腔内的风机驱动气流经过放电区进行流动，从而形成一个主气流。本实用新型中将靠近风机ー侧称为气流的上游，另ー侧称为气流的下游。在所述阴极和阳极的两侧设置有导流板，在导流板与放电电极之间设置有ー个预电离装置。导流板的作用是构造放电区气体流动的主流道，以避免气体流动的侧方存在凸出或凹陷结构而影响气流的流动，使放电区附近形成均匀的高速气流。本实用新型的导流板还用于支撑预电离装置。由于该预电离装置的存在，在导流板与放电电极之间就必然形成有间隙，在主气流的背风ー侧的间隙导致便能造成所述主气流的流道的凹陷，该凹陷将有可能导致主气流两侧形成气流涡旋区。为了防止气流涡旋区的生成，本实用新型在导流板上设置了微流道结构。图3是本实用新型一个实施例的准分子激光器的具有微流道结构的放电腔的示意图。根据本实用新型的该实施例，放电电极包括阳极9和阴极4，为了防止生成如前所述的涡旋气流，在放电电极的阴极4的下游的导流板5上设计了一个微流道结构，即包括一个微流道12。图4对所述微流道结构进行了放大显示。如图所示，微流道12具有ー个入口和一个出口，所述入口开ロ于面向主流道的下游的区域；出口开ロ主流道气流的背风面的凹陷区域，在该实施例中，出ロ位于阴极4与导流板5之间的间隙处，并朝向预电离装置6。如图4所示，微流道内的气流沿着主气流方向的反方向流动，从而补充了所述间隙内的气体，使间隙的气压増大，防止了涡旋气流的产生。在图3、图4所示的实施例中，仅在阴极4的导流板5上设置微流道12。但本实用新型并不限于此，也可以在阳极9的下游的导流板上设置微流道，或者在阴极和阳极的导流板上均设置微流道。在阴极和阳极的导流板上设置微流道的方式相同或类似。为了实现微流道12的设计，可将导流板5的表面加工成槽群状，在本实用新型中，所谓槽群是指多个平行排列的凹槽。这样，导流板5既能支撑预电离装置6，同时实现微流道12的作用。在图5所示的实施例中，在导流板那5支撑预电离装置一侧设置ー个槽群，槽群平行于截面方向，槽群包括多个凹槽，多个凹槽之间设有隔板，气流从每个凹槽的远离预电离一端进入，吹向支撑有预电离装置的凹槽出口。为了保证良好的效果，凹槽的宽度最好不低于IOmm,而相邻凹槽之间的距离应不大于2mm,—般而言凹槽深度不小于3mm。但是，根据本实用新型，微流道12并不限于上述槽群结构，也可以是环肋或通孔。例如，也可在导流板上设计一系列横向的通孔，让气流沿孔道吹向涡旋区。图6是本实用新型的一个实施例的微流道结构与预电离装置的装配关系示意图。如图6所示，预电离装置6置于槽群的凹槽之间的隔板之上，气流可以通过预电离装置6下面的槽群直接吹向涡旋区。当本实用新型的实施例的准分子激光器在工作时，放电区7的下游流道是扩散型流道，下游的静压高于放电区的静压，因此在压差驱动下，会在微流道12中形成微气流13。微气流13将涡旋区11中的气体吹入主气流10之中，从而带走涡旋区11中积聚的废气和热量。这样，使废气远离放电电极4。由此可见，本实用新型能使放电腔内的废气远离放电电极4和9，避免形成放电电极4或9的侧面拉弧，提高放电质量。同时能有效降低放电电极4和9背风ー侧的温度，提高放电的稳定性和预电离装置6的寿命。以上通过ー个具体实施描述了本实用新型。但是本实用新型并不限于在电极两侧的背风面的导流板上设置微流道。根据本实用新型，对于放电腔内的气流主流道两侧的任意凹陷区，只要有可能形成气流涡旋区，均可在相似的位置设置微流道结构，只要使微流道的入口位于主气流的下游，其出ロ朝向所述凹陷区，就能够有效地避免涡旋气流的产生，例如在放电腔腔体本身的凹陷区、各元件间不连续的交接处等，均可以设置微流道，微流道的形式也不仅限于凹槽或通孔。举例来说，对于上述实施例描述的主流道，也可以在预电离装置的外表面布置多个环肋，气流从肋间通过井吹向凹陷区，从而避免生成涡旋气流。本实用新型的具有微流道结构的放电腔可以适用于任何气体激光器的放电腔，特别是准分子激光器。更进ー步说，本实用新型的微流道也可应用于任何需要避免产生涡旋气流的装置中。以上所述的具体实施例，对本实用新 型的目的、技术方案和有益效果进行了进ー步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于气体激光器的放电腔，该放电腔内具有放电电极和风机，所述风机驱动所述放电腔内的气体经过所述放电电极而进行流动，从而形成一个主气流，在所述主气流的流道的两侧存在凹陷区，其特征在于，在所述主气流的流道两侧设置有微流道，所述微流道具有用于气体流入的入口和用于气体流出的出口，所述入口位于所述主气流的下游，所述出口朝向所述凹陷区。
2.如权利要求1所述的用于气体激光器的放电腔，其特征在于，在所述放电电极的两侧设置有导流板，所述微流道设置有所述导流板上，并且所述微流道的出口朝向所述导流板与所述放电电极之间的间隙。
3.如权利要求2所述的用于气体激光器的放电腔，其特征在于，所述放电腔内还包括有一个预电离装置，其支撑于所述导流板与所述放电电极之间，所述微流道的出口朝向该预电离装置。
4.如权利要求3所述的用于气体激光器的放电腔，其特征在于，所述放电电极包括阴极和阳极，在所述阴极和/或阳极的位于所述主气流的下侧一侧的导流板上设置所述微流道。
5.如权利要求1所述的用于气体激光器的放电腔，其特征在于，所述微流道是一个槽群，所述槽群是指多个平行排列的凹槽。
6.如权利要求5所述的用于气体激光器的放电腔，其特征在于，所述凹槽之间具有隔板，所述预电离装置支撑于所述隔板上。
7.如权利要求5所述的用于气体激光器的放电腔，其特征在于，所述凹槽的宽度不低于10mm，深度不小于3臟，相邻凹槽间的距离不大于2mm。
8.如权利要求1所述的用于气体激光器的放电腔，其特征在于，所述微流道是环肋或者通孔。
9.一种气体激光器，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的放电腔。
10.如权利要求9所述的气体激光器，该气体激光器是准分子激光器。
专利摘要本实用新型公开了一种用于气体激光器的放电腔以及气体激光器，该放电腔内具有放电电极和风机，所述风机驱动所述放电腔内的气体经过所述放电电极而进行流动，从而形成一个主气流。在所述放电电极的两侧设置有导流板，所述微流道设置有所述导流板上，并且所述微流道的出口朝向所述导流板与所述放电电极之间的间隙。放电腔内还包括有一个预电离装置，其支撑于所述导流板与所述放电电极之间。本实用新型通过在准分子激光器的放电腔中构造微流道结构，从而防止了涡旋气流的产生，减少了放电电极侧面产生的位弧现象，增加了放电稳定性，提高了激光能量，延长了预电离电极寿命。
文档编号H01S3/036GK202872165SQ201220209759
公开日2013年4月10日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者刘斌, 丁金滨, 张立佳, 赵江山, 周翊, 王宇 申请人:中国科学院光电研究院