一种紫外阴极射线光源系统的制作方法

文档序号:18539878发布日期:2019-08-27 20:50阅读:598来源:国知局
技术简介:
本专利针对传统阴极射线发光法中光束方向随机、光斑大小不可控的问题,提出通过反光杯、光束整型器件和聚焦透镜协同作用,实现紫外光束的定向发射与尺寸调控,显著提升光束质量与应用范围。
关键词:紫外光源,光束调控

本实用新型涉及到光源系统技术领域,尤其是一种紫外阴极射线光源系统。



背景技术:

紫外光源在杀菌消毒、紫外胶固化、打印、PCT曝光以及超导材料等领域都具有重要应用,采用阴极射线发光法的光源系统中,仅单纯地采用场发射或者热发射电子束,通过加速电场加速,直接将高能量电子注入到发光材料中,激发发光材料发光,通过阴极射线发光法方式虽然有效提高电子注入率,减少由于电子散射等的损耗,提高发光功率等,但是发光材料自身没有调制光束方向以及光斑大小的功能,阴极射线发光的方向就是随机的、不确定的,导致阴极射线光源光束质量不高,应用方向过于狭小。



技术实现要素:

为解决上述问题,本实用新型提供一种可大大提高输出紫外光源质量的紫外阴极射线光源系统。

为解决上述目的,本实用新型采用的如下技术方案。

一种紫外阴极射线光源系统,包括阴极射线发射装置、电子聚焦加速装置、第一反光杯、发光薄膜材料、光束整型器件、聚焦透镜和第二反光杯,光束整型器件设于第一反光杯内,发光薄膜材料同时位于第一反光杯焦点位置处和光束整型器件焦点位置处,聚焦透镜位于第一反光杯出口处、且聚焦透镜的聚焦点位于第二反光杯焦点位置处,阴极射线发射装置发出的电子束源经过电子聚焦加速装置加速、并注入发光薄膜材料以受激发光,从发光薄膜材料发出的光经过第一反光杯反射和光束整型器件后形成平行光束出射光,该平行光束出射光经过聚焦透镜聚焦、并经过第二反光杯反射形成相应尺寸的平行光束。

优选地,以穿过第二反光杯焦点位置的直线为轴线,第二反光杯绕该轴线转动或第二反光杯摇摆扫描运动以调整所述平行光束的反射方向。

优选地,若第二反光杯做绕所述轴线转动运动时,转速最小为 0.01转/分钟,转速可以为恒定速度或周期变化速度;若第二反光杯做摇摆扫描运动时,速度最少为0.01转/分钟。

优选地,以发光薄膜材料靠离光束整型器件一面的外边缘的点为第一连点,以第一发光杯边缘处的点为第二连点,第一连点和第二连点连接形成连线,该连线位于光束整型器件内,光束整型器件由此遮住从发光薄膜材料外边缘发出至反光杯边缘的光。

优选地,发光薄膜材料靠离光束整型器件一面设有增透膜,发光薄膜材料背离光束整形器件另一面设有增反膜。

优选地,增透膜或增透膜可以是单层,也可以是周期或非周期的多层材料,增透膜或增透膜的厚度至少为30纳米。

优选地,第一反光杯可以是圆球形、抛物面或椭球面型,第二反光杯可为圆形、抛物面或椭球形,光束整型器件可以是凸透镜或菲涅耳透镜,聚焦透镜可为凸透镜或菲涅耳透镜。

优选地,第一反光杯的曲率半径至少为10.0mm,第二反光杯的焦距最少为1.0cm,光束整型器件的半径尺寸最少为10.0mm。

优选地,发光薄膜材料可以为紫外薄膜材料、量子阱结构材料、量子线材料或量子点结构材料,发光薄膜材料横向尺寸最少为2.0mm。

优选地,发光薄膜材料波长在255nm到325nm之间。

本实用新型的有益效果如下:

本实用新型的阴极射线发射装置发出的电子束源经过电子聚焦加速装置加速、并注入发光薄膜材料,激发发光薄膜材料发出紫外光,在紫外光束输出的过程中,首先经过第一反光杯和光束整型器件整型形成平行光束出射光,透过聚焦透镜输出后,再次经过第二反光杯整型,将光束调整为相应尺寸的平行光束,大大提高了紫外光源的质量,可应用范围更广。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例的结构示意图;

图2为本实用新型的一个实施例的第一反光杯、发光薄膜材料和光束整型器件的位置结构示意图。

附图标记说明:1.场发射电子装置、11.栅极、2.电子发射装置电源、3.电子聚焦加速装置;31.加速电源、32.阳极、4.增反膜、5. 发光薄膜材料、6.增透膜、7.第一反光杯、8.光束整型器件、9.聚焦透镜、10.第二反光杯、a.旋转轴、b.连线。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参考图1和图2,一种紫外阴极射线光源系统,包括阴极射线发射装置、电子聚焦加速装置3、第一反光杯7、发光薄膜材料5、光束整型器件8、聚焦透镜9和第二反光杯10,光束整型器件8设于第一反光杯7内,发光薄膜材料5同时位于第一反光杯7焦点位置处和光束整型器件8焦点位置处,聚焦透镜9位于第一反光杯7出口处、且聚焦透镜9的聚焦点位于第二反光杯10焦点位置处,阴极射线发射装置发出的电子束源经过电子聚焦加速装置3加速、并注入发光薄膜材料5,从发光薄膜材料5发出的光经过第一反光杯7反射和光束整型器件8后形成平行光束出射光,该平行光束出射光经过聚焦透镜 9聚焦、并经过第二反光杯10反射形成相应尺寸的平行光束,由此本实施例的阴极射线发射装置发出的电子束源经过电子聚焦加速装置3加速、并注入发光薄膜材料5,激发发光薄膜材料5发出紫外光,在紫外光束输出的过程中,首先经过第一反光杯7和光束整型器件8 整型形成平行光束出射光,透过聚焦透镜9输出后,再次经过第二反光杯10整型,将光束调整为相应尺寸的平行光束,大大提高了紫外光源的质量,可应用范围更广,发光薄膜材料5同时位于第一反光杯 7焦点位置处和光束整型器件8焦点位置处,使从发光薄膜材料5发出的光经过第一反光杯7反射和光束整型器件8后能够形成平行光束出射光,聚焦透镜9位于第一反光杯7出口处、且聚焦透镜9的聚焦点位于第二反光杯10焦点位置处,促使平行光束出射光经过聚焦透镜9聚焦、并经过第二反光杯10反射后能够形成相应尺寸的平行光束。

在本实施例中阴极射线发射装置包括场发射电子装置1和电子发射装置电源2,发射电子装置设有栅极11,电子聚焦加速装置3包括加速电源31和阳极32,通过场发射电子装置1产生电子束源,经过栅极11,进入电子聚焦加速装置3中,电子束源经过阳极32,进入发光薄膜材料5,激发发光薄膜发光,阴极射线发射装置可在一定范围内调节电子能量,从而在光源功率方面实现可调,发光薄膜材料 5靠离光束整型器件8一面设有增透膜6,发光薄膜材料5背离光束整形器件另一面设有增反膜4,增透膜6和增反膜4能够使多数光子向前方发射,经过阳极32的电子束源通过增反膜4进入发光薄膜材料5、并在发光薄膜材料5中跃迁发光,再从增透膜6中出射,本实施例的增透膜6或增透膜6可以是单层,也可以是周期或非周期的多层材料,增透膜6或增透膜6的厚度至少为30纳米,但不限于此。

本实施例的发光薄膜材料5与第一反光杯7、光束整型器件8的尺寸具有一定的对应关系,能够使经由发光薄膜材料5发出的光经过第一反光杯7和光束整型器件8后平行输出,具体为以发光薄膜材料 5靠离光束整型器件8一面的外边缘的点为第一连点,以第一发光杯边缘处的点为第二连点,第一连点和第二连点连接形成连线b,该连线b位于光束整型器件8内,光束整型器件8由此遮住从发光薄膜材料5外边缘发出至反光杯边缘的光,即发光薄膜材料5输出的该连线 b范围内的光,全部可以经过光束整型器件8的折射成为平行光束出射光,而在该连线b范围内之外的光,全部可经过第一反光杯7发射成为平行光束出射光,可参照图2。当平行光束出射光到达第一反光杯7的杯口处,经过聚焦透镜9后聚焦,聚焦透镜9的焦点位置位于第二反光杯10的焦点位置处,经过第二反光杯10反射整型,形成平行光束,可通过调整第二反光杯10的形状来改变平行光束尺寸,从而在光源尺寸方面实现可调。

本实施例的第二反光杯10能够绕轴线转动或摇摆扫描运动,使平行光束能够做旋转或扫描运动,实现平行光束方向可调,使本实施例可应用在腔内杀菌以及光固化等设备中,若第二反光杯10做绕轴线转动运动时,以穿过第二反光杯10焦点位置的直线为轴线,该轴线为旋转轴a,第二反光杯10绕该轴线转动以调整所述平行光束的反射方向,转速最小为0.01转/分钟,转速可以为恒定速度或周期变化速度,可参照图1,若第二反光杯10做摇摆扫描运动时,速度最少为0.01转/分钟。

本实施例的第一反光杯7可以是圆球形、抛物面或椭球面型,第二反光杯10可为圆形、抛物面或椭球形,光束整型器件8可以是凸透镜或菲涅耳透镜,聚焦透镜9可为凸透镜或菲涅耳透镜,但不限于此,第一反光杯7的曲率半径至少为10.0mm,第二反光杯10的焦距最少为1.0cm,光束整型器件8的半径尺寸最少为10.0mm,但不限于此。

本实施例的发光薄膜材料5可以为紫外薄膜材料、量子阱结构材料、量子线材料或量子点结构材料,但不限于此,可以为一切可使电子注入发光的材料,发光薄膜材料5横向尺寸最少为2.0mm,发光薄膜材料5波长在255nm到325nm之间。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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