微通道窗片真空紫外灯

本发明涉及一种微通道窗片真空紫外灯，利用氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体射频放电可输出58.4至147.6 nm的真空紫外光，可作为分析仪器、基础科研、生物化工和电子制造等领域使用的真空紫外光源，属于电子。

背景技术：

1、真空紫外灯是可以发射小于200 nm波长真空紫外光的装置，在分析仪器、基础科研、生物化工和电子制造等领域有着广泛应用。真空紫外灯一般利用直流放电、射频感应放电、微波放电和脉冲放电等方式激发气体放电产生等离子体，再通过等离子体中电子碰撞激发中性气体原子，产生激发态原子或准分子，激发态原子或准分子向基态自发跃迁时辐射出真空紫外光。常用的发光介质气体及相应波长为：氦气（58.4 nm）、氖气（74.4 nm）、氩气（106.7 nm）、氪气（123.6nm）、氙气（147.6 nm）。

2、目前我国有关真空紫外灯的专利申请主要是有窗真空紫外灯和无窗真空紫外灯二种类型，cn202011524714.4公开了一种超高亮度真空紫外灯，该灯采用氟化镁材料为透射真空紫外光的窗片。cn201210508604.8公开了一种无光窗式真空紫外灯质谱电离源，该电离源采用了无窗真空紫外灯，并采用差分稳压腔来消除无窗真空紫外灯释放的放电气体。

3、有窗真空紫外灯常用的窗片材料是氟化镁和氟化锂晶体，窗片的作用是将放电气体束缚在放电腔内，只让真空紫外光透射出去形成真空紫外光源。然而由于氟化镁和氟化锂晶体对短于110nm的真空紫外光有强烈的吸收，普通有窗真空紫外灯输出波长一般都在110nm以上，例如常见的以氪气为放电气体以氟化镁材料为窗片的真空紫外氪灯（输出123.6 nm波长的真空紫外光）。

4、无窗真空紫外灯是一种没有窗片的真空紫外灯，其结构特点是放电气体没有窗片约束。由于没有窗片对光的吸收，无窗真空紫外灯理论上可以输出任何波长的真空紫外光。但是，由于没有窗片束缚放电气体，光源在输出真空紫外光的同时也向真空系统释放大量中性和亚稳态的放电气体。这些亚稳态的放电气体是活性很高的物种，与氧气等气体碰撞，可以使氧气等气体离子化，因此，这些流向真空系统的放电气体不仅会影响真空系统的真空度，还会对离子检测产生很大的干扰。无窗真空紫外灯放电气体的气压一般维持在数十至数百帕，此压力下气体的流动性质属于连续流，连续流的气体在管状物的气导率与管内径的4次方成正比，与管的长度成反比，缩小出光口直径可以减小气导率，减少气体传输。但是真空紫外灯输出的光通量与出光口的面积成正比，简单缩小出光口的直径会导致光通量的降低。为了改善无窗真空紫外灯现有技术，需要寻找一种抑制气体流动同时使光通量较少下降的方法。微通道板是一种平面型离子、电子探测器，它由成千上万孔径从数微米到十几微米的微孔通道整齐排列而成，微孔通道的轴向与微通道板表面的法线方向的有一个7到8度的夹角。微通道板的开口面积比约为50%，厚度一般为0.5毫米。如果采用微通道板为真空紫外灯的窗片，并将微孔通道的轴向与出光方向一致，微孔通道可通过所有波长的真空紫外光。同时基于管状物的气导规律，微孔通道的气导率很小，可以有效抑制放电气体向真空系统流动，此新型窗片将可以有效改善现有有窗和无窗两类真空紫外灯的不足之处。

技术实现思路

1、为了克服真空紫外灯现有技术上的不足，本发明提供了一种微通道窗片真空紫外灯。该光源利用射频激发放电气体，并采用微米孔径的微通道板作为透射真空紫外光的窗片，可有效降低无窗真空紫外灯向真空系统释放的放电气体量，利用氦、氖、氩、氪和氙等惰性气体射频放电可输出58.4至147.6 nm的真空紫外光。

2、本发明专利采用的技术方案是：1、采用石英玻璃管作为惰性气体激发管；2、利用配气系统向惰性气体激发管注入一定压力的惰性气体；3、使用射频感应激发气体放电，形成等离子体发光；4、采用微通道板作为真空紫外光灯的窗片。

3、本发明的有益效果是，为真空紫外光应用领域，尤其为仪器分析应用领域，提供了一种可输出58.4至147.6 nm的真空紫外光的装置，同时有效降低了无窗真空紫外灯向真空系统释放的放电气体量。

技术特征：

1.微通道窗片真空紫外灯由放电气体进气管、放电气体流动腔、石英放电管、放电气体出气管、放电管密封盖、放电管密封圈、射频激发线圈、微通道窗片、窗片密封圈、窗片底板、屏蔽筒构成，其特征在于：上述部件依照说明书附图组成微通道窗片真空紫外灯。

2.根据权利要求1所述的微通道窗片真空紫外灯，其特征在于：放电气体由流经射频激发线圈的射频电流产生的感应磁场激发。

3.根据权利要求1所述的微通道窗片真空紫外灯，其特征在于：微通道窗片的材质是微通道板。

4.根据权利要求1所述的微通道窗片真空紫外灯，其特征在于：等离子体发出的真空紫外光经微通道窗片的微孔射出。

5.根据权利要求1所述的微通道窗片真空紫外灯，其特征在于：微通道窗片微孔的轴向与真空紫外光的输出方向平行。

技术总结
本发明涉及的微通道窗片真空紫外灯由放电气体进气管、放电气体流动腔、石英放电管、放电气体出气管、放电管密封盖、放电管密封圈、射频激发线圈、微通道窗片、窗片密封圈、窗片底板、屏蔽筒构成，放电气体为低压惰性气体，惰性气体由射频产生的感应磁场激发产生等离子体，等离子体发出的真空紫外光经微通道窗片射出形成真空紫外光源。本发明可有效降低无窗真空紫外灯向真空系统释放的放电气体量，利用氦、氖、氩、氪和氙等惰性气体射频放电可输出58.4至147.6 nm的真空紫外光。

技术研发人员：束继年,于彰淇,程诗宇,张作建,杨波
受保护的技术使用者：中国科学院大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25