准分子气体净化制造技术

本公开涉及使用金属卤化盐反应器去除运行中或备用状态下的准分子激光器中的氟化氢(HF)。希望除去HF，因为污染物不仅吸收激光发射从而降低激光功率，并且还具有化学活性，降低内部激光元器件的寿命。金属卤化盐反应器可以设置在激光器容器中或外部导管回路中。

Excimer gas purification

The present invention relates to the removal of hydrogen fluoride (HF) in an excimer laser in a running or standby state using a metal halide reactor. It is hoped that the HF will be removed, since the contaminant not only absorbs the laser emission but also reduces the power of the laser, and also has a chemical activity, which reduces the lifetime of the internal laser components. The metal halide salt reactor can be arranged in a laser container or an external conduit circuit.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及准分子激光气体的净化，尤其是去除准分子激光气体中的氟化氢。
技术介绍
准分子激光器是脉冲放电气体激光器，作用于含有稀有气体的气体混合物，例如，氦、氖、氩、氪、氙气体的一些组合；和卤素气体，例如氟、氯化氢等。在适当的电激发和高压条件下，生成被称为准分子的伪分子，或者在惰性气体卤化物的情况下，生成激基复合物，该激基复合物只能处于激励状态(energizedstatus)，并可以产生紫外(UV)范围内的激光。有4个最常用的准分子的波长，取决于激光器中活性气体，即氟化氩(193nm)、氟化氪(248nm)、氯化氙(308nm)和氟化氙(351nm)。本专利技术也可以和氟激光(157nm)一起使用，尽管它实际上并不是准分子。在含有氟的准分子激光器中，氟化氢(HF)的产生显著损害激光器的性能，因为HF是准分子激光器产生的紫外光的强吸收剂，而且HF比氟气具有更高的化学活性。HF的高反应活性加速激光器容器中元件的磨损，因而可能会缩短其使用寿命。氟与水和其他含氢化合物反应生成HF。当加入新鲜填充气体或者激光器容器在使用时打开，通常会将少量的水蒸汽引入到准分子激光器中，通过水蒸气污染激光气体。仅仅抽空容器对于去除大部分激光气体污染物可能是有效的，例如四氟化碳(CF4)，这些污染物在激光器容器中没有储存层，但HF具有异常反应活性和极性，往往会粘附在激光器容器的内表面和激光器中的任何灰尘上。因此，尽管每次加入新鲜填充气体时，大部分污染物以操作压力和抽空压力的比率被稀释，HF被稀释的程度要小的多。典型操作压力为5bar，抽空压力为0.1bar时，污染物被稀释的因子为50。当更换填充气体时，如果除HF以外的污染物浓度为250ppmv，那么开始时，新鲜填充中这些污染物的浓度仅为5ppmv。该稀释方法对HF也不适用，因为HF在激光器容器内部处于平衡，压力为几毫巴(millibar)。例如，余压1毫巴等同于在5bar下激光气体混合物中的浓度为200ppmv。在工业应用中，将激光器容器抽空至HF平衡压力以下是不实用的。将新鲜填充加入到激光器容器中，激光器变得更活跃，吸收的HF部分解吸，污染新鲜的填充气体。现有的准分子激光器中气体净化方法包括低温捕集污染物，如HF和CF4；将引入到激光器容器中的气体净化。此外，也应注意激光器容器内的材料选择，以使气体混合物中的卤素成分的反应最小化。通过引用将Dean等人于2015年1月6日提交的，编号为8929419的美国专利并入本文中，其描述了去除污染物和氟以回收准分子激光气体混合物中的惰性气体成分。本专利技术的一个目的是通过减少准分子激光器中HF的浓度来克服现有技术的缺点。
技术实现思路
相应地，本专利技术涉及一种准分子激光器系统，包括：激光器容器，用于从包含惰性气体和氟气的激光气体中产生光，其中部分氟气与激光器容器中的氢发生反应生成氟化氢(HF)，导致激光气体被污染；用于输出光的光输出口；和反应器，包括能够吸收HF的金属卤化盐来源，用于吸收被污染的激光气体中的HF形成滤后激光气体。本专利技术的另一方面涉及准分子激光器的操作方法，包括：a)在激光室中，从包含惰性气体和氟气的激光气体中产生光，由此，一部分的氟气生成氟化氢(HF),导致激光气体被污染；和b)将被污染的激光气体通入反应器，所述反应器包括能够吸收氟化氢的金属卤化盐的供应，用于吸收被污染的激光气体中的HF形成滤后激光气体。附图说明参考能代表本专利技术优选实施例的附图，对本专利技术进行更详细地描述，其中：图1是本专利技术中激光器装置的示意图；图2是根据本专利技术，激光器装置的另一实施例的示意图；图3是根据本专利技术，激光器装置的另一实施例的示意图；和图4是根据本专利技术，激光器装置的另一实施例的示意图。具体实施方式通过结合不同实施例和实施方式对本专利技术的内容进行描述，但并不应理解为本专利技术的教导仅限于这些实施例。相反地，本领域的普通技术人员将会理解本
技术实现思路
涵盖各种替换和等同物。参考图1-图4，准分子激光器装置1、21、31和41包括激光器容器或激光室2，所述激光器容器或激光室具有前光口3，该前光口3用于发射其内部产生的光，用于安装后视镜的后光口4，以及所需的电激发结构，如现有技术已知的平行电极5a和5b，其沿激光器容器2相对侧的长度方向延伸。第一气体输入/输出口6包括第一输入/输出阀门7，使得激光气体和其他任何缓冲气体一起从进气口8，例如一个或多个储存罐，通过进气阀门9和其他合适的管道、导管和管件输入，所述激光气体包含惰性气体，例如，氩、氪、氙和氖，和卤素气体，例如氯化氢或氟；所述缓冲气体如氖和氦。如前述讨论，激光气体随时间被耗尽并会被污染。在图1和图2所示的实施例中，被污染的激光气体从激光器容器2泵出，经第一输入/输出口6和第一输入/输出阀门7，在进气阀门9关闭时，通过反应器容器12，所述反应器容器12包括能够吸附氟化氢的合适的金属卤化盐，优选金属氟化盐,进一步优选碱金属氟化物或碱土氟化物，在某一优选实施例中为氟化钠(NaF)。由于平衡蒸气压力随着吸收的HF越来越多而逐渐增加，至少当金属氟化物之上的HF负载量低时，例如初期，金属氟化盐在某一温度下保持时，其HF平衡蒸气压较低；例如，在理想情况下，低于5Pa，所以激光气体中HF的平衡浓度低于10ppmv。泵13使被污染的激光气体循环，通过外部导管回路20，该外部导管回路20包括填充有金属氟化盐小球的反应器容器12，和位于反应器容器12任一侧上的反应器输入和输出阀门14和15，在被净化的气体返回至主激光器容器2之前，经过返回口10和第二输入/输出阀门11。外部导管回路20还包括合适的导管，例如管或软管、接头和管件，用于连接其他元件，例如，激光器容器2，阀门7、11、14和15，以及反应器容器12。泵13可以是隔膜泵或其他合适的泵。选择合适的金属氟化盐的量以匹配HF的预期量，即在正常情况下，可能在激光器1中于主要激光器维修间隔期间产生的HF。滤尘系统16可加到外部导管回路20中，例如与反应器容器12相邻，用以除去激光气流中的灰尘颗粒，为激光系统1提供进一步的便利。为了抽空激光器容器2中的所有激光气体，关闭反应器输出阀门15，打开排气阀门18，使得排气泵/洗涤器19将激光气体从激光器容器2经第二输入/输出口10和第二输入/输出阀门11引出，从排气口25排出。金属氟化盐可吸收HF，但当其全部氟化时，可能不能与氟反应。然而，反应器容器12中大多数的HF吸收是表面现象，也可以称之为吸附。对于激光器系统1，是否通过吸附、吸收还是上述两过程的组合由金属氟化物去除HF并不重要。通读本说明书，“吸收”应理解为金属氟化物上的吸附、化学吸附和吸收的任一组合，以捕集HF。在激光器1运行或关闭期间，关闭位于激光器容器2和外部回路20之间的第一输入/输出阀门7和第二输入/输出阀门11，可以再生金属氟化盐或当金属氟化盐中HF饱和时，给反应器容器12更换新的金属氟化盐。在再生过程中，可以继续运行或关闭激光器1，并通过使用加热器17将金属氟化盐加热到再生温度以上，例如100℃，最好是200℃和300℃之间，在某一优选实施例中是210℃和250℃之间，在真空条件下抽空反应器容器12和/或将干燥惰性气体，例如氦，通入金属氟化盐床，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种准分子激光器系统，包括：激光器容器，用于从包含惰性气体和氟气的激光气体中产生光，其中部分氟气与激光器容器中的氢发生反应生成氟化氢(HF)，导致激光气体被污染；用于输出光的光输出口；和反应器，包括能够吸收氟化氢的金属卤化盐来源，用于吸收被污染的激光气体中的氟化氢形成滤后激光气体。

【技术特征摘要】
2015.07.24 US 62/196,3821.一种准分子激光器系统，包括：激光器容器，用于从包含惰性气体和氟气的激光气体中产生光，其中部分氟气与激光器容器中的氢发生反应生成氟化氢(HF)，导致激光气体被污染；用于输出光的光输出口；和反应器，包括能够吸收氟化氢的金属卤化盐来源，用于吸收被污染的激光气体中的氟化氢形成滤后激光气体。2.如权利要求1所述的系统，其中所述反应器安装在激光器容器中；所述系统进一步包括用于容纳金属氟化盐的篮式过滤器，以防止光输出口被金属氟化盐颗粒污染。3.如权利要求1所述的系统，其中所述反应器安装在激光器容器中；所述系统进一步包括：护罩，至少部分包围所述反应器，包括用于接收被污染的激光气体的开口端和用于输出滤后激光气体的护罩输出口；气体输出口，与所述护罩输出口连接，用于输出激光器容器中的滤后激光气体；和气体输入口，用于将滤后激光气体返回到激光器容器。4.如权利要求1所述的系统，进一步包括加热器，用于将所述反应器加热到再生温度以上，以再生金属氟化盐和...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚当·唐纳森，爱德华·S·威廉姆斯，约翰·H·亨特，特凯·阿库提，伊恩·J·米勒，
申请(专利权)人：光械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA