專(zhuān)利名稱(chēng)：具有電子發(fā)射體的準(zhǔn)分子激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例一般涉及準(zhǔn)分子激光器設(shè)計(jì)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā) 明實(shí)施例涉及將空間上形成圖案的電子發(fā)射體引入準(zhǔn)分子激光器。
背景技術(shù)：
今天，準(zhǔn)分子激光器已經(jīng)成為為紫外光譜區(qū)域中許多應(yīng)用選擇的 激光器。準(zhǔn)分子激光器通過(guò)使惰性氣體和卣素氣體的混合物經(jīng)歷高 壓放電來(lái)產(chǎn)生紫外光。在這樣的條件下，惰性氣體和卣素氣體反應(yīng) 而形成不穩(wěn)定的惰性氣體卣化物二聚物，不穩(wěn)定的惰性氣體卣化物 二聚物迅速分解而釋放紫外光。雖然準(zhǔn)分子激光器是相當(dāng)有用的，但是仍然存在少數(shù)與現(xiàn)有技術(shù) 設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的操作缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)中的某些缺點(diǎn)是由用于準(zhǔn)分子激 光器中的頻繁高壓放電造成的。這些放電往往引起用于激光器中的 金屬電極的濺射，其中濺射材料沉積在室的內(nèi)部，影響激光器部件屬囟化物，其去除了激光反應(yīng)的成分之一，并降低了產(chǎn)生的光強(qiáng)度。 還需要復(fù)雜和昂貴的電部件來(lái)產(chǎn)生和調(diào)整這些高頻高壓電放電。這 些現(xiàn)有技術(shù)激光器的另 一缺點(diǎn)是工作期間帶負(fù)電荷的卣素氣體可能與包含在激光器的光學(xué)透鏡中的二氧化硅(Si02)起反應(yīng)。這些反應(yīng)可降低所述透鏡的透明度，從而導(dǎo)致成本高昂的重新磨光過(guò)程。


附圖的各圖中作為實(shí)例而不是作為限制圖解說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中類(lèi)似的參考符號(hào)表示類(lèi)似的元件，并且附圖中
圖l是按照一個(gè)實(shí)施例的準(zhǔn)分子激光器系統(tǒng)的框圖； 圖2圖解說(shuō)明按照一個(gè)實(shí)施例使用電子發(fā)射陰極平面的準(zhǔn)分子室 的截面圖；圖3圖解說(shuō)明按照一個(gè)實(shí)施例圖2電子發(fā)射陰極平面的頂視圖； 圖4圖解說(shuō)明按照一個(gè)實(shí)施例使用掩埋柵極的準(zhǔn)分子室截面圖； 圖5圖解說(shuō)明按照一個(gè)實(shí)施例使用遠(yuǎn)程?hào)艠O的準(zhǔn)分子室截面圖； 圖6圖解說(shuō)明按照一個(gè)實(shí)施例使用表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射體的準(zhǔn)分子室截 面圖；圖7圖解說(shuō)明按照一個(gè)實(shí)施例的準(zhǔn)分子激光器透鏡的截面圖；和 圖8是示出按照一個(gè)實(shí)施例操作準(zhǔn)分子激光器的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
技術(shù)人員通常所用的術(shù)語(yǔ)來(lái)描述所述示例性實(shí)施例的各個(gè)不同的方 面。但是，顯然，對(duì)于本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以?xún)H僅利用所描 述的各個(gè)方面中的一些方面來(lái)實(shí)踐替代的實(shí)施例。為了便于說(shuō)明， 闡述了具體的數(shù)量、材料和配置，以便提供對(duì)所述示例性實(shí)施例的 透徹理解。但是，顯然，對(duì)于本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以在沒(méi)有 這些具體細(xì)節(jié)的情況下來(lái)實(shí)踐替代的實(shí)施例。在其它實(shí)例中，省略 或簡(jiǎn)化了眾所周知的特征，以便不致模糊所述示例性實(shí)施例。除非 上下文另有規(guī)定，否則術(shù)語(yǔ)"包括"、"具有"和"包含"是同義的。圖1是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的準(zhǔn)分子激光器系統(tǒng)11的功能框 圖。如實(shí)施例所說(shuō)明的，系統(tǒng)11可以包括但不限于電源12、控制器 14、功率控制;f莫塊16和激光室18。電源12可以接收和調(diào)節(jié)提供給系統(tǒng)11的外部功率。電源12可 以包括但不限于電源濾波器、浪涌抑制器、功率調(diào)節(jié)器和監(jiān)控器、 備用電源和用以調(diào)節(jié)接收的外部功率的其它部件。為了輸送穩(wěn)定的 功率，電源12可以通過(guò)電連接22電耦合到功率控制模塊16。
功率控制模塊16可以從電源12接收穩(wěn)定的功率，并且執(zhí)行用于 室18的高壓產(chǎn)生和切換。在一個(gè)實(shí)施例中，功率控制模塊16可以 將接收的功率轉(zhuǎn)變成能夠以若干種頻率放電的高壓和/或低壓電荷。 為了實(shí)現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)變，功率控制模塊16可以包括但不限于電容器、 電壓調(diào)節(jié)器和高壓開(kāi)關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，功率控制模塊16可以通 過(guò)使用例如絕緣柵雙極晶體管、電壓調(diào)節(jié)器和電源濾波器來(lái)將接收 的功率轉(zhuǎn)變成高壓直流電荷。為了輸送所產(chǎn)生的電荷，功率控制模 塊16可以通過(guò)電連接26經(jīng)由連接器32和34電連沖妄到室18。功率 控制模塊16能夠在第一電極36和第二電極38之間以及在第二電極 38的各部件之間輸送電荷?？刂破?4可以經(jīng)由控制連接20和24監(jiān)控和控制電源12和功率 控制模塊16兩者?？刂破?4可以經(jīng)由連接20和24從電源12和功 率控制模塊16接收信號(hào)，或者將指令輸送到電源12和功率控制才莫 塊16,以監(jiān)控或調(diào)節(jié)這些部件的各種工作參數(shù)?？刂破?4可以是包 含邏輯編程的任何數(shù)字或模擬邏輯控制器，諸如但不限于系統(tǒng)邏輯 控制器(SLC)、程序邏輯控制器(PLC)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、 嵌入式控制器、個(gè)人計(jì)算機(jī)或微型計(jì)算機(jī)。另外，控制器14可以與 電源12或者功率控制模塊16集成在一起。室18可以用來(lái)施加由功率控制模塊16產(chǎn)生的電荷，以產(chǎn)生紫外 (UV)光。室18可以是氣密密封的容器，激光氣體40置于其中。 在所描述的實(shí)施例中，室18可以包含《旦不限于第一電極36、包括多 個(gè)電子發(fā)射體的第二電極38、置于第一電極36和第二電極38之間 的激光氣體40、反射面28和透4竟30。在各種不同的實(shí)施例中，激光氣體40可以包括惰性氣體或惰性 氣體卣化物。激光氣體40的示例可以包括但不限于適當(dāng)濃度的氤 (Xe)、 Xe和F的混合物、Xe和氯(Cl)的混合物、Xe和溴(Br) 的混合物、Xe和碘(I)的混合物、氪(Kr)和F的混合物、Kr和 Cl的混合物、或氬(Ar)和F的混合物。 第一電極36可以包括與第二電極38隔開(kāi)的金屬電極。第二電極 38可以包括多個(gè)空間上形成圖案的電子發(fā)射體，諸如場(chǎng)效應(yīng)電子發(fā) 射體、熱效應(yīng)電子發(fā)射體或兩者的組合。如將要更詳細(xì)描述的，存 在于第二電極38中的多個(gè)電子發(fā)射體可以便于以較小的能量執(zhí)行系 統(tǒng)11的激光操作，這又可以導(dǎo)致在系統(tǒng)11的總體性能上的改進(jìn)。另外，系統(tǒng)11還可以包括其它部件(未示出)，包括但不限于波 長(zhǎng)測(cè)量/校準(zhǔn)單元和語(yǔ)線(xiàn)緊縮模塊，以監(jiān)控和調(diào)節(jié)產(chǎn)生的紫外(UV) 光。這樣的光學(xué)部件可以與系統(tǒng)11集成在一起，或者是可以從系統(tǒng) 11拆卸下來(lái)。將參考在圖2中圖解說(shuō)明的本發(fā)明實(shí)施例的室設(shè)計(jì)來(lái)討論系統(tǒng)11 的操作。在該實(shí)施例中，第一電極36可以包括絕緣層54和沉積或 印在絕緣層54上的陽(yáng)極52。在各種不同的實(shí)施例中，絕緣層54可 以是但不限于石成石灰玻璃、陶資或塑料。絕緣層54不必如圖所示那 樣是連續(xù)的，因?yàn)殛?yáng)極52也可以是自撐式的。在各種不同的實(shí)施例 中，陽(yáng)極52可以由具有相對(duì)高的蒸氣壓的任何導(dǎo)電材料構(gòu)成，諸如 但不限于鋁(Al)、氧化銦錫(ITO)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鴒(W) 和它們的任何組合或合金。在一個(gè)實(shí)施例中，第二電極38可以包括如圖所示那樣彼此相關(guān) 地設(shè)置的基片58、陰極56、柵極絕緣體60、柵極62和空間上形成 圖案的電子發(fā)射體64?；?8可以是由諸如但不限于以下材料構(gòu)成 的絕緣體硅(Si)晶片、堿石灰玻璃、陶瓷或塑料和它們的任何組 合。陰極56可以是沉積或印在基片58上的層，并且可以由具有相 對(duì)高的蒸氣壓的任何導(dǎo)電材料構(gòu)成，諸如但不限于A(yíng)l、 ITO、 Ni、 Mo、 Ti、 W、 Si和它們的任何組合或合金。在一個(gè)實(shí)施例中，電阻(未示出)可以沉積或印在陰極56上， 以便于均勻的電子發(fā)射。所述電阻可以由具有均勻電阻分布的材料 構(gòu)成，諸如但不限于鉻硅石(CrSi)、碳化硅(SiC)、摻雜Si、非晶 Si和它們的任何組合。
可以通過(guò)以下步驟將柵極絕緣體60和柵極62耦合到陰極56上 首先在陰極56上沉積所選材料的層，然后對(duì)沉積的材料進(jìn)行選擇性 蝕刻或顯孩i機(jī)械加工以限定空腔。柵極絕緣體60可以由具有高介電 常數(shù)的任何材料構(gòu)成，例如氧化硅(SiO)或氧化鋁(AIO)。柵極62 可以由導(dǎo)電材津十構(gòu)成，諸如《旦不限于A(yíng)1、 ITO、 Ni、 Mo、 Ti、 W、 Pt 和它們的任何組合。電子發(fā)射體64可以在空間上形成圖案并安裝在每一個(gè)空腔中， 并且與陰極56電連通。在該實(shí)施例中，電子發(fā)射體64可以是多個(gè) 場(chǎng)效應(yīng)孩么尖端發(fā)射體64,每個(gè)終止于與柵才及62隔開(kāi)間隔57的尖的 尖端。盡管圖2中僅示出3個(gè)場(chǎng)效應(yīng)微尖端發(fā)射體64，但是其它實(shí) 施例可以-使用任何數(shù)目的發(fā)射體。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)以切 線(xiàn)入射方式沉積所選的材料來(lái)將微尖端發(fā)射體64安裝在每一個(gè)空腔 中。其它實(shí)施例可以包括用于形成^f敖尖端發(fā)射體64的其它工藝過(guò)程， 例如包括在空腔上蒸鍍發(fā)射體材料以便在空腔中累積發(fā)射體材料， 或者從大塊材料蝕刻發(fā)射體64。在各種不同的實(shí)施例中，微尖端發(fā)射體64可以是由以下材料構(gòu) 成的金屬錐體諸如但不限于Mo、 Si、 W、鉿(Hf)、 Si和它們的 任何組合。這些微尖端發(fā)射體64也可以涂有涂層，以增強(qiáng)電子提取。 涂層材料的示例可以包括但不限于碳化鋯(ZrC)、碳化鉿(HfC)、 金剛石、二氧化硅(Si02 )、非晶碳(C )、摻雜硫(S )的氮化硼(BN )、 多孔Si和它們的任何組合。工作時(shí)，可以在微尖端發(fā)射體64和柵極62之間(經(jīng)由陰極56) 施加相對(duì)^^的發(fā)射電壓(例如大約IOV)，以^更建立電場(chǎng)。通過(guò)該電 場(chǎng)的激勵(lì)，微尖端發(fā)射體64可以將電子發(fā)射到室中。發(fā)射電壓和引 起的電子發(fā)射可以尤其取決于微尖端發(fā)射體64和柵極62之間的間 隔57、柵極62的尖度和微尖端發(fā)射體64在柵極孔中的位置。電子發(fā)射到室中可以允許使電子在微尖端發(fā)射體64和陽(yáng)極52之 間移動(dòng)所需的較低激發(fā)電壓?；蛘撸凑樟硪环N說(shuō)法，從發(fā)射體64
的電子發(fā)射可以減小使電子跳過(guò)從發(fā)射體64到陽(yáng)極52的間隙所需的能量。施加激發(fā)電壓和所引起的電子從尖端62到陽(yáng)極52的流動(dòng)可以使激光氣體40的成分電離。例如，在將Ar和F的混合物作為激光氣體40的實(shí)施例中，氟的電離可以用下式表示<formula>formula see original document page 12</formula>然后，氟離子可以與激光氣體40的惰性氣體成分例如Ar相關(guān) 聯(lián)，形成受激二聚物反應(yīng)如下<formula>formula see original document page 12</formula>形成的二聚物絡(luò)合物可以具有非常短的使用壽命(例如小于5納秒)，并且可以迅速分解而釋放UV光(人)如下 <formula>formula see original document page 12</formula> 然后，可以通過(guò)透鏡30收集和發(fā)送釋放的UV光。 一旦電子流已經(jīng)在微尖端發(fā)射體64和陽(yáng)極52之間^皮激發(fā)，就可 以將可小于激發(fā)電壓的激光電壓施加在微尖端發(fā)射體64和陽(yáng)極52 之間，以便維持氣體40的激光反應(yīng)。激光電壓可以確定電子從發(fā)射 體64到陽(yáng)極52的加速度，因此可以確定發(fā)射光的強(qiáng)度?？梢酝ㄟ^(guò) 以所需的方式控制發(fā)射電壓來(lái)便于連續(xù)的激光發(fā)射。例如，可以通束強(qiáng)度的降低可以尤其降低透鏡所吸收的熱量，這又可以導(dǎo)致較小 的透鏡畸變，以考慮較高的分辨率。在一個(gè)實(shí)施例中，柵極62和微尖端發(fā)射體64之間的相對(duì)低的發(fā) 射電壓可以考慮直流施加，以便在整個(gè)工作期間觸發(fā)連續(xù)電子發(fā)射。 在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射電壓可以受^K沖作用，以在整個(gè)工作期間 產(chǎn)生周期性電子發(fā)射，這可以考慮目前可得到的更寬工作頻率范圍。與目前準(zhǔn)分子激光器系統(tǒng)的高電壓、高電流要求相比，該實(shí)施例 的低電壓、低電流要求可以使電子器件例如功率控制模塊16能夠在 較高頻率使用。另外，所使用的控制電子電路也可以考慮系統(tǒng)11的 較快上電時(shí)間。
在一個(gè)實(shí)施例中，降^f氐電極36和38之間的電壓還可以減少由導(dǎo) 體濺射的金屬量。賊射的金屬量可與電極36和38之間的電壓的平 方相關(guān)。因此，將電壓降低一半可以導(dǎo)致四分之一的所濺射金屬量。 減少、濺射的金屬可以減少金屬在所述室內(nèi)部的再沉積，這可以不必 損害系統(tǒng)11的總體性能。在目前準(zhǔn)分子激光器系統(tǒng)中，賊射的金屬 在透鏡、機(jī)械表面和絕緣體上的再沉積已經(jīng)分別導(dǎo)致退化的透射特 性、機(jī)械移動(dòng)和絕緣。濺射材料中的這種減少還可以減少其與卣化 物的反應(yīng)。這又可以減少金屬卣化物的形成，其減少了反應(yīng)組分之 一，并影響了激光強(qiáng)度。微尖端發(fā)射體64的空間圖案可以適合于將電子云和激光反應(yīng)集 中在對(duì)激光強(qiáng)度或均勻性最有利的區(qū)域。例如， 一個(gè)實(shí)施例可以在 所述室的中心具有較高密度的發(fā)射體64，以便保證紫外(UV)光的 更大收集和透射。另外，在各種不同的實(shí)施例中，微尖端發(fā)射體64 的陣列可以逐一地激活、部分地激活、或一次全都激活?？梢哉{(diào)整 發(fā)射激活圖案，以便適合于特定實(shí)施例的對(duì)象。圖3示出按照一個(gè)實(shí)施例的第二電極38的頂視圖。如圖解說(shuō)明 的，第二電極38可以包括由柵極62和陰極56的一部分形成的空腔 陣列。在所描述的實(shí)施例中，為了圖解說(shuō)明使用了 3 x 3的空腔陣列； 但是，其它實(shí)施例可以使用其它大小和其它圖案的陣列。如圖解說(shuō) 明的，在每一個(gè)空腔內(nèi)可以安裝一個(gè)微尖端發(fā)射體64?？涨豢梢跃?勻地隔開(kāi)，以便于微尖端發(fā)射體64的均勻的電子發(fā)射，但不限于此。 在另 一個(gè)實(shí)施例中，可以與激光方向一致地或者以任何圖案調(diào)整間 隔，以便于激光發(fā)射操作。圖4示出按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的第一電極36和第二電極71 的截面圖。在該實(shí)施例中，可以與上述第二電才及38互^:的第二電;f及 71可以包括沉積或印在柵極62上的絕緣體層60?？梢酝ㄟ^(guò)以下步 驟將隔開(kāi)的陰極56耦合到絕緣體60上首先沉積一層所選的材料， 然后對(duì)所沉積的材料進(jìn)行選擇性蝕刻?？梢酝ㄟ^(guò)以切線(xiàn)入射方式沉 積所選的材料來(lái)使電子發(fā)射體例如碳納米管發(fā)射體72在空間上形成 圖案，并堆疊在每個(gè)隔開(kāi)的陰極56上。在所描述的實(shí)施例中，示出 4個(gè)碳納米管發(fā)射體72,雖然可以使用任何數(shù)目的碳納米管發(fā)射體。工作時(shí)，當(dāng)將發(fā)射電壓施加在陰極56和沖冊(cè)才及62之間時(shí)，納米管 發(fā)射體72可以將電子發(fā)射到所述室中。然后，可以類(lèi)似于上面參照 圖1所描迷的方式進(jìn)行剩余的激光發(fā)射操作。圖5示出按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的第一電極73和第二電極74 的截面圖。在該實(shí)施例中，笫二電極74可以包括通過(guò)對(duì)第一沉積陰 極層進(jìn)行選擇性蝕刻或顯微機(jī)械加工而沉積在基片58上的隔開(kāi)的陰 極56。陰極56可以被隔開(kāi)，以便于所需的電子發(fā)射。可以4吏電子發(fā) 射體在空間上形成圖案，并且將其安裝在陰極56上。適當(dāng)?shù)碾娮影l(fā) 射體包括但不限于碳納米管發(fā)射體72。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電極73可以包括經(jīng)由多個(gè)間隔物76耦合 到陽(yáng)極52的多個(gè)柵極62。間隔物76可以由任何非導(dǎo)電材沖牛構(gòu)成， 諸如但不限于玻璃、塑料、陶瓷、Si和它們的任何組合。每個(gè)柵極62 可以偏離每個(gè)隔開(kāi)的陰極56和納米管發(fā)射體72。在將發(fā)射電壓施加 在陰極56和柵極62之間時(shí)，納米管發(fā)射體72可以將電子發(fā)射到所 述室中。然后可以類(lèi)似于以上參照?qǐng)D1所描述的方式進(jìn)行剩余的激 光發(fā)射操作。圖6示出按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的第一電極36和第二電極75 的截面圖。在該實(shí)施例中，可與電極38互換的第二電極75可以包 括通過(guò)對(duì)首先沉積的陰極層進(jìn)行選擇性蝕刻或顯孩i機(jī)械加工而沉積 在基片58上的隔開(kāi)的柵極62。然后，例如可以在柵極62之間沉積 電子發(fā)射體，諸如但不限于氧化鈀(PdO)的平超細(xì)顆粒薄膜發(fā)射體 78。工作時(shí)，當(dāng)電壓施加在柵極62之間時(shí)，顆粒薄膜發(fā)射體78可以 將電子發(fā)射到所述室中。然后，可以類(lèi)似于上面參照?qǐng)D1所描述的 方式進(jìn)行剩余的激光發(fā)射操作。 雖然以上圖解說(shuō)明的實(shí)施例使用場(chǎng)效應(yīng)電子發(fā)射體，但是熱效應(yīng) 電子發(fā)射體也可以同樣適合。熱效應(yīng)電子發(fā)射體的示例包括但不限于氧化鋯(ZrO) /W熱場(chǎng)發(fā)射體。圖7示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的透鏡101的截面圖。如圖解說(shuō) 明的，透鏡101可以包括但不限于透明元件102、光學(xué)涂層108、保 護(hù)涂層106和支架104。透鏡101可以適當(dāng)?shù)嘏c參照前面實(shí)施例描迷 的透鏡28互換。在本實(shí)施例中，透明元件102可以由透射UV光的任何材料構(gòu)成， 諸如但不限于冕牌玻璃和火石玻璃?？梢杂弥Ъ?04來(lái)加固透明元 件102，該支架104由剛性材料構(gòu)成，諸如但不限于金屬、塑料、陶 資和它們的任何組合。透鏡101還可以包括光學(xué)涂層108用于光學(xué) 調(diào)節(jié)，諸如但不限于提供所需的抗反射、極化、反射和/或聚焦特性。 可以有機(jī)或無(wú)機(jī)材料的薄膜或厚膜的形式提供光學(xué)涂層108。在一個(gè)實(shí)施例中，透明元件102的激光氣體面對(duì)(或內(nèi)部)的表 面可以涂有保護(hù)涂層106,保護(hù)涂層106具有與所需的透4竟101的透 射率對(duì)應(yīng)的光密度。保護(hù)涂層106可以適合于防止透明元件102和 激光氣體40的成分(例如卣素離子)之間的反應(yīng)。例如，在一個(gè)實(shí) 施例中，F(xiàn)可以與由二氧化硅(Si02)構(gòu)成的透明元件起反應(yīng)。在 這個(gè)實(shí)施例以及類(lèi)似的實(shí)施例中，保護(hù)涂層106可以包括全氟材料， 諸如但不限于聚四氟乙烯、氟化鈣(CaFl)、氟化鎂(MgFl)和它們 的任何組合。由于保護(hù)涂層106的氟飽和，全氟保護(hù)涂層106可以 抑制r與透明元件102反應(yīng)。全氟保護(hù)涂層106可以與共聚物例如聚乙烯或具有低紫外(UV) 吸收的任何類(lèi)似的直鏈碳化合物一起沉積在透明元件102上。保護(hù) 涂層/共聚物組分可以在施加時(shí)自然相位分離，以便向外表面提供較 低表面張力材料(例如保護(hù)涂層)，使共聚物可以附著在透明元件102 上。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以將保護(hù)涂層106接合在聚烷烴 (polyalkaline)上，具有類(lèi)似的結(jié)果。 在另一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)涂層106可以包含金屬，諸如^f旦不限于 Mo、 Ni、 Al和它們的任何組合。可以在透明元件102上沉積金屬保 護(hù)涂層，作為一種半透明薄膜。工作時(shí)，在開(kāi)始激光反應(yīng)之前，可 以使金屬保護(hù)涂層帶負(fù)電荷，使得可以將激光氣體40的帶負(fù)電荷的 離子從透明元件102排除出去。在又一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)涂層106可以包含犧牲(sacrificial)材 料，犧牲材料可以與來(lái)自激光氣體40的離子起反應(yīng)。這樣的犧牲材 料的示例包括但不限于聚乙烯和聚丙烯。在使用期間，在具有帶負(fù) 電荷的卣素離子的實(shí)施例中，那些離子可以與犧牲保護(hù)涂層起反應(yīng)， 從而保護(hù)底下的透鏡。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，犧牲材料可以包4舌 氧化劑，該氧化劑適合于將激光氣體的氟化物離子氧化而釋放F2。使用時(shí)，還可以對(duì)以上公開(kāi)的透鏡101的實(shí)施例進(jìn)行組合。例如， 保護(hù)涂層106可以包含全氟材料層和附加的金屬層，或者全氟材料 層和犧牲材料層。任選地，保護(hù)涂層106也可以包含光學(xué)調(diào)節(jié)層。 可以將這樣的光學(xué)調(diào)節(jié)層放置在透明元件102和保護(hù)涂層106的保 護(hù)層之間。圖8是示出按照其它實(shí)施例搡作準(zhǔn)分子激光器的方法的流程圖部件來(lái)執(zhí)行。作為初始的任選操作，可以使具有金屬保護(hù)涂層的透 鏡帶負(fù)電荷，以保護(hù)透明元件免受退化122。若保護(hù)涂層僅僅包括全 氟或犧牲材料，那么可以跳過(guò)該操作。然后，可以激活電子發(fā)射體以便將電子發(fā)射到激光氣體中124。 在一個(gè)實(shí)施例中，激活電子發(fā)射體可以涉及將預(yù)定的發(fā)射電壓施加 在適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體之間，以便誘發(fā)場(chǎng)效應(yīng)或熱效應(yīng)電子發(fā)射?？刂聘鱾€(gè) 電子發(fā)射體或按照部分控制電子發(fā)射體組，可以便于所需的發(fā)射。在給定足夠的時(shí)間之后，可以在陰極和陽(yáng)極之間施加激發(fā)電壓， 以便開(kāi)始激光反應(yīng)126。在建立了從陰極到離子的電子流之后，可以 在陰才及和陽(yáng)極之間施加激光電壓128。
在發(fā)生激光反應(yīng)之后，可以進(jìn)行一種選擇130。若不再需要這樣 的激光反應(yīng)，例如接收到關(guān)閉系統(tǒng)的用戶(hù)命令，那么過(guò)程結(jié)束；否 則，過(guò)程可以返回到框124。盡管這里已經(jīng)圖解說(shuō)明和描述了具體實(shí)施例，但是本專(zhuān)業(yè)的普通 技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，可以用許許多多的替換和/或等效的實(shí)現(xiàn)方案 來(lái)代替示出和描述的具體實(shí)施例，而不脫離本發(fā)明的范圍。本申請(qǐng) 想要覆蓋這里討論的實(shí)施例的任何修改版本或變型。因此，顯然意 味著本發(fā)明僅僅受權(quán)利要求書(shū)和其等效物的限制。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括第一電極；第二電極，與第一電極隔開(kāi)，包括適合于在施加發(fā)射電壓時(shí)發(fā)射電子的多個(gè)電子發(fā)射體；和激光氣體，置于第一電極和第二電極之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)電子發(fā)射體包括從個(gè)電子發(fā)射體。
3. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中第二電極還包括 陰極；絕緣體，耦合到所述陰極； 柵極，耦合到所述絕緣體；和多個(gè)電子發(fā)射體，電耦合到所述陰極，并且適合于在將所述發(fā)射 電壓施加在所述陰極和所述柵極之間時(shí)發(fā)射電子。
4. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，還包括多個(gè)空腔，至少部分由所述陰極、所述絕緣體和所述柵極各部分 限定；和多個(gè)電子發(fā)射體，對(duì)應(yīng)地設(shè)置在所述多個(gè)空腔內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)電子發(fā)射體的首要 電子發(fā)射體終止于尖端。
6. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，還包括 電阻，將所述絕緣體耦合到所述陰極；多個(gè)空腔，至少部分由所述電阻、所述絕纟彖體和所述4冊(cè)才及各部分 限定；和多個(gè)電子發(fā)射體，對(duì)應(yīng)地設(shè)置在所述多個(gè)空腔內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述電阻至少是用從由鉻硅 石、碳化硅和摻雜硅組成的組中選擇的材料構(gòu)成的。
8. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)電子發(fā)射體的首要 電子發(fā)射體包括至少用從由鉬、硅和鎢組成的組中選擇的材料形成 的電子發(fā)射體。
9. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中第二電極還包括 柵極；絕緣體，耦合到所述柵-極； 多個(gè)陰極，耦合到所述絕緣體；和多個(gè)電子發(fā)射體，對(duì)應(yīng)地耦合到所述多個(gè)陰極，并且適合于在將 所述發(fā)射電壓施加在所述柵極和所述多個(gè)陰極之間時(shí)發(fā)射電子。
10. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)電子發(fā)射體的首要 電子發(fā)射體包括用碳納米管形成的電子發(fā)射體。
11. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中第一電極包括 陽(yáng)極；絕緣間隔物，耦合到所述陽(yáng)極；和 柵極，耦合到絕緣絕緣體。
12. 如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中第二電極還包括 多個(gè)隔開(kāi)的陰極；和多個(gè)電子發(fā)射體，對(duì)應(yīng)地耦合到所述多個(gè)隔開(kāi)的陰極；和 所述多個(gè)電子發(fā)射體中的至少一個(gè)電子發(fā)射體，適合于在將所述 發(fā)射電壓施加在對(duì)應(yīng)隔開(kāi)的陰極和所述柵極之間時(shí)發(fā)射電子。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)電子發(fā)射體的首 要電子發(fā)射體包括用碳納米管形成的電子發(fā)射體。
14. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中第二電極還包括 基片；陰極，耦合到所述基片；和所述多個(gè)電子發(fā)射體的首要電子發(fā)射體，耦合到鄰接所述陰極的 所述基片。
15. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述首要電子發(fā)射體包括 氧化鈀的顆粒薄膜。
16. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括室，將第一電極、第二電極和所述激光氣體氣密地密封在其中。
17. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，還包括光學(xué)透鏡，安裝在所述室的端部，包括具有表面的透明元件和第 一涂層，第一涂層耦合到所述表面并且適合于保護(hù)所述透明元件免 受所述激光氣體損害。
18. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)透鏡還包括第二涂層，耦合到所述透明元件并且適合于向所述透鏡提供預(yù)定的光學(xué)調(diào)節(jié)特性。
19. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述激光氣體適合于在所述 多個(gè)發(fā)射體和第 一電極之間存在電流的情況下提供激光反應(yīng)。
20. —種系統(tǒng)，包括室，將以下部件氣密地密封在其中 第一電極；第二電極，與第一電極隔開(kāi)，包括適合于在施加發(fā)射電壓時(shí) 發(fā)射電子的多個(gè)電子發(fā)射體；和激光氣體，置于第一電極和第二電極之間；和 功率控制模塊，電耦合到所述室并且適合于向所述室提供功率。
21. 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)電子發(fā)射體包括 從由熱效應(yīng)電子發(fā)射體和場(chǎng)效應(yīng)電子發(fā)射體組成的組中選擇的至少 一個(gè)電子發(fā)射體。
22. 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述室還包括 光學(xué)透鏡，安裝在所述室的端部，包括具有鄰接所述激光氣體的表面的透明元件和第一涂層，第一涂層耦合到所述表面并且適合于 保護(hù)所述透明元件。
23. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中第一涂層包括從由全氟材料和金屬組成的組中選擇的材料。
24. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)透鏡還包括第二涂層，耦合到所述透明元件并且適合于向所述透鏡提供預(yù)定 的光學(xué)調(diào)節(jié)特性。
25. —種方法，包括將第一電壓施加在柵極和第一電極的首要電子發(fā)射體之間； 從所述首要電子發(fā)射體將電子發(fā)射到置于第一電極和第二電極之間的激光氣體中；和在所述首要電子發(fā)射體和第二電極之間施加大于第一電壓的第二電壓，以產(chǎn)生與所述激光氣體的激光反應(yīng)。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，還包括向透鏡上鄰接所述激光氣體的導(dǎo)電涂層電充電，使得所述激光氣 體的離子從所述透鏡排除出去。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中施加第二電壓還包括施加 交流電壓或直流電壓中所選的一個(gè)。
28. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中施加第二電壓包括在所述 首要電子發(fā)射體和第二電極之間施加恒定電壓，且所述方法還包括用第 一 電壓調(diào)制所述首要電子發(fā)射體和第二電極之間的電流。
29. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中利用直流和交流中所選的 一個(gè)來(lái)執(zhí)行施加第一電壓。
30. —種設(shè)備，包括 激光室，具有第一電極；和第二電極，與第一電極隔開(kāi)，包括適合于在施加第一電壓時(shí) 發(fā)射電子的多個(gè)電子發(fā)射體；和電連接器，耦合到所述激光室，適合于便于施加第一電壓。
31. 如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中第二電極還包括 陰極； 絕緣體，耦合到所述陰極； 柵極，耦合到所述絕緣體；和多個(gè)電子發(fā)射體，電耦合到所述陰極并且適合于在將所述發(fā)射電 壓施加在所述陰極和所述柵極之間時(shí)發(fā)射電子。
32. 如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中笫一電極包括陽(yáng)極，并且 所述電連接器還適合于便于在所述多個(gè)電子發(fā)射體中的至少一個(gè)和 所述陽(yáng)極之間施加第二電壓。
33. 如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)電子發(fā)射體至少 包括從由場(chǎng)效應(yīng)電子發(fā)射體和熱效應(yīng)電子發(fā)射體組成的組中選擇的 電子發(fā)射體。
全文摘要
本文描述用于準(zhǔn)分子激光器的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，所述準(zhǔn)分子激光器具有激光氣體和在施加發(fā)射電壓時(shí)發(fā)射電子的電子發(fā)射體。
文檔編號(hào)H01S3/038GK101133528SQ200680006520
公開(kāi)日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月5日
發(fā)明者M·斯金納, M·諾伊斯塔德特 申請(qǐng)人:英特爾公司