專利名稱：納秒脈沖紫外光譜燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紫外光譜燈，特別是一種納秒脈沖紫外光譜燈，它在紫外光譜術(shù)等領(lǐng)域中有著非常重要的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
熒光譜儀在材料科學(xué)、生物化學(xué)、生物物理、臨床醫(yī)學(xué)上有著極為廣泛的用途。它是采用一紫外光源去激發(fā)樣品，然后該樣品輻射熒光，根據(jù)輻射的熒光，再確定該樣品內(nèi)部所包含成分，以及樣品分子結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)有關(guān)方面的信息。例如在臨床醫(yī)學(xué)中，確定人體血液中維生素A的含量，可用345nm～350nm處的紫外光去激發(fā)血液，可在490nm處測(cè)量其熒光強(qiáng)度，可測(cè)定出維生素A的含量。
再如，用內(nèi)源熒光檢測(cè)牛奶中的蛋白質(zhì)含量，蛋白質(zhì)的熒光來自色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸，它們的相對(duì)熒光強(qiáng)度是100∶9∶0.5，檢測(cè)蛋白質(zhì)的天然熒光用280nm紫外激發(fā)波長，發(fā)射波長范圍在340nm～350nm，如果蛋白質(zhì)中不含色氨酸，只含酪氨酸和苯丙氨酸(稱為A類蛋白質(zhì))，則熒光光譜主要表現(xiàn)酪氨酸的特征，最大發(fā)射波長約為304nm。對(duì)于含有色氨酸的蛋白(稱為B類蛋白)，熒光光譜主要表現(xiàn)色氨酸的特征，最大熒光發(fā)射在320nm～350nm之間。
目前，這些熒光譜儀中所使用的光源是氙燈或汞燈，這些光源的單色亮度很低，在很大的程度上，使這些熒光譜儀不能發(fā)揮它們的作用。
上世紀(jì)70～80年代，準(zhǔn)分子激光器曾風(fēng)靡一時(shí)，這種激光器工作在紫外波段，如ArF激光器輻射波長為193nm，Krcl激光器輻射波長為222nm，XeCl激光器輻射波長為308nm，XeF激光器工作波長為350nm。
這些激光器最大特點(diǎn)是脈沖單色亮度高，工作氣壓都在2個(gè)大氣壓以上，但它們基本上都工作在單一譜線上，這對(duì)于熒光譜儀而言，是不太適合的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述在先技術(shù)中所存在的缺點(diǎn)，提出一種納秒脈沖紫外光譜燈，這種紫外光譜燈能輻射高亮度的豐富的紫外單色譜線，其亮度比氙燈或汞燈中的同一譜線要高2～4個(gè)量級(jí)以上。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種納秒脈沖紫外光譜燈，由放電室，平行平板電容器，平行平板電容器，觸發(fā)球隙，高壓電源，小電感線圈，諧振腔鏡和輸出諧振腔鏡組成的準(zhǔn)分子激光器，其特征在于所述的放電室的放電陽極和放電陰極為銅圓柱面的刀口電極，并分別與平行平板電容器的C1和C2相接，該放電陽極刀口的曲率半徑R的取值范圍是1.5--3毫米，放電陰極刀口的曲率半徑R的取值范圍是1--1.5毫米；該電極的上、下面由K9玻璃用環(huán)氧密封，電極兩端用石英布儒斯特窗口密封形成放電室；該放電室內(nèi)充入以氦為主的混合氣體，充氣壓為300mmHg-400mmHg，該混合氣體其組成mol％是NF31-1.5Xe1.5-2.0He其余量；所述的輸出諧振腔鏡為50％反射率的介質(zhì)膜片。
本發(fā)明的技術(shù)效果如下本發(fā)明的納秒脈沖紫外光譜燈由于采用了低氣壓放電，放電50％輸出耦合率，有利于XeF高振動(dòng)態(tài)的短波長輻射，因此獲得了非常豐富的激光譜線輸出，由于采用低氣壓，刀口電極放電，因此不必要采用紫外預(yù)電離或X射線預(yù)電離，因此裝置非常簡單。由于采用分布電容放電，因此獲得了納秒脈沖放電。與在先技術(shù)相比本發(fā)明的納秒脈沖紫外光譜燈，由于采用低氣壓，刀口電極放電，可以在納秒脈沖無紫外預(yù)電離或X射線預(yù)電離的條件下，實(shí)驗(yàn)證明這種紫外光譜燈能輻射高亮度的豐富的紫外單色譜線，其亮度比氙燈或汞燈中的同一譜線要高2～4個(gè)量級(jí)以上，獲得162條紫外譜線，在生物、材料方面有著廣泛用途。


圖1為本發(fā)明納秒脈沖紫外光譜燈裝置示意圖。
圖2為本發(fā)明刀口電極示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制其保護(hù)范圍。
先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明納秒脈沖紫外光譜燈具體實(shí)施例的示意圖，由圖可見，一種納秒脈沖紫外光譜燈，由放電室1，平行平板電容器2，平行平板電容器3，觸發(fā)球隙4，高壓電源5，小電感線圈6，諧振腔鏡7和輸出諧振腔鏡8組成的準(zhǔn)分子激光器，其特征在于所述的放電室1的放電陽極11和放電陰極12為銅圓柱面的刀口電極并分別與平行平板電容器3的C1和C2相接，該放電陽極11刀口的曲率半徑R的取值范圍是1.5--3毫米，放電陰極12刀口的曲率半徑R的取值范圍是1--1.5毫米；該電極的上、下面由K9玻璃用環(huán)氧密封，電極兩端用石英布儒斯特窗口密封形成放電室1；該放電室1內(nèi)充入以氦為主的混合氣體，充氣壓為300mmHg-400mmHg，該混合氣體其組成mol％是NF31-1.5Xe1.5-2.0He其余量；所述的輸出諧振腔鏡8為50％反射率的介質(zhì)膜片。
下面是一個(gè)具體實(shí)施例為了獲得非常豐富的紫外納秒脈沖輸出，本發(fā)明采用低氣壓，刀口電極，例如在XeF準(zhǔn)分子激光脈沖紫外光譜燈中，工作室氣壓為300mmHg，混合氣體比例為NF3∶Xe∶He＝1∶2∶97，光學(xué)諧振腔由曲率半徑R＝4m的全反射介質(zhì)膜板和反射率50％介質(zhì)膜板構(gòu)成。所說的放電室用環(huán)氧樹脂-窗玻璃(80cm×4cm×2mm)膠成，兩端封以石英的布儒斯特角窗口，一對(duì)黃銅電極間距2厘米，置于放電室內(nèi)，陽極和陰極分別為R＝1毫米和R＝0.5毫米的刀口面，電極長為80厘米，激活體積～40厘米3，如圖2所示。放電室兩端放置諧振腔鏡，放電室內(nèi)按1∶2∶97的比例充以NF3、Xe和He氣，充氣壓為300mmHg。所述的輸出諧振腔鏡8為50％反射率的介質(zhì)膜片。
所說的平板電容由兩層厚0.05毫米的銅箔中間夾0.3毫米厚的滌綸薄膜構(gòu)成。測(cè)得C1＝10毫微法，C2＝24毫微法。所說的高壓直流電源0～20千伏可調(diào)，最大儲(chǔ)能5焦耳。
所說的小電壓感線圈6用直徑為1毫米的細(xì)電絲繞制而成，電感量約為5～50nh。
所說的諧振腔是由兩塊諧振腔鏡7和輸出諧振腔鏡8構(gòu)成，分別為R＝4米的全反射介質(zhì)膜片和反射率為50％的介質(zhì)膜片。
所說的平行平板電容器2和3，由0.05毫米厚的銅箔中間夾0.3毫米厚的滌綸薄膜構(gòu)成。我們分別用符號(hào)C1和C2表示，C1＝10毫微法，C2＝24毫微法。
所說的觸發(fā)球隙4，內(nèi)充2個(gè)大氣壓，是市場(chǎng)上可購買到的火花隙。
所說的高壓電源5，電壓可調(diào)范圍為0～20千伏，市場(chǎng)有售。
所說的小電壓感線圈6，用1毫米的銅絲繞成，電感量為5nh。
所說的諧振腔鏡7為100％全反射介質(zhì)膜片。
所說的諧振腔鏡8為50％反射率的介質(zhì)膜片。
本發(fā)明的納秒脈沖紫外光譜燈的工作原理和基本過程是當(dāng)放電室內(nèi)充有300mmHg的NF3∶Xe∶He氣體以后，調(diào)整好諧振腔鏡7和8，讓它們相應(yīng)平行，并且保證中心區(qū)域?qū)?zhǔn)電極中心部分，然后將高壓電加到平行平板電容器C1和C2，充電，當(dāng)達(dá)到所要求的高電壓情況下，如15kV，手控觸發(fā)火花隙4，開始放電，則電能耦合到混合氣體中，形成準(zhǔn)分子XeF，輻射表1中所列出的各個(gè)波長，供所需要用戶獲得上述波長。
在這樣的條件下，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明可以獲得162根紫外譜線，其輻射波長列于表1表1 XeF激光波長


經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的納秒脈沖紫外光譜燈，由于采用低氣壓，刀口電極放電，可以在納秒脈沖無紫外預(yù)電離或X射線預(yù)電離的條件下，獲得162條紫外譜線，在生物、材料方面有著廣泛用途。
權(quán)利要求
1.一種納秒脈沖紫外光譜燈，由放電室(1)，平行平板電容器(2)，平行平板電容器(3)，觸發(fā)球隙(4)，高壓電源(5)，小電感線圈(6)，諧振腔鏡(7)和輸出諧振腔鏡(8)組成的準(zhǔn)分子激光器，其特征在于所述的放電室(1)的放電陽極(11)和放電陰極(12)為銅圓柱面的刀口電極并分別與平行平板電容器(3)的C1和C2相接，該放電陽極(11)刀口的曲率半徑R的取值范圍是1.5--3毫米，放電陰極(12)刀口的曲率半徑R的取值范圍是1--1.5毫米；該電極的上、下面由K9玻璃用環(huán)氧密封，電極兩端用石英布儒斯特窗口密封形成放電室；該放電室(1)內(nèi)充入以氦為主的混合氣體，充氣壓為300mmHg-400mmHg，該混合氣體其組成mol％是NF31-1.5Xe1.5-2.0He其余量；所述的輸出諧振腔鏡(8)為50％反射率的介質(zhì)膜片。
全文摘要
一種納秒脈沖紫外光譜燈，由放電室，平行平板電容器，平行平板電容器，觸發(fā)球隙，高壓電源，小電感線圈，全反諧振腔鏡和輸出諧振腔鏡組成的準(zhǔn)分子激光器，其特征在于所述的放電室的放電陽極和放電陰極銅圓柱面的刀口電極并分別與平行平板電容器的C
文檔編號(hào)G01N21/64GK1595118SQ200410025628
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者陳建文, 高鴻奕, 徐至展 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所