检测装置、检测准分子激光器放电腔部件钝化程度的方法与流程

本发明涉及光电
技术领域：
，尤其涉及一种检测装置、检测准分子激光器的放电腔部件钝化程度的方法。
背景技术：
：准分子激光器是紫外波段重要的激光器件，在半导体、液晶显示、太阳能光伏、汽车制造、医疗、科研和国防等领域具有重要的应用价值。但是，准分子激光器的工作介质包含强腐蚀性的卤素介质，会与放电腔部件内的硅(si)、碳(c)、氢(h)、氧(o)等元素反应生成有害气态产物。研究表明，10ppm量级的hf、o2、cf4等有害气体即显著影响激光器的性能。因此，准分子激光器使用前需要对放电腔部件进行钝化处理。然而，目前放电腔部件的钝化是否完成仍需要依靠经验判断，由此将造成两个问题：1、放电腔钝化过度或钝化不足，钝化过度不仅会造成时间及能源的浪费，还可能引起内部危害性元素过多的向表面聚集；而钝化不足时，放电腔部件运行过程会生成大量的有害气体，影响准分子激光器的输出性能，严重影响效率和运行成本。2、观察法或检测方式难以发现一段时间后由于危害性元素向表面扩散生成大量有害气体的情况，不利于对部件的钝化适用性进行预测。技术实现要素：本发明的实施例提供一种检测装置、检测准分子激光器的放电腔部件钝化程度的方法，可判断放电腔部件内的钝化层是否钝化完成。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：一方面，提供一种检测装置，用于检测准分子激光器的放电腔部件的钝化程度，包括准分子激光器、测试腔、试样槽、钝化气瓶、质谱仪；所述准分子激光器包括放电腔部件；所述试样槽位于所述测试腔内；所述钝化气瓶和所述质谱仪分别与所述测试腔连接；所述试样槽，用于盛放从所述放电腔部件取样的钝化样品；所述钝化气瓶，用于向所述测试腔输入钝化气体，得到钝化层；所述质谱仪，用于检测所述测试腔内的有害气体的含量，并判断钝化是否完成。可选的，所述检测装置还用于检测准分子激光器的放电腔部件的钝化适用性。可选的，所述检测装置包括反射镜、聚焦透镜、调整平移台、以及控制器；所述调整平移台，用于承载所述试样槽；所述控制器，用于控制调整平移台的位置；所述反射镜，用于反射所述准分子激光器出射的激光，并将所述激光反射至所述聚焦透镜上；所述聚焦透镜，用于将所述激光作用到所述试样槽中的钝化样品上，去除所述钝化层；所述钝化气瓶，还用于向去除所述钝化层的所述测试腔输入所述钝化气体；所述质谱仪，还用于检测去除所述钝化层的所述测试腔内的有害气体的含量，并判断所述钝化样品是否适用于所述放电腔部件。可选的，所述检测装置还包括真空泵，所述真空泵与所述测试腔连接。可选的，所述检测装置还包括加热装置；所述加热装置用于为所述测试腔加热。可选的，所述检测装置还包括与所述钝化气瓶和所述测试腔连接的钝化气体阀、与所述质谱仪和所述测试腔连接的质谱仪气体阀。另一方面，提供一种检测准分子激光器的放电腔部件钝化程度的方法，包括：从放电腔部件中取样钝化样品，放入试样槽内；所述试样槽位于测试腔内；利用钝化气瓶向所述测试腔输入钝化气体，生成钝化层，并利用质谱仪对所述测试腔内生成的有害气体的含量进行检测；若所述有害气体的含量小于预设值，则钝化完成；否则，使所述测试腔恢复至真空状态，并再次向所述测试腔输入钝化气体，检测所述有害气体的含量，直至所述测试腔内的所述有害气体的含量小于所述预设值。可选的，在钝化完成后，所述检测准分子激光器的放电腔部件钝化程度的方法还包括：检测准分子激光器的放电腔部件的钝化适用性。可选的，检测准分子激光器的放电腔部件的钝化适用性，包括：利用反射镜将所述准分子激光器出射的激光反射至聚焦透镜上，利用控制器控制承载有试样槽的调整平移台的位置，利用聚焦透镜将所述激光作用到所述试样槽中的所述钝化样品上，直至去除所述钝化层；利用钝化气瓶向所述测试腔输入钝化气体；利用质谱仪对所述测试腔内生成的有害气体的含量进行检测，若所述有害气体的含量小于预设值，则所述钝化样品适用于所述放电腔部件；反之，不适用。可选的，在向所述测试腔输入钝化气体之前，所述检测准分子激光器的放电腔部件钝化程度的方法还包括：利用真空泵将所述测试腔内的气体抽至真空状态。可选的，在向所述测试腔输入钝化气体之前，所述检测准分子激光器的放电腔部件钝化程度的方法还包括：利用加热装置为所述测试腔加热。本发明实施例提供一种检测装置、检测准分子激光器的放电腔部件钝化程度的方法，包括准分子激光器、测试腔、试样槽、钝化气瓶、质谱仪。利用钝化气瓶向测试腔通入钝化气体，以使得钝化气体中的卤素元素与测试腔内的危害性元素(si、c、h、o等)充分反应、汽化并逸出，同时生成可保护测试腔表面的钝化层。在此基础上，还可以利用质谱仪对测试腔内的有害气体的含量进行检测，以判断钝化是否完成。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种检测装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种检测准分子激光器的放电腔部件钝化程度的方法的流程示意图。附图标记：1-测试腔；2-试样槽；3-真空泵；4-气压计；5-加热装置；6-钝化气瓶；7-质谱仪；8-反射镜；9-聚焦透镜；10-调整平移台；11-准分子激光器；12-控制器；13-钝化气体阀；14-质谱仪气阀。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供一种检测装置，用于检测准分子激光器的放电腔部件的钝化程度，包括准分子激光器11、测试腔1、试样槽2、钝化气瓶6、质谱仪7；准分子激光器11包括放电腔部件。试样槽2位于测试腔1内；钝化气瓶6和质谱仪7分别与测试腔7连接。试样槽2，用于盛放从放电腔部件取样的钝化样品。钝化气瓶6，用于向测试腔1输入钝化气体，得到钝化层。质谱仪7，用于检测测试腔1内的有害气体的含量，并判断钝化是否完成。在一些实施例中，钝化气瓶6与测试腔1连接，是指：钝化气瓶6可以直接向测试腔1输入钝化气体。质谱仪7与测试腔1连接，是指：质谱仪7可以直接用于检测测试腔1内的气体。在一些实施例中，钝化气瓶6与测试腔1之间的连接管道、质谱仪6与测试腔1之间的连接管道的材质可以为经过钝化处理后的全氟橡胶，以提高上述连接管道的耐氟性。在一些实施例中，测试腔1内表面的材质也可以是经过钝化处理后的全氟橡胶，以提高测试腔1的耐氟性。在一些实施例中，钝化样品可以是放电腔部件中的一部分，这些钝化样品可以全部放置到测试腔1内用于测试，也可以部分放置到测试腔1内用于测试。在一些实施例中，生成钝化层的过程为：利用钝化气瓶6向测试腔1通入钝化气体(包括一定比例的稀有气体和卤素气体)，并辅助一定频率的放电，使钝化样品的表面污染物和表层危害性元素(si、c、h、o等)与卤素气体充分反应、汽化生成有害气体，并从反应界面逸出到测试腔1内，同时在钝化样品表面生成稳定的卤化物钝化层，该钝化层可以对钝化样品起到保护作用，钝化样品中被钝化层覆盖的部分不会再与卤素气体反应，生成有害气体。此处，由于准分子激光器11的放电腔部件中本身存在有一定量的卤素介质，因此，钝化气体中可以包括一定量的卤素元素，以利用测试腔1模拟放电腔部件，从而起到测试作用。示例的，放电腔部件1的主要成分包括铝(al)，即，钝化样品的主要成分包括al，则钝化层的材料可以包括氟化铝(alf3)。在一些实施例中，钝化样品的表面污染物和表层危害性元素(si、c、h、o等)与卤素气体充分反应(反应时间可以为10min±20s)后，生成大量有害气体(n2、o2、co2、cf4、hf)，部分有害气体逸出到测试腔1并残留在测试腔1内，同时，测试腔1内还包括剩余的钝化气体。基于此，质谱仪7可以通过检测测试腔1内的有害气体的含量，以得到测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比，从而判断钝化是否完成。其中，可以预先设置一预设值，若测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比低于预设值，则钝化完成；反之，钝化未完成，则使测试腔恢复至真空状态，并再次向测试腔1内通入钝化气体，新通入的钝化气体中的卤素元素与测试腔1内剩余的表层危害性元素继续反应(反应时间可以为30min)、汽化并逸出；之后，再利用质谱仪检测测试腔1内的有害气体的含量，若测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比低于预设值，则钝化完成；反之，重复上述步骤，直至测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比低于预设值。此处，可以人为判断钝化是否完成，也可以借助其他机器判断钝化是否完成。有害气体可以包括多种气体，每种气体均可设置一预设值，若有害气体中的所有气体的百分比均低于其预设值，则钝化完成。本发明实施例提供一种检测装置，包括准分子激光器11、测试腔1、试样槽2、钝化气瓶6、质谱仪7。利用钝化气瓶6向测试腔通入钝化气体，以使得钝化气体中的卤素元素与钝化样品的表面污染物和危害性元素(si、c、h、o等)充分反应、汽化并逸出，同时生成可保护测试样品表面的钝化层。在此基础上，还可以利用质谱仪对逸出到测试腔1内的有害气体的含量进行检测，以判断钝化是否完成。可选的，检测装置还用于检测准分子激光器的放电腔部件的钝化适用性。在一些实施例中，在放电腔部的表面形成钝化层的的过程需要一定时间，在未形成钝化层的区域，表面污染物和危害性元素依然可以进入放电腔部件的内表面。同理，表面污染物和危害性元素也可以进入到钝化样品的内表面。基于此，还需检测钝化样品的钝化适用性，以确定放电腔部件的钝化适用性。可选的，如图1所示，检测装置包括反射镜8、聚焦透镜9、调整平移台10、以及控制器12。调整平移台10，用于承载试样槽2；控制器12，用于控制调整平移台10的位置。反射镜8，用于反射准分子激光器11出射的激光，并将激光反射至聚焦透镜9上。聚焦透镜9，用于将激光作用到试样槽2中的钝化样品上，去除钝化层。钝化气瓶6，还用于向去除钝化层的测试腔1输入钝化气体。质谱仪7，还用于检测去除钝化层的测试腔1内的氟化物气体的含量，并判断钝化样品是否适用于放电腔部件。此处，可以利用反射镜8将准分子激光器11出射的激光反射至聚焦透镜9上，利用控制器12控制承载有试样槽2的调整平移台10的位置，利用聚焦透镜9将激光作用到试样槽2中的钝化样品上，直至去除钝化层。即，可以直接利用准分子激光器11出射的激光去除钝化层，露出测试腔1的内表面，节省成本。之后，利用钝化气瓶6向测试腔1输入钝化气体，钝化气体内包含一定比例的稀有气体和卤素气体。最后，利用质谱仪7对测试腔1内生成的有害气体的含量进行检测，若有害气体的含量小于预设值，则钝化样品适用于放电腔部件；反之，不适用。此处，辅助一定频率的放电，使进入钝化样品内的污染物和危害性元素(si、c、h、o等)与卤素气体充分反应、汽化生成有害气体，并从反应界面逸出到测试腔1内，质谱仪7可以通过检测测试腔1内的有害气体的含量，以得到测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比。此处，也可以设置一预设值，若测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比低于预设值，则钝化样品适用于长时间在含氟介质环境中使用；否则，不适用。其中，有害气体可以包括多种气体，每种气体均可设置一预设值，若有害气体中的所有气体的百分比均低于其预设值，则钝化样品才适用于长时间在含氟介质环境中使用。本发明实施例中，还可以通过本发明实施例的检测装置检测放电腔部件的钝化适用性。同时，可同时利用一个检测装置检测钝化是否完成、以及放电腔部件的钝化适用性，可避免钝化样品来回多次移动，有利于提高检测准确性。可选的，如图1所示，检测装置还包括真空泵3，真空泵3与测试腔1连接。在一些实施例中，真空泵3与测试腔1之间的连接管道的材质可以为经过钝化处理后的全氟橡胶，以提高上述连接管道的耐氟性。本发明实施例中，每一次向测试腔1输入钝化气体之前，还可以利用真空泵3可以将测试腔1内的气体抽走，避免测试腔1内原有的气体影响检测结果。在此基础上，如图1所示，检测装置还可以包括与测试腔1连接的气压计4。气压计4用于测试测试腔1内的压强，通常在利用真空泵3抽完气体之后，可将测试腔1内的压强控制在1pa±0.5pa范围内。可选的，如图1所示，检测装置还包括加热装置5；加热装置5用于为测试腔1加热。本发明实施例中，在向测试腔1输入钝化气体之前，还可以利用加热装置5对测试腔1加热，以控制测试腔1的内部温度为45℃±5℃。可选的，检测装置还包括与钝化气瓶6和测试腔1连接的钝化气体阀13、与质谱仪7和测试腔1连接的质谱仪气体阀14。在一些实施例中，利用质谱仪7检测完测试腔1内的有害气体的含量后，可排出连接质谱仪7与测试腔1的管道内的气体，以避免下次测试时，影响测试结果。本发明实施例中，当向测试腔1输入钝化气体时，可以打开钝化气体阀13；无需向测试腔1输入钝化气体时，可以关闭钝化气体阀13，以避免持续向测试腔1内输入钝化气体。当需要检测测试腔1内的有害气体含量时，可以打开质谱仪气体阀14；无需检测测试腔1内的有害气体含量时，可以关闭质谱仪气体阀14。本发明实施例还提供一种检测准分子激光器的放电腔部件钝化程度的方法，如图2所示，可通过如下步骤实现：s11、从放电腔部件中取样钝化样品，放入试样槽2内；试样槽2位于测试腔1内。在一些实施例中，钝化样品可以是放电腔部件中的一部分，这些钝化样品可以全部放置到测试腔1内用于测试，也可以部分放置到测试腔1内用于测试。在一些实施例中，测试腔1内表面的材质也可以是经过钝化处理后的全氟橡胶，以提高测试腔1的耐氟性。s12、利用钝化气瓶6向测试腔1输入钝化气体，生成钝化层，并利用质谱仪7对测试腔1内生成的氟化物气体的含量进行检测；若有害气体的含量小于预设值，则钝化完成；否则，使所述测试腔恢复至真空状态，并再次向所述测试腔输入钝化气体，并检测有害气体的含量，直至测试腔1内的有害气体的含量小于预设值。在一些实施例中，钝化气瓶6与测试腔1之间的连接管道、质谱仪6与测试腔1之间的连接管道的材质可以为经过钝化处理后的全氟橡胶，以提高上述连接管道的耐氟性。在一些实施例中，生成钝化层的过程为：利用钝化气瓶6向测试腔1通入钝化气体(包括一定比例的稀有气体和卤素气体)，并辅助一定频率的放电，使钝化样品的表面污染物和表层危害性元素(si、c、h、o等)与卤素气体充分反应、汽化生成有害气体，并从反应界面逸出到测试腔1内，同时在钝化样品表面生成稳定的卤化物钝化层，该钝化层可以对钝化样品起到保护作用，钝化样品中被钝化层覆盖的部分不会再与卤素气体反应，生成有害气体。此处，由于准分子激光器11的放电腔部件中本身存在有一定量的卤素介质，因此，钝化气体中可以包括一定量的卤素元素，以利用测试腔1模拟放电腔部件，从而起到测试作用。示例的，放电腔部件1的主要成分包括al，即，钝化样品的主要成分包括al，则钝化层的材料可以包括alf3。在一些实施例中，钝化样品的表面污染物和表层危害性元素(si、c、h、o等)与卤素气体充分反应(反应时间可以为10min±20s)后，生成大量有害气体(n2、o2、co2、cf4、hf)，部分有害气体残留在逸出到测试腔1并测试腔1内，同时，测试腔1内还包括剩余的钝化气体。基于此，质谱仪7可以通过检测测试腔1内的有害气体的含量，以得到测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比，从而判断钝化是否完成。其中，可以预先设置一预设值，若测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比低于预设值，则钝化完成；反之，钝化未完成，则使测试腔恢复至真空状态，并再次向测试腔1内通入钝化气体，新通入的钝化气体中的卤素元素与测试腔1内剩余的表层危害性元素继续反应(反应时间可以为30min)、汽化并逸出；之后，再利用质谱仪检测测试腔1内的有害气体的含量，若测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比低于预设值，则钝化完成；反之，重复上述步骤，直至测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比低于预设值。此处，可以人为判断钝化是否完成，也可以借助其他机器判断钝化是否完成。有害气体可以包括多种气体，每种气体均可设置一预设值，若有害气体中的所有气体的百分比均低于其预设值，则钝化完成。在一些实施例中，预设值可以根据实际情况设置。示例的，测试腔1内的某种有害气体下降为原来的10％，并以此设定预设值。即，未形成钝化层的情况下，生成的某种有害气体占测试腔1内的所有气体的10％；生成钝化层的情况下，生成的有害气体占测试腔1内的所有气体的9％。示例的，以放电腔部件1的主要成分包括al为例，利用质谱仪7检测得到的测试腔1内的气体成分、及该气体的预设值见下表1：气体n2o2co2cf4sif4hf预设值mim2555351010mi<d.l.132514表1表1中，n2、o2、co2、cf4、sif4、hf的所占的百分比均小于其自身的预设值，因此，钝化完成。其中，<d.l.(detectlimitation)指低于设备的检测下限。本发明实施例提供一种检测准分子激光器的放电腔部件钝化程度的方法，利用钝化气瓶6向测试腔通入钝化气体，以使得钝化气体中的卤素元素与钝化样品的表面污染物和危害性元素(si、c、h、o等)充分反应、汽化并逸出，同时生成可保护测试样品表面的钝化层。在此基础上，还可以利用质谱仪7对逸出到测试腔1内的有害气体的含量进行检测，以判断钝化是否完成。可选的，在钝化完成后，检测准分子激光器11的放电腔部件钝化程度的方法还包括：检测准分子激光器11的放电腔部件的钝化适用性。在一些实施例中，在放电腔部的表面形成钝化层的的过程需要一定时间，在未形成钝化层的区域，表面污染物和危害性元素有害气体依然可以进入放电腔部件的内表面。同理，表面污染物和危害性元素也可以进入到钝化样品的内表面。基于此，还需检测钝化样品的钝化适用性，以确定放电腔部件的钝化适用性。可选的，如图1所示，可以利用反射镜8将准分子激光器11出射的激光反射至聚焦透镜9上，利用控制器12控制承载有试样槽2的调整平移台10的位置，利用聚焦透镜9将激光作用到试样槽2中的钝化样品上，直至去除钝化层。即，可以直接利用准分子激光器11出射的激光去除钝化层，露出测试腔1的内表面，节省成本。之后，利用钝化气瓶6向测试腔1输入钝化气体，钝化气体内包含一定比例的稀有气体和卤素气体。最后，利用质谱仪7对测试腔1内生成的有害气体的含量进行检测，若有害气体的含量小于预设值，则钝化样品适用于放电腔部件；反之，不适用。此处，辅助一定频率的放电，使进入钝化样品内表面的污染物和表层危害性元素(si、c、h、o等)与卤素气体充分反应、汽化生成有害气体，并从反应界面逸出到测试腔1内，质谱仪7可以通过检测测试腔1内的有害气体的含量，以得到测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比。此处，也可以设置一预设值，若测试腔1内的有害气体占测试腔1内的所有气体的百分比低于预设值，则钝化样品适用于长时间在含氟介质环境中使用；否则，不适用。其中，有害气体可以包括多种气体，每种气体均可设置一预设值，若有害气体中的所有气体的百分比均低于其预设值，则钝化样品才适用于长时间在含氟介质环境中使用。示例的，以放电腔部件1的主要成分包括al为例，利用质谱仪7检测得到的测试腔1内的气体成分、及该气体的预设值见下表2：表2表2中，n2、o2、co2、cf4、sif4、hf的所占的百分比均小于其自身的预设值，因此，放电腔铝部件适用于长时间在含氟介质环境中使用。本发明实施例中，还可以通过本发明实施例的检测装置检测放电腔部件的钝化适用性。同时，可同时利用一个检测装置检测钝化是否完成、以及放电腔部件的钝化适用性，可避免钝化样品来回多次移动，有利于提高检测准确性。可选的，如图1所示，在向测试腔1输入钝化气体之前，还可以利用真空泵3可以将测试腔1内的气体抽走，避免测试腔1内原有的气体影响检测结果。在一些实施例中，真空泵3与测试腔1之间的连接管道的材质可以为经过钝化处理后的全氟橡胶，以提高上述连接管道的耐氟性。在此基础上，如图1所示，检测装置还可以包括与测试腔1连接的气压计4。气压计4用于测试测试腔1内的压强，通常在利用真空泵3抽完气体之后，可将测试腔1内的压强控制在1pa±0.5pa范围内。可选的，如图1所示，检测装置还包括加热装置5；加热装置5用于为测试腔1加热。本发明实施例中，在向测试腔1输入钝化气体之前，还可以利用加热装置5对测试腔1加热，以控制测试腔1的内部温度为45℃±5℃。可选的，检测装置还包括与钝化气瓶6和测试腔1连接的钝化气体阀13、与质谱仪7和测试腔1连接的质谱仪气体阀14。在一些实施例中，利用质谱仪7检测完测试腔1内的有害气体的含量后，可排出连接质谱仪7与测试腔1的管道内的气体，以避免下次测试时，影响测试结果。本发明实施例中，当向测试腔1输入钝化气体时，可以打开钝化气体阀13；无需向测试腔1输入钝化气体时，可以关闭钝化气体阀13，以避免持续向测试腔1内输入钝化气体。当需要检测测试腔1内的有害气体含量时，可以打开质谱仪气体阀14；无需检测测试腔1内的有害气体含量时，可以关闭质谱仪气体阀14。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页12