一种适用于准分子激光器的恒温控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于准分子激光器的恒温控制系统，其包括干路及支路，所述恒温控制系统还包括设置在所述干路上的电磁阀、第一流量传感器、分流器及集流器、设置在所述支路上的第一比例阀、第二比例阀、第二流量传感器、第三流量传感器、自动控温腔体及第一单向阀、下位机及与所述下位机通讯的工控机。所述工控机用于发送指令以控制准分子激光器的重复频率，并将所述重复频率信息通过RS485协议传输给所述下位机；所述下位机用于根据所述重复频率信息相应地控制所述第一比例阀及所述第二比例阀的流量，进而以所述重复频率为前反馈自动控制所述自动温控腔体的温度维持在目标温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于准分子激光器温控相关领域，更具体地，涉及一种适用于准分子激光器的恒温控制系统。
技术介绍
准分子激光作为一种能精确聚焦和控制的紫外光束，由于其波长短、脉冲功率密度高、脉宽窄、弱相干性等优点，已成为当前光刻装置的主要光源。近几年来，为了使光谱的宽度更窄及激光功率更高，双腔结构被引入到激光器的设计中，而输入到准分子激光器的能量大部分都转化为热量，这些热量会影响工作气体的温度，工作气体的温度又对激光器的出光性能及寿命有很大的影响。本领域的相关人员已针对如何将热量自激光器内散出方面做出了一些研究，如申请号为201210442930.3的专利公开了一种温控系统，其设置了温度传感器，并以温度为反馈构成单闭环控制回路。但是，由于所述温控系统没有针对激光器的重复频率的前反馈且激光器的重复频率跨距较大，激光器的重复频率控制单位时间内的脉冲数，每个脉冲放电产生热量，导致重复频率对温度的波动影响较大，甚至可能使得温度超出要求，在激光器的频率变化时温度控制效果较差，温度波动较大，调节滞后。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种适用于准分子激光器的恒温控制系统，其基于准分子激光器的工作特点，针对所述恒温控制系统的结构及部件连接关系进行了设计。所述恒温控制系统同时采
用手动控温及自动控温两种方式，自动控温采用了激光器的重复频率的前反馈，使得温度稳定性强、波动范围小，调节时间短，抗干扰能力强，控制精度高。此外，温度的稳定有利于提高准分子激光器的出光性能。为实现上述目的，本专利技术提供了一种适用于准分子激光器的恒温控制系统，其包括干路及支路，所述恒温控制系统还包括设置在所述干路上的电磁阀、第一流量传感器、分流器及集流器、设置在所述支路上的第一比例阀、第二比例阀、第二流量传感器、第三流量传感器、自动控温腔体及第一单向阀、用于采集所述第一流量传感器、所述第二流量传感器及所述第三流量传感器的流量数据的下位机及与所述下位机通讯的工控机，其特征在于：所述第一流量传感器连接所述分流器及所述电磁阀，所述第一流量传感器用于感测所述干路的流量信息，所述下位机用于根据所述流量信息控制所述电磁阀的开度；所述分流器用于将干路的冷却水进行分流以供所述支路使用；所述第一比例阀连接所述分流器及所述第二流量传感器，所述第二比例阀连接所述分流器及所述第三流量传感器，所述第二流量传感器与所述第三流量传感器汇合后连接于所述自动控温腔体的进水口，所诉第一单向阀连接所述自动控温腔体及所述集流器，所述冷却水自所述自动控温腔体流出后进入所述集流器以进行回流；所述工控机用于发送指令以控制准分子激光器的重复频率，并将所述重复频率信息通过RS485协议传输给所述下位机；所述下位机用于根据所述重复频率信息计算所述重复频率对应的流量增量，并相应地控制所述第一比例阀及所述第二比例阀的流量，进而以所述重复频率为前反馈自动控制所述自动温控腔体的温度维持在目标温度。进一步的，所恒温控制系统还包括节流阀、手动控温腔体及第三单向阀，所述节流阀连接所述分流器及所述手动控温腔体，所述第三单向阀连
接所述集流器及所述手动控温腔体；所述下位机用于根据所述手动控温腔体的流量与温度之间的曲线来控制所述节流阀的开度，进而使所述手动控温腔体工作在设定温度下。进一步的，所述第一比例阀的量程L1大于所述第二比例阀的量程L2，其中L2＝(0.2～0.3)L1。进一步的，所述恒温控制系统还包括溢流阀，所述溢流阀连接所述分流器及所述集流器。进一步的，所述恒温控制系统还包括第二单向阀，所述第二单向阀连接所述自动控温腔体及所述集流器。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，采用本专利技术提供的适用于准分子激光器的恒温控制系统，其同时采用手动控温及自动控温两种方式，自动控温采用了激光器的重复频率作为前反馈，使得温度稳定性强、波动范围小，调节时间短，抗干扰能力强，控制精度高。此外，温度的稳定有利于准分子激光器的出光性能。附图说明图1是本专利技术较佳实施方式提供的适用于准分子激光器的恒温控制系统的架构示意图。图2是图1中的恒温控制系统的自动控温回路的控制结构框图。图3是图2中的自动控温回路的传递函数图。图4是图1中的恒温控制系统涉及到的算法流程图。图5是图2中的副控制器的控制流程图。图6是图1中的恒温控制系统的流量调节流程图。图7是图2中的主控制器的控制流程图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-电磁阀，2-第一流量传感器，3-第一温度传感器，4-第一压力传感器，5-分流器，61-第一比例阀，62-第二比例阀，63-节流阀，71-第二流量传感器，
72-第三流量传感器，8a-自动控温腔体，8b-手动控温腔体，91-第一单向阀，92-第二单向阀，93-第三单向阀，10-集流器，11-溢流阀，12-工控机，13-下位机。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。请参阅图1至图4，本专利技术较佳实施方式提供的适用于准分子激光器的恒温控制系统，其采用自动控温及手动控温两种方式，其中手动控温回路根据温度控制曲线手动调节流量以实现温度的粗略控制。自动控温回路由单片机采用前馈-串联控制方法实现温度的高精度控制，使得温度稳定性强、波动范围小，调节时间短，抗干扰能力强。所述恒温控制系统包括干路部分及支路部分，其中所述自动控温回路及所述手动控温回路设置在所述支路部分。所述恒温控制系统包括电磁阀1、第一流量传感器2、第一温度传感器3、第一压力传感器4、分流器5、第一比例阀61、第二比例阀62、节流阀63、第二流量传感器71、第三流量传感器72、自动控温腔体8a、手动控温腔体8b、第一单向阀91、第二单向阀92、第三单向阀93、集流器10、溢流阀11、工控机12及下位机13。所述第一流量传感器2与所述电池阀1及所述分流器5相连通，所述第一温度传感器3及所述第一压力传感器4设置在所述第一流量传感器2及所述分流器5之间的管路上。所述电磁阀1由所述下位机13控制开与关，进而实现所述恒温控制系统的供水的开与关。所述第一流量传感器2用于测量所述恒温控制系统的干路流量，当所述下位机12通过所述第一流量传
感器2监测到所述干路的水总量不足时，所述下位机12将报警信号通过RS485通讯协议传递给所述工控机13，所述工控机13接收到所述报警信号后作出相应的应急处理。本实施方式中，所述第一温度传感器3用于检测所述干路的冷却水的温度，并将所述温度信息传输给所述下位机12，所述下位机12可以根据所述温度信息控制所述电磁阀1的开度。所述第一压力传感器4是用于检测所述干路的冷却水的压力，并将所述压力信息传输给所述下位机12，所述下位机12可以根据所述压力信息控制所述电磁阀1的开度。冷却水依次通过所述电磁阀1及所述第一流量传感器2到达所述分流器5，所述分流器5用于将所述干路的冷却水分流以供各个支路使用。所述分流器5与所述第一比例阀61、所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于准分子激光器的恒温控制系统，其包括干路及支路，所述恒温控制系统还包括设置在所述干路上的电磁阀、第一流量传感器、分流器及集流器、设置在所述支路上的第一比例阀、第二比例阀、第二流量传感器、第三流量传感器、自动控温腔体及第一单向阀、用于采集所述第一流量传感器、所述第二流量传感器及所述第三流量传感器的流量数据的下位机及与所述下位机通讯的工控机，其特征在于：所述第一流量传感器连接所述分流器及所述电磁阀，所述第一流量传感器用于感测所述干路的流量信息，所述下位机用于根据所述流量信息控制所述电磁阀的开度；所述分流器用于将干路的冷却水进行分流以供所述支路使用；所述第一比例阀连接所述分流器及所述第二流量传感器，所述第二比例阀连接所述分流器及所述第三流量传感器，所述第二流量传感器与所述第三流量传感器汇合后连接于所述自动控温腔体的进水口，所诉第一单向阀连接所述自动控温腔体及所述集流器，所述冷却水自所述自动控温腔体流出后进入所述集流器以进行回流；所述工控机用于发送指令以控制准分子激光器的重复频率，并将所述重复频率信息通过RS485协议传输给所述下位机；所述下位机用于根据所述重复频率信息计算所述重复频率对应的流量增量，并相应地控制所述第一比例阀及所述第二比例阀的流量，进而以所述重复频率为前反馈自动控制所述自动温控腔体的温度维持在目标温度。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于准分子激光器的恒温控制系统，其包括干路及支路，所述恒温控制系统还包括设置在所述干路上的电磁阀、第一流量传感器、分流器及集流器、设置在所述支路上的第一比例阀、第二比例阀、第二流量传感器、第三流量传感器、自动控温腔体及第一单向阀、用于采集所述第一流量传感器、所述第二流量传感器及所述第三流量传感器的流量数据的下位机及与所述下位机通讯的工控机，其特征在于：所述第一流量传感器连接所述分流器及所述电磁阀，所述第一流量传感器用于感测所述干路的流量信息，所述下位机用于根据所述流量信息控制所述电磁阀的开度；所述分流器用于将干路的冷却水进行分流以供所述支路使用；所述第一比例阀连接所述分流器及所述第二流量传感器，所述第二比例阀连接所述分流器及所述第三流量传感器，所述第二流量传感器与所述第三流量传感器汇合后连接于所述自动控温腔体的进水口，所诉第一单向阀连接所述自动控温腔体及所述集流器，所述冷却水自所述自动控温腔体流出后进入所述集流器以进行回流；所述工控机用于发送指令以控制准分子激光器的重复频率，并将所述重复频率信息通过RS485协议传输给所述下位机；所述下位机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小平，麦恒嘉，刘理厅，廖风茂，章伟，赵强君，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42