光学性能恢复设备及恢复方法技术

本发明专利技术的目的在于防止或抑制决定光学设备寿命的光学系统的衰减，其中所述光学设备实现例如光线透射、衍射、反射、光谱产生、以及干涉和其组合的效果。采用上述方式，可以降低维修操作频率如窗口更换并降低此操作的成本。本发明专利技术的特征在于通过以下步骤实现：产生具有活性能量存在的近真空区，以激发碳的氧化反应，其中所述近真空区面对所述光学系统的所述光线表面；在所述近真空区产生负离子或基团，例如含有氧原子的不稳定的基团如ＯＨ基、ＯＨ↑［－］离子、臭氧、Ｏ↓［２］↑［－］离子、Ｏ↑［－］基；并通过沉积的碳与负离子或基团进行反应，消除或减少积聚在所述照明表面上的积聚的碳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于通过防止、抑制或改进存在于输出光线或沿所述输出光线的光线路径的光学系统的光学性能的衰减，改进光学系统的光学性能的可靠性和寿命的设备和方法，其中所述光学系统设置在有机成分可以分解的近真空区，所述衰减通过沉积或积聚在所述光学系统的光线照射表面、光线反射表面、光线发射表面(共同称为“光线表面”)上的碳产生，而所述表面面对所述真空区。更具体地说，其涉及一种光学性能恢复设备和使用其的方法，此光学性能恢复设备通过利用高光子能光线如常规的紫外线或真空紫外线，用于改进设置在产生光线透射、折射、反射、光谱产生和干涉等综合效果的各种光学设备的光传输窗口外面的各种光学系统的光学性能。此外，本专利技术涉及各种光学设备和使用其的方法中的光学系统。光学系统改进各种产生光线透射、折射、反射、光谱产生和干涉等综合效果的各种光学设备的光传输窗口内的光学性能，光学系统设置在高光子能光线如常规的紫外线或真空紫外线的光线路径上。更具体地说，本专利技术可以施用到配置有透镜、窗口、标准具、棱镜、十字线以及反射镜等的光学系统，以及配置有此光学系统的高光子能灯。此外，本专利技术不仅可以施用到光学测量设备，如分光计、荧光计、干涉仪、衍射仪，而且可以施用到组合用于真空紫外线的标准光源，用于激发化学反应、印刷板和照相场合的光源以及用于实验场合的各种光源的各种光学设备。
技术介绍
图14用于说明作为本专利技术可以使用的传统光学输出设备实施例的微波激发氢紫外线灯的组件和操作。此设备在非专利文献1的JamerA，R.Samson编著、在1967年于Licon，Nebraska由Pied出版的《真空紫外线分光镜技术》，P159页中的图5.56进行了说明。微波振荡器4具有设置有由同样电导材料制作的两端的密封管型部件。管的内径和长度根据使用微波的频率和微波振荡器中激发的电磁场分布确定。微波振荡器调谐器18为允许微波振荡器的微波电磁场分布调节的微波振荡器的必要部件的管型件，且其内径为以便其可以遮盖放电管1。此外，其沿其孔轴线与微波振荡器4的端表面同心插入，且其结构为以便当其保持其起到微波振荡器4电导向作用时可以在轴向滑动。与微波振荡器4一样，用于形成调谐器18的材料为铜或黄铜。通过所述调谐器18调节微波电磁场分布的功能通过调节其插入深度进行，同时产生等离子体7，从而使微波浓度6进入所需的发生位置。此外，放电管1以此方式安置以便其通过微波振荡器4的两端表面。虽然通常其最大的电场沿微波振荡器4的孔轴线放置的放电管1的孔轴线产生，但也不是总这样。放电管1的截面形状为圆形，但其也同样可以为方形等。放电管1作为真空边界、用于作为放电气体的流动通道以及等离子的产生空间。在图14所示的实施例中，为了限制放电等离子产生的空间，导体的内管沿放电管1从微波振荡器4的端表面向微波振荡器内一直延伸。因此，放电等离子7在微波振荡器调谐器18的端部和上述内管端部之间的空间产生。微波振荡器4连接有输送微波的微波供给连接器5。在此，连接器的形状为同轴的，但其也可以为波导型，无论是同轴电缆还是同轴管都可以作为连接到同轴连接器的传输进给路径。凸缘17通过O型圈13连接以保持灯在微波振荡器调谐器18侧面的放电管1端上的原位。在上述凸缘17的中心处有开口，其具有与放电管1相应的内径，因此其允许从放电等离子7发射的光线在放电管1的轴向排出。固定在上述凸缘17开口中的光线透射窗口8具有两个作用。其一作为放电管1的内部到大气的真空边界。其二为使从放电等离子7发射的光线排出到真空外部。上述微波振荡器已经在非专利文献2中的E.L.Ginzton编著、1957年McG-Hill，New York出版的《微波测量》的进行了说明。具有上述结构的放电灯具有下述问题，但在说明其之前，首先将说明其术语的定义。真空紫外线的波长范围为0.2到200nm。此范围内的光称为紫外线光或真空紫外线光。紫外线光的常规波长为200到380nm(参见物理学字典，Baifukan出版，以及日本国家天文台(National Observatory ofJapan)出版的Rika Nenpyo)。在图14中，为了区别光线透射窗口表面，面对放电等离子7的表面称为内表面10，而另一侧的表面称为外部外表面11。光线透射窗口外部光学性能衰减的问题在图14中，当放电等离子7产生光线、特别是紫外线光或真空紫外线光时，其通过传输窗口8的内表面10穿过传输窗口8照射，并从光线透射窗口8的外部外表面11穿过。在此，当紫外线或真空紫外线光在大气中发射时，此光线产生氧气、二氧化碳、水蒸汽等的显著吸收，所以如图14所示，通常在凸缘17的左侧(即，光线透射窗口8的外部)具有有助于保持真空的机构。保持此真空的区域以下称为“真空区”。即，可以使用各种真空泵的任何一种作为保持真空的机构。虽然也有适合于使用的各种无油干泵(其几乎不产生有机气体)，但最常用的还是旋转型泵。因此，真空区14包含来自泵中使用油的蒸气压的有机气体。此外，不锈钢或金属铝件或橡胶密封件如O型圈也包括在真空区14内，且根据应用场合，真空区14也可以包括如样件、透镜、衍射件、反射镜、滤光器、传输窗口、镜台或其它定位件等。从理论上说，与上述真空区14接触的所有材料，即，不锈钢容器、铝容器、O型圈和其它密封材料、光学件、工作样件、位置调节机构等都应该为无油(其意思为其本身不应该有有机气体释放)。具体地说，在半导体工业中，加工尺寸(电路导线的宽度)变得越来越细，用于电路的曝光图形的光线波长已经达到真空紫外线的范围。例如，用于此应用场合光源的氟化氩激态原子激光的波长为193nm(其转化为能量时为6.4eV)，但在最近几年，已经发展研究出产生157nm波长的激光分档器设备。然而，在实际操作中，很难避免由各种因素如用于机械驱动结构的润滑油、工作样品的污染、O型密封圈的放气、塑料件的放气、零件不充分的脱脂或清洁、或由于人为错误产生的污染等各种因素引起的真空区14内有机气体的放射。因此，在实际应用中，必须考虑在上述真空区内有机气体的出现。真空区14内的有机气体具有一定的吸收到光线透射窗口8的外部外表面11上的可能性。此吸收可能性根据包括光线透射窗口8和有机气体类型的材料变化，但吸收现象本身的出现是不可避免的。当有机气体被吸收到外部外表面11上的同时，通过照射这些有机气体的等离子产生的紫外线光，特别是真空紫外线可以使有机气体分子直接激发为活性状态。这就产生吸引氢的反应，即有机气体组成元素的脱氢反应，最后，吸收的有机气体转化为碳(石墨)。当达到此状态时，其就不再为气体，而是固体，其将其本身附着或积聚于光线透射窗口8的外表面11上。然后，积聚的碳吸收新的有机气体，并通过紫外线光，特别是真空紫外线光照射它们并同样将其转化为碳，并进一步堆积。随着此过程的继续，光线透射窗口8的外表面11变得由碳膜覆盖。由于碳为黑色，因此吸收各种波长的光线，并且随着外表面11上碳积聚的继续，通过光线透射窗口8的透射率逐渐下降。在此，为使说明简化，假设有机气体为碳氢气体，且脱氢反应导致其转化为石墨，但在实际操作中，有机气体可能包括不只碳氢元素的如氧、氮、碘、氟、氯等的元素，此有机气体也可以如同碳氢气体一样吸收到光线透射窗口8的外表面11上，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过位于输出光线或沿所述输出光线的光线路径防止、抑制、或改善光学系统的光学性能的衰减，以改进光学系统的光学性能的可靠性和寿命的光学性能恢复装置，其中所述光学系统设置在有机成分可以被分解的近真空区内，所述衰减由于沉积或积聚在所述光学系统的光线照射表面、光线反射表面、光线发射表面（统一称为‘照明表面’）的碳产生，所述表面面对所述真空区，所述光学性能恢复设备包括：产生有活性能量存在的近真空区以激发碳的氧化反应的装置，所述近真空区面对所述光学系统的所述照明表面；　 　在所述近真空区产生负离子或基团的装置；促进在所述近真空区的所述负离子或基团和所述碳之间的氧化反应的装置；以及其中所述光学性能恢复设备通过氧化反应消除或减少沉积在所述照明表面的积聚的碳。

【技术特征摘要】
1.一种用于通过位于输出光线或沿所述输出光线的光线路径防止、抑制、或改善光学系统的光学性能的衰减，以改进光学系统的光学性能的可靠性和寿命的光学性能恢复装置，其中所述光学系统设置在有机成分可以被分解的近真空区内，所述衰减由于沉积或积聚在所述光学系统的光线照射表面、光线反射表面、光线发射表面(统一称为‘照明表面’)的碳产生，所述表面面对所述真空区，所述光学性能恢复设备包括产生有活性能量存在的近真空区以激发碳的氧化反应的装置，所述近真空区面对所述光学系统的所述照明表面；在所述近真空区产生负离子或基团的装置；促进在所述近真空区的所述负离子或基团和所述碳之间的氧化反应的装置；以及其中所述光学性能恢复设备通过氧化反应消除或减少沉积在所述照明表面的积聚的碳。2.一种用于通过位于输出光线或沿所述输出光线的光线路径防止、抑制、或改善光学系统的光学性能的衰减，以改进光学系统光学性能的可靠性和寿命的光学性能恢复装置，其中所述光学系统设置在有机成分可以被分解的近真空区内，所述衰减由于沉积或积聚在所述光学系统的光线照射表面、光线反射表面、光线发射表面(统一称为‘照明表面’)的碳产生，所述表面面对所述真空区，所述光学性能恢复设备包括产生近真空区以激发碳的氧化反应的装置，所述近真空区面对所述光学系统的所述照明表面；在所述近真空区产生含氧原子气体例如水气体或氧化物气体的气体流的装置；在所述近真空区提供活性能量以便在所述含氧原子气体和碳之间产生碳氧化反应的装置；以及其中所述光学性能恢复设备通过氧化反应消除或减少沉积在所述照明表面的积聚的碳。3.一种用于通过位于输出光线或沿所述输出光线的光线路径防止、抑制、或改善光学系统的光学性能的衰减，以改进光学系统光学性能的可靠性和寿命的光学性能恢复方法，其中所述光学系统设置在有机成分可以被分解的近真空区内，所述衰减由于沉积或积聚在所述光学系统的光线照射表面、光线反射表面、光线发射表面(统一称为‘照明表面’)的碳产生，所述表面面对所述真空区，所述光学性能恢复方法包括步骤产生具有活性能量存在的近真空区以激发碳的氧化反应，所述近真空区面对所述光学系统的所述照明表面；在所述近真空区产生负离子或基团；通过使负离子或基团与沉积的碳进行反应以消除或减少积聚在所述照明表面的积聚的碳。4.一种用于通过位于输出光线或沿所述输出光线的光线路径防止、抑制、或改善光学系统的光学性能的衰减，以改进光学系统光学性能的可靠性和寿命的光学性能恢复方法，其中所述光学系统设置在有机成分可以被分解的近真空区内，所述衰减由于沉积或积聚在所述光学系统的光线照射表面、光线反射表面、光线发射表面(统一称为‘照明表面’)的碳产生，所述表面面对所述真空区，所述光学性能恢复方法包括步骤产生近真空区以在高活性能量激发存在的条件下激发碳的氧化反应，其中所述近真空区面对所述光学系统的所述照明表面；以及在提供含氧原子气体例如水蒸汽或氧化气体的气体流进入到所述近真空区的同时提供活性能量，从而通过所述提供的活性能量激发积聚的碳的氧化反应，以消除或减少积聚在所述照明表面的积聚的碳。5.根据权利要求3所述的光学性能恢复方法，其特征在于所述负离子或基团为含有氧原子的不稳定化学基，如OH基、OH-离子、臭氧、O2-离子、O-基。6.根据权利要求4所述的光学性能恢复方法，其特征在于所述含氧原子气体为水蒸汽、氧气、过氧化氢、臭氧或具有惰性气体(包括空气)的所述气体的混合气体。7.根据权利要求3或4所述的光学性能恢复方法，其特征在于所述光学系统不仅包括由位于近真空区边界的光线透射或反射件组成的光学元件，而且包括位于沿真空区内光线路径的由衍射、折射、光谱产生、以及传输和衍射的调节光学元件，以及通过照射光线进行表面处理的光学物件组成的光学组件，并且所述的光学系统还包括所述光学元件或所述光学物件的位置调节和保持机构、容器、以及密封件。8.根据权利要求3或4所述的光学性能恢复方法，其特征在于形成所述光线路径的光束为具有380nm波长或以下的通常紫外线，或具有200nm波长或以下的真空紫外...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂井智嗣，鹤我薰典，山越英男，栗林志头真，团野实，二见博，山崎纪子，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]