專利名稱：控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣體激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及激光器溫度穩(wěn)定控制系統(tǒng)，特別是控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置。
背景技術(shù)：
準(zhǔn)分子氣體激光器是工作在紫外波段的脈沖氣體激光器，目前，用于大規(guī)模集成電路的激光光刻技術(shù)突破45nm分辨率，是當(dāng)前光刻光源的主流選擇。放電腔是準(zhǔn)分子氣體激光器的核心部件，主要包括放電電極、氣體循環(huán)系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)，其綜合運(yùn)轉(zhuǎn)性能決定著激光器的高壓放電能力、激光輸出質(zhì)量和整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率。激光器的性能在一定程度上取決于放電腔的工作溫度。作為激光工作增益介質(zhì)的工作氣體需要最佳溫度范圍，在該溫度范圍內(nèi)，激光器具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率和輸出能量穩(wěn)定性。在準(zhǔn)分子氣體激光器工作時(shí)，高壓氣體放電及風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致腔內(nèi)溫度升高，若不能有效的控制溫度，采取相應(yīng)散熱措施，會(huì)導(dǎo)致激光輸出下降，激光器能量轉(zhuǎn)換效率和能量穩(wěn)定性也會(huì)受到很大影響。圖1為傳統(tǒng)的溫度穩(wěn)定控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。I為放電腔，2為放電電極，3為熱交換系統(tǒng)，4為流量調(diào)·節(jié)閥門，5為進(jìn)水管道,6為出水管道,7為冷卻系統(tǒng),8為溫度傳感器，9 為 PID (Proportion IntegrationDifferentiation)控制器。如圖1所示，準(zhǔn)分子氣體激光器包括有放電腔1，放電腔I包括放電電極2等部件，傳統(tǒng)的溫度穩(wěn)定控制系統(tǒng)包括熱交換系統(tǒng)3和冷卻系統(tǒng)7。熱交換系統(tǒng)3用于吸收放電腔I內(nèi)的熱量，并通過進(jìn)水管道5從冷卻系統(tǒng)7輸入冷卻水，通過出水管道6向冷卻系統(tǒng)7輸出被加熱的水，從而將熱量排出放電腔I外；冷卻系統(tǒng)7將由熱交換系統(tǒng)3的出水管道6輸出的被加熱的水進(jìn)行冷卻，并將冷卻水輸出到熱交換系統(tǒng)3的進(jìn)水管道5，以向熱交換系統(tǒng)3循環(huán)輸入冷卻水。在熱交換系統(tǒng)3的進(jìn)水管道5上安裝有流量調(diào)節(jié)閥門4，在放電腔I內(nèi)部放電區(qū)附近安裝有一個(gè)溫度傳感器8，該溫度傳感器8檢測放電腔I內(nèi)氣體溫度并將該溫度信號(hào)發(fā)送給PID控制器9，PID控制器9接收該溫度信號(hào)并據(jù)此對(duì)流量調(diào)節(jié)閥門4進(jìn)行控制，以控制輸入到熱交換系統(tǒng)3的冷卻水流量，從而控制熱交換器3的熱交換效率，以對(duì)放電腔I內(nèi)氣體的溫度進(jìn)行控制。PID控制器9由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。PID控制器由參考輸入與被調(diào)量的誤差、誤差的積分、誤差的微分三者的“線性組合”來產(chǎn)生控制信號(hào)。準(zhǔn)分子氣體激光器工作時(shí)，大部分輸入電能轉(zhuǎn)化為熱量，同時(shí)放電腔內(nèi)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)也會(huì)產(chǎn)生很多熱量，使放電腔I內(nèi)的溫度升高，溫度傳感器8實(shí)時(shí)檢測放電腔內(nèi)工作氣體溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給PID控制器9，PID控制器9根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，將控制信號(hào)發(fā)送給流量調(diào)節(jié)閥門4，流量調(diào)節(jié)閥門4根據(jù)接收到的控制信號(hào)通過進(jìn)水管道5調(diào)節(jié)熱交換系統(tǒng)3與冷卻系統(tǒng)7冷卻水流量,從而控制氣體溫度。然而，圖1所示的放電腔內(nèi)溫度穩(wěn)定控制系統(tǒng)由于溫度傳感器響應(yīng)時(shí)間的限制，因此其工作溫度穩(wěn)定性不高，不能滿足激光器實(shí)現(xiàn)高的能量轉(zhuǎn)換效率。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是當(dāng)前準(zhǔn)分子氣體激光器系統(tǒng)的溫度控制能力不足，不能實(shí)現(xiàn)激光器高的能量轉(zhuǎn)換效率。(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種激光器溫度穩(wěn)定控制系統(tǒng)，用于對(duì)激光器的工作溫度進(jìn)行控制，所述激光器包括放電腔，所述放電腔內(nèi)納有工作氣體，工作氣體在放電區(qū)放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，所述激光器溫度穩(wěn)定控制系統(tǒng)包括熱交換系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，所述熱交換系統(tǒng)用于吸收放電腔內(nèi)的熱量，并通過進(jìn)水管道從冷卻系統(tǒng)輸入冷卻水，通過出水管道向冷卻系統(tǒng)輸出被加熱的水，從而將熱量排出放電腔外；所述冷卻系統(tǒng)用于將由熱交換系統(tǒng)的出水管道輸出的被加熱的水進(jìn)行冷卻，并將冷卻水輸出到熱交換系統(tǒng)的進(jìn)水管道，以向熱交換系統(tǒng)循環(huán)輸入冷卻水，在所述熱交換系統(tǒng)的進(jìn)水管道上還安裝有流量調(diào)節(jié)閥門，所述激光器溫度穩(wěn)定控制系統(tǒng)還包括第一溫度傳感器和ADRC，其中:所述第一溫度傳感器安裝于所述放電腔內(nèi)部的放電區(qū)出氣口處，用于檢測該放電腔內(nèi)的放電區(qū)出氣口處的溫度并將該溫度信號(hào)發(fā)送給所述ADRC ;所述ADRC用于接收該溫度信號(hào)并據(jù)此對(duì)所述流量調(diào)節(jié) 閥門進(jìn)行控制，以調(diào)節(jié)輸入到熱交換系統(tǒng)的冷卻水流量。根據(jù)本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
，系統(tǒng)還包括腔體冷卻系統(tǒng)，該腔體冷卻系統(tǒng)安裝于所述放電腔的外圍，用于降低放電腔的腔體溫度，并且，該腔體冷卻系統(tǒng)也通過進(jìn)水管道和出水管道從冷卻系統(tǒng)中接收冷卻水，排放經(jīng)加熱的水，在該進(jìn)水管道上也設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥門，該流量調(diào)節(jié)閥門也由所述ADRC控制，以調(diào)節(jié)輸入到該腔體冷卻系統(tǒng)的冷卻水流量。根據(jù)本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
，系統(tǒng)還包括電加熱器，其用于在所述激光器啟動(dòng)之前或激光器短暫停頓時(shí)對(duì)放電腔進(jìn)行加熱，并且，該電加熱器也由ADRC控制，以調(diào)節(jié)放電腔的腔體溫度。根據(jù)本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
，所述電加熱器的加熱的最高溫度不超過45。。。根據(jù)本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
，在所述放電腔內(nèi)的放電區(qū)進(jìn)氣口處設(shè)置一個(gè)第二溫度傳感器，其用于實(shí)時(shí)檢測放電腔內(nèi)放電區(qū)進(jìn)氣口的工作氣體溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給ADRC，所述ADRC還根據(jù)該溫度信號(hào)來控制熱交換系統(tǒng)、腔體冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水管道上的流量調(diào)節(jié)閥，以及控制所述電加熱器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器的溫度控制。根據(jù)本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
，還包括第三溫度傳感器，其設(shè)置于放電腔內(nèi)壁，用于檢測放電腔的腔體溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給ADRC，所述ADRC還根據(jù)該溫度信號(hào)來控制熱交換系統(tǒng)、腔體冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水管道上的流量調(diào)節(jié)閥，以及控制所述電加熱器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器的溫度控制。根據(jù)本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
，還包括分別用于檢測熱交換系統(tǒng)和腔體冷卻系統(tǒng)的出水管道內(nèi)冷卻水的第四溫度傳感器和第五溫度傳感器，該第四、第五溫度傳感器也將溫度信號(hào)傳遞給ADRC，所述ADRC還根據(jù)該溫度信號(hào)來控制熱交換系統(tǒng)、腔體冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水管道上的流量調(diào)節(jié)閥，以及控制所述電加熱器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器的溫度控制。(三)有益效果本實(shí)用新型通過采用自抗擾控制器代替常規(guī)PID控制器，同時(shí)控制流量調(diào)節(jié)閥門、電加熱器，從而提高了激光系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定性及高頻放電氣體流動(dòng)均勻性，增強(qiáng)放電電極的壽命。

圖1為傳統(tǒng)的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為ADRC控制器結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置對(duì)傳統(tǒng)的溫度穩(wěn)定控制裝置進(jìn)行了改進(jìn)。如前所述，準(zhǔn)分子氣體激光器包括有放電腔，放電腔內(nèi)包括放電電極等部件，傳統(tǒng)的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置包括熱交換系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。熱交換系統(tǒng)用于吸收放電腔內(nèi)的熱量，并通過進(jìn)水管道從冷卻系統(tǒng)輸入冷卻水，通過出水管道向冷卻系統(tǒng)輸出被加熱的水，從而將熱量排出放電腔外；冷卻系統(tǒng)將由熱交換系統(tǒng)的出水管道輸出的被加熱的水進(jìn)行冷卻，并將冷卻水輸出到熱交換系統(tǒng)的進(jìn)水管道，以向熱交換系統(tǒng)循環(huán)輸入冷卻水。如前所述，在熱交換系統(tǒng)的進(jìn)水管道上安裝有流量調(diào)節(jié)閥門，在放電腔內(nèi)部(放電區(qū)出氣口處)安裝有一個(gè)溫度傳感器，該溫度傳感器檢測放電腔內(nèi)氣體溫度并將該溫度信號(hào)發(fā)送給PID控制器，PID控制器接收該溫度信號(hào)并據(jù)此對(duì)流量調(diào)節(jié)閥門進(jìn)行控制，以調(diào)節(jié)輸入到熱交換系統(tǒng)的冷卻水流量，從而控制熱交換系統(tǒng)的熱交換效率，以對(duì)放電腔內(nèi)氣體的溫度進(jìn)行控制。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)主要方面，控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置采用自抗擾控制器(Active Disturbances RejectionController, ADRC)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 PID控制器，ADRC是一種改進(jìn)型非線性PID控制器結(jié)構(gòu)，其采用特殊的“非線性”效應(yīng)，把裝置的未建模動(dòng)態(tài)和未知外擾作用都?xì)w結(jié)于對(duì)裝置的“總擾動(dòng)”而進(jìn)行估計(jì)并給予補(bǔ)償。ADRC控制器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。ADRC主要由三部分組成:跟蹤微分器(Tracking-Differentiator,TD)、擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(Extended State Observer, ES0)和非線性狀態(tài)誤差反饋控制率(Nonlinear State Error Feedback, NLSEF)。圖 3 中，v(t)為給定輸入信號(hào)，e(t)為誤差信號(hào)，u(t)為被控對(duì)象的輸入信號(hào)，w(t)為干擾信號(hào)，y(t)為被控對(duì)象的輸出信號(hào)，z(t)為狀態(tài)估計(jì)信號(hào)，I為單位矩陣，b0為變化中間值。與PID相比，它具有超調(diào)低、收斂速度快、精度高、抗干擾能力強(qiáng)及算法簡單等特點(diǎn)，在控制對(duì)象的參數(shù)發(fā)生變化或有不確定性擾動(dòng)時(shí)具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性和魯棒性。在本實(shí)用新型的ADRC控制系統(tǒng)中(見圖3)，被控對(duì)象的輸入u (t)為溫度傳感器8檢測到的放電腔內(nèi)放電區(qū)出氣口工作氣體溫度、溫度傳感器14檢測到的放電腔內(nèi)放電區(qū)進(jìn)氣口工作氣體溫度、溫度傳感器15檢測到的放電腔的腔體溫度、溫度傳感器16檢測到的出水管道10內(nèi)的冷卻水溫度 及溫度傳感器17檢測到的出水管道6內(nèi)的冷卻水的溫度；被控對(duì)象的輸出y(t)為實(shí)際的電加熱器12的控制參數(shù)、實(shí)際的流量調(diào)節(jié)閥13控制參數(shù)、實(shí)際的流量調(diào)節(jié)閥4控制參數(shù)；ADRC控制器的輸入v(t)為給定的電加熱器12的最優(yōu)控制參數(shù)、給定的流量調(diào)節(jié)閥13最優(yōu)控制參數(shù)、給定的流量調(diào)節(jié)閥4最優(yōu)控制參數(shù)。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置還包括腔體冷卻系統(tǒng)，該腔體冷卻系統(tǒng)安裝于放電腔外圍，用于降低放電腔的腔體溫度。腔體冷卻系統(tǒng)可由腔體冷卻裝置及腔體冷卻裝置內(nèi)的冷卻水構(gòu)成，并且，與位于放電腔內(nèi)部的熱交換系統(tǒng)類似，腔體冷卻系統(tǒng)也通過進(jìn)水管道和出水管道從冷卻系統(tǒng)中接收冷卻水，排放經(jīng)加熱的水。并且，在其進(jìn)水管道上也設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥門。該流量調(diào)節(jié)閥門也由所述ADRC控制，以調(diào)節(jié)輸入到腔體冷卻系統(tǒng)的冷卻水流量。腔體冷卻系統(tǒng)布置在腔體外圍，可使散熱面積更大，冷卻更均勻。因此可以較好的實(shí)現(xiàn)腔體降溫。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，溫度穩(wěn)定控制系統(tǒng)還包括電加熱器，電加熱器用于在激光器啟動(dòng)之前或激光器短暫停頓時(shí)對(duì)放電腔進(jìn)行加熱，以使放電腔體盡快達(dá)到最佳溫度，減少啟動(dòng)預(yù)熱時(shí)間。電加熱器可安裝于腔體內(nèi)壁，其加熱溫度的最高溫度優(yōu)選為限定在45°C。所述電加熱器也由ADRC控制。具體來說，ADRC可以控制電加熱器的開通及關(guān)斷時(shí)間，以調(diào)節(jié)放電腔的腔體溫度。根據(jù)本實(shí)用新型的第三方面，除了設(shè)置于放電腔內(nèi)部的放電區(qū)出氣口區(qū)域的溫度傳感器之外，在放電腔內(nèi)放電區(qū)的進(jìn)氣口處也設(shè)置一個(gè)溫度傳感器。為了方便說明，將放電腔內(nèi)部的放電區(qū)出氣口的溫度傳感器稱為第一溫度傳感晷，將放電區(qū)進(jìn)氣口處的溫度傳感器稱為第二溫度傳感器。第二溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測放電腔內(nèi)放電區(qū)進(jìn)氣口處的工作氣體溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給ADRC。
根據(jù)本實(shí)用新型的第四方面，還包括第三溫度傳感器，其設(shè)置于放電腔內(nèi)壁，用于檢測放電腔的腔體溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給ADRC ；根據(jù)本實(shí)用新型的第五方面，還包括用于檢測熱交換系統(tǒng)和腔體冷卻系統(tǒng)的出水管道內(nèi)冷卻水的溫度傳感器，在此分別稱為第四溫度傳感器和第五溫度傳感器，第四、第五溫度傳感器也將溫度信號(hào)傳遞給ADRC。根據(jù)本實(shí)用新型的第六方面，ADRC接收各溫度傳感器(例如第一至第五溫度傳感器中的至少一個(gè)或多個(gè))輸入的各個(gè)溫度信號(hào)，將各溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度測量結(jié)果，并根據(jù)溫度測量結(jié)果來分別控制熱交換系統(tǒng)、腔體冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水管道上的流量調(diào)節(jié)閥，以及控制電加熱器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器的溫度控制。為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖2為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置。如圖2所示，該實(shí)施例的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置也應(yīng)用于準(zhǔn)分子氣體激光器，該激光器同樣包括放電腔1，放電腔I的內(nèi)部具有放電電極2。在放電腔I的內(nèi)部還具有熱交換系統(tǒng)3,熱交換系統(tǒng)一般設(shè)于放電腔內(nèi)部此外,在放電腔的外圍設(shè)置有腔體冷卻系統(tǒng)11，腔體冷卻系統(tǒng)11可有效降低放電腔腔體溫度，使散熱面積更大，冷卻更均勻。該實(shí)施例的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置還包括一個(gè)位于放電腔I外部的冷卻系統(tǒng)，腔體冷卻系統(tǒng)11和熱交換系統(tǒng)3分別通過各自的進(jìn)水管道和出水管道與該冷卻系統(tǒng)連接。如圖2所示，冷卻系統(tǒng)7分別通過進(jìn)水管道5和19為熱交換系統(tǒng)3和腔體冷卻系統(tǒng)11提供冷卻水，熱交換系統(tǒng)3和腔體冷卻系統(tǒng)11則分別通過出水管道6和10向冷卻系統(tǒng)7排出被加熱的水，由此在熱交換系統(tǒng)3和腔體冷卻系統(tǒng)11內(nèi)部和冷卻系統(tǒng)中形成循環(huán)。該實(shí)施例的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置包括有多個(gè)溫度傳感器和一個(gè)ADRC 18，溫度傳感器包括位于放電腔腔體內(nèi)部的放電區(qū)氣體出氣口處的第一溫度傳感器8、位于放電腔腔體內(nèi)部的放電區(qū)進(jìn)氣口處的第二溫度傳感器14、位于腔體外壁的第三傳感器15、位于出水管道10內(nèi)的第四傳感器16和位于出水管道6內(nèi)的第五傳感器17。第一至第五傳感器分別用于檢測放電腔內(nèi)放電區(qū)出氣口放電腔內(nèi)放電區(qū)進(jìn)氣口、放電腔1、出水管道10內(nèi)的冷卻水以及出水管道6內(nèi)的冷卻水的溫度。上述第一至第五傳感器均通過線路與ADRC 18連接，以將溫度傳感器檢測的溫度信號(hào)傳送給ADRC。本實(shí)用新型的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置還包括一個(gè)位于腔壁內(nèi)的電加熱器12，該電加熱器用于在激光器啟動(dòng)之前或激光器短暫停頓時(shí)對(duì)腔體進(jìn)行加熱以使氣體溫度盡快達(dá)到最佳溫度，減少啟動(dòng)時(shí)間。并且所述進(jìn)水管道5、19上均安裝一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥門13。電加熱器12和流量調(diào)節(jié)閥13均通過線路與ADRC 18連接。電加熱器的開通及關(guān)斷時(shí)間能夠接受ADRC 18的控制，從而控制加熱的功率和時(shí)間；流量調(diào)節(jié)閥門13能夠接受ADRC 18的控制，從而調(diào)節(jié)進(jìn)水管道輸送的冷卻水的流量，以便控制熱交換系統(tǒng)3或腔體冷卻系統(tǒng)11的冷卻效率。本據(jù)本實(shí)用新型，所述ADRC 18控制電加熱器12在激光器啟動(dòng)之前或激光器短暫停頓時(shí)對(duì)腔體進(jìn)行加熱，以使 放電腔體盡快達(dá)到最佳溫度，減少啟動(dòng)預(yù)熱時(shí)間。ADRC 18根據(jù)溫度傳感器檢測到的各個(gè)溫度信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理。具體來說，ADRC18根據(jù)第三溫度傳感器15測得的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)電加熱器12，根據(jù)第一溫度傳感器8、第二溫度傳感器14、第四溫度傳感器16自動(dòng)調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥門13，根據(jù)第一溫度傳感器8、第二溫度傳感器14、第五溫度傳感器17自動(dòng)調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥門4。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置，用于對(duì)激光器的工作溫度進(jìn)行控制，所述激光器包括放電腔，所述裝置包括熱交換系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，所述熱交換系統(tǒng)通過進(jìn)水管道從冷卻系統(tǒng)輸入冷卻水，通過出水管道向冷卻系統(tǒng)輸出被加熱的水；所述冷卻系統(tǒng)用于將由熱交換系統(tǒng)的出水管道輸出的被加熱的水進(jìn)行冷卻，并將冷卻水輸出到熱交換系統(tǒng)的進(jìn)水管道，以向熱交換系統(tǒng)循環(huán)輸入冷卻水，其特征在于: 在所述熱交換系統(tǒng)的進(jìn)水管道上還安裝有流量調(diào)節(jié)閥門，所述激光器溫度穩(wěn)定控制系統(tǒng)還包括第一溫度傳感器和ADRC,其中: 所述第一溫度傳感器安裝于所述放電腔內(nèi)部的放電區(qū)出氣口處，用于檢測該放電腔內(nèi)的放電區(qū)出氣口處的溫度并將該溫度信號(hào)發(fā)送給所述ADRC ； 所述ADRC用于接收該溫度信號(hào)并據(jù)此對(duì)所述流量調(diào)節(jié)閥門進(jìn)行控制，以調(diào)節(jié)輸入到熱交換系統(tǒng)的冷卻水流量。
2.如權(quán)利要求1所述的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置，其特征在于，還包括腔體冷卻系統(tǒng)，該腔體冷卻系統(tǒng)安裝于所述放電腔的外圍，用于降低放電腔的腔體溫度，并且，該腔體冷卻系統(tǒng)也通過進(jìn)水管道和出水管道從冷卻系統(tǒng)中接收冷卻水，排放經(jīng)加熱的水，在該進(jìn)水管道上也設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥門，該流量調(diào)節(jié)閥門也由所述ADRC控制，以調(diào)節(jié)輸入到該腔體冷卻系統(tǒng)的冷卻水流量。
3.如權(quán)利要求2所述的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置，其特征在于，還包括電加熱器，其用于在所述激光器啟動(dòng)之前或激光器短暫停頓時(shí)對(duì)放電腔進(jìn)行加熱，并且，該電加熱器也由ADRC控制，以調(diào)節(jié)放電腔的腔體溫度。
4.如權(quán)利要求3所述的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置，其特征在于，所述電加熱器的加熱的最高溫度不超過45°C。
5.如權(quán)利要 求3所述的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置，其特征在于，在所述放電腔內(nèi)的放電區(qū)進(jìn)氣口處設(shè)置一個(gè)第二溫度傳感器，其用于實(shí)時(shí)檢測放電腔內(nèi)放電區(qū)進(jìn)氣口的工作氣體溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給ADRC，所述ADRC還根據(jù)該溫度信號(hào)來控制熱交換系統(tǒng)、腔體冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水管道上的流量調(diào)節(jié)閥，以及控制所述電加熱器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器的溫度控制。
6.如權(quán)利要求5所述的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置，其特征在于，還包括第三溫度傳感器，其設(shè)置于放電腔內(nèi)壁，用于檢測放電腔的腔體溫度，并將溫度信號(hào)傳遞給ADRC，所述ADRC還根據(jù)該溫度信號(hào)來控制熱交換系統(tǒng)、腔體冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水管道上的流量調(diào)節(jié)閥，以及控制所述電加熱器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器的溫度控制。
7.如權(quán)利要求6所述的控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置，其特征在于，還包括分別用于檢測熱交換系統(tǒng)和腔體冷卻系統(tǒng)的出水管道內(nèi)冷卻水的第四溫度傳感器和第五溫度傳感器，該第四、第五溫度傳感器也將溫度信號(hào)傳遞給ADRC，所述ADRC還根據(jù)該溫度信號(hào)來控制熱交換系統(tǒng)、腔體冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水管道上的流量調(diào)節(jié)閥，以及控制所述電加熱器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器的溫度控制。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種控制準(zhǔn)分子氣體激光器放電腔內(nèi)溫度的裝置，包括位于激光器的放電腔腔體內(nèi)部的放電區(qū)出氣口處的第一溫度傳感器、位于放電腔腔體內(nèi)部的放電區(qū)進(jìn)氣口處的第二溫度傳感器、位于腔體內(nèi)壁的第三溫度傳感器、位于熱交換系統(tǒng)和腔體冷卻系統(tǒng)的出水管道內(nèi)的第四溫度傳感器和第五溫度傳感器。第一至第五傳感器均通過線路與ADRC連接，以將溫度傳感器檢測的溫度信號(hào)傳送給ADRC。ADRC根據(jù)各溫度信號(hào)來控制熱交換系統(tǒng)、腔體冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水管道上的流量調(diào)節(jié)閥，以及控制所述電加熱器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器的溫度控制。本實(shí)用新型可以提高準(zhǔn)分子氣體激光器的溫度穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01S3/041GK203135201SQ201320026549
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者張立佳, 吳曉斌, 趙江山, 丁金濱, 李慧, 劉斌, 周翊, 王宇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電研究院