用于薄膜沉积的XeCl激基激光器研制

以镀制半导体薄膜、巨磁薄膜、金刚石及其它薄膜 ,外延生长及后续的光刻 ,激光与物质的相互作用、等离子体研究为目的 ,设计、研制了脉冲放电激励的XeCl激基激光器 试验结果表明 :激光脉宽 1 8ns,单脉冲能量 1 5 0mJ ,矩形光斑大小 2cm× 1cm ,束散角 3mrad ,最高重复频率 5HZ 与同类激光器相比 ,具有结构简单、造价低廉。

高功率XeCl准分子激光系统前端平滑实验

为得到物面光强分布均匀、能量尽量大的部分相干XeCl准分子激光前端种子光,采用放大自发辐射（ASE）法和散射法开展了前端平滑实验研究。首先,基于一台窄脉冲XeCl准分子激光器,研究了种子光的物面光斑均匀性、能量和发散角随光束口径及物面位置的变化规律。然后,分析了影响种子光参数的因素。最后,进行了验证实验。实验结果显示：ASE法种子光物面光斑不均匀性最小为2.01%,能量为微焦量级,但发散角在水平和竖直方向有较大差别;散射法种子光物面光斑不均匀性最小为1.54%,能量为百纳焦量级,发散角为5.5 mrad,衍射极限倍数处于1437可调。前端泵浦腔尺寸和入射激光能量、散射板上光斑大小、收集透镜焦距分别是影响两种种子光参数的重要因素。经初级放大器放大后,光束物面光斑不均匀性为2.04%,能量达到8.0 mJ,满足高功率XeCl准分子激光角多路系统建设需求。

短脉冲XeCl激光动力学模型及辉光抽运设计

以薄膜沉积、外延生长及后续的光刻、激光与物质的相互作用、等离子体研究为目的 ,研究了XeCl动力学模型及辉光实现。采用辉光脉冲放电方法 ,实现了激光输出 ,根据动力学方程、XeCl激光四能级模型 ,计算了Xe Cl反应速率及密度。结果表明 ,辉光放电稳定 ,激光脉宽短 ,功率高 ,辉光放电体积大 ,激光脉宽 18ns,单脉冲能量4 5 0mJ ,矩形光斑 2cm× 1cm ,束散角 3mrad。动力学分析和系统模型成立 。

XeCl准分子紫外激光辐照生物大分子BSA(V)对其蛋白质结构的影响

XeCl(308 nm)准分子紫外激光(单脉冲输出能量25 mJ,33.3 mJ^34.4 mJ,脉冲频率每秒两次,光斑15 mm×7 mm或4.5 mm×0.5 mm,透镜焦距300 mm),辐照小牛血清白蛋白[bovine serum albumin fraction V,BSA(V)]固体或溶液样品的时间分别为15 s、30 s、45 s或60 s;样品距激光光源的距离分别为:150 mm、250mm、290 mm、340 mm。改变激光参量辐照BSA(V)样品和其对照,用光谱法测试其FT-IR(IR)、Vis-UV(UV)、FR光谱,并比较分析。受辐照后的BSA(V)与主链构象相关的酰胺平面的特征FT-IR谱线,特别是与蛋白质二级结构敏感的酰胺面Ⅰ,1 652 cm-1;与α-螺旋结构相关的FT-IR 1 140 cm-1~500 cm-1;及与蛋白质侧链氨基酸残基Tyr、Phe、Trp相关的特征峰UV277.6 nm、UV216 nm和FR 340 nm、FR 680 nm的峰强度(T%或OD%或Q%)和它们的峰位(cm-1或nm)均受激光辐照的影响,其影响程度与使用的XeCl激光参量的改变有一定的敏感性和相关性。实验结果与讨论对认识激光生物学效应的分子机理、探索建立激光-生物学效应的关系参数,以便进一步发现新的有效的激光生物学效应,发现和认识潜在(后继)的正、负面的激光生物学效应,进而加以调控有一定的理论与实用参考价值。

XeCl准分子激光辐照生物大分子对其结构影响初步研究——Ⅰ308nm紫外激光辐照小牛胸腺 DNA的电镜观察与分析

XeCl308nm紫外激光(单脉冲输出能量33.4mJ,脉冲频率2次/秒,辐照时间45秒,光斑6×3mm,透镜焦距300mm)辐照330mm处小牛胸腺DNA(固体)。用扫描电子显微镜和透射电子显微镜可以观察到DNA受照射后有断裂、分叉、扭曲、聚集和交联等现象,影响生物大分子的初级结构和高级结构的变化。在我们的实验条件下是以影响DNA构象变化为主。

电子束泵浦XeCl准分子激光器及应用

为了获得高能紫外激光输出,开展了电子束泵浦XeCl准分子激光技术研究。详细介绍了四向电子束泵浦准分子激光装置的工作原理和结构特征,简述Marx发生器的放电电压、放电电流,激光气室中的沉积能量,激光脉冲能量、脉宽等参数的测量方法;研究了电子束泵浦XeCl准分子激光输出特性,得到了激光脉冲能量随激光气室内混合气体气压变化的规律,当激光器的充电电压为81kV时,获得了能量100J、脉宽200ns的XeCl准分子激光输出,其本征效率约为3.2%。并且开展了XeCl准分子激光辐照涂层材料力学特性研究,采用微型红外通光冲量探头测量不同条件下激光辐照涂层材料的冲量耦合系数,在常压空气环境中的冲量耦合系数约为8.32×10-5 N·W-1。

XeCl(308nm)准分子紫外激光对生物大分子酵母甘露聚糖分子结构的辐照效应

激光在农业和医疗等方面已有广泛应用,并且取得增产和一定疗效,但也有费介现象(暂称后继效应或潜在效应)。激光辐照生物体虽然是局部的有限时间,但对由多种生物大分子组成的生物体的影响可能是综合的。为了探索激光生物学效应的分子机理,以便进一步认识和掌握激光的生物学效应,对激光直接辐照有生物活性的生物大分子—酵母甘露聚糖产生的效应进行电镜扫描观察和紫外及红外光谱法分析研究。实验结果表明:308 nm激光(单脉冲25 m J,33.3 m J^34.4 m J,脉冲频率2次/s)无论是固定辐照时间(45 s)变化样品所置距离,或反之固定样品所置距离(290 mm)改变辐照时间为15 s、30 s、45 s或60 s,都能引起受照样品的结构(构象)变化,特别是糖分子结构中富含的-OH-、CH-OH、-C-O-C--、N-C=O-、C=O等结构部件处的IR谱线对激光能量变化影响敏感。它们既是糖分子内或分子间形成氢键和糖苷键的结构基础部件,又是甘露聚糖(M an-nan)糖基化其他生物大分子进而影响它们在生物信息流中作用的重要结构部件。结果显示糖在激光生物效应中起了不可忽视的作用,这为综合探索激光生物效应分子机理和糖在生物信息传递中的作用提供了重要线索,为选择甘露聚糖作为生物导弹载体提供了参考依据。

强流电子束泵浦XeCl准分子激光动力学模型

强流电子束泵浦XeCl准分子激光动力学模型由三部分组成,即电子束能量沉积的计算;电子温度、电子反应速率的计算和化学/激光动力学。这个模型可以准确地预报小信号增益、吸收等激光特征量的时间变化规律。 该模型是在文献[1]、[2]、[3]报导的动力学模型的基础上提出的。采用四阶龙格_库塔法在VAX—11/780机器上进行数值求解。 计算给出XeCl准分子激光反应过程中各种粒子浓度、小信号增益、吸收、输出光强、激发速率以及平均电子能量随时间的变化规律。计算结果表明本征效率是激发速率,电流密度和工作气体(Ne/Xe/HCl)的各分压比的函数。 该模型可为高功率准分子激光器的研制提供设计参数和最佳实验条件。

电源对介质阻挡放电（DBD）激发准分子（XeCl）辐射的影响

本文对电源参数如电压幅值、频率及正负电压对介质阻挡放电激发准分子XeCl 紫外 (30 8nm)辐射的影响进行了实验研究。结果表明 ,UV辐射随电压幅度的增加而增强 ,但效率下降 ;提高频率 ,增加了放电次数 ,导致UV辐射的增强 ;此外 ,在较高的频率下 ,电压上升沿变陡 ,使得电子获得的能量主要用于原子的激发和电离。正、负电压放电的不对称源于电极结构的不对称而引起的放电过程的差异 ,负电压内电极可向放电管中馈入更多的能量 ;

基于类金刚石沉积的短脉宽XeCl激光设计及脉宽分析

在气体配比HCl:Xe:He=0.12％:1％:98.88％实现了大功率短脉冲XeCl准分子激光器,以纳米异质结构、微观量子阱、表面微小尺度薄膜沉积,镀制金刚石薄膜、半导体薄膜、巨磁薄膜,及外延生长及后续的光刻、激光与物质的相互作用、等离子体研究为目的,设计了高能量、短脉宽脉冲放电激励的XeCl准分子激光器新型结构,完成了脉冲波形测试。试验结果表明:激光脉宽最短13ns,单脉冲能量450mJ,矩形光斑大小2cm×1cm,束散角3mrad,最高重复频率5 Hz。验证了激光器结构、动力学速率方程、总结出了饱和增益、脉宽规律。产生的短脉宽激光热融蚀效应小,类金钢石材料对基底形成了良好的等离子溅射羽辉。

XeCl准分子激光器激励电路设计与优化(英文)

XeCl准分子激光器激励电路性能对激光器的输出特性有着很大的影响,为了提升激光器的输出特性,我实验室自制的XeCl准分子激光器创新性地采用了火花开关控制电路,对瞬时大电流进行控制,取得了满意的效果。从激光器电路部分的设计入手,研究了XeCl准分子激光器的电路结构,确定了激光器的电路参数。针对激光器在实验过程中出现的问题,采用了过流保护、光耦合器隔离、电磁屏蔽等措施,优化了激光器的性能。实测数据表明采用的设计及改进措施使激光器激励电路工作稳定,激光器输出达到设计要求。为提高XeCl准分子激光器的输出特性提供了参考。

脉冲放电时间对XeCl准分子激光输出的影响

本文研究了脉冲放电时间对X光预电离XeCl脉冲雪崩放电激光器激光和荧光特性的影响。结果表明限止放电型XeCl准分子激光脉冲持续时间的因素是HCl在放电过程中分解产生的H对XeCl(B)态的猝灭效应。

电子束泵浦XeCl准分子激光器输出特性

为了确保窄脉宽XeCl准分子激光系统获得高峰值功率紫外激光脉冲,实验研究了紧凑型四向电子束泵浦XeCl准分子激光器的输出特性。通过调节激光腔室气体介质的总气压和气体摩尔比、激光器的充电电压、二极管阳极钛箔厚度等参数,发现了激光能量随以上条件的变化规律,分析得到了激光器运行的最佳条件。在最佳条件下XeCl准分子激光器的脉冲能量大于100 J、脉宽约200 ns,电光效率约为5.81‰。另外,通过改变激光器内部Marx发生器的开关气压,研究了紧凑型电子束泵浦XeCl准分子激光器输出激光脉冲的延迟抖动特性,发现激光脉冲的延迟抖动可优于20 ns。研究结果表明:紧凑型电子束泵浦XeCl准分子激光器可实现脉冲抖动小于20 ns、103 J的高能紫外激光输出,可满足窄脉宽XeCl准分子激光系统运行的需要。

低气压下XeCl准分子的形成研究

本工作利用高频介质阻挡放电对较低气压(70～1330 Pa)Xe/Cl_2混合气体中XeCl准分子的形成过程进行研究。通过探测不同Xe/Cl_2混合气压和不同Xe/Cl_2混合比条件下放电等离子体在285～315nm波长范围的荧光发射谱,得到了XeCl准分子在308nm附近的荧光发射以及荧光强度随气压变化曲线。得出该实验条件下生成XeCl准分子的最佳Xe/Cl_2混合比为4:1。

XeCl激光晶化制备多晶硅薄膜及椭偏谱分析

采用新型的两步激光晶化技术在玻璃衬底上制备出性能良好的多晶硅薄膜 ,并制作了多晶硅薄膜晶体管 ,其迁移率为 10 3cm2 /V·s ,开关态电流比为 1× 10 7。采用椭偏光谱法分析了薄膜的结构 ,并提出多层膜模型模拟薄膜结构。测量结果与计算数据十分吻合。

高气压预电离短脉冲XeCl准分子激光产生研究

研究了在高气压、大体积、泵浦功率1.3959MW·cm-3抽运下,产生的XeCl准分子激光光谱,波段307.7～308.5nm,结果显示有两个谱线峰值307.98和308.19nm,谱线最强的跃迁是B—X跃迁,脉冲宽度11.13ns。在气体配比HCl∶Xe∶He=0.1%∶1%∶98.9%下,采用预电离初始电子,产生稳定辉光放电过程,获得了0.5～5Hz,单脉冲能量450mJ,束散角3mrad,短脉冲的准分子激光。

相位共轭腔XeCl激光输出自聚焦的观察

采用布里渊镜构成ＸｅＣｌ激光腔，移动泵浦光束焦点使其置于布里渊液体介质底部液─固界面上某一合适的位置，可观察到输出的ＸｅＣｌ激光在远场有自聚焦现象。

脉冲XeCl激光与K9光学玻璃相互作用中反射光波形的测量与分析

选用 K9光学玻璃作为靶材料 ,在不同环境气压条件下利用高功率 Xe Cl准分子激光进行了打靶实验 ,测量得到了不同气压条件下靶面的反射光波形。分析反射光波形表明 ,气压对

20瓦横向流动X光预电离XeCl准分子激光器

自从1975年稀有气体卤化物准分子激光器出现以来，这类激光器已被誉为新一代紫外光源。近几年来，在高能激光武器、激光核聚变、激光同位素分离、激光化学、激光半导体材料表面处理、微电子加工和激光医学等方面都获得了很大的进展。在这些应用中，所需要的激光平均功率也日益提高，

XeCl准分子激光器泵浦电参数的优化设计

利用理论模拟方法计算XeC l准分子激光器的激光输出特性,用正交设计方法选择激光器的泵浦电源参数,通过优化分析寻找到了几种可行的最佳泵浦电源参数组合.