Джерело вакуумного ультрафіолетового випромінювання

1. Джерело вакуумного ультрафіолетового випромінювання, яке має вакуумну камеру і розміщені в ній надзвукове сопло, співвісний з ним конічний патрубок, менша основа якого звернена до сопла, електронну гармату та кріогенний насос, 28634 механічних насосів відносно мала, тому для відкачки ними великих газових потоків необхідно збільшити тиск газа на виході патрубка, тобто збільшити перепад тиску газа між входом та виходом патрубка. Для зменшення нестабільності випромінювання джерела необхідно покращити вакуум в зоні збудження робочого газу та стабілізувати температуру сопла. Суть винаходу згідно п. 1 формули винаходу складається в тому, що джерело вакуумного ультрафіолетового випромінювання, яке має вакуумну камеру і розміщенні в ній надзвукове сопло, співвісний з ним конічний патрубок, менша основа якого звернена до сопла, електронну гармату та кріогенний насос, додатково має циліндричну насадку на меншій основі патрубка, механічний вакуумний насос, підключений до більшої основи патрубка, та гелієву холодильну двоступеневу машину замкнутого циклу, з другим - низькотемпературним ступенем якої з'єднаний кріогенний насос, виконаний у вигляді екрана, що охоплює зону сопла та циліндричної насадки. Суть винаходу згідно п. 2 формули винаходу складається в тому, що циліндрична насадка з'єднана з першим ступенем холодильної машини. Суть винаходу згідно п. 3 формули винаходу складається в тому, що надзвукове сопло поміщене в термостат. Пропонуємий винахід відрізняється від прототипу тим, що він має додатково циліндричну насадку на меншій основі патрубка, механічний вакуумний насос, підключений до більшої основи патрубка та гелійову холодильну двоступеневу машину замкнутого циклу, з другим – низькотемпературним ступенем якої з'єднаний кріогенний насос, виконаний у вигляді екрану, охоплюючого зону сопла та циліндричної насадки. Циліндрична насадка з'єднана з першим ступенем холодильної машини. Надзвукове сопло поміщене в термостат. Досягнення технічного результату базується на слідуючому. Циліндрична насадка збільшує довжину надзвукової частини каналу гальмування газу, забезпечуючи можливість збільшення перепаду газового тиску між входом в насадку і виходом патрубка. Це дозволяє збільшити тиск газу на виході патрубка і використати для відкачки основного потоку робочого газу механічний вакуумний насос. Частина потоку робочого газу, яка розсіяна в зоні сопла та циліндричної насадки, відкачується кріогенним насосом. Оскільки ця частина мала (приблизно 3% всього потоку робочого газу), то газове навантаження на кріогенний насос зменшується. Це зробило можливим вжити для його охолодження гелієву холодильну машину малої продуктивності, що неможливо було в попередніх конструкціях джерела. Час безперервної роботи джерела визначається часом намерзання шару кріоосаду певної товщини на поверхні кріогенного насосу, який обернено пропорційний потоку конденсуємого газу. Оскільки в конструкції, на яку подається заявка, більша частина потоку робочого газу (97%) відкачується механічним насосом, а кріоосад на поверхні кріогенного насосу утворюється від конденсації тільки розсіяного газу (3%), час безперервної роботи джерела збільшено. Виконання кріогенного насосу у вигляді екрану, який охоплює зону сопла та циліндричної насадки (зону взаємодії електронного пучка з струменем газу), покращує вакуум в камері джерела і тому зменшує нестабільність випромінювання. Покращенню вакууму сприяє також і охолодження циліндричної насадки від першого ступеня гелієвої холодильної машини, яке зменшує розсіяння газу на внутрішній поверхні насадки. За рахунок зменшення розсіяння газу зменшується газове навантаження на кріогенний насос. Спектр та інтенсивність випромінювання, що виникає при взаємодії електронного пучка з надзвуковим струменем, визначається енергією та током електронів, а також фазовим складом струменя - наявністю в струмені кластерів певного розміру, що виникають при розширенні газу з сопла в вакуум. Використання термостату, що підтримує температуру сопла постійною, запобігає коливанням температури сопла, стабілізує фазовий склад надзвукового струменя і цим зменшує нестабільність випромінювання джерела. На кресленні зображена схема пропонуємого джерела вакуумного ультрафіолетового випромінювання. Джерело має вакуумну камеру 1, надзвукове сопло 2, яке міститься в термостаті 3, електронну гармату 4 (вісь електронного пучка спрямована перпендикулярно площині малюнка), циліндричну насадку 5, яка з'єднана теплопроводом 6 з першим ступенем 7 гелієвої холодильної машини з температурою приблизно 80 К, конічний патрубок 8, лінію відкачки механічним насосом 9, кріогенний насос 10, який має тепловий контакт з другим (низькотемпературним, приблизно 20 К) ступенем 11 холодильної машини. Дослідженнями, що виконані в СКТБ по КТ ФТІНТ НАН України, встановлено, що діаметр циліндричної насадки на патрубок повинен дорівнювати діаметру меншої основи патрубка, а її довжина повинна бути від 4 до 6 діаметрів. Джерело працює таким чином. Робочий газ через надзвукове сопло 2 витікає в вакуумну камеру 1, утворюючи обмежений в об'ємі спрямований надзвуковий струмінь. Електронна гармата 4 утворює пучок електронів, який перетинає надзвуковий струмінь. Внаслідок взаємодії електронів з компонентами струменя генерується вакуумне ультрафіолетове випромінювання, що виходить через вікно 12 джерела в камеру з опромінюванним об'єктом, або надходить до спектрального приладу. Надзвуковий струмінь газу після взаємодії з електронним пучком попадає в циліндричну насадку 5 та патрубок 8, де відбувається гальмування газового потоку і перехід його в дозвукову течію. Це дозволяє збільшити тиск газу за патрубком і використати для відкачки основного потоку газа механічний насос. Розсіяний газ виморожується на поверхні кріогенного насосу 10, виконаного у вигляді екрана, що охоплює зону сопла та циліндричної насадки. Джерела інформації 1. Верховцева Э.Т., Веркин Б.И., Фогель Я.М. Газоструйный источник ВУФ излучения. В кн.: Физика вакуумного ультрафиолетового излучения. – К.: Наукова Думка, 1974. - 38-58. 2. А.с. СССР 1695144, кл. G01J3/10 від 13.03.1989. 2 28634 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3