專利名稱：高強度電磁輻射裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輻照，尤其涉及用于產(chǎn)生電磁輻射的方法與裝置。
背景技術(shù)：
弧光燈已經(jīng)用于為多種目的產(chǎn)生電磁輻射。通常，弧光燈包括用于產(chǎn)生連續(xù)輻照的連續(xù)或直流弧光燈及用于產(chǎn)生輻照閃光的閃光燈。
連續(xù)或直流弧光燈已經(jīng)用于從日光模擬到半導(dǎo)體晶片快速熱處理的應(yīng)用。典型的傳統(tǒng)直流弧光燈包括安裝在充有諸如氙或氬的惰性氣體的石英封套(quartz envelope)中的兩個電極，即，陰極和陽極。有一電功率供給用于維持電極之間的連續(xù)等離子體弧。在等離子體弧中，等離子體通過粒子碰撞由高電流加熱到高溫并以對應(yīng)于在電極之間流動的電流的強度發(fā)射電磁輻射。
閃光燈在有些方面類似于連續(xù)弧光燈，但在其它方面不同。不是使用恒定的電流產(chǎn)生連續(xù)的輻射輸出，而是電容器組或其它脈沖電源通過電極突然放電，以便在電極之間產(chǎn)生等離子體弧形式的高能量電放電脈沖。與連續(xù)弧光燈一樣，等離子體由放電脈沖的大電流加熱并發(fā)射突然閃光形式的光能，該突然閃光的持續(xù)時間對應(yīng)于電放電脈沖的持續(xù)時間。例如，一些閃光的持續(xù)時間可以是大約一毫秒，盡管其它持續(xù)時間也可以實現(xiàn)。不象典型地在準靜態(tài)壓力和溫度條件下工作的連續(xù)弧光燈，閃光燈的典型特征在于閃光過程中壓力和溫度大而突然的變化。
歷史上，高功率閃光燈的一種主要應(yīng)用是激光泵浦。作為一種更近些時候的例子，高功率閃光燈用于通過以大約五兆瓦特的功率輻照晶片表面大約一毫秒的脈沖持續(xù)時間來使半導(dǎo)體晶片退火。
傳統(tǒng)閃光燈的冷卻典型地包括只冷卻封套的外表面，而不是內(nèi)表面。盡管利用周圍空氣的簡單對流冷卻對于低功率應(yīng)用是足夠的，但高功率應(yīng)用常常需要封套的外側(cè)通過強迫通風(fēng)或其它氣體冷卻，或者對于更高功率的應(yīng)用，通過水或其它液體冷卻。
這種傳統(tǒng)的高功率閃光燈趨向于遭受多種難點和缺點。趨向于限制這種燈的壽命的一個因素是石英封套的機械強度，其厚度典型地是大約1mm，且厚度很少超過2.5mm。在這方面，盡管增加石英封套的厚度增加了其機械強度，但附加的石英材料在封套的冷卻的外表面和被等離子體弧加熱的封套內(nèi)表面之間提供了增加的絕緣。因此，管越厚，外部冷卻劑就越難從封套的內(nèi)表面帶走熱量。因此，越厚封套的內(nèi)表面被加熱到越高的溫度，導(dǎo)致封套中越高的熱梯度，這趨向于造成熱應(yīng)力破裂，最終導(dǎo)致封套故障。因此，在傳統(tǒng)閃光燈中，封套的厚度及由此其機械強度是受限的。這又會限制封套抵抗由于封套中氣壓顯著快速變化造成的機械應(yīng)力的能力，其中氣壓的顯著快速變化是由于閃光過程中弧溫度和直徑的快速增加導(dǎo)致的。
傳統(tǒng)燈的另一難點涉及石英封套的燒蝕(ablation)，主要是由于石英材料從加熱的封套內(nèi)表面的蒸發(fā)。這種燒蝕趨向于使弧氣體被氧污染。由于大部分商用弧光燈是密封系統(tǒng)而不是再循環(huán)的，因此這種污染物在弧氣體中的累積趨向于造成燈的輻射輸出隨時間而下降。閃光燈輻射輸出的這種變化對于許多應(yīng)用可能是不期望的，如強烈需要再現(xiàn)性的半導(dǎo)體退火。這些污染物的累積還趨向于使燈較難啟動。
傳統(tǒng)閃光燈的另一缺點是由于材料從電極的濺射導(dǎo)致的，所述電極典型地由鎢或鎢合金制成。在這方面，電子的突然發(fā)射和由此產(chǎn)生的弧會從陰極濺射或發(fā)射顯著量的材料。以較小的程度，突然的電子轟擊和弧的熱量會造成陽極尖端的部分熔化，還會導(dǎo)致陽極材料的釋放。因此，濺射的沉積物趨向于在封套的內(nèi)表面上累積，由此降低燈的輻射輸出，并造成其輻射模式隨時間變得越來越不均勻。此外，封套內(nèi)表面上的這種沉積物趨向于被閃光加熱，由此增加封套中的局部熱應(yīng)力，這可能最終導(dǎo)致封套的破裂和故障。材料的這種損失還降低了電極的壽命。
傳統(tǒng)閃光燈的另一缺點是弧本身的輻射發(fā)射的相對差的再現(xiàn)性。有些傳統(tǒng)燈在閃光之間維持電極之間的低電流連續(xù)直流放電，稱為空閑電流或醞釀電流(simmer current)。傳統(tǒng)燈中醞釀電流的目的主要是充分加熱陰極，以便開始發(fā)射電子，盡管醞釀電流還提供了氣體的至少某種預(yù)電離，但這減少了濺射并由此增加了燈的壽命。醞釀電流典型地小于一安培，而且在傳統(tǒng)閃光燈中通常不能在不造成電極過熱和濺射的情況下顯著增加。因此，本發(fā)明人觀察到了傳統(tǒng)閃光燈中在從醞釀電流到峰值閃光電流的過渡中發(fā)生的弧電流的大變化趨向于以相對不一致的方式發(fā)生，從而導(dǎo)致差的閃光再現(xiàn)性特性。
因此，需要改進的閃光燈和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在解決以上需求時，本發(fā)明人已經(jīng)研究了連續(xù)或直流弧光燈的修改，其中封套的內(nèi)表面由旋渦液體流冷卻，如例如在共同所有的美國專利No.6,621,199、4,937,490和4,700,102及更早的美國專利號4,027,185中所公開的那些，這些專利的全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。盡管本發(fā)明人之一先前已經(jīng)描述了這種水墻連續(xù)弧光燈結(jié)合脈沖電源充當閃光燈的修改使用，但通常典型地認為這種水墻弧光燈對于閃光燈應(yīng)用是不理想的。在這方面，閃光過程中弧溫度和直徑的很大增加可能對封套中的液體和氣體流有顯著影響。如果內(nèi)部冷卻液體沸騰并產(chǎn)生蒸汽，則封套中壓力大而突然的增加會進一步增加，由此進一步增加壓力，從而可能導(dǎo)致封套故障。
壓力的這種相同的突然增加會使旋渦液體墻對著封套的內(nèi)表面而被推動，由此將液體沿遠離燈中心的相反方向軸向向外推，向著電極并經(jīng)過電極。這會導(dǎo)致液體突然回濺到電極上，從而可能會將弧熄滅，并且還可能會降低電極的壽命。
此外，就這種壓力增加將液體向著陰極回推而言，這個方向上的背壓(back-pressure)抵抗泵的壓力，并可能減弱漩渦液體流發(fā)生器部件的機械連接。
此外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，作為閃光燈的這種水墻弧光燈的工作趨向于產(chǎn)生與由同類型燈在連續(xù)或直流模式工作所導(dǎo)致的污染物不同的粒子污染物。特別地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，小到0.5到2微米的鎢粒子趨向于由電極在閃光模式下釋放，而由同類型燈在連續(xù)或直流模式工作時所導(dǎo)致的粒子污染物典型地包括不小于5微米的粒子。現(xiàn)有的水墻弧光燈過濾系統(tǒng)典型地不適于去除特別是由于閃光模式工作所導(dǎo)致的較小粒子污染物。本發(fā)明人意識到，液體冷卻劑中這種小的粒子污染物的累積趨向于隨時間而改變燈的輸出功率和譜，由此不期望地降低由燈產(chǎn)生的閃光的再現(xiàn)性。
本發(fā)明人還意識到對于有些超高功率的應(yīng)用，需要采用彼此很接近的多個閃光燈，以便允許這種燈同時或同期一起閃光。但是，典型的現(xiàn)有水墻弧光燈有安裝在封套徑向距離之外的非絕緣金屬流發(fā)生器部件。除了它們的導(dǎo)電性，金屬流發(fā)生器部件典型地還用作到陰極的電連接，以便有效地將陰極連接到電容器組或其它脈沖電源的負端子。因此，在閃光過程中，流發(fā)生器部件處于與陰極相同的負電位。因此，每個燈的導(dǎo)電部件，如例如其接地的反射器，必須保持與每個相鄰燈的流發(fā)生器足夠遠，以防止從一個燈的流發(fā)生器到相鄰燈的接地反射器或其它導(dǎo)電部件的通過周圍空氣的起弧。這趨向于在相鄰燈之間強加不期望的大的最小間距。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置。該裝置包括配置成生成沿封套內(nèi)表面的液體流的流發(fā)生器，及配置成在封套中生成電弧以便產(chǎn)生電磁輻射的第一和第二電極。該裝置還包括向外延伸超過一個電極、配置成容納一部分液體流的排放室(exhaust chamber)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種排放室對于閃光燈和連續(xù)弧光燈應(yīng)用都是有利的。在這方面，排放室的存在趨向于增加弧與液體流開始崩潰的位置之間的距離。因此，排放室趨向于減少由于液體流崩潰導(dǎo)致的湍流對弧的影響，由此提高弧的穩(wěn)定性。因此，對于連續(xù)和閃光燈應(yīng)用，排放室都趨向于提高弧光燈輻射輸出的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。
沿封套內(nèi)表面的液體流也是有利的。例如，這種液體流顯著降低了封套內(nèi)外表面之間的熱梯度，由此減小了封套上的熱應(yīng)力，這對于連續(xù)和閃光燈應(yīng)用都是有利的。這又允許使用比傳統(tǒng)閃光燈中厚的封套，由此允許使用具有較高機械強度的封套，以便更容易抵抗閃光過程中的突然壓力增加。增加封套厚度又允許采用較大直徑的管，由此允許較大較強的弧，而不會超過封套的應(yīng)力容限。沿封套內(nèi)表面的液體流還抑制或防止閃光過程中或連續(xù)工作過程中封套內(nèi)表面的燒蝕。此外，由于任何濺射的材料都趨向于被液體流沖到封套之外而不是象傳統(tǒng)閃光燈中那樣累積到內(nèi)表面上，因此這種液體流還減少了由于電極濺射造成的問題。因此，由這種裝置產(chǎn)生的輻照閃光或連續(xù)輻照輸出趨向于分別比由傳統(tǒng)閃光燈或連續(xù)弧光燈產(chǎn)生的輻照閃光或連續(xù)輻照輸出更可再現(xiàn)和隨時間一致。
排放室可以沿軸向向外延伸得足夠遠，超過一個電極，以便將該一個電極與由于排放室中液體流的崩潰所導(dǎo)致的湍流隔離。
流發(fā)生器可以配置成生成從液體流徑向向內(nèi)的氣體流，在這種情況下排放室可以延伸得足夠遠，超過所述一個電極，以便將該一個電極與由于液體和氣體流的混合所導(dǎo)致的湍流隔離。
電極可以配置成生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光，在這種情況下排放室優(yōu)選地具有足夠的容量來容納通過由于電放電脈沖導(dǎo)致的壓力脈沖向外推的一體積的液體。這種排放室對于閃光燈應(yīng)用是特別有利的，因為它增加了裝置的有效內(nèi)部容積，并由此幫助降低由于閃光導(dǎo)致的峰值內(nèi)部壓力和可能發(fā)生的任何關(guān)聯(lián)的沸騰與蒸汽生成。因此，減小了封套和其它部件上的機械應(yīng)力。此外，這種排放室允許通過閃光的增加的壓力而軸向向外推的水繼續(xù)流經(jīng)電極，由此減小這種水回濺到電極上的趨勢。通過減小液體濺到電極上的可能性，排放室趨向于增加電極壽命并減小將弧淬滅或熄滅的可能性。
第二電極可以包括陽極，而排放室可以軸向向外延伸，超過該陽極。
流發(fā)生器可以電絕緣。例如，所述裝置可以包括圍繞流發(fā)生器的電絕緣，而流發(fā)生器可以包括導(dǎo)體。流發(fā)生器的電絕緣允許裝置的較安全工作，而不用擔(dān)心流發(fā)生器與外部導(dǎo)體之間起弧，并允許多燈系統(tǒng)中相鄰燈的較近間距。作為流發(fā)生器的導(dǎo)體的可用性是有利的，因為它允許流發(fā)生器得益于金屬的機械強度以便抵抗閃光過程中的液體流壓力和背壓，而且還允許流發(fā)生器充當將陰極連接到電源的電連接器。
第一電極可以包括陰極，而電絕緣可以圍繞該陰極和到該陰極的電連接。這種實施方式趨向于進一步增強單燈系統(tǒng)的安全性并減小多燈系統(tǒng)中相鄰燈之間的最小間距。
該裝置還可以包括電連接，其中電連接又可以包括流發(fā)生器。因此，流發(fā)生器本身可以有利地充當陰極與電容器組或其它脈沖電源的負端子之間的電連接的一部分。
圍繞流發(fā)生器的電絕緣可以包括封套。圍繞流發(fā)生器的電絕緣還可以包括絕緣罩。在這種實施方式中，絕緣罩可以圍繞至少部分封套。
有利地，在封套和絕緣罩中包括流發(fā)生器允許流發(fā)生器設(shè)置在很接近于裝置軸的位置，這又允許比先前的流發(fā)生器部件位于封套外的水墻弧光燈更強的螺紋和螺栓的機械連接。這又有助于流發(fā)生器抵抗閃光的機械應(yīng)力，其中閃光的機械應(yīng)力趨向于將一些液體沿與流發(fā)生器方向相反的方向軸向向外推。
所述電絕緣還可以包括絕緣罩和封套的所述部分之間的空間中的壓縮氣體。
封套可以包括透明圓柱管。該管可以具有至少四毫米的厚度。在這方面，封套內(nèi)表面上的液體流降低了封套中的熱梯度，并因此允許比傳統(tǒng)閃光燈中所使用的管厚的管，由此給封套提供了抵抗閃光過程中壓力的大突然增加的較高機械強度。
所述管可以包括精鏜圓柱管，這趨向于提高與封套接合的密封的有效性，而且還趨向于提高沿封套內(nèi)表面的液體流的性能。
絕緣罩可以包括塑料和陶瓷中的至少一種。
第一和第二電極可以包括陰極和陽極，而陰極可以具有比陽極短的長度。在這方面，縮短的陰極趨向于具有較高的機械強度，這對于防止連續(xù)弧光燈應(yīng)用中的陰極振動是有利的，而且這對于抵抗閃光過程中突然的壓力變化和應(yīng)力也是有利的。
第一電極可以包括具有突出長度的陰極，陰極沿該突出長度在封套中沿軸向向內(nèi)、向著所述裝置的中心突出，超過封套中裝置的次最內(nèi)部件。突出長度可以小于陰極直徑的兩倍。因此，相對于其厚度，陰極可以比典型的傳統(tǒng)陰極短，由此提高其機械強度并向其提供抵抗連續(xù)工作中的振動或閃光過程中突然壓力改變和應(yīng)力的更大能力。
但是，相反，突出長度優(yōu)選地足夠長，以便防止流發(fā)生器與第二電極之間電弧的發(fā)生。這種長度對于其中流發(fā)生器是導(dǎo)體并形成陰極與脈沖電源之間電連接的部分的實施方式是優(yōu)選的，因為在這種實施方式中流發(fā)生器處于與陰極相同的電位。由此，在這種實施方式中需要確保陰極足夠長，以便防止在陽極和流發(fā)生器之間而不是陽極和陰極之間建立弧。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括配置成輻照一共同目標的多個上述裝置的系統(tǒng)。例如，這多個裝置可以配置成輻照一半導(dǎo)體晶片。
這多個裝置可以配置成彼此并聯(lián)。如果是這樣，則這多個裝置中的每個裝置優(yōu)選地排列在與這多個裝置中的相鄰裝置相對的方向上，使得這多個裝置中的所述每個裝置的陰極與這多個裝置中的所述相鄰裝置的陽極相鄰。因此，不管是在連續(xù)還是閃光工作中，由等離子體弧產(chǎn)生的強磁場都趨向于彼此抵消，特別是在有偶數(shù)個這樣排列的裝置的時候。
該系統(tǒng)還可以包括配置成向多個裝置中的每個裝置的流發(fā)生器提供液體的單個循環(huán)設(shè)備。在這種實施方式中，通過消除對用于每個裝置的獨立循環(huán)設(shè)備的需求，提供了更有效的系統(tǒng)。
該裝置還可以包括在封套外并從第一電極附近延伸到第二電極附近的導(dǎo)電反射器。
該裝置還可以包括與電極電聯(lián)系的多個電源電路。如果是這樣，則該裝置優(yōu)選地包括配置成隔離多個電源電路中的至少一個與多個電源電路中的至少另一個的隔離器。
每個電極都可以包括用于容納通過其中的冷卻劑流的冷卻劑通道。此外，至少一個電極可以包括具有至少一厘米厚度的鎢尖端。
有利地，這種電極趨向于具有比傳統(tǒng)電極長的壽命，尤其是對于閃光應(yīng)用，盡管對于連續(xù)工作也是如此。在這方面，盡管在閃光過程本身當中，尤其是持續(xù)時間為大約一毫秒或更短的快速閃光，電極表面的發(fā)熱趨向于比冷卻劑通過冷卻劑通道從電極除熱更快地發(fā)生，但液體冷卻趨向于減小電極熔化、濺射或釋放材料的趨勢。在閃光過程中，與傳統(tǒng)電極相比電極尖端的較大厚度給電極尖端提供了較大的熱容量，這趨向于減輕閃光的發(fā)熱效應(yīng)，并由此降低尖端趨向于熔化、濺射或損失材料的速率。就電極仍然可以以減小的速率損失材料來說，越厚的尖端為電極提供了能夠損失的越多材料，由此進一步延長了電極的壽命。沿封套內(nèi)表面的液體流從系統(tǒng)去除這種熔化或損失的材料，而不是允許其累積在封套的內(nèi)表面上，由此延長了封套壽命并保持裝置輻射輸出的頻譜與功率的一致性和再現(xiàn)性。
電極可以配置成生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光，而且裝置還可以包括配置成在第一和第二電極之間生成空閑電流的空閑電流電路。該空閑電流電路可以配置成在電放電脈沖之前的一時間段內(nèi)生成空閑電流，該時間段比液體流通過封套所需的流體通過時間(fluid transit time)長。例如，在液體流用大約三十毫秒通過封套的實施方式中，空閑電流電路可以配置成產(chǎn)生至少大約三十毫秒的空閑電流。
空閑電流電路可以配置成生成至少大約1×102安培的電流作為空閑電流。在這方面，電極中的冷卻劑通道允許比傳統(tǒng)閃光燈高得多的空閑或醞釀電流，而不會有傳統(tǒng)電極遭受這種高空閑電流時將趨向于發(fā)生的嚴重熔化或濺射。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)越高的空閑電流為閃光提供越一致、良好限定的啟動條件。更特別地，較高的空閑電流用于限定電極之間熱的、寬的離子化通道，準備好接收電放電脈沖。有效地，較高的空閑電流用于緊接在閃光之前降低電極之間的初始電阻(盡管閃光過程本身中的峰值阻抗可以在很大程度上保持不變)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這有利地導(dǎo)致裝置所產(chǎn)生的閃光的更大一致性和再現(xiàn)性，而且還趨向于減少電極材料的損失，由此導(dǎo)致更長的電極壽命。
空閑電流電路可以配置成在至少大約1×102毫秒內(nèi)生成至少大約4×102安培的電流作為空閑電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置。該裝置包括用于生成沿封套內(nèi)表面的液體流的裝置，還包括用于在封套中生成電弧以便產(chǎn)生電磁輻射的裝置。該裝置還包括用于容納一部分液體流的裝置，該用于容納的裝置向外延伸，超過用于生成的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種產(chǎn)生電磁輻射的方法。該方法包括生成沿封套內(nèi)表面的液體流，及在第一和第二電極之間、在封套中生成電弧以便產(chǎn)生電磁輻射。該方法還包括在向外延伸超過一個電極的排放室中容納一部分液體流。
容納可以包括將所述一個電極與由于排放室中液體流崩潰導(dǎo)致的湍流隔離。
該方法還可以包括生成從液體流徑向向內(nèi)的氣體流，而且容納可以包括將一個電極與由于液體和氣體流崩潰導(dǎo)致的湍流隔離。
生成電弧可以包括生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光，而且容納可以包括容納通過由于電放電脈沖導(dǎo)致的壓力脈沖向外推的一體積的液體。
生成液體流可以包括利用電絕緣的流發(fā)生器生成液體流。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括控制多個在此所述裝置來輻照如例如半導(dǎo)體晶片的一共同目標的方法。
控制可以包括使所述多個裝置中的每個裝置生成與所述多個裝置中的每個相鄰裝置中的電弧方向相反的方向上的電弧。
該方法還可以包括將多個電源電路中的至少一個與所述多個電源電路中的至少另一個隔離。
該方法還可以包括冷卻第一和第二電極。冷卻可以包括通過第一和第二電極的相應(yīng)冷卻劑通道來循環(huán)液體冷卻劑。
生成電弧可以包括生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光，而且該方法還可以包括在第一和第二電極之間生成空閑電流。生成空閑電流可以包括在電放電脈沖之前的一時間段內(nèi)生成空閑電流，該時間段比液體流通過封套所需的流體通過時間長。這可以包括生成至少大約1×102安培的電流作為空閑電流。更特別地，這可以包括在至少大約1×102毫秒內(nèi)生成至少大約4×102安培的電流作為空閑電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置。該裝置包括配置成生成沿封套內(nèi)表面的液體流的電絕緣的流發(fā)生器。該裝置還包括配置成在封套中生成電弧以便產(chǎn)生電磁輻射的第一和第二電極。
有利地，如上面所討論的，液體流減小了封套中的熱應(yīng)力，允許使用較厚的封套，抑制或防止了封套的燒蝕，并減少了由電極濺射造成的問題。因此，不管是對于閃光燈還是連續(xù)輻照應(yīng)用，這種裝置的輻照輸出都趨向于比傳統(tǒng)燈隨時間更一致和可再現(xiàn)。同時，流發(fā)生器電絕緣的事實允許裝置的較安全工作，而不用擔(dān)心流發(fā)生器與外部導(dǎo)體之間起弧，并在多燈系統(tǒng)中允許相鄰燈的較近間距。
該裝置優(yōu)選地包括包圍流發(fā)生器的電絕緣，因此，如果需要，則流發(fā)生器可以包括導(dǎo)體，在這種情況下，流發(fā)生器仍然通過電絕緣而得到電絕緣。有利地，如上面所討論的，作為流發(fā)生器的導(dǎo)體的可用性使得流發(fā)生器得益于金屬的機械強度來抵抗閃光過程中液體流壓力和背壓，而且還允許流發(fā)生器充當將陰極連接到電源的電連接器。
在一優(yōu)選實施方式中，第一電極包括陰極，而電絕緣圍繞該陰極和到該陰極的電連接。這種實施方式趨向于進一步增強單燈系統(tǒng)的安全性和減小多燈系統(tǒng)中相鄰燈之間的最小間距。
該裝置還可以包括電連接，該電連接又可以包括流發(fā)生器。因此，流發(fā)生器本身可以有利地充當陰極與電容器組或其它脈沖電源的負端子之間的電連接。
圍繞流發(fā)生器的電絕緣可以包括封套。
圍繞流發(fā)生器的電絕緣還可以包括絕緣罩。在這種實施方式中，絕緣罩可以圍繞封套的至少一部分。
有利地，如上面所討論的，在封套和絕緣罩中包括流發(fā)生器允許流發(fā)生器設(shè)置在很接近于裝置軸的位置，這又允許較強的機械連接，由此幫助流發(fā)生器抵抗閃光的機械應(yīng)力。
電絕緣還可以包括絕緣罩與封套部分之間的空間中的氣體。氣體可以包括如例如氮的絕緣氣體。在這種實施方式中，裝置還可以包括與絕緣罩的內(nèi)表面和封套部分的外表面配合以便密封所述空間中的氣體的一對彼此隔開的密封。氣體優(yōu)選地在大氣壓以上壓縮。
封套可以包括透明圓柱管。
所述管可以具有至少四毫米的厚度。更特別地，所述管可以具有至少五毫米的厚度。如上面所指出的，液體流降低了封套中的熱梯度，并因此允許比傳統(tǒng)閃光燈中所使用的那些管更厚的具有對應(yīng)更大的機械強度的管，由此給封套提供了抵抗閃光過程中壓力的大突然增加的更大能力。
所述管可以包括精鏜圓柱管。如果是這樣，則精鏜圓柱管可以具有至少低到5×10-2毫米的尺度容差。如所指出的，這種精鏜的使用提高了與封套接合的密封的有效性，而且還提高了沿封套內(nèi)表面的液體流的性能。
所述管可以包括石英。例如，所述管可以包括純石英，如合成石英。可選地，所述管可以包括例如摻鈰石英。純石英或摻鈰石英的使用是需要的，因為這些材料趨向于不受日曬作用的影響(由于石英中離子雜質(zhì)的UV吸收導(dǎo)致的石英變色；純石英缺少這種雜質(zhì)，而氧化鈰摻雜物吸收有害的UV并在它可被石英中的其它雜質(zhì)吸收之前將其能量重新發(fā)射為可見熒光)。這種實施方式對于其中需要隨時間恒定、可再現(xiàn)的閃光頻譜的應(yīng)用特別有利，如例如半導(dǎo)體退火應(yīng)用。
可選地，所述管可以包括藍寶石?？蛇x地，其它合適的透明材料也可以代替。
裝置的絕緣罩可以包括塑料和陶瓷中的至少一種。例如，絕緣罩可以包括ULTEM(TM)塑料。
第一和第二電極可以包括陰極和陽極，而陰極可以具有比陽極短的長度。在這方面，縮短的陰極趨向于具有抵抗閃光過程中的突然壓力改變和應(yīng)力的較高機械強度。
第一電極可以包括具有突出長度的陰極，陰極沿該突出長度在封套中沿軸向向內(nèi)、向著裝置的中心突出，超過封套中裝置的次最內(nèi)部件。
突出長度可以小于陰極直徑的兩倍。因此，相對于其厚度，陰極可以比典型的傳統(tǒng)陰極短，由此提高其機械強度。
但是，相反，突出長度優(yōu)選地足夠長，以便防止流發(fā)生器與第二電極之間電弧的發(fā)生。這種長度對于其中流發(fā)生器是導(dǎo)體并形成陰極與脈沖電源之間電連接的部分的實施方式是優(yōu)選的，因為在這種實施方式中流發(fā)生器處于與陰極相同的電位。因此，在這種實施方式中需要確保陰極足夠長，以防止在陽極和流發(fā)生器之間而不是陽極和陰極之間建立弧。
突出長度可以是至少三點五厘米。
流發(fā)生器可以包括次最內(nèi)的部件。超過流發(fā)生器的陰極突出長度可以小于五厘米。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括配置成輻照一共同目標的多個上述裝置的系統(tǒng)。該共同目標可以包括半導(dǎo)體晶片。
多個裝置可以配置成彼此并聯(lián)。如果是這樣，則這多個裝置中的每個裝置優(yōu)選地排列在與這多個裝置中的相鄰裝置相對的方向上。因此，這多個裝置中的每個裝置的陰極與這多個裝置中的相鄰裝置的陽極相鄰。有利地，如上面所指出的，由等離子體弧產(chǎn)生的強磁場趨向于彼此抵消，特別是在有偶數(shù)個裝置這樣排列的時候。
這多個裝置中的每個裝置的第一和第二電極之間的軸線可以與這多個裝置中的相鄰裝置的第一和第二電極之間的軸線隔開小于1×10-1米。由于流發(fā)生器電絕緣的事實而變得容易的這種很近的間距在單個多燈系統(tǒng)中允許較大數(shù)量的燈并排放置。
該系統(tǒng)還可以包括配置成向多個裝置中的每個裝置的流發(fā)生器提供液體的單個循環(huán)設(shè)備。如果是這樣，則該單個循環(huán)設(shè)備可以配置成從多個裝置中的每個裝置的排放端口接收液體和氣體。該單個循環(huán)設(shè)備可以包括配置成分離液體與氣體的分離器，而且可以包括從液體中去除粒子污染物的過濾器。
該單個循環(huán)設(shè)備可以配置成向流發(fā)生器提供具有小于大約1×10-5西門子每厘米的電導(dǎo)率的水作為液體。在這方面，具有如此低電導(dǎo)率的水趨向于充當好的絕緣體，因此對于在封套中產(chǎn)生的強電場中的使用是有利的。
該裝置還可以包括在封套外并從第一電極附近延伸到第二電極附近的導(dǎo)電反射器。如果是這樣，則該導(dǎo)電反射器可以接地。
該裝置還可以包括向外延伸超過一個電極、配置成容納一部分液體流的排放室。有利地，如上面所討論的，通過減小湍流對弧的影響，對連續(xù)和閃光應(yīng)用，排放室都趨向于提高裝置輻射輸出的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。
例如，排放室可以沿軸向向外延伸得足夠遠，超過所述一個電極，以便將其與由于排放室中的液體流崩潰所導(dǎo)致的湍流隔離。
流發(fā)生器可以配置成生成從液體流徑向向內(nèi)的氣體流。在這種實施方式中，排放室可以延伸得足夠遠，超過所述一個電極，以便將其與由于液體和氣體流混合所導(dǎo)致的湍流隔離。
電極可以配置成在其間生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光。在這種實施方式中，排放室優(yōu)選地具有足夠的容積來容納通過由于電放電脈沖導(dǎo)致的壓力脈沖向外推的一體積的液體。有利地，如上面所討論的，這種排放室?guī)椭鷾p小由于閃光導(dǎo)致的峰值內(nèi)部壓力，由此減小封套和其它部件上的機械應(yīng)力，并且也允許通過閃光的增加的壓力而沿軸向向外推的水繼續(xù)流經(jīng)電極，由此降低這種水向回濺到電極上的趨勢，這又趨向于增加電極壽命并減小電弧淬滅或熄滅的可能性。
該裝置還可以包括與電極電聯(lián)系的多個電源電路。例如，多個電源電路可以包括配置成在第一和第二電極之間生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光的脈沖供給電路。多個電源電路還可以包括配置成在第一和第二電極之間生成空閑電流的空閑電流電路。多個電源電路還可以包括配置成在第一和第二電極之間生成啟動電流的啟動電路。多個電源電路還可以附加地包括配置成在第一和第二電極之間生成維持電流的維持電路。
在這種實施方式中，所述裝置優(yōu)選地包括配置成隔離多個電源電路中的至少一個與多個電源電路中的至少另一個的隔離器。隔離器可以包括機械開關(guān)。可選地或附加地，隔離器可以包括二極管。
每個電極都可以包括用于接收通過其中的冷卻劑流的冷卻劑通道。
此外，至少一個電極可以包括具有至少一厘米厚度的鎢尖端。
有利地，出于在本文前面所討論的原因，這種電極趨向于具有比傳統(tǒng)電極更長的壽命。
電極可以配置成生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光。在這種實施方式中，裝置還可以包括配置成在第一和第二電極之間生成空閑電流的空閑電流電路。該空閑電流電路可以配置成在電放電脈沖之前的一時間段內(nèi)生成空閑電流，該時間段比液體流通過封套所需的流體通過時間長。例如，在液體流在3×101毫秒內(nèi)通過封套的實施方式中，空閑電流電路配置成生成至少3×101毫秒的空閑電流。
空閑電流電路可以配置成生成至少大約1×102安培的電流作為空閑電流。在這方面，如上面所指出的，電極中的冷卻劑通道允許比傳統(tǒng)閃光燈高得多的空閑或醞釀電流，而不會有傳統(tǒng)電極遭受這種高空閑電流時將趨向于發(fā)生的熔化或濺射。出于在本文前面所討論的原因，這種高空閑電流有利地導(dǎo)致裝置所產(chǎn)生的閃光的較高一致性和再現(xiàn)性，而且還趨向于減少電極材料的損失，由此導(dǎo)致較長的電極壽命。
空閑電流電路可以配置成在至少大約1×102毫秒內(nèi)生成至少大約4×102安培的電流作為空閑電流。
可選地，對于特定應(yīng)用，其它合適的空閑電流和持續(xù)時間也可以代替。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置。該裝置包括用于生成沿封套內(nèi)表面的液體流的電絕緣的裝置。該裝置還包括用于在封套中生成電弧以便產(chǎn)生電磁輻射的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種產(chǎn)生電磁輻射的方法。該方法包括利用電絕緣的流發(fā)生器生成沿封套內(nèi)表面的液體流。該方法還包括在第一和第二電極之間生成電弧以便產(chǎn)生電磁輻射。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括控制多個在此所述裝置以便輻照一共同目標的方法。該共同目標可以包括例如半導(dǎo)體晶片。
控制可以包括使所述多個裝置中的每個裝置生成與所述多個裝置中的相鄰裝置的電弧方向相反的方向上的電弧。有利地，如上面所討論的，這種配置允許由相鄰弧生成的強磁場基本上彼此抵消。
該方法可以包括在向外延伸超過一個電極的排放室中容納一部分液體流。這可以包括將所述一個電極與由于排放室中液體流的崩潰所導(dǎo)致的湍流隔離。
該方法可以包括生成從液體流徑向向內(nèi)的氣體流，而且容納可以包括將所述一個電極與由于液體和氣體流的崩潰所導(dǎo)致的湍流隔離。
生成電弧可以包括生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光，而且容納可以包括容納通過由于電放電脈沖所導(dǎo)致的壓力脈沖向外推的一體積的液體。有利地，如上面所討論的，通過減小封套上的機械應(yīng)力并降低液體回濺到電極上的可能性，這趨向于增加封套和電極的壽命。
該方法還可以包括隔離多個電源電路中的至少一個與多個電源電路中的其它電源電路。
該方法還可以包括冷卻第一和第二電極。冷卻可以包括通過第一和第二電極的相應(yīng)冷卻劑通道來循環(huán)液體冷卻劑。
生成電弧可以包括生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光，而且該方法還可以包括在第一和第二電極之間生成空閑電流。這可以包括在電放電脈沖之前的一時間段內(nèi)生成空閑電流，該時間段比液體流通過封套所需的流體通過時間長。例如，這可以包括生成至少3×101毫秒的空閑電流。生成可以包括生成至少大約1×102安培的電流作為空閑電流。例如，這可以包括在至少大約1×102毫秒內(nèi)生成至少大約4×102安培的電流作為空閑電流。如上面所討論的，與傳統(tǒng)閃光燈相比，這種大空閑電流趨向于增強閃光的一致性和再現(xiàn)性。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于產(chǎn)生輻照閃光的裝置。該裝置包括配置成生成沿封套內(nèi)表面的液體流的流發(fā)生器。該裝置還包括配置成在封套中生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光的第一和第二電極，該脈沖使電極釋放與電極在其連續(xù)工作過程中所釋放的粒子污染物不同的粒子污染物。該裝置還包括配置成從液體中去除粒子污染物的去除設(shè)備。
因此，有利地，與未配置成去除這種粒子污染物的先前連續(xù)直流水墻弧光燈相對照，這種裝置能夠防止這種粒子污染物累積在液體流中，由此保持裝置輸出功率和頻譜的一致性。
去除設(shè)備可以包括配置成從液體中過濾粒子污染物的過濾器。例如，過濾器可以配置成過濾小到兩微米的粒子。更特別地，過濾器可以配置成過濾小到一微米的粒子。再特別地，過濾器可以配置成過濾小到半微米的粒子。
可選地或附加地，去除設(shè)備可以包括流體循環(huán)系統(tǒng)的處置閥門(disposal valve)，該處置閥門可操作以便在至少液體流通過封套所需的流體通過時間內(nèi)處置液體流。例如，如果液體流典型地需要三十毫秒來通過裝置，則處置閥門可以與閃光同時或同期打開，而且可以在至少流體通過時間(在這個例子中是三十毫秒)內(nèi)保持打開，以便處置在閃光時存在于封套中的可能被污染的液體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于產(chǎn)生輻照閃光的裝置。該裝置包括用于生成沿封套內(nèi)表面的液體流的裝置。該裝置還包括用于在封套中生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光的裝置，脈沖使用于生成的裝置釋放與該用于生成的裝置在其連續(xù)工作過程中所釋放的粒子污染物不同的粒子污染物。該裝置還包括用于從液體中去除粒子污染物的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種產(chǎn)生輻照閃光的方法。該方法包括生成沿封套內(nèi)表面的液體流。該方法還包括在第一和第二電極之間、在封套中生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光，所述脈沖使電極釋放與電極在其連續(xù)工作過程中所釋放的粒子污染物不同的粒子污染物。該方法還包括從液體中去除粒子污染物。
去除可以包括從液體中過濾粒子污染物。過濾可以包括過濾小到兩微米的粒子。例如，過濾可以包括過濾小到一微米的粒子。更特別地，過濾可以包括過濾小到半微米的粒子。
可選地或附加地，去除可以包括在至少液體流通過封套所需的流體通過時間內(nèi)處置液體流。
盡管在本發(fā)明優(yōu)選實施方式的情況下，多種特征在此組合示出和描述，但應(yīng)當理解，如果需要，許多這種特征可以彼此獨立地采用。
通過結(jié)合附圖對本發(fā)明特定實施方式的以下描述的回顧，本發(fā)明的其它方面與特征將對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員變得顯而易見。


在說明本發(fā)明實施方式的附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置的前視圖；圖2示出了具有電源系統(tǒng)、流體循環(huán)系統(tǒng)和控制計算機的框圖表示的圖1裝置；圖3是圖1所示裝置的陰極部分的分段截面圖；圖4是圖3所示陰極部分的截面圖細節(jié)；圖5是圖3所示陰極部分的分解截面圖；圖6是圖3所示陰極部分的分解透視圖；圖7是圖1所示裝置的陽極部分的分段截面圖；圖8是從圖1所示裝置的封套內(nèi)側(cè)看，圖7所示陽極部分的第二陽極罩組件的正視圖；圖9是圖7所示陽極部分的分解截面圖；圖10是圖7所示陽極部分的分解透視圖；圖11是圖7所示陽極部分的陽極的陽極插件的側(cè)視圖；圖12是圖7所示陽極部分的陽極的陽極尖端的側(cè)視圖；圖13是圖12所示陽極尖端的內(nèi)表面的底視圖；圖14是圖1所示裝置的導(dǎo)電反射器的透視圖；圖15是圖2所示電源的電路圖；及圖16是包括多個類似于圖1所示裝置的裝置和單個流體循環(huán)設(shè)備的用于產(chǎn)生輻照閃光的系統(tǒng)的前視圖。
具體實施例方式
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明第一實施方式用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置以100總體示出。在這種實施方式中，裝置100包括配置成生成沿封套104的內(nèi)表面102液體流的流發(fā)生器(在圖1中未示出)。裝置100包括第一和第二電極，其在這種實施方式中分別包括陰極106和陽極108。陰極和陽極配置成在封套104中生成電弧，以便產(chǎn)生電磁輻射。在這種實施方式中，裝置100還包括以110總體示出的排放室，該排放室向外延伸超過一個電極并配置成容納一部分液體流。
更特別地，在這種實施方式中，排放室110沿軸向向外延伸超過陽極108。在本實施方式中，排放室110沿軸向向外延伸得足夠遠，超過陽極108，以便將陽極108與由于排放室110中液體流崩潰所導(dǎo)致的湍流隔離。
在這種實施方式中，電極，或更特別地是陰極106和陽極108，配置成生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光。還是在這種實施方式中，排放室110具有足夠的容積來容納通過由于電放電脈沖導(dǎo)致的壓力脈沖向外推的一體積的液體。由此，有利地，如上面所討論的，通過減小封套上的機械應(yīng)力并降低液體回濺到電極上的可能性，排放室110趨向于增加封套104和電極的壽命。
在這種實施方式中，裝置100包括以112總體示出的陰極側(cè)和以114總體示出的陽極側(cè)。在這種實施方式中包括導(dǎo)電反射器116的反射器將陰極與陽極側(cè)連接到一起。在這種實施方式中，導(dǎo)電反射器116電接地。
在本實施方式中，陰極側(cè)112包括絕緣罩118，在本實施方式中絕緣罩118栓接(bolt)到導(dǎo)電反射器116上。陽極側(cè)114包括連接在反射器116和排放室110之間的第一和第二陽極罩組件120和122。
參考圖2，裝置100示為與以130總體示出的電源系統(tǒng)電聯(lián)系并與以140總體示出的流體循環(huán)系統(tǒng)流體連通。
在這種實施方式中，裝置100包括在圖2中以150示出的流發(fā)生器。在這種實施方式中，流發(fā)生器是電絕緣的。
在本實施方式中，流發(fā)生器150包含在裝置100的陰極側(cè)112中。本實施方式的流發(fā)生器150包括用于將流發(fā)生器150連接到電源系統(tǒng)130的電連接器152。流發(fā)生器150還包括分別用于從流體循環(huán)系統(tǒng)140接收液體和氣體的液體入口端口154和氣體入口端口156。流發(fā)生器150還包括用于將陰極冷卻劑液體返回到流體循環(huán)系統(tǒng)的液體出口端口158。
在這種實施方式中，流體循環(huán)系統(tǒng)140包括與上文提到的美國專利中所述的那些類似的分離與凈化系統(tǒng)142。如在此和在上述美國專利中所描述的，總的來說，分離與凈化系統(tǒng)142從裝置100的排放室110接收液體與氣體、分離液體與氣體、冷卻液體與氣體兩者、過濾并凈化液體與氣體及將液體和氣體再循環(huán)回到流發(fā)生器150，以便以漩渦液體和氣體流的形式通過裝置100而再循環(huán)回來。此外，在本實施方式中，分離與凈化系統(tǒng)通過液體出口端口158從陰極106并通過排放室110從陽極108接收液體冷卻劑。所接收的液體冷卻劑被類似地冷卻和凈化，然后返回到流發(fā)生器150和第二陽極罩組件122，以便再循環(huán)通過陰極和陽極的內(nèi)部冷卻通道(未在圖2中示出)。
在這種實施方式中，在封套104中、在第一和第二電極之間生成的用于產(chǎn)生輻照閃光的電放電脈沖使電極釋放與電極在其連續(xù)工作過程中所釋放的粒子污染物不同的粒子污染物。更特別地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)與連續(xù)直流工作相對照，這種電放電脈沖使陰極106和陽極108釋放包括小到0.5-2.0μm的粒子的粒子污染物，在連續(xù)直流工作中由陰極和陽極釋放的粒子污染物典型地不包括小于5μm的粒子。
因此，在本實施方式中，裝置100包括至少一個配置成從接收自排放室110的液體中去除這種不同的粒子污染物的去除設(shè)備。更特別地，在這種實施方式中，裝置100的流體循環(huán)系統(tǒng)140包括兩個這種去除設(shè)備，即，分離與凈化系統(tǒng)142中的過濾器144和處置閥門160。
處置閥門160包括入口端口162，它通過該入口端口162從裝置100的排放室110接收液體和氣體。處置閥門還包括再循環(huán)出口端口164，它通過該再循環(huán)出口端口164將接收到的液體和氣體轉(zhuǎn)送到分離與凈化系統(tǒng)142。處置閥門160還包括處置出口端口166，當需要時，它通過該處置出口端口166處置接收到的液體和氣體。缺省地，再循環(huán)出口端口164是打開的，而處置出口端口166是關(guān)閉的。但是，在這種實施方式中，處置閥門可操作來在至少液體流通過封套104所需的流體通過時間內(nèi)處置從排放室110接收到的液體流。更特別地，在這種實施方式中，通過封套104的漩渦液體流的通過時間是大約30毫秒。因此，在每個電放電脈沖之后，處置閥門160都可控制為關(guān)閉再循環(huán)出口端口164而打開處置出口端口166至少30毫秒。更特別地，在這種實施方式中，處置閥門可控制為在每個電放電脈沖之后維持再循環(huán)出口端口164關(guān)閉和處置出口端口166打開至少100ms，以便允許有足夠的時間讓電放電脈沖時存在于封套104中的所有液體得到處置。
在這種實施方式中，處置閥門160的激勵由主控制器170控制，主控制器170還與電源系統(tǒng)130、分離與凈化系統(tǒng)142及與裝置100的各種傳感器(未示出)通信。在這種實施方式中，主控制器170包括控制計算機，該控制計算機包括處理器電路172，在這種實施方式中處理器電路172包括微處理器。處理器電路172由存儲在計算機可讀介質(zhì)174上的可執(zhí)行代碼配置成控制本實施方式的各種元件來執(zhí)行在此所述的功能性，在這種實施方式中計算機可讀介質(zhì)174包括硬盤驅(qū)動器?？蛇x地，其它合適的系統(tǒng)控制器、其它計算機可讀介質(zhì)或生成包含在通信介質(zhì)或載波中的信號的其它途徑也可以代替，其中信號指示控制器執(zhí)行在此所述的功能性。
在這種實施方式中，過濾器144配置成從液體中過濾粒子污染物。因此，在本實施方式中，過濾器配置成從液體中過濾小到兩微米的粒子。更特別地，在這種實施方式中，過濾器配置成從液體中過濾至少小到一微米的粒子。再特別地，在這種實施方式中，過濾器配置成從液體過濾至少小到半微米的粒子。
在本實施方式中，流體循環(huán)系統(tǒng)140的分離與凈化系統(tǒng)142包括用于將液體傳送到流發(fā)生器150的液體入口端口154的主液體出口端口180，以便提供沿封套104的內(nèi)表面102的漩渦液體流所需的液體及用于陰極106的冷卻劑。分離與凈化系統(tǒng)142還包括用于將氣體傳送到流發(fā)生器150的氣體入口端口156的氣體出口端口182及用于通過第二陽極罩組件122將陽極冷卻劑液體傳送到陽極108的第二液體出口端口184。系統(tǒng)142還包括用于通過流發(fā)生器150的液體出口端口158從陰極106接收液體冷卻劑的冷卻劑入口端口186及用于通過處置閥門160從排放室110接收液體和氣體的主入口端口188。系統(tǒng)142還包括用于接收液體和氣體的補充供給以便替換在每次閃光之后由處置閥門160處置的量的液體補充輸入端口190和氣體補充輸入端口192。
在這種實施方式中，液體補充輸入端口190與凈化水的供給連通，凈化水既充當用于漩渦液體流的液體又充當電極冷卻劑。更特別地，在這種實施方式中，凈化水具有小于大約十微西門子每厘米的電導(dǎo)率。再特別地，在這種實施方式中，凈化水的電導(dǎo)率在大約五到大約十微西門子每厘米之間。這種低電導(dǎo)率的水充當良好的電絕緣，因此對于本實施方式中的使用是有利的，其中水要遭受封套104中的強電場?？蛇x地，如果需要，則對于特定應(yīng)用，其它合適的液體也可以代替。
在這種實施方式中，氣體補充輸入端口192與在這種實施方式中是氬的惰性氣體的供給連接。在本實施方式中，由于與諸如氙或氪的其它惰性氣體相比相對低的成本，因此氬是優(yōu)選的。但是，可選地，如果需要，則其它合適的氣體或氣體混合物也可以代替。
在這種實施方式中，電源系統(tǒng)130包括與陰極106聯(lián)系的負端子132及與陽極108聯(lián)系的正端子134。更特別地，在這種實施方式中，負端子132連接到流發(fā)生器150的電連接器152，在這種實施方式中流發(fā)生器150包括導(dǎo)體并與陰極106電聯(lián)系。類似地，在這種實施方式中，正端子134連接到第二陽極罩組件122，第二陽極罩組件122也包括導(dǎo)體并與陽極108電聯(lián)系。在這種實施方式中，正端子134電接地，而且任何所需的電壓都通過相對于接地的正端子134降低負端子132的電位來生成。因此，在本實施方式中，裝置100的外部暴露的導(dǎo)電部件，如第二陽極罩組件122和反射器116，維持在相同的(接地)電位。
陰極側(cè)參考圖1-3，在圖3中更具體地示出了裝置100的陰極側(cè)112。在這種實施方式中，陰極側(cè)112包括流發(fā)生器150，在這種實施方式中流發(fā)生器150電絕緣并配置成生成沿封套104內(nèi)表面102的液體流。
在這種實施方式中，電絕緣的流發(fā)生器150包括導(dǎo)體。更特別地，在這種實施方式中，流發(fā)生器150由黃銅組成。在這方面，黃銅具有抵抗由于閃光導(dǎo)致的機械應(yīng)力的合適機械強度并充當陰極106與電源130之間導(dǎo)電性電路徑，電源130的負端子132在其電連接器152連接到流發(fā)生器150(圖2所示的電連接器152和液體出口端口158在圖3中未示出，因為它們不在圖3所示截面圖的平面中)。因此，在這種實施方式中，除了如以下更具體描述的生成液體和氣體的漩渦流，流發(fā)生器150及其電連接器152還充當?shù)疥帢O106的電連接?？蛇x地，除了黃銅，流發(fā)生器150可以包括一種或多種其它合適的導(dǎo)體。
或者，作為另一種可選方案，除了象本實施方式中那樣被絕緣材料圍繞，流發(fā)生器150可以依靠由電絕緣材料組成或包括電絕緣材料來電絕緣，在這種情況下，如果需要，則到陰極的電連接可以通過附加的接線提供。
在其中流發(fā)生器150是導(dǎo)體的這種實施方式中，陰極側(cè)112包括圍繞流發(fā)生器150的電絕緣。更特別地，在這種實施方式中，圍繞流發(fā)生器150的電絕緣包括封套104，還包括絕緣罩118。如圖3所示，在這種實施方式中，絕緣罩118圍繞至少部分封套104，或更特別地，封套104的端部300。
在本實施方式中，絕緣罩118包括塑料和陶瓷中的至少一種。更特別地，在這種實施方式中，絕緣罩118由ULTEM(TM)塑料組成?？蛇x地，其它合適的絕緣材料，如例如其它塑料或陶瓷，也可以代替。
在這種實施方式中，封套104包括透明圓柱管。在這種實施方式中，所述管具有至少四毫米的厚度。更特別地，在這種實施方式中，所述管具有至少五毫米的厚度。再特別地，在這種實施方式中，所述管具有至少五毫米的厚度并具有45毫米的內(nèi)直徑和55毫米的外直徑。如在本文前面所討論的，由于在傳統(tǒng)閃光燈中管的等離子體加熱的內(nèi)表面與冷卻的外表面之間產(chǎn)生的熱梯度，應(yīng)當理解比3mm厚的管通常認為對閃光燈應(yīng)用是不合適的。沿封套104的內(nèi)表面102的漩渦液體流減小了這種熱梯度，由此允許更厚的管用作封套104。因此，在本實施方式中，由于其更大的厚度，因此封套104具有比傳統(tǒng)閃光燈中更高的機械強度，因此能更好地抵抗與由于閃光造成的快速壓力變化關(guān)聯(lián)的機械應(yīng)力。
在這種實施方式中，封套104包括精膛圓柱管。更特別地，在這種實施方式中，精膛圓柱管具有至少低到0.05毫米的尺度容差。在這方面，這種精膛趨向于提供更可靠的密封來抵抗閃光過程中封套中高壓力。此外，封套內(nèi)表面增強的光滑度趨向于提高沿封套內(nèi)表面流動的漩渦液體流的性能，還趨向于降低電極腐蝕。
在本實施方式中，封套104，或更特別地是精膛圓柱管，包括石英管。再特別地，在這種實施方式中，石英管是摻鈰石英管，摻有氧化鈰以避免前面所描述的日曬作用/變色難點。因此，在本實施方式中，通過避免這種日曬作用/變色，提高了由裝置100產(chǎn)生的閃光的輸出頻譜的一致性和再現(xiàn)性?？蛇x地，封套104可以包括純石英，如例如合成石英，這也趨向于避免日曬作用/變色缺點。但是，可選地，如果對于特定應(yīng)用頻譜的一致性和再現(xiàn)性不重要，則封套104可以包括遭受日曬作用的材料，如例如普通的透明熔凝石英。更一般地，如果需要，則依賴于特定應(yīng)用所需的機械和熱健壯性，如例如藍寶石的其它透明材料也可以代替。
在本實施方式中，電絕緣，或更特別地是封套104和絕緣罩118，圍繞陰極106和到陰極106的電連接。如上面所指出的，在這種實施方式中，到陰極106的電連接包括流發(fā)生器150和電連接器152(在圖3截面圖的平面中未示出)，通過該電連接，陰極106與圖2所示電源系統(tǒng)130的負端子132電聯(lián)系。
在這種實施方式中，圍繞流發(fā)生器150的電絕緣還包括絕緣罩118和封套端部300之間的空間中的氣體。更特別地，在這種實施方式中，裝置100包括一對彼此隔開的密封302和304，它們與絕緣罩118的內(nèi)表面306和封套104端部300的外表面308配合，以便密封所述空間中的氣體。在這種實施方式中，氣體是壓縮的。更特別地，在這種實施方式中，氣體是壓縮的氮。為了用壓縮的N2對表面306和308及密封302和304之間的空間加壓，絕緣罩118包括入口閥門310和出口閥門312。在這種實施方式中，密封302和304之間的氮壓力維持在比封套104中的典型壓力高的壓力。更特別地，在本實施方式中，封套中的壓力典型地處于大約2個大氣壓的量級，而密封之間的氮氣壓維持在大約這個壓力的三倍，或換句話說，大約6個大氣壓的量級。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)保持空間清潔干燥的密封302和304之間空間中的這種加壓絕緣有助于提供弧的理想啟動條件集。
盡管可選地，其它合適的密封也可以代替，但在這種實施方式中，密封302和304包括O環(huán)。
參考圖2、3、4和5，除了生成封套104的內(nèi)表面102上的液體流，在這種實施方式中，流發(fā)生器150還配置成生成從液體流徑向向內(nèi)的氣體流。因此，在本實施方式中，排放室110延伸得足夠遠，超過陽極108，以便將陽極108與由于排放室110中液體和氣體流混合導(dǎo)致的湍流隔離。
參考圖3、4和5，為了生成液體和氣體流，在本實施方式中，流發(fā)生器150包括螺紋連接到氣體漩渦發(fā)生器322和液體漩渦發(fā)生器324的流發(fā)生器芯320。在這種實施方式中，氣體和液體漩渦發(fā)生器在與漩渦液體和氣體流方向相反的方向有螺紋，使得來自液體和氣體流的反作用壓力是在趨向于使螺紋連接變緊而不是變松的旋轉(zhuǎn)方向。可選地，將氣體和液體漩渦發(fā)生器連接到所述芯的其它合適方式也可以代替。
在本實施方式中，鎖環(huán)321防止絕緣罩118中的流發(fā)生器芯320變松。在這種實施方式中包括O環(huán)的密封326在流發(fā)生器芯320和封套104的內(nèi)表面102之間提供了緊密密封。
此外，在這種實施方式中，墊圈329插入到封套104的外邊緣和絕緣罩118之間。盡管可選地，其它合適的材料也可以代替，但在本實施方式中，墊圈329包括特氟隆。
另一密封330在流發(fā)生器芯320和液體漩渦發(fā)生器324之間提供了緊密密封。
參考圖2至5，在這種實施方式中，為了生成封套104的內(nèi)表面102上的漩渦液體流，來自流體循環(huán)系統(tǒng)140的加壓液體在流發(fā)生器150通過其液體入口端口154接收。加壓液體通過在流發(fā)生器芯320中限定的液體進入通道340。一些液體被強迫通過多個洞，如在342和344所示出的那些洞，這些洞通過流發(fā)生器芯320的本體延伸到限定在流發(fā)生器芯320和液體漩渦發(fā)生器324之間的歧管空間(manifold space)346中。從歧管空間346，液體被強迫通過多個洞，如在348和350所示出的那些洞，這些洞延伸通過液體漩渦發(fā)生器324的本體(洞350不在圖3-5截面圖的平面中，但其一部分可以通過圖4的歧管空間346看到)。洞348和350及通過液體漩渦發(fā)生器324本體的其它類似洞中的每個洞都是成角度的，因此當液體被強迫通過洞時，它不僅獲得相對于封套的徑向和軸向方向的速度分量，而且還獲得與封套內(nèi)表面102的圓周相切的速度分量。因此，當加壓液體離開洞348、350及其它類似的洞時，它形成漩渦液體墻，當它在軸向方向上向著陽極108通過封套時環(huán)繞封套104的內(nèi)表面102。
在這種實施方式中，每個電極都包括用于容納通過其中的冷卻劑流的冷卻劑通道。更特別地，在本實施方式中，除了如上所述通過洞342和344離開液體進入通道340以便形成漩渦液體流的部分進入液體，流經(jīng)液體進入通道340的液體的剩余部分被推入陰極冷卻劑通道360并充當冷卻陰極106的冷卻劑。
在這種實施方式中，陰極106包括在這種實施方式中是黃銅的中空陰極管道362。陰極管道362的敞開外端擰到通過流發(fā)生器芯320限定的孔中，有一密封363在陰極管道和流發(fā)生器芯之間提供緊密密封。在本實施方式中也是黃銅的陰極插件364螺紋連接到陰極管道362的內(nèi)端。陰極106還包括圍繞陰極管道362的陰極體376。在這種實施方式中是黃銅的陰極體376擰到通過流發(fā)生器芯320限定的孔的較寬部分中，有一密封377在陰極體和流發(fā)生器芯之間提供緊密密封。在這種實施方式中，陰極106還包括螺紋連接到陰極體376并圍繞陰極插件364的陰極頭370。陰極尖端372安裝到陰極頭370。在這種實施方式中，陰極頭370和陰極尖端372都是導(dǎo)體。更特別地，在這種實施方式中，陰極頭370包括銅，而陰極尖端372包括鎢。因此，參考圖2-4，將理解從電源系統(tǒng)130的負端子132、通過電連接器152和流發(fā)生器芯320、通過陰極體376和陰極頭370、到陰極尖端372形成了電通路，由此允許電子從負端子132流到陰極尖端372，以便在陰極106和陽極108之間建立弧。
如果需要，其它合適類型的連接也可以代替各種螺紋連接。例如，如果需要，則陰極頭370可以焊接或熔接到陰極體376。
在這種實施方式中，陰極冷卻劑通道360限定于中空的陰極管道362中。冷卻劑液體繼續(xù)通過冷卻劑通道360，進入中空的陰極插件364。冷卻劑液體經(jīng)過限定通過陰極插件364的洞366并進入在陰極插件364和陰極頭370之間限定的空間368，陰極尖端372安裝到陰極頭370。因此，當冷卻劑液體經(jīng)過空間368時，它從陰極頭370并由此間接地從陰極尖端372去除熱量。如以下結(jié)合類似的陽極108的頭更具體討論的，在這種實施方式中，陰極頭370的內(nèi)表面(未示出)有多個平行的槽(未示出)，用于沿所需的方向引導(dǎo)液體冷卻劑。冷卻劑液體由所述槽引導(dǎo)通過空間368，然后進入在陰極管道362和陰極體376之間限定的空間374。冷卻劑液體從空間374進入在流發(fā)生器芯320中限定的冷卻劑離開通道(在圖3-5的截面圖的平面中未示出)，它通向圖2所示的液體出口端口158，通過該出口端口158冷卻劑液體返回到流體循環(huán)系統(tǒng)140的分離與凈化系統(tǒng)142的冷卻劑入口端口186。
在這種實施方式中，鎢陰極尖端372具有至少一厘米的厚度。因此，有利地，如在本文前面所討論的，上述陰極106的液體冷卻與相對厚的鎢陰極尖端372的結(jié)合趨向于給陰極106提供比傳統(tǒng)電極長的壽命。
在這種實施方式中，以類似于上述液體漩渦發(fā)生器324生成漩渦液體流的方式，氣體漩渦發(fā)生器322生成漩渦氣體流。在這種實施方式中，加壓氣體在流發(fā)生器150的氣體入口端口156從分離與凈化系統(tǒng)142的氣體出口端口182接收。加壓氣體通過在流發(fā)生器芯320中限定的氣體進入通道380，最終通過如在382所示的多個洞離開氣體進入通道，這些洞延伸通過氣體漩渦發(fā)生器322的本體(洞382不在圖3-5截面圖的平面中，但可以在圖4中看到)。加壓氣體通過洞382及類似的洞離開，并撞擊液體漩渦發(fā)生器324的內(nèi)表面384。就象液體漩渦發(fā)生器324的洞348和350，氣體漩渦發(fā)生器322的洞382和其它類似洞是成角度的，使得離開的氣體不僅具有相對于封套的軸向和徑向方向的速度分量，而且具有與液體漩渦發(fā)生器324的內(nèi)表面384的內(nèi)圓周相切的方向上的速度分量。因此，當氣體通過洞382和其它類似洞而推出時，它形成漩渦氣體流，當它在軸向方向經(jīng)過封套104時環(huán)繞圓周方向。在這種實施方式中，氣體漩渦發(fā)生器322的洞382和其它類似洞的角度是在與液體漩渦發(fā)生器324的洞348和350及類似洞相同的方向上成角度，因此當它們經(jīng)過封套時，液體和氣體在相同的方向旋轉(zhuǎn)。
返回去參考圖3和4，在這種實施方式中，陰極106具有突出長度，它沿該突出長度在封套104中軸向向內(nèi)、向著裝置100的中心突出，超過封套中裝置的次最內(nèi)部件。在這種實施方式中，該次最內(nèi)部件是流發(fā)生器，或者更特別地，是其液體漩渦發(fā)生器324。
在本實施方式中，陰極的突出長度小于陰極106直徑的兩倍。因此，相對于其直徑，陰極106比傳統(tǒng)陰極短，這給了它更高的剛性和機械強度來抵抗與閃光關(guān)聯(lián)的大突然壓力改變。絕對地說，在本實施方式中，超過流發(fā)生器的陰極突出長度小于五厘米。
但是，同時，在本實施方式中，陰極106的突出長度足夠長，以防止電放電脈沖在流發(fā)生器150和陽極108之間而不是在陰極和陽極之間發(fā)生。更特別地，在這種實施方式中，突出長度是至少三點五厘米。
在本實施方式中，陰極106的陰極尖端372具有至少一厘米的厚度。因此，有利地，如在本文前面所討論的，下述陰極106的液體冷卻和相對厚的鎢陰極尖端372的結(jié)合趨向于給陰極106提供比傳統(tǒng)電極長的壽命。
陽極側(cè)參考圖2和7-10，在圖7中更具體地示出了裝置100的陽極側(cè)114。總的來說，在這種實施方式中，陽極側(cè)114包括陽極108、反射器116、第一和第二陽極罩組件120和122及排放室110。
在這種實施方式中，排放室110具有內(nèi)表面700，該內(nèi)表面在這種實施方式中具有截頭圓錐體的形狀，在軸向向外延伸通過陽極108的同時徑向向內(nèi)錐化。但是，可選地，該內(nèi)表面可以是圓柱體，或者可以向外而不是向內(nèi)錐化。優(yōu)選地，排放室110的內(nèi)表面700配置成允許液體流在離開封套104之后沿內(nèi)表面700繼續(xù)漩渦，使得漩渦液體在排放室110中繼續(xù)與漩渦氣體流分離，因為這使得在弧建立時氣體(而不是氣體和水的混合物)得以退回封套104中。
在這種實施方式中，排放室110連接到配件702，配件702在本實施方式中是不銹鋼配件。在這種實施方式中包括O環(huán)的密封703在排放室110的內(nèi)表面700和配件702之間提供緊密密封。配件702連接到軟管，通過該軟管，離開排放室110的液體和氣體漩渦流返回流體循環(huán)系統(tǒng)140。
盡管在這種實施方式中陰極106具有比陽極108短的長度，但是參考圖7和8，在本實施方式中，陽極108在某種程度上類似于陰極106。更特別地，在這種實施方式中，陽極108包括陽極管道704，其外端擰到通過第二陽極罩組件122限定的孔中。密封706在陽極管道704的外端和第二陽極罩組件122之間提供緊密密封。陽極108還包括陽極體708，它被擰到通過第二陽極罩組件122限定的孔的較寬部分中，有一密封710在陽極體708和第二陽極罩122之間提供緊密密封。陽極管道704螺紋連接到陽極插件712，而陽極體708螺紋連接到陽極頭714，陽極尖端716安裝到陽極頭714。陽極體708和陽極頭714圍繞陽極管道704和陽極插件712。同樣，與陰極一樣，如果需要，則其它合適類型的連接，如焊接或熔接，可以代替上述的螺紋連接。
在這種實施方式中，陽極管道704、陽極體708及陽極插件712由黃銅制成，陽極頭714由銅制成，而陽極尖端716由鎢制成?？蛇x地，如果需要，則其它合適的材料可以代替。在這種實施方式中，鎢陽極尖端716具有至少一厘米的厚度。因此，有利地，如在本文前面所討論的，下述陽極108的液體冷卻與相對厚的鎢陽極尖端716的結(jié)合趨向于給陽極108提供比傳統(tǒng)電極長的壽命。
參考圖2、7、8和11-13，為了向陽極108提供液體冷卻劑流，在這種實施方式中，裝置100的陽極側(cè)114包括圖7所示的安裝到第二陽極罩122的液體入口720。液體入口720從圖2所示的分離與凈化系統(tǒng)142的液體出口端口184接收加壓的液體冷卻劑。液體冷卻劑通過液體入口720傳送到在第二陽極罩122中限定的冷卻劑導(dǎo)管722。冷卻劑導(dǎo)管722將液體傳送到在陽極管道704的外表面和陽極體708的內(nèi)表面之間限定的空間732。通過圖3下半部分所示空間732的第一部分的加壓液體冷卻劑的第一部分進入在陽極插件712和陽極頭714之間限定的空間728。當液體通過空間728時，它從陽極頭714并由此從陽極尖端716去除熱量。如圖13所示，在本實施方式中，陽極頭714的內(nèi)表面730包括多個平行的槽，用于在所需的方向上引導(dǎo)液體冷卻劑。如圖7所示，在通過陽極插件712限定的洞726的附近，所述槽將來自空間728的液體冷卻劑的第一部分引導(dǎo)到圖3上半部分所示空間732的第二部分。加壓液體冷卻劑的第二部分從冷卻劑導(dǎo)管722沿空間732的第二部分直接到達洞726的附近。然后，加壓液體冷卻劑的兩部分都通過洞726并進入在陽極管道704內(nèi)部限定的冷卻劑通道724。液體冷卻劑繼續(xù)向外行進通過冷卻劑通道724，直到進入排放室110。
參考圖2和7-10，除了提供上述液體冷卻劑通道，在這種實施方式中，第二陽極罩組件122還提供陽極108和電源系統(tǒng)130之間的電連接。在這種實施方式中，第二陽極罩組件122包括導(dǎo)體。更特別地，在這種實施方式中，第二陽極罩組件122由黃銅制成。通過圖9和10所示的電連接器900，第二陽極罩組件122連接到電源系統(tǒng)130的(在這種實施方式中接地的)正端子134。盡管可選地，其它合適類型的電連接器也可以代替，但在這種實施方式中，電連接器900包括四個擠壓型接線片連接器(compression-style lug connector)。因此，第二陽極罩組件122完成電連接，允許電子從陽極尖端716、通過陽極頭714并通過陽極體708，流入并通過第二陽極罩組件122及其電連接器900流到電源系統(tǒng)130的正端子134。
參考圖2、9和10，在這種實施方式中，第二陽極罩組件122包括壓力變換器端口902，用于在其中容納壓力變換器904。壓力變換器與圖2所示的控制器170通信，它向控制器170發(fā)送指示封套104中壓力的信號。
參考圖7和9，在這種實施方式中，封套104通過反射器116和第一陽極罩組件120中的相應(yīng)孔來容納，并緊貼地容納在第二陽極罩組件122中。在這種實施方式中包括O環(huán)的密封740在封套104的外表面和第二陽極罩組件122之間提供緊密密封。在這種實施方式中包括特氟隆墊圈的墊圈742插入到封套104的外端和第二陽極罩組件122之間。
參考圖7和8，在圖8中示出了第二陽極罩組件122的另一視圖。第二陽極罩組件122的中心部分802安裝在通過第二陽極罩組件122限定的孔804的中心，陽極體708連接到該中心部分802。唇緣806將中心部分802連接到第二陽極罩組件122的剩余部分并在孔804中支撐中心部分802，并由此支撐陽極108。冷卻劑導(dǎo)管722通過唇緣806延伸到通過中心部分802限定的孔。
在工作過程中，由圖2和3所示的流發(fā)生器生成的液體和氣體漩渦流通過孔804并進入排放室110，只是部分地被唇緣806中斷。在這方面，唇緣806的大小優(yōu)選地要足夠大，以便提供足夠的機械強度來支持陽極108抵抗在每次閃光過程中導(dǎo)致的大機械應(yīng)力，但另一方面優(yōu)選地盡可能小，以便最小化對封套104的內(nèi)表面102上的液體漩渦流的干擾。
在這種實施方式中，第一陽極罩組件120包括塑料，或更特別地，是ULTEM(TM)塑料?？蛇x地，如例如陶瓷的其它合適材料也可以代替。在連接了第二陽極罩組件122的電源正端子接地的本實施方式中，為了消除地回路，絕緣體對于第一陽極罩組件120是優(yōu)選的，但不是必需的。因此，可選地，如果需要，則第一陽極罩組件可以包括導(dǎo)體。
反射器參考圖2和14，在圖14中更具體地示出了導(dǎo)電的反射器116。在這種實施方式中，反射器包括導(dǎo)體，或更特別地，是鋁。可選地，其它合適的材料與配置也可以代替。如所指出的，在這種實施方式中，反射器116接地。在這種實施方式中，反射器在封套104外從陰極106的附近延伸到陽極108的附近。
電源參考圖2和15，電源系統(tǒng)130在圖15中更具體地示出。在這種實施方式中，電源系統(tǒng)130包括與電極，或更特別地與陰極106和陽極108，電聯(lián)系的多個電源電路。
再特別地，在這種實施方式中，多個電源電路包括配置成在第一和第二電極之間生成電放電脈沖的脈沖供給電路1500、配置成在第一和第二電極之間生成空閑電流的空閑電流電路1502、配置成在第一和第二電極之間生成啟動電流的啟動電路1504及配置成在第一和第二電極之間生成維持電流的維持電路1506。
在這種實施方式中，電源系統(tǒng)130包括至少一個配置成隔離多個電源電路中的至少一個與多個電源電路中的至少另一個的隔離器。更特別地，在這種實施方式中，第一隔離器包括機械開關(guān)1510，當斷開時，該開關(guān)用于將空閑電流電路1502和維持電路1506的負端子與啟動電路1504的負端子隔離。還是在這種實施方式中，第二隔離器包括隔離二極管1512，配置成將空閑電流電路1502和維持電路1506與脈沖供給電路1500隔離。在這種實施方式中，機械開關(guān)1510包括ROSS型GD60-P60-800-2C-40機械開關(guān)并可響應(yīng)來自圖2所示控制器170的控制信號而電激勵。在本實施方式中，隔離二極管1512包括6kVRRM二極管。可選地，其它合適的隔離器也可以代替。
在本實施方式中，空閑電流電路1502、啟動電路1504及維持電路1506每個都接收交流功率，或更特別地，480V、60Hz的三相功率。類似地，脈沖供給電路1500也包括直流電源1514，它接收類似的480V/60Hz功率，如下所述，它將該功率轉(zhuǎn)換成直流電壓，以便給脈沖供給電路的電容器充電。在這種實施方式中，直流電源1514可調(diào)節(jié)以便產(chǎn)生高達4kV的所需的直流充電電壓。如圖15所示，在這種實施方式中，480V/60Hz交流功率還用于供給其它設(shè)備，如圖2所示流體循環(huán)系統(tǒng)140的主泵(未示出)。類似地，在這種實施方式中，480V/60Hz功率還提供給多個變壓器，變壓器又向圖2所示的控制器170及流體循環(huán)系統(tǒng)140的凈化器(未示出)提供110V交流功率。如果需要，220V功率也可以從進入的480V功率得到。
在這種實施方式中，空閑電流電路1502整流進入的480V交流功率并產(chǎn)生高達600A的可控直流電流。在這種實施方式中，空閑電流電路1502的正端子電接地，因此，通過相對于地來降低負端子的電位而生成直流電壓。
在本實施方式中，空閑電流電路1502與圖2所示的控制器170通信。當機械開關(guān)1510閉合時，空閑電流電路1502接收從控制器170接收的指定所需空閑電流的數(shù)字命令，它響應(yīng)于該命令使指定的空閑電流在裝置100的陰極106和陽極108之間流動。在這種實施方式中，空閑電流電路1502包括可以從美國馬薩諸塞SatCon Technology Corporationof Cambridge的分公司，加拿大安大略SatCon Power System of Burlington獲得的SatCon型HCSR-480-1000直流電源電路?？蛇x地，任何其它合適類型的空閑電流電路都可以代替。
在這種實施方式中，啟動電路1504只用于最初在陰極106和陽極108之間建立弧。為了實現(xiàn)這個目的，在本實施方式中，啟動電路1504接收480V/60Hz交流功率，它將其整流并用于給多個內(nèi)部電容器(未示出)充電。當其上升的內(nèi)部電源達到預(yù)定閾值例如30kV時，啟動電路1504遞送電流脈沖(例如，10A)，以便在陰極106和陽極108之間建立弧。
在本實施方式中，維持電路1506在啟動時及緊接著其后使用，以便維持陰極106和陽極108之間的弧。在這種實施方式中，維持電路接收480V/60Hz交流功率，它將其整流，以便產(chǎn)生15A的恒定電流直流輸出。維持電路1506的正端子與電源系統(tǒng)130的正端子134聯(lián)系，由此與陽極108聯(lián)系。維持電路1506的負端子可以設(shè)置成通過啟動電路1504間接地或者通過閉合機械開關(guān)1510直接地與陰極106電聯(lián)系，后者的直接連接允許電子從維持電路1506的負端子通過磁芯電感器1508、通過隔離二極管1512、通過開關(guān)1510并通過電源的負端子132流到陰極106。盡管可選地，其它合適的電感也可以代替，但在這種實施方式中，磁芯電感器1508具有50毫亨的電感。
在這種實施方式中，脈沖供給電路1500用于在陰極106和陽極108之間生成產(chǎn)生所需輻照閃光的電放電脈沖。為了實現(xiàn)這個目的，脈沖供給電路1500接收480V/60Hz交流功率，該功率被直流電源1514整流以便產(chǎn)生直流電壓，該直流電壓用于給多個電容器充電。更特別地，在這種實施方式中，電容器包括并聯(lián)連接的第一和第二電容器1520和1522。盡管可選地，其它合適的電容器也可以代替，但在這種實施方式中，第一和第二電容器中的每個都具有7900μF的電容。在這種實施方式中，脈沖供給電路1500還包括二極管1524和1526、電阻器1528、1530、1532和1534及轉(zhuǎn)儲繼電器(dump relay)1536，所有都如圖15所示而配置。在這種實施方式中，電阻器1528、1530、1532和1534分別具有60Ω、5Ω、20kΩ和20kΩ的電阻。
在這種實施方式中，為了在需要時給電容器放電并生成電放電脈沖，脈沖供給電路1500包括放電開關(guān)。更特別地，在這種實施方式中，放電開關(guān)包括與圖2所示控制器170聯(lián)系的可控硅整流器(SCR)1540。如將理解的，SCR 1540將不導(dǎo)通，直到柵電壓由控制器170施加到SCR1540，響應(yīng)于此，SCR 1540將開始導(dǎo)通并且只要流經(jīng)它的電流超過SCR的固有保持電流，就繼續(xù)導(dǎo)通。因此，SCR 1540不允許脈沖供給電路1500的電容器放電，直到柵電壓由控制器170施加到SCR 1540，作為響應(yīng)，脈沖供給電路的電容器被允許放電。在這種實施方式中，通過在本實施方式中具有4.6微亨電感的電感器1542。可選地，其它合適類型的放電開關(guān)也可以代替。
工作參考圖2和15，在這種實施方式中，控制器170，或更特別地是其處理器電路172，由存儲在計算機可讀介質(zhì)174中的包括可執(zhí)行指令代碼的例程配置成與流體循環(huán)系統(tǒng)140和電源系統(tǒng)130的相關(guān)部件通信，以便使用裝置100產(chǎn)生輻照閃光，如以下更具體描述的。
如以上結(jié)合圖3-5更具體描述的，處理器電路172首先指向向流體循環(huán)系統(tǒng)140發(fā)送信號以便開始循環(huán)液體和氣體通過裝置，從而生成液體和氣體的漩渦流。在這種實施方式中，漩渦液體流以大約17-20個大氣壓量級的壓力傳送到液體漩渦發(fā)生器324。有利地，這種高壓趨向于降低所產(chǎn)生的閃光過程中封套曝光(envelope exposure)的可能性。
然后，處理器電路172指向與電源系統(tǒng)130的各個部件通信，以便使這些部件執(zhí)行如下序列在陰極106和陽極108之間啟動弧、維持該弧、在閃光之前設(shè)置空閑電流，然后生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光。
更特別地，在最初啟動時，機械開關(guān)1510處于斷開位置。處理器電路172指向向啟動電路1504、維持電路1506和脈沖供給電路1500發(fā)送啟動信號，以便接通這些設(shè)備中的每一個。因此，啟動電路1504和脈沖供給電路1500中的電容器開始充電。維持電路1506不產(chǎn)生足夠的電壓以便在陰極106和陽極108之間建立弧，因此不被需要，直到弧建立以后?？臻e電流供給1502也不產(chǎn)生電流，并等待從處理器電路172接收適當?shù)目刂菩盘枴?br> 一旦啟動電路1504中的內(nèi)部電容器達到弧擊穿(建立)的閾值電壓，在這種實施方式中是高達30kV，電容器就遞送高達10安培的電流，以便在陰極106和陽極108之間建立弧。一旦弧得以建立，維持電路1506就能夠通過啟動電路1504間接傳送15A的維持電流來維持該弧。裝置100的電流傳感器(未示出)向處理器電路172發(fā)出指示穩(wěn)定的弧已經(jīng)建立的信號。當接收到這種信號時，處理器電路172指向向啟動電路1504發(fā)出關(guān)斷其自己的信號，還指向向機械開關(guān)1510的電激勵器發(fā)送控制信號，以便使機械開關(guān)閉合，由此允許維持電路1506繞過啟動電路1504。換句話說，開關(guān)1510的閉合使維持電路1506的負端子通過磁芯電感器1508、隔離二極管1512及開關(guān)1510與陰極106聯(lián)系。因此，當開關(guān)1510閉合時，維持電路1506繼續(xù)使15A的維持電流在陰極106和陽極108之間流動。
當需要閃光時，控制器170的處理器電路172指向首先向空閑電流電路1502發(fā)送信號以便提供合適的空閑電流，然后控制器向脈沖供給電路1500發(fā)送信號以便生成電放電脈沖。
更特別地，在本實施方式中，空閑電流電路1502配置成在電放電脈沖之前的一時間段內(nèi)生成空閑電流，該時間段比液體流通過封套104所需的流體通過時間長。因此，在流體通過時間為大約三十毫秒的本實施方式中，空閑電流電路配置成生成空閑電流至少30ms。
如在本文前面所討論的，在本實施方式中，空閑電流電路1502配置成生成比傳統(tǒng)閃光燈大得多的空閑電流，在傳統(tǒng)閃光燈中空閑電流典型地是1A或更小。如在本文前面所討論的，這種高空閑電流是有利的，因為它們顯著提高了所產(chǎn)生的輻照閃光的一致性和再現(xiàn)性。更特別地，在這種實施方式中，空閑電流電路配置成生成至少大約100安培的空閑電流。
再特別地，在這種實施方式中，空閑電流電路配置成有效地在至少大約100ms的持續(xù)時間內(nèi)生成至少大約400A的空閑電流。為了實現(xiàn)這個目的，在本實施方式中，處理器電路172指向向空閑電流電路1502發(fā)送指定385A的所需電流輸出的數(shù)字信號。響應(yīng)于該數(shù)字信號，空閑電流電路1502開始施加所指定的385A的電流，當加到由維持電路1506提供的15A上時，該電流在陰極106和陽極108之間產(chǎn)生所需的400A電流。
大約100ms以后，處理器電路172指向向SCR 1540施加?xùn)烹妷海纱嗽试S脈沖供給電路1500的電容器通過電感器1542和閉合的機械開關(guān)1510放電，由此在陰極106和陽極108之間生成所需的電放電脈沖并由此產(chǎn)生所需的輻照閃光。在這種實施方式中，閃光過程中裝置100的輻射能量輸出是大約50kJ。
當脈沖供給電路1500以上述方式放電時，隔離二極管1512保護維持電路1506和空閑電流電路1502不會從脈沖供給電路放電。作為高電壓設(shè)備的啟動電路1504不需要針對這種放電的保護，因為在這個時間點，啟動電路1504是關(guān)斷的并且還由機械開關(guān)1510保護。
近似與柵電壓施加到SCR 1540以便產(chǎn)生閃光同時，處理器電路還指向向處置閥門160發(fā)送控制信號，以便使處置閥門關(guān)閉再循環(huán)出口端口164并打開處置出口端口166，以便在閃光時開始處置封套104中的液體和氣體。處理器電路172還指向向分離與凈化系統(tǒng)142發(fā)送信號以便開始通過液體補充輸入端口190和氣體補充輸入端口192接收補充液體和氣體，以便更換通過處置出口端口166排出的液體和氣體。短時間以后(在這種實施方式中大約是100ms，這顯著長于通過封套104的典型流體通過時間)，處理器電路172指向向處置閥門發(fā)送信號以便重新打開再循環(huán)出口端口164和關(guān)閉處置出口端口166，并類似地指向向分離與凈化系統(tǒng)142發(fā)送信號以便關(guān)閉液體和氣體補充輸入端口190和192。因此，閃光時在封套104中的所有液體基本上得到處置，這些液體可能被細小的粒子物質(zhì)污染，同時保持來自系統(tǒng)的剩余液體和氣體以便于再循環(huán)。
盡管脈沖供給電路1500是不需要的，但在這種實施方式中，裝置100的連續(xù)或直流工作以在某種程度上類似的方式發(fā)生。如上面所討論的，啟動電路1504和維持電路1506合作建立并維持弧。然后，空閑電流電路1502可以用作用于裝置100連續(xù)工作的主直流電源電路。如上面所討論的，控制器170向空閑電流電路1502發(fā)送指定所需電流輸出的數(shù)字信號?？臻e電流電路1502與維持電路1506的組合電流輸出提供在陰極106和陽極108之間，以便生成所需的連續(xù)電流，由此產(chǎn)生所需的連續(xù)輻照功率輸出。
可選方案盡管在此所述的裝置100能夠作為閃光燈或作為連續(xù)弧光燈雙重工作，但可選地，如果需要，本發(fā)明的實施方式可以針對這些應(yīng)用中的一種來定制或特制。
盡管上述實施方式涉及在封套104的內(nèi)表面102上流動的單個水墻，但可選地，本發(fā)明可以在雙液體墻弧光燈中實施，如例如在上面提到的共同所有的美國專利No.6,621,199中所公開的，以便將雙液體墻弧光燈修改成用作在此所述的閃光燈。
參考圖2和16，包括類似于裝置100的多個裝置的系統(tǒng)在圖16中以1600總體示出。更特別地，在這種實施方式中，系統(tǒng)1600包括第一、第二、第三和第四裝置1602、1604、1606和1608，每個都類似于圖2所示的裝置100。裝置1602、1604、1606和1608配置成產(chǎn)生多個入射到一共同目標上的相應(yīng)輻照閃光。
在這種實施方式中，裝置1602、1604、1606和1608配置成彼此并聯(lián)。更特別地，在本實施方式中，裝置1602、1604、1606和1608中的每個裝置都排列在與這多個裝置中的相鄰裝置相對的方向上。因此，在這種實施方式中，多個裝置中的每個裝置的陰極與多個裝置中的相鄰裝置的陽極相鄰。因此，有利地，如果裝置1602、1604、1606和1608用于產(chǎn)生同時的閃光，則由于四個燈的電放電脈沖導(dǎo)致的大磁場在很大程度上相互抵消。
在本實施方式中，圍繞流發(fā)生器、陰極及到其的電連接的電絕緣允許相鄰裝置的近間距。因此，在這種實施方式中，多個裝置1602、1604、1606和1608中每一個的第一和第二電極之間的軸線與多個裝置中相鄰一個的第一和第二電極之間的軸線彼此隔開小于10厘米。
在這種實施方式中，系統(tǒng)1600還包括單個循環(huán)設(shè)備1620，配置成向多個裝置中每一個的流發(fā)生器提供液體。循環(huán)設(shè)備1620總體上類似于圖2所示的流體循環(huán)系統(tǒng)140，并結(jié)合了類似于圖2所示處置閥門160的處置閥門1622。在這種實施方式中，單個循環(huán)設(shè)備1620配置成從多個裝置中每一個的排放端口接收液體和氣體，還包括配置成分離液體與氣體的分離器1624。同樣，在這種實施方式中，單個循環(huán)設(shè)備1620包括用于從液體中去除粒子污染物的過濾器1626，在這種實施方式中它類似于圖2所示的過濾器144。類似地，在這種實施方式中，單個循環(huán)設(shè)備1620包括圖16中未示出的附加入口和出口端口，類似于結(jié)合圖2所描述的那些，包括處置出口端口、氣體補充入口端口和液體補充入口端口。就象在前面的實施方式中，由循環(huán)設(shè)備1620通過液體補充入口端口接收的液體包括凈化的、高度絕緣的低電導(dǎo)率水。因此，在這種實施方式中，單個循環(huán)設(shè)備1620配置成向每個裝置的流發(fā)生器提供具有低于大約10微西門子每厘米的電導(dǎo)率的水。
如果需要，則裝置1602、1604、1606和1608可以配置成產(chǎn)生多個入射到半導(dǎo)體晶片的相應(yīng)輻照閃光。因此，例如，系統(tǒng)1600可以代替在共同所有的美國專利No.6,594,446或共同所有的美國專利申請公開No.US 2002/0102098A1中所公開的閃光燈，以便快速將半導(dǎo)體晶片的器件側(cè)加熱到所需的退火溫度。如果需要，則由燈產(chǎn)生的閃光可以是同時的。
或者，返回去參考圖2，如果需要，則單個裝置100不是代替系統(tǒng)1600，而是可以代替上述共同所有的美國專利No.6,594,446或公開No.US 2002/0102098A1中所公開的閃光燈。
類似地，如果需要，則類似于裝置100的多個裝置可以如圖16所示排列，但可以利用連續(xù)的直流電流來加以操作，以便提供連續(xù)的輻射輸出。如果需要，則這種裝置組合，或者可選地是單個裝置100，可以代替上述共同所有的美國專利No.6,594,446或公開No.US2002/0102098A1中用作預(yù)熱設(shè)備的連續(xù)弧光燈。
更一般地，盡管本發(fā)明的特定實施方式已經(jīng)得到了描述和說明，但這種實施方式應(yīng)當看作只是對本發(fā)明的說明而不是限制根據(jù)所附權(quán)利要求構(gòu)成的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置，該裝置包括a)流發(fā)生器，配置成生成沿封套內(nèi)表面的液體流；b)第一和第二電極，配置成在封套中生成電弧，以便產(chǎn)生電磁輻射；及c)排放室，向外延伸超過一個所述電極，配置成容納一部分所述液體流。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述排放室軸向向外延伸得足夠遠，超過所述一個所述電極，以便將所述一個所述電極與由于所述排放室中所述液體流的崩潰導(dǎo)致的湍流隔離。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述流發(fā)生器配置成生成從所述液體流徑向向內(nèi)的氣體流，而且其中所述排放室延伸得足夠遠，超過所述一個所述電極，以便將所述一個所述電極與由于所述液體和氣體流的混合導(dǎo)致的湍流隔離。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電極配置成生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光，而且其中所述排放室具有足夠的容積來容納通過由于所述電放電脈沖導(dǎo)致的壓力脈沖向外推的一體積的所述液體。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二電極包括陽極，而且其中所述排放室軸向向外延伸超過所述陽極。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述流發(fā)生器是電絕緣的。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，還包括圍繞所述流發(fā)生器的電絕緣。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述流發(fā)生器包括導(dǎo)體。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述第一電極包括陰極，而且其中所述電絕緣圍繞所述陰極及到該陰極的電連接。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，還包括所述電連接，而且其中所述電連接包括所述流發(fā)生器。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中圍繞所述流發(fā)生器的所述電絕緣包括所述封套。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中圍繞所述流發(fā)生器的所述電絕緣還包括絕緣罩。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述絕緣罩圍繞至少部分所述封套。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述電絕緣還包括所述絕緣罩和所述封套的所述部分之間的空間中的壓縮氣體。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述封套包括透明圓柱管。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述管具有至少四毫米的厚度。
17.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述管包括精膛圓柱管。
18.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述絕緣罩包括塑料和陶瓷中的至少一種。
19.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述第一和第二電極包括陰極和陽極，所述陰極具有比所述陽極短的長度。
20.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述第一電極包括具有突出長度的陰極，它沿該突出長度軸向向內(nèi)、向著裝置的中心突出，超過封套中裝置的次最內(nèi)部件，而且其中所述突出長度小于所述陰極的直徑的兩倍。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述突出長度足夠長，以便防止所述電弧在所述流發(fā)生器與所述第二電極之間發(fā)生。
22.一種系統(tǒng)，包括多個如權(quán)利要求6所限定的裝置，配置成輻照一共同目標。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述多個裝置配置成輻射半導(dǎo)體晶片。
24.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述多個裝置配置成彼此并聯(lián)。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述多個裝置中的每個裝置排列在與所述多個裝置中的相鄰裝置相對的方向上，使得所述多個裝置中的所述每個裝置的陰極與所述多個裝置中的所述相鄰裝置的陽極相鄰。
26.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括單個循環(huán)設(shè)備，配置成向所述多個裝置中的每個裝置的所述流發(fā)生器提供液體。
27.如權(quán)利要求6所述的裝置，還包括在所述封套外并從所述第一電極的附近延伸到所述第二電極的附近的導(dǎo)電反射器。
28.如權(quán)利要求6所述的裝置，還包括與所述電極電聯(lián)系的多個電源電路。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，還包括配置成將所述多個電源電路中的至少一個與所述多個電源電路中的至少另一個隔離的隔離器。
30.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中每個所述電極包括用于容納通過其中的冷卻劑流的冷卻劑通道。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中至少一個所述電極包括具有至少一厘米厚度的鎢尖端。
32.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述電極配置成生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光，而且還包括配置成在所述第一和第二電極之間生成空閑電流的空閑電流電路。
33.如權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述空閑電流電路配置成在所述電放電脈沖之前的一時間段內(nèi)生成所述空閑電流，所述時間段比所述液體流通過所述封套所需的流體通過時間長。
34.如權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述空閑電流電路配置成生成至少大約1×102安培的電流作為所述空閑電流。
35.如權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述空閑電流電路配置成在至少大約1×102毫秒內(nèi)生成至少大約4×102安培的電流作為所述空閑電流。
36.一種用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置，該裝置包括a)用于生成沿封套內(nèi)表面的液體流的裝置；b)用于在封套中生成電弧以便產(chǎn)生電磁輻射的裝置；及c)用于容納一部分所述液體流的裝置，所述用于容納的裝置向外延伸超過所述用于生成的裝置。
37.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述用于容納的裝置包括用于將所述一個所述電極與由于所述用于容納的裝置中所述液體流崩潰導(dǎo)致的湍流隔離的裝置。
38.如權(quán)利要求36所述的裝置，還包括用于生成從所述液體流徑向向內(nèi)的氣體流的裝置，而且其中所述用于容納的裝置包括用于將所述一個所述電極與由于所述液體和氣體流崩潰導(dǎo)致的湍流隔離的裝置。
39.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述用于生成電弧的裝置包括用于生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光的裝置，而且其中所述用于容納的裝置包括容納通過由于所述電放電脈沖導(dǎo)致的壓力脈沖向外推的一體積的所述液體。
40.一種產(chǎn)生電磁輻射的方法，該方法包括a)生成沿封套的內(nèi)表面的液體流；b)在第一和第二電極之間、在封套中生成電弧，以便產(chǎn)生電磁輻射；及c)在排放室中容納一部分所述液體流，所述排放室向外延伸超過一個所述電極。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中容納包括將所述一個所述電極與由于所述排放室中所述液體流崩潰導(dǎo)致的湍流隔離。
42.如權(quán)利要求40所述的方法，還包括生成從所述液體流徑向向內(nèi)的氣體流，而且其中容納包括將所述一個所述電極與由于所述液體和氣體流崩潰導(dǎo)致的湍流隔離。
43.如權(quán)利要求40所述的方法，其中生成電弧包括生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光，而且其中容納包括容納通過由于所述電放電脈沖導(dǎo)致的壓力脈沖向外推的一體積的所述液體。
44.如權(quán)利要求40所述的方法，其中生成液體流包括利用電絕緣的流反射器生成液體流。
45.一種包括控制多個如權(quán)利要求44所限定的裝置來輻照一共同目標的方法。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中控制包括控制多個裝置來輻照半導(dǎo)體晶片。
47.如權(quán)利要求45所述的方法，其中控制包括使所述多個裝置中的每個裝置生成與所述多個裝置中的每個相鄰裝置的電弧方向相對的方向上的所述電弧。
48.如權(quán)利要求44所述的方法，還包括將多個電源電路中的至少一個與所述多個電源電路中的至少另一個隔離。
49.如權(quán)利要求44所述的方法，還包括冷卻所述第一和第二電極。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中冷卻包括通過所述第一和第二電極相應(yīng)的冷卻劑通道來循環(huán)液體冷卻劑。
51.如權(quán)利要求49所述的方法，其中生成所述電弧包括生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光，而且還包括在所述第一和第二電極之間生成空閑電流。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其中生成所述空閑電流包括在所述電放電脈沖之前的一時間段內(nèi)生成所述空閑電流，所述時間段比所述液體流通過所述封套所需的流體通過時間長。
53.如權(quán)利要求51所述的方法，其中生成所述空閑電流包括生成至少大約1×102安培的電流作為所述空閑電流。
54.如權(quán)利要求51所述的方法，其中生成所述空閑電流包括在至少大約1×102毫秒內(nèi)生成至少大約4×102安培的電流作為所述空閑電流。
55.一種用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置，該裝置包括a)電絕緣的流發(fā)生器，配置成生成沿封套內(nèi)表面的液體流；及b)第一和第二電極，配置成在封套內(nèi)生成電弧，以便產(chǎn)生電磁輻射。
56.如權(quán)利要求55所述的裝置，還包括圍繞所述流發(fā)生器的電絕緣。
57.如權(quán)利要求56所述的裝置，其中所述流發(fā)生器包括導(dǎo)體。
58.如權(quán)利要求56所述的裝置，其中所述第一電極包括陰極，而且其中所述電絕緣圍繞所述陰極及到該陰極的電連接。
59.如權(quán)利要求58所述的裝置，還包括所述電連接，而且其中所述電連接包括所述流發(fā)生器。
60.如權(quán)利要求56所述的裝置，其中圍繞所述流發(fā)生器的所述電絕緣包括所述封套。
61.如權(quán)利要求60所述的裝置，其中圍繞所述流發(fā)生器的所述電絕緣還包括絕緣罩。
62.如權(quán)利要求61所述的裝置，其中所述絕緣罩圍繞至少部分所述封套。
63.如權(quán)利要求62所述的裝置，其中所述電絕緣還包括所述絕緣罩與所述封套的所述部分之間的空間中的氣體。
64.如權(quán)利要求63所述的裝置，還包括與所述絕緣罩的內(nèi)表面和所述封套的所述部分的外表面配合以便將所述氣體密封到所述空間中的一對彼此隔開的密封。
65.如權(quán)利要求64所述的裝置，其中所述氣體是壓縮的。
66.如權(quán)利要求60所述的裝置，其中所述封套包括透明圓柱管。
67.如權(quán)利要求66所述的裝置，其中所述管具有至少四毫米的厚度。
68.如權(quán)利要求67所述的裝置，其中所述管具有至少五毫米的厚度。
69.如權(quán)利要求66所述的裝置，其中所述管包括精膛圓柱管。
70.如權(quán)利要求69所述的裝置，其中所述精膛圓柱管具有至少低到5×10-2毫米的尺度容差。
71.如權(quán)利要求66所述的裝置，其中所述管包括石英。
72.如權(quán)利要求71所述的裝置，其中所述管包括純石英。
73.如權(quán)利要求71所述的裝置，其中所述管包括摻鈰石英。
74.如權(quán)利要求66所述的裝置，其中所述管包括藍寶石。
75.如權(quán)利要求61所述的裝置，其中所述絕緣罩包括塑料和陶瓷中的至少一種。
76.如權(quán)利要求55所述的裝置，其中所述第一和第二電極包括陰極和陽極，所述陰極具有比所述陽極短的長度。
77.如權(quán)利要求55所述的裝置，其中所述第一電極包括具有突出長度的陰極，它沿該突出長度軸向向內(nèi)、向著裝置的中心突出，超過封套中裝置的次最內(nèi)部件。
78.如權(quán)利要求77所述的裝置，其中所述突出長度小于所述陰極直徑的兩倍。
79.如權(quán)利要求78所述的裝置，其中所述突出長度足夠長，以便防止所述電弧在所述流發(fā)生器與所述第二電極之間發(fā)生。
80.如權(quán)利要求79所述的裝置，其中所述突出長度至少是三點五厘米。
81.如權(quán)利要求77所述的裝置，其中所述流發(fā)生器包括所述次最內(nèi)部件，而且其中超過流發(fā)生器的陰極突出長度小于五厘米。
82.如權(quán)利要求77所述的裝置，還包括圍繞所述流發(fā)生器的電絕緣，其中所述絕緣圍繞所述陰極和到該陰極的電連接。
83.一種系統(tǒng)，包括多個如權(quán)利要求55所限定的裝置，配置成輻照一共同目標。
84.如權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述多個裝置配置成輻照半導(dǎo)體晶片。
85.如權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，其中所述多個裝置配置成彼此并聯(lián)。
86.如權(quán)利要求85所述的系統(tǒng)，其中所述多個裝置中的每個裝置排列在與所述多個裝置中的相鄰裝置相對的方向上。
87.如權(quán)利要求86所述的系統(tǒng)，其中所述多個裝置中的所述每個裝置的陰極與所述多個裝置中的所述相鄰裝置的陽極相鄰。
88.如權(quán)利要求85所述的系統(tǒng)，其中所述多個裝置中的每個裝置的所述第一和第二電極之間的軸線與所述多個裝置中的相鄰裝置的所述第一和第二電極之間的軸線隔開小于1×10-1米。
89.如權(quán)利要求83所述的系統(tǒng)，還包括單個循環(huán)設(shè)備，配置成向所述多個裝置中的每個裝置的所述流發(fā)生器提供液體。
90.如權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其中所述單個循環(huán)設(shè)備配置成從所述多個裝置中的每個裝置的排放端口接收液體。
91.如權(quán)利要求90所述的系統(tǒng)，其中所述單個循環(huán)設(shè)備配置成從所述多個裝置中的所述每個裝置的所述排放端口接收氣體，而且其中所述單個循環(huán)設(shè)備包括配置成分離所述液體與所述氣體的分離器。
92.如權(quán)利要求90所述的系統(tǒng)，其中所述單個循環(huán)設(shè)備包括用于從所述液體中去除粒子污染物的過濾器。
93.如權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其中所述單個循環(huán)設(shè)備配置成向所述流發(fā)生器提供具有小于大約1×10-5西門子每厘米的電導(dǎo)率的水作為所述液體。
94.如權(quán)利要求55所述的裝置，還包括在所述封套外并從所述第一電極的附近延伸到所述第二電極的附近的導(dǎo)電反射器。
95.如權(quán)利要求94所述的裝置，其中所述導(dǎo)電反射器接地。
96.如權(quán)利要求55所述的裝置，還包括向外延伸超過所述電極、配置成容納一部分所述液體流的排放室。
97.如權(quán)利要求96所述的裝置，其中所述排放室軸向向外延伸得足夠遠，超過所述一個所述電極，以便將所述一個所述電極與由于所述排放室中所述液體流崩潰導(dǎo)致的湍流隔離。
98.如權(quán)利要求96所述的裝置，其中所述流發(fā)生器配置成生成從所述液體流徑向向內(nèi)的氣體流，而且其中所述排放室軸向向外延伸得足夠遠，超過所述一個所述電極，以便將所述一個所述電極與由于所述液體和氣體流混合導(dǎo)致的湍流隔離。
99.如權(quán)利要求96所述的裝置，其中所述電極配置成在其間生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光，而且其中所述排放室具有足夠的容積來容納通過由于所述電放電脈沖導(dǎo)致的壓力脈沖向外推的一體積的所述液體。
100.如權(quán)利要求55所述的裝置，還包括與所述電極電聯(lián)系的多個電源電路。
101.如權(quán)利要求100所述的裝置，其中所述多個電源電路包括配置成在所述第一和第二電極之間生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光的脈沖供給電路。
102.如權(quán)利要求101所述的裝置，其中所述多個電源電路還包括配置成在所述第一和第二電極之間生成空閑電流的空閑電流電路。
103.如權(quán)利要求102所述的裝置，其中所述多個電源電路還包括配置成在所述第一和第二電極之間生成啟動電流的啟動電路。
104.如權(quán)利要求103所述的裝置，其中所述多個電源電路還包括配置成在所述第一和第二電極之間生成維持電流的維持電路。
105.如權(quán)利要求100所述的裝置，還包括配置成將所述多個電源電路中的至少一個與所述多個電源電路中的至少另一個隔離的隔離器。
106.如權(quán)利要求105所述的裝置，其中所述隔離器包括機械開關(guān)。
107.如權(quán)利要求105所述的裝置，其中所述隔離器包括二極管。
108.如權(quán)利要求55所述的裝置，其中每個所述電極包括用于容納通過其中的冷卻劑流的冷卻劑通道。
109.如權(quán)利要求108所述的裝置，其中至少一個所述電極包括具有至少一厘米厚度的鎢尖端。
110.如權(quán)利要求108所述的裝置，其中所述電極配置成生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光，而且還包括配置成在所述第一和第二電極之間生成空閑電流的空閑電流電路。
111.如權(quán)利要求110所述的裝置，其中所述空閑電流電路配置成在所述電放電脈沖之前的一時間段內(nèi)生成所述空閑電流，所述時間段比所述液體流通過所述封套所需的流體通過時間長。
112.如權(quán)利要求111所述的裝置，其中所述空閑電流電路配置成生成所述空閑電流至少3×101毫秒。
113.如權(quán)利要求110所述的裝置，其中所述空閑電流電路配置成生成至少大約1×102安培的電流作為所述空閑電流。
114.如權(quán)利要求110所述的裝置，其中所述空閑電流電路配置成在至少大約1×102毫秒內(nèi)生成至少大約4×102安培的電流作為所述空閑電流。
115.一種用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置，該裝置包括a)用于生成沿封套內(nèi)表面的液體流的電絕緣的裝置；及b)用于在封套中生成電弧以便產(chǎn)生電磁輻射的裝置。
116.一種產(chǎn)生電磁輻射的方法，該方法包括a)利用電絕緣的流發(fā)生器，生成沿封套內(nèi)表面的液體流；及b)在第一和第二電極之間生成電弧以便產(chǎn)生所述輻照閃光。
117.一種包括控制多個如權(quán)利要求55所限定的裝置來輻照一共同目標的方法。
118.如權(quán)利要求117所述的方法，其中控制包括控制多個裝置輻照半導(dǎo)體晶片。
119.如權(quán)利要求117所述的方法，其中控制包括使所述多個裝置中的每個裝置生成與所述多個裝置中的每個相鄰裝置的電弧方向相對的方向上的所述電弧。
120.如權(quán)利要求116所述的方法，還包括在向外延伸超過一個所述電極的排放室中容納一部分所述液體流。
121.如權(quán)利要求120所述的方法，其中容納包括將所述一個所述電極與由于所述排放室中所述液體流的崩潰導(dǎo)致的湍流隔離。
122.如權(quán)利要求120所述的方法，還包括生成從所述液體流徑向向內(nèi)的氣體流，而且其中容納包括將所述一個所述電極與由于所述液體和氣體流的崩潰導(dǎo)致的湍流隔離。
123.如權(quán)利要求120所述的方法，其中生成電弧包括生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光，而且其中容納包括容納通過由于所述電放電脈沖導(dǎo)致的壓力脈沖向外推的一體積的所述液體。
124.如權(quán)利要求116所述的方法，還包括將多個電源電路中的至少一個與所述多個電源電路中的至少另一個隔離。
125.如權(quán)利要求116所述的方法，還包括冷卻所述第一和第二電極。
126.如權(quán)利要求125所述的方法，其中冷卻包括通過所述第一和第二電極的相應(yīng)冷卻劑通道來循環(huán)液體冷卻劑。
127.如權(quán)利要求125所述的方法，其中生成所述電弧包括生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生輻照閃光，而且還包括在所述第一和第二電極之間生成空閑電流。
128.如權(quán)利要求127所述的方法，其中生成所述空閑電流包括在所述電放電脈沖之前的一時間段內(nèi)生成所述空閑電流，所述時間段比所述液體流通過所述封套所需的流體通過時間長。
129.如權(quán)利要求128所述的方法，其中生成包括生成所述空閑電流至少3×101毫秒。
130.如權(quán)利要求127所述的方法，其中生成包括生成至少大約1×102安培的電流作為所述空閑電流。
131.如權(quán)利要求127所述的方法，其中生成包括在至少大約1×102毫秒內(nèi)生成至少大約4×102安培的電流作為所述空閑電流。
132.一種用于產(chǎn)生輻照閃光的裝置，該裝置包括a)流發(fā)生器，配置成生成沿封套內(nèi)表面的液體流；b)第一和第二電極，配置成在封套中生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生所述輻照閃光，所述脈沖使所述電極釋放與所述電極在其連續(xù)工作過程中所釋放的粒子污染物不同的粒子污染物；及c)去除設(shè)備，配置成從所述液體中去除所述粒子污染物。
133.如權(quán)利要求132所述的裝置，其中所述去除設(shè)備包括配置成從所述液體中過濾所述粒子污染物的過濾器。
134.如權(quán)利要求133所述的裝置，其中所述過濾器配置成過濾小到兩微米的粒子。
135.如權(quán)利要求134所述的裝置，其中所述過濾器配置成過濾小到一微米的粒子。
136.如權(quán)利要求135所述的裝置，其中所述過濾器配置成過濾小到半微米的粒子。
137.如權(quán)利要求132所述的裝置，其中所述去除設(shè)備包括流體循環(huán)系統(tǒng)的處置閥門，所述處置閥門可操作來在至少所述液體流通過所述封套所需的流體通過時間內(nèi)處置所述液體流。
138.一種用于產(chǎn)生輻照閃光的裝置，該裝置包括a)用于生成沿封套內(nèi)表面的液體流的裝置；b)用于在所述封套中生成電放電脈沖以便產(chǎn)生所述輻照閃光的裝置，所述脈沖使所述用于生成的裝置釋放與所述用于生成的裝置在其連續(xù)工作過程中所釋放的粒子污染物不同的粒子污染物；及c)用于從所述液體中去除所述粒子污染物的裝置。
139.一種產(chǎn)生輻照閃光的方法，該方法包括a)生成沿封套內(nèi)表面的液體流；b)在第一和第二電極之間的封套中生成電放電脈沖，以便產(chǎn)生所述輻照閃光，所述脈沖使所述電極釋放與所述電極在其連續(xù)工作過程中所釋放的粒子污染物不同的粒子污染物；及c)從所述液體中去除所述粒子污染物。
140.如權(quán)利要求139所述的方法，其中去除包括從所述液體中過濾所述粒子污染物。
141.如權(quán)利要求140所述的方法，其中過濾包括過濾小到兩微米的粒子。
142.如權(quán)利要求141所述的方法，其中過濾包括過濾小到一微米的粒子。
143.如權(quán)利要求142所述的方法，其中過濾包括過濾小到半微米的粒子。
144.如權(quán)利要求139所述的方法，其中去除包括在至少所述液體流通過所述封套所需的流體通過時間內(nèi)處置所述液體流。
全文摘要
一種用于產(chǎn)生電磁輻射的裝置，包括配置成沿封套的內(nèi)表面生成液體流的流發(fā)生器，配置成在封套中生成電弧以便產(chǎn)生電磁輻射的第一和第二電極，及向外延伸超過一個電極、配置成容納一部分液體流的排放室。在另一方面，流發(fā)生器是電絕緣的。在另一方面，電極配置成生成電放電脈沖以便產(chǎn)生輻照閃光，而且該裝置包括配置成從液體去除粒子污染物的去除設(shè)備，其中粒子污染物是在閃光過程中釋放的而且不同于電極在連續(xù)工作過程中所釋放的粒子污染物。
文檔編號H01J61/52GK1926658SQ200480041592
公開日2007年3月7日 申請日期2004年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者大衛(wèi)·瑪爾科穆·卡穆, 陳志成, 里克·杜蘭, 托尼·休伊特, 阿恩·克約韋爾, 托尼·科馬薩, 邁克·克拉斯尼希, 史蒂夫·麥科伊, 約瑟夫·雷耶斯, 伊戈·魯?shù)峡? 盧德米拉·舍佩列夫, 格雷戈·斯圖爾特, 蒂爾曼·斯魯姆, 阿歷克斯·維埃爾 申請人:加拿大馬特森技術(shù)有限公司