等離子體清洗光學元件碳污染
文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-04-20
在同步輻射光束線中,長時間工作在光束線中的光學元件,如反射鏡、光柵等表面會產生碳污染,使光束線的傳輸效率下降。由X射線吸收精細結構測定所形成的為石墨型碳,碳對于其吸收邊,即285eV以及以上能量光吸收作用,可使得光通量減少一個甚至2個數量級,同時由于此碳層對于雜散光無影響,使得信噪比劇烈下降,從而嚴重影響了在此能量范圍內的實驗。
碳污染主要產生在暴露于同步輻射X射線中的光學元件表面。碳污染的產生主要是由于表面吸附的含碳的分子被X射線或者是X射線產生的自由電子的裂解作用。裂解發生后,碳原子以強結合力吸附在元件表面。周圍氣氛中的含碳原子氣體再次吸附于光學元件表面,此裂解再次產生。由于碳污染的聚集速率與光子通量成正比關系,因此在一些高光通量的插入元件,例如第三代光源的undulator光束線中,此污染影響非常明顯。碳污染嚴重的情況下,在鏡子表面會產生肉眼明顯可見的棕色或黑色條紋。
由于光學元件上的碳污染是影響同步輻射光束線工作的重要原因,因此對于光學元件的碳污染的有效清洗是光束線穩定運行的保證。直流等離子體放電清洗、射頻等離子體放電清洗以及紫外光/臭氧照射清洗都可用來清洗光學元件。直流等離子體放電清洗法是在真空腔體中加入放電電極,電極和光學元件支撐架及箱壁之間發生放電,產生氧等離子體,氧等離子體與沉積碳反應產生CO或者CO2而被真空系統抽出。這種清洗中產生等離子體電極的設計和安裝需滿足特定要求,以避免光學元件表面濺射或電極材料濺射沉積到元件表面。紫外光/臭氧照射清洗則是利用汞燈光離解空氣中的氧產生臭氧,臭氧與碳污染物化學反應生成揮發性產物而實現清洗。這種方法在汞燈周圍存在很強的臭氧濃度梯度,所以清洗速率強烈依賴于汞燈到光學元件表面的距離。與直流等離子體放電清洗類似,射頻等離子體清洗是依靠電極與真空室壁之間射頻放電激發的氧等離子體完成清洗。此方法結構簡單,易于控制,且射頻等離子體所產生的低能量離子對光學元件產生的損害和污染較少,是一種可行的碳污染清洗方法。
氧氣和氬氣混合氣體產生的等離子體,可以有效清洗在同步輻射X射線作用下所產生的沉積于同步輻射光學元件表面的碳污染。
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