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美國Energetiq高效的超連續譜光源

LDLSTM激光驅動高亮度寬帶光源

 

LDLSTM高亮度寬帶光源是一款應用激光動技術,使用連續激光直接加熱氙離子至需要的溫度,以產生高效的寬頻譜光(如圖1)。其光譜范圍從深紫外線(DUV可見光到紅外光區(IR),主要具有以下特點:


高光譜寬度:170-2100 nm,幾乎覆蓋深紫外到近紅外全波段

高亮度:>10mW/mm2/nm/Sr,30W氘燈的100倍以上

l 超小發光點:約100微米

高功率穩定性:<0.1%

極好的空間穩定性:< 0.1μm)

譜平坦度:3-5dB

長壽命:> 9000 hrs(10%衰減

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圖1 LDLSTM光源原理示意圖

圖2、LDLS光源與傳統光源亮度對比


圖3 LDLS光源與氙燈(Xe Lamp)、氘燈(D2 Lamp)壽命對比


主要產品及參數:

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產 品 型 號

EQ-99X


EQ-99XFC

EQ-77


主 要 特 征

光譜范圍170nm-2100nm(光纖190-2100nm),連續輸出,高功率穩定性<0.1%,燈泡壽命長達9000hrs以上

亮   度

~10mW/mm2/nm/Sr

~60 μW/nm(230μm fiber)

~30 mW/mm2/nm/Sr

輸出功率

0.5W

[email protected]μm Fiber

2 W

輸出方式

空間

光纖

空間

數值孔徑

0.47

0.22

0.5

冷卻方式

空氣

空氣

水冷

燈頭尺寸

82.3×85.7×76.2mm

82.3×85.7×76.2mm

160×142.2×218.4mm

典型應用

UV-Vis-IR光譜

光學測量

材料、器件測量和表征

單色光源

分析儀器

高級系統照明

UV-Vis-IR光譜

光纖光學

材料、器件測量和表征

單色光源

薄膜測量

單色光源

PEEM/LEEM

UV-VIS-IR光譜分析

材料、器件測試和表征

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相關配件:

      

  EQ-99X單色儀適配器/聚焦系統           EQ-99XFC準直器

美國Energetiq公司LDLS系列超高亮度深紫外寬帶光源(激光泵浦白光光源Laser-DrivenLight Sources),專利號 US7,435,982

EQ-99型超高亮度深紫外寬帶光源所產生高空間分布穩定性,高功率穩定性的超高亮度的白光,體積小巧,高亮度,超長壽命!

Energetiq生產的光源具有高可靠性,高性能,高亮度,長壽命等特點。其產品具有很寬的光譜范圍,譜線包括軟X射線(SXR),遠紫外線(EUV),深紫外線(DUV),并覆蓋從可見光到紅外光區(IR),波長范圍從170nm2100nm以上。Energetiq的光源具有結構緊湊,使用方便,性價比高的特點

結構緊湊,高亮度,長壽命,寬譜線并帶光纖耦合輸出 //www.energetiq.com/

 

該產品在材料科學,生命科學的研究人員中廣泛使用,并以其在較寬光譜范圍內能提供極高光源亮度的優點,常被用于成像和光譜分析。傳統上,有多種燈(如鎢燈、鹵燈,氙燈,氘燈)可以涵蓋這種寬光譜范圍需求。但是,在許多應用需求中,合并使用多種燈,造價高,光路效率低。由于傳統燈使用電極驅動,使其不能達到使用要求的高亮度和高功率需求。此外,傳統電極驅動的光源壽命短,需要頻繁更換,在燈正常使用壽命期間,燈的輸出光能也在逐漸下降。為了解決該問題,Energetiq自主研發出一套革命性的光源技術--LDLS?激光驅動光源,該光源有極高的亮度,光譜范圍廣,從170nm到包括整個可見光區及以上,并且其壽命比傳統燈得到極大提高。

 

LDLS技術完全體現在EQ-99FC這款產品上,它具有高亮度,高穩定的譜線寬度,專門用于新一代的高性能液體色譜,高級顯微鏡方法和其它成像及光譜學應用。EnergetiqEQ-99FC能提供極好的空間、功率穩定性,并能滿足對寬光譜段高重復測量的需求,并且該光源更易使用需要光纖連接的結構。高性能的橢圓連接器使得該光源能在很寬的光譜范圍,從170nm2100nm間,很好的耦合進小芯徑的光纖,輸出極高亮度,并具有很好的功率穩定性的光。使用已申請專利的激光驅動燈泡技術*實現無電極設計,讓該產品成為選擇超長燈壽命光源的理想選擇。

 

產品型號

EQ-99

EQ-99FC

EQ-1000

EQ1500

技術參數

光波范圍

170nm-2100nm

170nm-2100nm

180nm-2100nm

170nm-2100nm

數值孔徑

Up to 0.47

0.22

0.22

Up to 0.50

光源壽命

>5,000hrs

>5,000hrs

>9,000hrs

>9,000hrs

外形尺寸

光源尺寸

82.3×85.7×76.2mm(3.2×3.4×3.0in)

82.3 x 85.7 x 76.2 mm (3.2 x 3.4 x 3.0 in)

169 x 118 x 406 mm (6.65 x 4.65 x 16 in)

160.0 x 142.2 x 218.4 mm (6.3 x 5.6 x 8.6 in)

光源重量

0.7kg(1.5lbs)

0.7 kg (1.5 lbs)

9 kg (20 lbs)

5.0 kg (11.0 lbs)

電源尺寸

139.8×107.8×254.0mm(5.5×4.2×10.0in)

139.8 x 107.8 x 254.0 mm (5.5 x 4.2 x 10.0 in)

127 x 254 x 318 mm (5” x 10” x 12.5” in)

141.5 x 254.0 x 317.5 mm (5.6 x 10.0 x 12.5 in)

電源重量

2.2kg(5.0lbs)

2.2 kg (5.0 lbs)

4.5 kg (10 lbs)

6.5 kg (14.3 lbs)

使用要求

同步輸出

/

SMA連接器, 光纖耦合寬帶光輸出

標準光輸出界面,可根據客戶要求定制

靈活的光學界面,自由空間或者光纖接口,可提供各種精確的反射式光耦合輸出

 

電源要求

100-240v,50/60Hz,2.5A

100-240v, 50/60Hz, 2.5A

110-240v 50/60Hz (3A)

90-264 VAC, 200 W max

冷卻系統

空氣自然冷卻

空氣自然冷卻

水冷,5-10 PSID,0.5-1 GPM,18℃入口溫度,控制范圍± 1

水冷,3 PSID, 0.250.5 GPM, 18℃入口溫度,控制范圍± 1

可選清潔

氮氣DUV清潔,6

氮氣DUV清潔,6

20 PSIG,5 slm

氮氣清潔,6

應用

紫外-可見光光譜測定法

,光學組件測試,顯微鏡照明,環境分析

,材料表征,高性能液相色譜(HPLC),氣相測量,長壽命燈的應用需求

紫外-可見光光譜測定法,光纖測試,高性能光譜學,高端成像,高性能液相色譜(HPLC),顯微鏡照明,環境分析和監測,材料表征和測試,氣相測量,過程質量監測,長壽命燈的應用需求

光刻膠處理,光譜學,生物成像,化學感覺,普通科學研究

紫外-可見光光譜測定法,光電發射電子顯微鏡(PEEM),圓二色性光譜學,原子吸收光譜學,材料表征,環境分析,高光譜成像,氣相測量,高級顯微鏡

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特性和性能優點

?SMA光纖耦合輸出,使用更方便

?高效、高性能的橢圓采集光學器件

?連續激光等離子體放電

?極高亮度,波長完全覆蓋從170nm2100nm

?解決了對燈需求的多樣性(可代替氘燈,鎢燈,氙弧光燈),簡化光學系統

?極好的空間穩定性,可重復測量

?可在極短時間,或很長時間內有穩定的能量輸出,可重復測量

?長壽命,無電極工作,降低消耗成本,減少光路校準量

應用

?高性能液體色譜(HPLC)

?過程質量監測

?紫外-可見光光譜測定法

?顯微鏡照明

?環境分析和監控

?材料表征和測試

?氣相測量

?長壽命燈的應用需求

 

 
Energetiq 公司開發的寬帶白光光源,采用激光泵浦的方式維持等離子體放電發光,避免了使用電極所帶來的種種缺陷。首先通過高壓放電點燃燈泡內的氙氣,使氙氣溫度升高電離變成等離子體,連續激光光束經過透鏡聚焦進入燈泡,利用激光的能量來維持燈泡內的等離子體,此時高壓即可關閉,采用聚焦良好的激光來維持等離子體,可以使紫外光激發穩定而且易于聚焦。
LDLS的等離子體被束縛在一個很小的球狀區域內,密度大大增加,發光亮度也大幅度提高;由于LDLS等離子體中心位置高度穩定,空間穩定性也變得很好。這種接近于點光源的設計使LDLS 在較長距離都有很好的準直性。此外LDLS等離子體不與電極直接接觸,電極并未受到侵蝕,增加了使用壽命。 
 

激光驅動白光光源(LDLS)

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從光譜范圍來看,傳統的輻射校準光源,如氘燈、石英窗鹵素鎢燈、長弧氙燈等在光譜測量范圍上都具有非常大的局限性,因為上述光源無法在200 nm-800 nm范圍內保持較高的輸出。另外,傳統光源需要在使用100小時或更短時間后進行重新校準,在使用500小時后還需要更換燈泡。經過一系列不懈的努力,Hamamatsu集團旗下的Energetiq公司革命性地研發出單點激光驅動光源技術,并將其命名為LDLS(Laser Driven Light Source),該類光源不僅可以在170 nm至2100nm的光譜范圍內提供超高發光亮度,而且整個光源的發光壽命相比較于傳統光源也高出了整整一個數量級。

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1.1 LDLS產品特點及優勢

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? 170 nm-2100 nm波長范圍內具有超高亮度—100μm量級發光等離子體即可實現

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? 輻照度>10-100 mW/mm.sr.nm(波長相關)—超快速測量

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? 光纖耦合或自由空間光束輸出—光學靈活性高

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? 無電極結構—超長壽命、超高穩定性、超低成本

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1.2 LDLS結構和工作原理

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LDLS和傳統電致發光光源原理不同,傳統電致發光光源通過光源燈室電極加高壓激發燈室中氣體放電,從而發光。LDLS使用外置1000nm左右波長激光光源匯聚到光源燈室中,加熱氙等離子體,等離子體加熱到足夠的溫度時發光。傳統光源如弧光燈、氘燈、氙燈等,由于使用了電極耦合產生等離子體,亮度、UV光功率、壽命都有很大的限制。LDLS采用無電極激光驅動技術,有高效的光收集能力,亦可在深紫外至可見光以及更寬的光譜范圍內提供超高發光亮度,而且整個光源的發光壽命相比較于傳統光源也高出了整整一個數量級。

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LDLS光源整體結構由一個特殊設計的燈室,驅動激光光源,激光聚焦光路,光源輸出光路,光源控制器等主要部分組成。

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圖1.2.1 LDLS原理圖

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1.3 LDLS產品系列

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根據使用環境和輸出功率的不同需求,可以選擇不同型號的LDLS光源進行匹配。其中,LDLS光源提供自由空間輸出或光纖耦合輸出的緊湊型EQ-99系列、自由空間輸出的EQ-9系列、高亮度自由空間輸出的EQ-77系列、高功率應用的超高亮度EQ-400系列和高亮度輸出波長可調窄光譜LDTLS系列。

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圖1.3.1 LDLS產品系列

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1.4 LDLS性能優勢

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1.4.1 高亮度

? LDLS光源是高亮度光源,所謂的高亮度光源是指光源可以從一個極小的光點發出強光。

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? LDLS光源作為一種高亮度光源,適用于成像應用和測量諸如微芯片,生物細胞等小型物體的應用。

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? LDLS能從100μm量級的光點發出超強光。

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? 超小光點成像(<<1mm)變得更容易。

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? LDLS光源更容易耦合進光纖和光譜儀。

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圖1.4.1 EQ-99系列光源發光等離子體尺寸(Typical)

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1.4.2 寬光譜分布

? LDLS光譜分布涵蓋了深紫外—可見光—近紅外的光譜范圍。

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? 光譜分布平坦。

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? 提供了傳統光源無法比擬的極紫外波段光譜強度(>10X)。

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圖1.4.2 EQ-99X和鹵鎢燈光譜分布對比

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圖1.4.3 LDLS系列光源光譜強度分布和傳統光源對比

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1.4.3 長壽命和高穩定性

? 具有超長燈室壽命,超9000小時典型時長(低耗材成本)。

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? 校準時間間隔更長,與傳統光源(氙燈、氘燈、鹵鎢燈)相比漂移更低。

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圖1.4.4 LDLS系列光源和傳統光源輸出穩定性對比

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表1.4.1 EQ-99X光源和傳統光源穩定性和壽命對比

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1.4.4 LDLS發光等離子體的極高空間穩定性

? 以每秒200幀的速度收集和存儲2500張圖像

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? 使用ImageJ(圖像分析軟件)計算每張圖像的質心。

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? 發光等離子體質心位置標準差:

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  水平方向:0.145μm

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  垂直方向:0.094μm

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圖1.4.5 EQ-99系列發光等離子體質心分布

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1.5 LDLS產品應用

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? 紫外-可見光光譜分析

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? 單色儀光源

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? 薄膜檢測

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? 濾光片/光學元件測試

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? 原子吸收光譜

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? 材料特征檢測

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? 環境分析

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? 高光譜成像

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? 氣相分析測量

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? 光學傳感器檢測

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? 生命科學與生物成像

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1.6 FAQ

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1. Energetiq LDLS光源光譜范圍?

2. LDLS光源的功率和亮度可以到多少?

3. EQ-99XFC使用哪種光纖連接方式進行輸出?

4. EQ-99XFC可以輸出多強的光功率?

5. EQ-99XFC光譜輻射強度可以到什么范圍?

6. 對EQ-99X 和 EQ-99XFC來說,控制器和光源燈室之間的光纖長度可以選擇嗎?

7. EQ-99XFC輸出光纖長度可以選擇嗎?

8. 什么是LDLS光源等離子體空間穩定性?

9. LDLS光源壽命可以到多久?

10. LDLS光源中的激發激光波長是多少?每種光源中的激發激光輸出功率多少?

11. EQ-99系列光源的燈室溫度大概在什么范圍?

12. 什么時候使用LDLS光源需要充氮氣,氮氣的氣壓需要多少?

FAQ1.Energetiq LDLS光源光譜范圍?

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EQ-99X, EQ-77和EQ-400光譜范圍為170nm 到2400nm,EQ-99XFC光譜范圍為 190nm 到2400nm,光譜范圍的不同由光源燈泡和光窗材質決定。下圖中為LDLS與傳統氙燈、氘燈鹵素燈的光譜強度分布曲線對比。

 

FAQ2.LDLS光源的功率和亮度可以到多少?

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LDLS針對高亮度方面進行了優化,LDLS光源的功率從一個100μm左右的等離子體發出,所以LDLS光源可以在較小的輻射功率發出高亮度(spectral radiance - mwatts/nm/mm2/sr)的光。幾種LDLS光源輻射功率和亮度選擇如下:

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EQ-99X光輻射功率0.5W,光譜輻射強度10 mwatts/nm/mm2/sr;

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EQ-77光輻射功率2W,光譜輻射強度40 mwatts/nm/mm2/sr;

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EQ-400光輻射功率15W,光譜輻射強度100 mwatts/nm/mm2/sr。

FAQ3.EQ-99XFC使用哪種光纖連接方式進行輸出?

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EQ-99XFC使用FC接頭連接,為了保證產品的穩定輸出,我們推薦使用原廠的光纖進行連接,目前我們可以提供不同纖芯直徑的FC-FC和FC-SMA光纖供選擇。 

FAQ4.EQ-99XFC可以輸出多強的光功率?

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EQ-99XFC輸出光功率取決于光纖的纖芯直徑和光纖對波長的選擇性,使用標準光纖輸出的光功率如下:

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600μm core fiber, 0.22NA; ~200 mwatts (broadband)

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455μm core fiber, 0.22NA; ~150 mwatts (broadband)

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230μm core fiber, 0.22NA; ~70 mwatts (broadband)

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115μm core fiber, 0.22NA; ~25 mwatts (broadband)

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50μm core fiber, 0.22NA; ~5 mwatts (broadband)

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9μm core single mode fiber; ~40 μwatts (broadband)

FAQ5.EQ-99XFC光譜輻射強度可以到什么范圍?

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光譜輻射強度取決于輸出光纖纖芯直徑、波長選擇性。230μm纖芯直徑,0.22NA,長度1m的標準光纖輸出,光譜輻射強度圖如下所示:

 

FAQ6.對EQ-99X 和 EQ-99XFC來說,控制器和光源燈室之間的光纖長度可以選擇嗎?

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目前,EQ-99X 和 EQ-99XFC的控制器和光源燈室之間的光纖長度我們只提供1m的長度,其他長度暫時不能提供。

FAQ7.EQ-99XFC輸出光纖長度可以選擇嗎?

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我們可以提供性能最好、抗老化的不同纖芯的光纖,目前光纖長度有1m和2m兩種選擇。我們不建議客戶選用更長長度的輸出光纖,因為即使是最好的光纖也會吸收深紫外的光。

FAQ8.什么是LDLS光源等離子體空間穩定性?

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LDLS光源等離子體空間位置由激發激光聚焦點精準控制,LDLS產品等離子體位置在x,y,z三個方向上的分布偏差均小于0.5μm。

 

FAQ9.LDLS光源壽命可以到多久?

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EQ-99系列和EQ-77系列光源的燈泡壽命均在9000小時以上。另外,光源工作1000小時以后,燈泡的輸出功率只會衰減1%~2%。

 

FAQ10.LDLS光源中的激發激光波長是多少?每種光源中的激發激光輸出功率多少?

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LDLS光源中的激發激光均為特殊定制的半導體激光器,這些激光器的波長均在1μm左右。 EQ-99系列光源中激發激光器輸出功率在20W左右,EQ-77系列光源中激發激光器輸出功率在50W左右,EQ-400系列光源中激發激光器輸出功率在400W左右;激發激光器的功率決定了整個光源的輸出功率。

FAQ11.EQ-99系列光源的燈室溫度大概在什么范圍?

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在正常實驗室環境中使用時,EQ-99X和EQ-99XFC燈室溫度約為55℃,最終溫度會隨著使用環境的變化略有區別。

FAQ12.什么時候使用LDLS光源需要充氮氣,氮氣的氣壓需要多少?

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LDLS光源產生大量深紫外光,200nm以下的深紫外光會使氧氣轉化為臭氧,同時臭氧會吸收240nm~270nm的深紫外光。因此,如需使用170nm~270nm的深紫外光,光源在使用時需要充入純凈氮氣。同時,充入氮氣也可以防止燈泡被空氣中有機蒸汽污染。 為了保證光學器件的潔凈,氮氣需要滿足6級潔凈度,充入氮氣的氣壓需要保持在0.14 MPa。

詳細資料下載

//www.kuuwzv.com.cn/ENERGETIQ.pdf

//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/EQ-1000.pdf
//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/EQ-99.pdf
//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/EQ-99FC.pdf
//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/EQ1500.pdf


//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/eq1000_manual_rev5.pdf
//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/EQ1500_manual_rev4.pdf
//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/EQ-99FC%20Manual%20rev4.pdf
//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/EQ99_manual_rev4.pdf

//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/EQ99_lamp_HiRez.jpg
//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/EQ99_with_power_supply_HiRez.jpg

//www.kuuwzv.com.cn/Energetiq/Energetiq_LDLS%20Presentation_10_2011.pdf

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計量院,九院,中科大,南京大學,浙江大學,科磊中國,福建物構所,不能一一列出敬請諒解。

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LDLS 激光驅動高亮度寬帶白光光源
LDLS EQ系列白光光源是高亮度、高穩定度的等離子體寬譜光源,采用自主研發的無電極LDLS激光驅動光源技術,使用連續激光直接加熱氙離子至需要的溫度,以產生高效的寬頻譜光