專利名稱：一種微流靶激光等離子體軟x射線-極紫外光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軟x射線一極紫外光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種激光等離子
體光源。
二背景技術(shù)：
在空間光學(xué)、天體物理、輻射計量等現(xiàn)代科學(xué)探索中，作為手段往往
需要軟x射線光源。在醫(yī)學(xué)診斷、材料分析、投影光刻、顯微鏡技術(shù)等現(xiàn) 代高科技領(lǐng)域中，軟x射線光源己經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。
早期的激光等離子體軟X射線光源是高功率密度的脈沖激光聚焦在金
屬耙面上，形成激光等離子體并產(chǎn)生軟x射線一極紫外輻射，在激光等離
子體形成的同時，產(chǎn)生的金屬碎屑也會對臨近光源的光學(xué)元件造成損壞或 降低其光學(xué)性能。為此，要對靶的材料進行改變，近年來出現(xiàn)了氣體或液 體靶激光等離子體光源。
與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理
研究所于2004年11月申請的發(fā)明專利，名稱為"-種液體微流噴射耙激 光等離子體軟X射線光源"。申請?zhí)枮?00410011194.1如圖1所示包 括窗口 1、激光束2、聚光透鏡3、真空靶室4、金屬法蘭5、外桶6、隔熱 管7、液氮進口 8、隔熱定位筒9、把手10、工作物質(zhì)進口端11、液氮出 口 12、隔熱板13、波紋管14、高壓腔15、金屬制冷管16、加熱電阻絲17、 閥桿18、噴嘴19、液體微流靶20、真空泵21。
外桶6通過金屬法蘭5在真空靶室4的頂部與真空耙室4密封固連， 左右兩個隔熱管7在外桶6的頂部穿過外桶6并且焊接固連，金屬制冷管 16的液氮進口 8與左邊的隔熱管7密封配合安裝，伸向外桶6和真空耙室 4內(nèi)，在真空靶室4內(nèi)的金屬制冷管]6緊密纏繞在上部帶有波紋管14的 高壓腔15下半部平直段上，在纏繞的金屬制冷管16的外測，還緊密纏繞 加熱電阻絲17，與金屬制冷管16共同控制高壓腔15的溫度，金屬制冷管 16用以引進制冷物質(zhì)進行制冷。從高壓腔15引出的工作物質(zhì)輸進管的進
口端11伸出外桶6，與外桶6焊接固連，工作物質(zhì)輸進管的進口端11用
以輸進形成微流的工作液體；金屬制冷管16的液氮出口 12與右邊的隔熱 管7密封配合安裝并伸出外桶6之外，形成制冷物質(zhì)的循環(huán)機構(gòu)；液體微
流耙調(diào)節(jié)部分由旋轉(zhuǎn)把手10、隔熱定位筒9、隔熱板13、閥桿18組成， 隔熱定位筒9焊接固定在外桶6的頂部中央，旋轉(zhuǎn)把手10的轉(zhuǎn)桿與隔熱定 位筒9之間螺紋配合，下端插入到隔熱板13的上凹槽內(nèi)，隔熱板13的側(cè) 面與隔熱定位筒9的內(nèi)表面滑動接觸，可上下滑動；在高壓腔15內(nèi)的閥桿 18的上端穿過波紋管14，伸出的頭部插入到隔熱板13的下凹槽內(nèi)，閥桿 18的下端閥尖，隨閥桿18移動能夠封住高壓腔15底部噴嘴19，用于調(diào)節(jié) 液體微流靶20的大小，旋轉(zhuǎn)把手10的轉(zhuǎn)桿與闊桿18處于同軸線上；激光 束2通過聚光鏡3和真空靶室窗口 1聚集在液體微流靶20上，在激光的作 用下產(chǎn)生激光等離子體和EUV輻射；在真空靶室4的下方與其相通，置有 真空泵21，對真空靶室4抽真空，以保證真空度。
該軟X射線一極紫外光源存在的主要問題是，需要使用液氮或液氦制 冷，增加使用成本；用分立的加熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)，不能實現(xiàn)對噴嘴的高 精度溫度控制，影響光源的穩(wěn)定性；使用易燒壞的電阻絲作為加熱器，降
低r光源的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提高光源的穩(wěn)定性， 增加光源的使用壽命，降低成本，特設(shè)計一種新型軟X射線一極紫外光源。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供-4中微流耙激光等離子體軟X射線 一極紫外光源。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如圖2所示，包括窗U22、聚
焦透鏡23、激光束24、密封圈25、密封圈26、絕熱殼體27、致冷器支架 28、半導(dǎo)體致冷器29、入氣口30、金屬制冷管31、導(dǎo)熱金屬板32、金屬 法蘭33、螺栓34、真空靶室法蘭35、螺母36、噴氣閥門37、噴嘴38、液 體微流靶39、真空靶室40、真空泵41、靶室殼體42。
該軟X射線一極紫外光源的上部為制冷系統(tǒng)，下部為閥門和真空耙室 系統(tǒng)，上部制冷系統(tǒng)由絕熱殼體27包圍成腔體，下部的真空閥門37位于 真空靶室40內(nèi)，被靶室殼體42包圍，也是一個腔體，上、下兩個腔體通
過絕熱殼體27的下開U平直沿、金屬法蘭33、真空靶室法蘭35用螺栓34 固連在一起，為了保持密封性，在金屬法蘭33的下凹槽內(nèi)置有密封圈26， 在真空耙室法蘭35的端槽內(nèi)置有密封圈25;在上部的制冷系統(tǒng)中，在絕 緣殼體27內(nèi)裝有致冷器支架28，致冷器支架28的上端與絕熱殼體27的 頂部固連，絕緣殼體27的頂部中心部位開有孔，金屬制冷管31的入氣口 30穿過屮心孔伸向絕熱殼體27的外面，在金屬制冷管31的側(cè)面裝有導(dǎo)熱 金屬板32，導(dǎo)熱金屬板32的下端與金屬法蘭33固連，導(dǎo)熱金屬板32的 外側(cè)裝有半導(dǎo)體致冷器29，半導(dǎo)體致冷器29的外側(cè)與致冷器支架28固連; 金屬制冷管31的下端穿過金屬法蘭33的中心孔伸向真空靶室40內(nèi)，通過 螺母36和噴氣閥門37相通固連；真空泵41和靶室殼體42相通，工作時 對真空靶室40抽真空；在靶室殼體42的側(cè)面開有窗口 22，在窗口 22的 外面置有聚光透鏡23，聚光透鏡23的光軸與窗口 22垂直，激光束24經(jīng) 聚光透鏡23和窗口 22，聚焦在從噴氣閥門37的噴嘴38噴出的液體微流 靶39匕在激光的作用下，產(chǎn)生激光等離子體，輻射軟X射線及極紫外 射線，形成激光等離子體軟X射線—極紫外光源。
工作原理說明高壓氣體從金屬制冷管31的入氣U 30進入金屬制冷 管31后，經(jīng)半導(dǎo)體致冷器29制冷后變成液體進入噴氣閥37，在高壓的作 用下從噴氣閥門噴嘴38噴出，形成液體微流靶39，工作過程中真空泵41 對真空耙室40不斷地抽真空，激光束24經(jīng)聚光透鏡23，窗口 22聚焦在 液體微流靶39上，在激光的作用下產(chǎn)生激光等離子體并輻射軟X射線一 極紫外射線，形成激光等離子體軟X射線一極紫外光源。
本發(fā)明的積極效益使用半導(dǎo)體致冷器制冷的氣體流過管道，使氣體 到達噴嘴之前完全變成液體，同時實現(xiàn)了對噴嘴的高精度溫度控制，提高 了光源的穩(wěn)定性，半導(dǎo)體致冷器既能制冷又能加熱，消除了已有技術(shù)中使 用制冷劑和電阻絲存在的缺點，降低了運行成本，提高了光源的使用壽命。
四

圖1是已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實施方式
本發(fā)明按圖2所示的結(jié)構(gòu)實施，其中真空靶室窗口 22的材料采用石英 玻璃，聚光透鏡23采用球面或非球面石英透鏡，口徑大小和焦距長短由真 空耙室的大小決定，產(chǎn)生激光束24的激光器可以釆用Nd: YAG脈沖激光器， 其工作波長是1064nm，也可以是其二倍頻532nm或三倍頻266nm，所產(chǎn)生 的激光焦點處的功率密度大于10IQW/Cm2。密封圈25、 26的材料選擇氟橡 膠，尺寸大小由真空靶室40的大小選擇，絕熱殼體27的材料選擇聚砜等 絕熱材料，壁厚10mm，致冷器支架28的材料選擇不銹鋼，半導(dǎo)體致制冷 器29釆用多級串聯(lián)方式，金屬制冷管31采用外徑為5mm、內(nèi)徑3mm的 銅管，導(dǎo)熱金屬板32的采用5mm厚的不銹鋼制作，高度由螺旋狀金屬制 冷管31的高度來確定，金屬法蘭33采用10mm厚的不銹鋼鋼，帶有中心 孔，孔的直徑與制冷管31釆用外徑匹配，并可使其穿過金屬法蘭33中心 孔，導(dǎo)熱金屬板32焊接在金屬法蘭33上，兩者成為一體件，螺栓34采用 不銹鋼件標準件，真空靶室法蘭35和中空靶室殼體42是一體件，材料采 用不銹鋼，真空靶室殼體42采用壁厚在5-10mm之間不銹鋼，螺母36和 噴氣閥門37的材料均選用不銹鋼。噴氣閥門37采用電磁閥，其噴嘴38的 孔徑在0.1-lmm之間。液體微流靶39，采用氙氣經(jīng)過制冷管31制冷后變 成液體氙。
權(quán)利要求
1、一種微流靶激光等離子體軟X射線-極紫外光源，包括窗口、激光束、聚光透鏡、真空靶室、金屬法蘭、金屬制冷管、噴嘴、液體微流靶、真空泵；其特征在于還包括密封圈(25)、密封圈(26)、絕熱殼體(27)、制冷器支架(28)、半導(dǎo)體制冷器(29)、入氣口(30)、導(dǎo)熱金屬板(32)、螺栓(34)、真空靶室法蘭(35)、螺母(36)、噴氣閥門(37)、靶室殼體(42)；該軟X射線-極紫外光源的上部為制冷系統(tǒng)，下部為閥門和真空靶室系統(tǒng)，上部制冷系統(tǒng)由絕熱殼體(27)包圍成腔體，下部的真空閥門(37)位于真空靶室(40)內(nèi)，被靶室殼體(42)包圍，也是一個腔體，上、下兩個腔體通過絕熱殼體(27)的下開口平直沿、金屬法蘭(33)、真空靶室法蘭(35)用螺栓(34)固連在一起，在金屬法蘭(33)的下凹槽內(nèi)置有密封圈(26)，在真空靶室法蘭(35)的端槽內(nèi)置有密封圈(25)；在上部的制冷系統(tǒng)中，在絕緣殼體(27)內(nèi)裝有致冷器支架(28)，致冷器支架(28)的上端與絕熱殼體(27)的頂部固連，絕緣殼體(27)的頂部中心部位開有孔，金屬制冷管(31)的入氣口(30)穿過中心孔伸向絕熱殼體(27)的外面，在金屬制冷管(31)的側(cè)面裝有導(dǎo)熱金屬板(32)，導(dǎo)熱金屬板(32)的下端與金屬法蘭(33)固連，導(dǎo)熱金屬板(32的外側(cè)裝有半導(dǎo)體致冷器(29)，半導(dǎo)體致冷器(29)的外側(cè)與致冷器支架(28)固連；金屬制冷管(31)的下端穿過金屬法蘭(33)的中心孔伸向真空靶室(40)內(nèi)，通過螺母(36)和噴氣閥門(37)相通固連；真空泵(41)和靶室殼體(42)相通；在靶室殼體(42)的側(cè)面開有窗口(22)，在窗口(22)的外面置有聚光透鏡(23)，聚光透鏡(23)的光軸與窗口(22)垂直，激光束(24)經(jīng)聚光透鏡(23)和窗口(22)，聚焦在從噴氣閥門(37)的噴嘴(38)噴出的液體微流靶(39)上。
全文摘要
一種微流靶激光等離子體軟X射線-極紫外光源，屬于軟X射線-極紫外光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種激光等離子體光源。要解決的技術(shù)問題是提供一種微流靶激光等離子體軟X射線-極紫外光源，解決技術(shù)問題的技術(shù)方案包括窗口、激光束、聚光透鏡、真空靶室、金屬制冷管、噴嘴、液體微流靶、真空泵；絕熱殼體、致冷器支架、半導(dǎo)體致冷器、導(dǎo)熱金屬板、噴氣閥門等部件；該光源分為上、下兩部，在上部的制冷系統(tǒng)中，裝有致冷器和金屬制冷管，金屬制冷管的下端和真空靶室內(nèi)的噴氣閥門相通；在靶室殼體的側(cè)面開有窗口，在其外面置有光軸與窗口垂直的聚光透鏡，激光束聚焦在噴嘴噴出的液體微流靶上，形成激光等離子體軟X射線-極紫外光源。
文檔編號H05H1/28GK101111119SQ20061001703
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月20日
發(fā)明者尼啟良, 波 陳 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所