量子束生成裝置、量子束生成方法及激光核聚變裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及量子束生成裝置、量子束生成方法和激光核聚變裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了用于從受控制的核聚變反應(yīng)取出能量的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于收容核聚變靶材料的靶室。由于對(duì)應(yīng)該產(chǎn)生受控制的核聚變反應(yīng)的靶室內(nèi)的靶材料供給能量，以核聚變等離子體和熱的形態(tài)放出能量，因此，多個(gè)能量驅(qū)動(dòng)配置于靶室的周圍。設(shè)置有用于從核聚變反應(yīng)取出能量的多個(gè)構(gòu)造。這些構(gòu)造具備用于從核聚變等離子體取出高壓電流電力的裝置和從靶室取出熱能量的設(shè)備。對(duì)于能量驅(qū)動(dòng)的電力，能夠從自核聚變反應(yīng)取出的高壓直流電力供給。該能量驅(qū)動(dòng)，為了避免流體力學(xué)上的不穩(wěn)定性，使用用于對(duì)用于產(chǎn)生核聚變反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)能量的波陣面賦予所期望的形狀的變跡濾波器(apodizingfilter)ο
[0003]專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了對(duì)靶照射激光而等離子體化，將此時(shí)所產(chǎn)生的EUV光作為輸出來(lái)取出的激光等離子體EUV光源。該激光等離子體EUV光源，作為靶，使用與激光的聚光直徑大致相等的尺寸的板狀靶。從具有狹縫狀的開(kāi)口的噴嘴使圓板的方向一致而噴出靶。靶通過(guò)氣體流而被搬送。該例子中，使用He氣體。噴嘴的外部被保持為高真空，因此，從噴嘴放出的靶保持該姿勢(shì)而到達(dá)激光的照射位置。與靶的供給同步，從Nd:YAG激光光源用透鏡將脈沖激光聚光并向靶照射。激光的點(diǎn)徑與靶的直徑相同而為1_，其厚度為100nm以下。因此，靶的大致全部被等離子體化，抑制了碎片(debris)的產(chǎn)生，并且轉(zhuǎn)換效率提高。
[0004]非專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了使用線性伺服式和噴射槍式的長(zhǎng)條的靶加速機(jī)構(gòu)的技術(shù)。非專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了使用伺服式的靶加速機(jī)構(gòu)的技術(shù)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特表2009-539117號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本再表2006/075535號(hào)公報(bào)
[0009]非專利文獻(xiàn)
[0010]非專利文獻(xiàn)1:“4.靶制造.注射系設(shè)計(jì)”，乘松孝好、遠(yuǎn)藤琢磨、吉田弘樹(shù)、巖本晃史，J.Plasma Fus1n Res.Vol82, Nol2 (2006) 829-835
[0011]非專利文獻(xiàn)2:GENERAL ATOMICS 公司的目錄 “IFT Catalog”，“ 11.1NTERIALFUS1N ENERGY”，URL:http://www.ga.com/media/GA/energy/IFT_Catalog.pdf

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明所要解決的課題
[0013]上述那樣的現(xiàn)有的量子束生成裝置無(wú)法自動(dòng)且連續(xù)地生成量子束。因此，作為本發(fā)明的目的之一，是有鑒于上述的事項(xiàng)而作出的，例如，提供能夠自動(dòng)且連續(xù)地進(jìn)行量子束生成的量子束生成裝置、量子束生成方法和激光核聚變裝置。
[0014]解決課題的技術(shù)手段
[0015]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面所涉及的量子束生成裝置，具備:靶引起量子束生成反應(yīng)的腔室(chamber)、將上述革E供給至上述腔室的革E供給裝置、監(jiān)視位于上述腔室的內(nèi)側(cè)的上述革巴的靶監(jiān)視裝置、對(duì)位于上述腔室的內(nèi)側(cè)的上述靶照射激光的激光照射裝置、和基于由上述靶監(jiān)視裝置得到的監(jiān)視結(jié)果來(lái)控制上述靶供給裝置和上述激光照射裝置的控制裝置；上述靶供給裝置具備射出上述靶的射出口，在由上述控制裝置控制的射出時(shí)機(jī)(timing)，將上述靶沿上述腔室的內(nèi)側(cè)的預(yù)先設(shè)定的射出方向從上述射出口射出，上述靶監(jiān)視裝置具備位置檢測(cè)器和時(shí)間檢測(cè)器，上述位置檢測(cè)器檢測(cè)監(jiān)視區(qū)域中的上述靶的通過(guò)位置，將表示上述通過(guò)位置的位置信息向上述控制裝置發(fā)送，上述監(jiān)視區(qū)域被預(yù)先設(shè)定于在上述腔室的內(nèi)側(cè)與上述射出方向交叉的位置，上述通過(guò)位置表示垂直于上述射出方向的面內(nèi)的位置，上述時(shí)間檢測(cè)器檢測(cè)上述靶向上述監(jiān)視區(qū)域入射的入射時(shí)間和上述靶射出上述監(jiān)視區(qū)域的射出時(shí)間，將表示上述入射時(shí)間的入射時(shí)間信息和表示上述射出時(shí)間的射出時(shí)間信息向上述控制裝置發(fā)送，上述激光照射裝置具備激光輸出器和聚光光學(xué)裝置，上述激光輸出器基于上述控制裝置的控制，輸出激光，上述聚光光學(xué)裝置基于上述控制裝置的控制將從上述激光輸出器輸出的激光聚光，上述控制裝置使用上述位置信息，算出激光的照射點(diǎn)，將基于上述照射點(diǎn)的聚光控制信息向上述聚光光學(xué)裝置發(fā)送，使用上述監(jiān)視區(qū)域的寬度、上述入射時(shí)間信息、上述射出時(shí)間信息和從上述監(jiān)視區(qū)域到照射點(diǎn)的距離，算出靶向上述照射點(diǎn)的到達(dá)時(shí)機(jī)，將基于上述到達(dá)時(shí)機(jī)的激光控制信息向上述激光輸出器發(fā)送，上述聚光控制信息是用于以將來(lái)自上述激光輸出器的激光向上述照射點(diǎn)聚光的方式控制上述聚光光學(xué)裝置的信息，上述激光控制信息是用于以在上述到達(dá)時(shí)機(jī)輸出激光的方式控制上述激光輸出器的信息。這樣，在通過(guò)控制裝置控制的射出時(shí)機(jī)，引起量子束生成反應(yīng)的靶通過(guò)靶供給裝置而被供給至腔室的內(nèi)側(cè)，在腔室的內(nèi)側(cè)的靶的運(yùn)動(dòng)被靶監(jiān)視裝置監(jiān)視，控制裝置基于該監(jiān)視結(jié)果，對(duì)靶照射激光。因此，靶的供給和激光向靶的照射通過(guò)控制裝置自動(dòng)地進(jìn)行，因此，通過(guò)控制裝置的控制，能夠進(jìn)行連續(xù)的量子束生成。
[0016]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面所涉及的量子束生成裝置中，上述控制裝置以將多個(gè)上述靶依次周期性地從上述射出口射出的方式控制上述靶供給裝置。因此，通過(guò)控制裝置的控制，周期性且連續(xù)的量子束生成成為可能。
[0017]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面所涉及的量子束生成裝置中，上述靶供給裝置具備支撐臺(tái)、圓板、罐(tank)和驅(qū)動(dòng)裝置，上述支撐臺(tái)具備主面、背面和射出孔，上述射出孔具備能夠通過(guò)上述靶的直徑，具備上述射出口，從上述主面貫通至上述背面，上述圓板，沿著該圓板的邊緣以預(yù)先設(shè)定的間隔而具備多個(gè)貫通孔，上述圓板的中心以上述貫通孔與上述射出孔重疊的方式，相對(duì)于上述主面能夠旋轉(zhuǎn)地保持，上述貫通孔能夠在上述主面之上收納上述靶，上述罐具備主體和供給管，配置于上述圓板之上，上述主體能夠容納多個(gè)上述靶，上述供給管具備能夠通過(guò)上述靶的直徑，與上述主體連接，配置于通過(guò)多個(gè)上述貫通孔的所有的中心的圓周之上，上述驅(qū)動(dòng)裝置具備旋轉(zhuǎn)軸和馬達(dá)，上述旋轉(zhuǎn)軸在上述圓板的中心固定于上述圓板，能夠與上述圓板一起旋轉(zhuǎn)，上述馬達(dá)與上述旋轉(zhuǎn)軸連接，基于上述控制裝置的控制，將上述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。因此，通過(guò)旋轉(zhuǎn)等間隔地配置有靶的圓板，從而能夠依次將靶供給至腔室。因此，通過(guò)使用等間隔地配置有靶的圓板，從而能夠?qū)崿F(xiàn)周期性及連續(xù)的量子束生成。
[0018]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面所涉及的量子束生成裝置中，上述驅(qū)動(dòng)裝置具備傳感器，上述傳感器檢測(cè)上述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和上述旋轉(zhuǎn)軸的軸位置，將表示上述轉(zhuǎn)速和上述軸位置的旋轉(zhuǎn)信息向上述控制裝置發(fā)送，上述控制裝置基于上述旋轉(zhuǎn)信息控制上述圓板的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，上述軸位置為上述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向上的位置。這樣，使用傳感器，能夠識(shí)別圓板的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此，控制裝置能夠以任意設(shè)定的周期使圓板旋轉(zhuǎn)。因此，能夠以任意設(shè)定的周期連續(xù)地進(jìn)行量子束生成。
[0019]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面所涉及的量子束生成裝置中，上述靶供給裝置具備射出輔助器，上述射出輔助器配置于上述射出孔之上，基于上述控制裝置的控制，能夠?qū)ξ挥谏鲜錾涑隹椎纳鲜霭谐蛏鲜錾涑龇较蜻M(jìn)行加壓，上述控制裝置基于上述旋轉(zhuǎn)信息，算出伴隨著上述圓板的旋轉(zhuǎn)上述圓板的上述貫通孔與上述射出孔重疊的加壓時(shí)機(jī)，將基于上述加壓時(shí)機(jī)的加壓控制信息向上述射出輔助器發(fā)送，上述加壓控制信息是用于以在上述加壓時(shí)機(jī)進(jìn)行加壓的方式控制上述射出輔助器的信息。通過(guò)射出輔助器，靶被強(qiáng)制性地射出，因此，與射出時(shí)機(jī)無(wú)關(guān)，能夠避免不進(jìn)行射出這樣的狀況。另外，由于能夠以高速度射出靶，因此，即使在使用被冷卻至低溫的靶的情況下，也能夠在維持了溫度的狀態(tài)下在短時(shí)間之內(nèi)供給直至照射點(diǎn)。
[0020]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面所涉及的量子束生成方法，具備:將使量子束生成產(chǎn)生的靶向腔室的內(nèi)側(cè)射出的射出工序、預(yù)測(cè)上述腔室的內(nèi)側(cè)的激光的照射點(diǎn)的預(yù)測(cè)工序、準(zhǔn)備激光的照射的準(zhǔn)備工序、和輸出激光的輸出工序，上述射出工序中，將上述靶在能夠控制的射出時(shí)機(jī)沿上述腔室的內(nèi)側(cè)的預(yù)先設(shè)定的射出方向射出，上述預(yù)測(cè)工序中，檢測(cè)監(jiān)視區(qū)域中的靶的通過(guò)位置，測(cè)定上述靶向上述監(jiān)視區(qū)域入射的入射時(shí)間和上述靶射出上述監(jiān)視區(qū)域的射出時(shí)間，使用上述通過(guò)位置，算出上述照射點(diǎn)，使用上述監(jiān)視區(qū)域的寬度、上述入射時(shí)間、上述射出時(shí)間和從上述監(jiān)視區(qū)域到上述照射點(diǎn)的距離，算出上述靶向上述照射點(diǎn)的到達(dá)時(shí)機(jī)，上述