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液体微滴喷射靶激光等离子体软X射线源研究

尼启良  
【摘要】: 液体微滴喷射靶激光等离子体(LPP)光源是一种具有较高的软X射线转换效率且能够长期连续运行的低碎屑光源。在极紫外投影光刻及辐射计量等领域有着重要应用价值和广阔的发展前景。 在理论方面,首先依据非相对论量子力学理论,使用原子光谱分析常用的Cowan程序,计算了O_2、CO_2、CF_4、Kr和Xe等几种液体在10~(11)~10~(12)W/cm~2激光功率密度下可能相应产生的O~(4+)、O~(5+)、O~(6+)、O~(7+)、F~(5+)、F~(6+)、F~(7+)、Kr~(6+)、Xe~(6+)离子的电偶极辐射跃迁波长和跃迁几率。根据理论计算结果,对液体微滴喷射靶激光等离子体光源的工作物质、激光打靶条件、光源结构参数进行了优化。 其次,利用低温制冷技术研制出一台可连续控温的液体微滴喷射靶LPP光源。光源具有连续和脉冲喷射两种工作模式,能使用多种气—液相变温度高于液氮温度的非腐蚀性气体工作。其中Xe液体微滴喷射靶在13.4nm的最高转换效率达到0.75%/2πsr/2%bw,其光谱辐射稳定性约为8%(1σ)。 在实验上,建成了一套高光谱分辨率和高灵敏度的软X射线脉冲辐射测量装置。测量了CO_2、O_2、CF_4、Kr和Xe液体微滴喷射靶LPP光源在6~20nm波段的软X射线辐射光谱。 最后,用低碎屑液体微滴喷射靶LPP光源代替污染严重的金属靶LPP光源,改建了一台波段范围8~30nm的软X射线反射率计,并对软X射线多层膜的反射率进行了大量测量,反射率测量重复性达到±2%。


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