JPH03129700A - プラズマ源によりレントゲンビームを発生する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２つの同心の円筒電極を備え、該電極は可制
御の高電力スイッチにより高電圧源へ接続可能であり、
さらに排気によりわずかな圧力の気体により満たされた
放電室を有しており、該放電室の、閉鎖された一方の端
部において絶縁体が電極の間に設けられておりさらにプ
ラズマ放電用の点弧装置が設けられており、それのプラ
ズマは他方の端部へ加速可能であり、さらに円筒状の内
側電極の開口端の領域において、レントゲンビームを放
射するプラズマ収束体となるように圧縮される形式のプ
ラズマ源によりレントゲンビームを発生する装置に関す
る従来技術 この種の装置はドイツ連邦共和国特許出願公報第３３３
２７１１号に示されている。このいわゆるプラズマ集束
装置は、気体充てんによりまたは所定の定常的な気体貫
流により、作動される。ただ一つの気体が用いられるｔ
こめ、放電も、所望のレントゲンビームの発生も同一の
勿体で行なわれる この公知の装置は一連の欠点を有すること力（示されて
いる。例えば発生されるレントゲンビームは、使用され
る気体の種類に応じて異なるスペクトル特許を有する。

そのため所定の所望の波長のレントゲンビームにおける
回折が著しくわずかであるかまたはプラズマの発生に不
所望の点がある。

発明の解決すべき問題点 本発明の課題は、冒頭に述べた装置を次のように改善す
ることである。即ちこの装置が、放電の点弧のための最
適の条件を有するようにし、かつ円筒状の内側電極の開
口端部の方向へのプラズマの加速のための最適の条件を
有するようにし、しかも同時に所望のレントゲンビーム
の発生のための最適の条件も設けられるように、改善す
ることである。

問題点を解決するための手段 この課題は次のようにして解決されている。

即ち電極の間の気体が、プラズマ放電の点弧のためにお
よび／またはプラズマ加速のために最適な気体（放電気
体）であるようにし、さらに内側電極の開口端部の領域
において少くとも、発生されるべきレントゲンビームの
ために最適な気体（ビーム気体）が存在するようにし、
さらに両方の気体（ビーム気体および放電気体）が、で
きるだけ混合作用を行なわない放電室を保証するように
、吸い出されるようにした構成により解決されている。

発明の利点 本発明により各種の気体が装置の種々の領域に用いられ
る。これらの領域で気体はその都度のシーケンスに対し
て最適化される。放電気体は、プラズマ放電の点弧のた
めにおよび／またはプラズマ加速のために重要な例えば
気体圧力、電圧および電界の強さのようなパラメータ領
域に関して最適化される。例えばヘリウムまたは他の希
ガスが放電気体としてあげられる。この種の放電気体の
ためにプラズマの、開口された電極端部への加速も即ち
衝撃波も最適化される、即ち内側電極の長さおよび直径
の適合調整により最適化される。

さらに本発明に対して重要なことは、レントゲンビーム
発生の時相の気体の減結合が放電／加速時相により即ち
ビーム気体により、達せられることである。ビーム気体
は、発生するレントゲンビームが例えば所望の波長領域
において最適なビーム出力を形成するように、選定され
る。この波長領域は、レントゲンけんび競馬にまたはレ
ントゲンリトグラフィ用に、例えば０．５〜５ｎｍの値
を有する。放電気体として例えばちっ素があげられる。

ちっ素は２．５ｎｍの領域用に有利である。

さらに別の利点として、両方の気体は、プラズマ放電の
点弧用にはおよび／またはプラズマ加速用には適してい
ないと思われるビーム気体を放電室ができるだけわずか
しか含まないように、吸い出される。

各種の気体の収容される装置室において混合のわずかし
かなされない領域を、一方ではプラズマ放電の点弧のた
めにおよび／またはプラズマ加速のために他方ではレン
トゲンビームの発生のために形成するために、本発明の
装置は次のように構成されている。即ち放電に最適な気
体（放電気体）が放電室の閉鎖された端部においてこの
放電室の中へ、および放電に最適な気体（ビーム気体）
が内側電極の内部へ、内側電極の開口端部の方向へそれ
ぞれ供給される。

有利に両方の気体が定常的な流れにより供給されるよう
にし、該定常的な流れは、内側管の実質的に前方にかつ
外側に位置される混合ゾーンを形成させる。混合ゾーン
のこの配置は放電室における即ち開口された内側電極端
部の前方の領域における主作用を損なわないどころか、
これらの主作用はその都度の別の気体により損なわれる
こえなく進行できる。

上記に代えて次の構成も可能である、即ち放電気体が放
電室をおよび／またはビーム気体がプラズマ放電用の開
口された内側管端部の領域を、脈動的に供給される容積
流により充たされるように構成されている。第１の場合
は気体の定常的な流れにより作業が行なわれるのに対し
て、第２の場合は脈動形式での充てん作用が次のように
行なわれる。即ちプラズマ放電の時点に、したがってレ
ントゲンビーム発生の時相中に放電室における放電気体
と開口された内側電極端部の領域におけるビーム気体と
が存在するように、行なわれる。吸い出しは、放電室は
放電気体ができるだけわずかしか含まれないように、行
なわれる。このことは次のようにして遠戚される、即ち
外側電極が内側電極の開口端部の高さ位置において、リ
ング状に配分された吸い出し個所を有するようにしたの
である。その結果、放電室中でのビーム気体の濃度が内
側電極と外側電極との間でわずかになる。混合ゾーンは
場合により内側電極の開口端部の近傍において排気個所
の領域に設定される。

さらに本発明は次のように構成される、即ち内側電極が
二重の壁に構成されていて、さらに内側電極の開口端の
領域において管の内部に位置するリング状に配分された
吸い出し個所を有するようにし、さらに他方の端部にお
いて吸い出し装置へ接続されている。この種の吸い出し
により、開放された内側電極端部の前方でビーム気体に
より占められる領域が、できるだけ小さく保たれる。

両方の前述の吸い出し装置はビーム気体を有する領域の
最大および最小拡散を表わす。両方が組み合わされて用
いられると、これにより一方ではビーム気体を有する領
域の拡大への影響および、この領域における、ないし放
電室までの混合ゾーンにおける異なる気体混合を得るこ
と、ができる。

中和されている即ちイオン化されていないビーム気体が
、発生されたビームに対する大きい吸収横断面を有する
ことが示されＩ；。これは−方ではプラズマ収束からな
いしピンチプラズマからのある程度の除去において不所
望にビーム気体の励起のために用いられると、もはやレ
ントゲンけんび鏡またはレントゲンリトグラフィのため
の作業個所への伝送のためには用いられない。そのため
本発明の主旨においてこのことは、ビーム気体の真空化
ないし吸い出しが著しく効率が大きい時に、即ち作業個
所へのレントゲンビームの大部分の転送が許容される時
に必要とされる。しかし本発明によれば次のように配慮
される、即ち内側電極の開放端部の領域の前方にこの内
側電極と同軸のビーム管が設けられており、レントゲン
ビームの搬送に最適のビーム気体により充たされている
。そのため少なくとも次のことが達成される、即ちビー
ム気体は決してビーム管の中へ達することがなくなりさ
らにこのビーム管により区画される領域は少なくとも、
レントゲンビームの伝送のためのビーム気体の選択によ
り最適化することができる。

この装置の構成において、ビーム管気体が内側管の開口
端部の領域の中へ流入してさらにレントゲンビーム発生
装置の吸い出し個所を介して吸い出される。この場合こ
のビーム管気体の流入は、内側管の開口端の、ビーム気
体を有する領域がその軸方向の拡張部において制限され
る。そのため吸収によるレントゲンビームの損失が、イ
オン化されないビーム気体によりさらに低減される。

実施例の説明 次に本発明の実施例を図面を用いて説明する第１図に示
されている装置ｌＯは２つの同心的な円筒電極１１．１
２を有する。これらの電極は可制御の高電力スイッチに
より高電圧のエネルギー源へ接続可能である。この種の
高電力スイッチのための、およびこの種の高電圧エネル
ギ源のだめの実施例としては、ドイツ連邦共和国特許出
願公開公報第３３３２７１１号の例えば第１図に示され
ている。これによれば、内側電極１２を短時間、例えば
アース電位へ置かれる外側電極１１よりも数１０ＫＶ高
い値の電位へ上昇させることができる。その結果形成さ
れる、電極１１．１２の間の放電室の中でのイオン化の
過程を次に説明する。

第１図における放電室ｉ３の左端１４は壁２７により閉
鎖されている。この壁２７はリング状であり、さらに壁
と内側電極１２との間に、この内側電極１２を密に囲む
円筒の形状の絶縁体１５が設けられている。この絶縁体
１５は、放電室１３の壁２７を内側電極１２から電圧的
にじゃへいする。

壁２７は外側電極１１と電気接続されておりそのため外
側電極の電位を有する。さらに壁２７の内周は折り曲げ
により、プラズマ放電用の点弧装置を構成する。この点
弧装置により、放電室１３の中の気体のイオン化の結果
、プラズマが発生される。このプラズマは、第１図にお
ける閉鎖壁１４の存在のため、右側に発生しさらにこの
場合に放電室１３の開口端の方向へ強く加速される。そ
の結果、プラズマ衝撃波が発生する。プラズマ１７は即
ち波の前面が第１図に示されている。プラズマ１７が１
７’で示されている様に放電室１３の開口端１８の領域
中へ即ち内側管１２の開口端Ｉ９の領域中へ達すると、
プラズマは強い磁気力により絞られる。プラズマ収束体
２１が即ちピンチ体が形成され、この中ではイオン化さ
れｌ；気体が次のように圧縮されている、即ち別のビー
ムのほかに特にレントゲンビーム２０も放出するように
、圧縮されている。このレントゲンビームは作業個所へ
転送される。

放電室１３は、気体案内管２８とリングチャネル２９を
用いて矢印方向３０へ放電室１３の閉鎖端部１４の中へ
流入する気体で満たされている。

この供給個所から出て気体は外側電極１１の開口端部１
８の方向へ流動する。放電気体は、その成分および放電
室１３における圧力に関して、プラズマの最適の点弧角
に即ちプラズマ加速用に選定されている。放電室１３の
開口端１８から放電気体が排気され、そのため放電室１
３には負圧が形成される。

内側電極１９の内部１９’の中へビーム気体が矢印３１
の方向で供給される。絞り３２は、放電気体による充て
んがパルス的にだけ行なわれる時に、量の制限のために
即ち放電気体の流入を制限するために用いられる。

ビーム気体は、第１図において内側管１２の開口端１９
の実質的に右側に設けられている領域中へ進行して、放
電室１３の放電気体と共に混合ゾーン２２を形成する。

この混合ゾーン２２の位置は両方の気体の圧力および流
入比に応じて変化することは明らかである。第１図にお
いてこの混合ゾーン２２は、これが実質的に内側管直径
の前方にかつ外側に位置するように、設けられる。その
結果、放電室１３は実質的にビーム気体がなくなり、内
側管１２の開口端１９の前方の領域も実質的に放電気体
がなくなる。そのためプラズマ１７は放電室１３におい
てビーム気体により実質的に妨げられずに点弧されて加
速される。そのｔ；めプラズマ収束体２１のプラズマは
圧縮された実質的にビーム気体だけから形成される。そ
の結果、一方ではプラズマの発生および案内に関しての
他方では所望のレントゲンビームの発生に関しての上述
の有利な状態が形成される。

第１図において両方の気体の排気は即ちプラズマの満た
された領域の排気は第２図で具体的に説明する。

放電室１３からの排気のために、この放電室の端部１８
に設けられている、外側電極１１の円周リング状に配分
されている吸い出し個所２３が用いられる。そのため気
体は矢印３２の方向へ排気個所２３を通ってリングチャ
ンネル３３の中へ流入し、さらにここから排気管３４を
通って図示されていない矢印方向３５へ吸い出し装置へ
流出される。

さらに第２図に示されている様に内側電極１２は壁が二
重でありさらにその開放端１９において吸い出し個所２
４を有する。この個所も内側電極１２の内周にリング状
に配分されている。内側電極１２の他端に、吸い出し管
３７を有するリングチャンネル３６が設けられている。

このリングチャンネルは吸い出し装置へ接続されており
、そのため内側管の開口端１９の領域から矢印３８の方
向へ吸い出しがなされる。

吸い出しは次のように実施される、即ち吸い出し個所２
３だけを通ってまたは吸い出し個所２４だけを通って吸
い出しがなされる。そのためビーム気体は、内側電極１
２の開口端１９の領域において最大のまたは最小の拡が
りを有する。吸い出し個所２３と吸い出し個所２４とに
よる組み合わされた排気作用により次のことが達成でき
る、即ち開口端１９におけるビーム気体の領域が、その
拡がりにおいておよび／またはその気体組成において、
影響される構成が得られる。これにより生ずる流れ−お
よび混合ゾーンは当然、放電気体のまたはビーム気体の
加算の流れ量によりまｔ；は圧力により影響される第２
図において電極１１．１２の右側にビーム管２６が同軸
に設けられている。このビーム管は、発生したレントゲ
ンビームを作業個所へ伝送するＩ；めに、用いられる。

このビーム管はこの案内のために最適なビーム管気体に
より満たされている。さらにこのビーム管は、ビーム管
２６をその端面の側で閉じる絞り３９の絞り開口３９′
をレントゲンビームに通過可能にさせる。

ビーム管気体はレントゲンビームの伝送に対して最適で
あり、そのため例えばわずかな吸収係数しか有していな
い。そのため伝送は実質的にエネルギの損失なく行なわ
れる。ビーム管気体として例えば酸素が用いられる。こ
の種の案内気体はプラズマ収束体２１のできるだけ近傍
に設けることが望ましい。しかしビーム管２６は内側管
１２の開口端１９へ任意に接近させることができない。

何故ならば例えばプラズマ１７の衝撃波に対するスペー
スが必要とされるからである。そのためビーム管気体が
絞り開口３９′を、矢印４０の方向へ流入できるように
すると有利である。このビーム管気体は別の両刃の気体
と共に吸い出すことができる。例えば外側電極１１とビ
ーム管２６との間に、密閉された円錐状の絶縁体４１が
設けられることにより、吸い出しは吸い出し個所３２を
および／または２４を介して行なわれる。

発明の効果 ４゛ 本発明により、放電点弧、プラズマ加速、所望のレント
ゲンビームの発生に適した構成が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の横断面図、第２図は排気装
置の実施例を有する、第１図に類似する装置の横断面図
を示す。 １０・・・本発明による装置、１１．１２・・・電極１
３・・・放電室、１４・・・端部、１５・・・絶縁体、
１６・・・点弧装置、１７・・・プラズマ、１９・・・
内側電極、２０・・・レントゲンビーム、２１・・・プ
ラズマ収束体、２２・・・混合ゾーン、２３．２４・・
・吸い出し個所、２６・・・ビーム管、３２・・・絞り
、３３．３６・・・リングチャンネル、３４．３７・・
・吸い出し管、３９′・・・絞り開口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２つの同心の円筒電極（１１、１２）を備え、該電
   極は可制御の高電力スイッチにより高電圧エネルギ源へ
   接続可能であり、さらに排気によりわずかな圧力の気体
   により満たされた放電室（１３）を該電極は有しており
   、この放電室の、閉鎖された一方の端部（１４）に絶縁
   体（１５）が電極（１１、１２）の間に設けられており
   さらにプラズマ放電用の点弧装置（１６）が設けられて
   おり、その点弧装置のプラズマ（１７）は他方の端部（
   １８）の方向へ加速可能であり、さらにプラズマは円筒
   状の内側電極（１２）の開口端（１９）の領域において
   、レントゲンビーム（２０）を放射するプラズマ収束体
   （２１）となるように圧縮される形式の、プラズマ源に
   よりレントゲンビーム（２０）を発生する装置において
   、電極（１１、１２）の間の気体が、プラズマ放電の点
   弧のためにおよび／またはプラズマ加速のために最適な
   気体（放電気体）であるようにし、さらに内側電極（１
   ２）の開口端部（１９）の領域において少くとも、発生
   されるべきレントゲンビーム（２０）のために最適な気
   体（ビーム気体）が存在するようにし、さらに両方の気
   体（ビーム気体および放電気体）が、できるだけ混合作
   用を行なわない放電室（１３）を保証するように、吸い
   出されるようにしたことを特徴とする、プラズマ源によ
   りレントゲンビームを発生する装置。 ２、放電に最適な気体（放電気体）が放電室の閉鎖され
   た端部においてこの放電室の中へ、およびビームに最適
   な気体（ビーム気体）が内側電極（１２）の内部（１９
   ′）へ、内側電極（１２）の開口端部（１９）の方向へ
   それぞれ供給されるようにした請求項１記載の装置。 ３、両方の気体が定常的な流れにより供給されるように
   し、該両方の気体が、内側管の実質的に前方にかつ外側
   に位置される混合ゾーン（２２）を生ぜさせるようにし
   た請求項２記載の装置。 ４、放電気体が放電室（１３）を、および／または、ビ
   ーム気体がプラズマ放電用の開口された内側管端部（１
   ９）の領域を、脈動的に供給される容積流で充たすよう
   にした請求項２記載の装置。 ５、外側電極（１１）が内側電極（１２）の開口端部（
   １９）の高さ位置に、リング状に配布された吸い出し個
   所（２３）を有するようにした請求項１から４までのい
   ずれか１項記載の装置。 ６、内側電極（１２）が二重の壁に構成されており、さ
   らに内側電極の開口端（１９）の領域において管の内部
   に設けられる円周状に配分された吸い出し個所（２４）
   を有するようにし、さらに他方の端部（２５）において
   内側電極は吸い出し装置へ接続されている請求項１から
   ５までのいずれか１項記載の装置。 ７、内側電極（１２）の開口端部（１９）の領域の前方
   にこの内側電極と同軸のビーム管（２６）が設けられて
   おり、このビーム管はレントゲンビーム（２０）の伝送
   に最適のビーム気体により充たされているようにした請
   求項１から６までのいずれか１項記載の装置。 ８、ビーム管気体が内側管（１２）の開口端部（１９）
   の領域の中へ流入してさらにレントゲンビーム発生装置
   （１０）の吸い出し個所（２３、２４）を通って吸い出
   されるようにした請求項７記載の装置。