JPH0831355A - ターゲット装置及びx線レーザ装置 - Google Patents
ターゲット装置及びx線レーザ装置Info
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- JPH0831355A JPH0831355A JP6159798A JP15979894A JPH0831355A JP H0831355 A JPH0831355 A JP H0831355A JP 6159798 A JP6159798 A JP 6159798A JP 15979894 A JP15979894 A JP 15979894A JP H0831355 A JPH0831355 A JP H0831355A
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Landscapes
- Lasers (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 供給される電気エネルギをX線に変換させる
効率を向上させる。 【構成】 X線レーザ装置は、真空容器31内に、ター
ゲットベース38、アノード34及びカソード35から
なるターゲット装置Tを配して構成する。ターゲット装
置Tのターゲット39に対して、レーザ光源43からレ
ーザ光を照射しガス状プラズマを一様に分布させ、アノ
ード34−カソード35間に放電電圧を印加すると放電
プラズマが発生し、ZピンチされてX線が発生する。こ
のX線は、カソード35のトンネル36を通り、X線反
射ミラー37で反射されてアノード34側に戻るため、
放出されるX線の利得が向上し、レーザ発振を生じる。
発振したX線は出射窓41を介して真空容器31の外部
に取り出される。
効率を向上させる。 【構成】 X線レーザ装置は、真空容器31内に、ター
ゲットベース38、アノード34及びカソード35から
なるターゲット装置Tを配して構成する。ターゲット装
置Tのターゲット39に対して、レーザ光源43からレ
ーザ光を照射しガス状プラズマを一様に分布させ、アノ
ード34−カソード35間に放電電圧を印加すると放電
プラズマが発生し、ZピンチされてX線が発生する。こ
のX線は、カソード35のトンネル36を通り、X線反
射ミラー37で反射されてアノード34側に戻るため、
放出されるX線の利得が向上し、レーザ発振を生じる。
発振したX線は出射窓41を介して真空容器31の外部
に取り出される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線発生用のターゲッ
ト装置、及び、放電とレーザアブレーションによりプラ
ズマ現象を起こしてX線を発生するX線レーザ装置に関
するものである。
ト装置、及び、放電とレーザアブレーションによりプラ
ズマ現象を起こしてX線を発生するX線レーザ装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のX線発生装置としては、
図5に示す真空スパーク法を用いたX線発生装置があ
る。この装置においては、パワーサプライ1によってコ
ンデンサ2が充電されており、この充電によって発生す
る高電圧は真空容器3内の放電電極間に印加される。放
電電極はCu−Wカソード4およびアノード5から構成
されており、真空容器3内はポンプによって10-5To
rr程度に真空排気されている。また、トリガ用のレー
ザ光がカソード4に開けられた穴を通してアノード5の
先端に照射される。このトリガ用レーザ光はYAGレー
ザ(100mJ,10MW,1.06μm)であり、フ
ォーカスレンズ6によって集束され、ガラス窓7を介し
て真空容器3内に取り込まれる。電極間に高電圧が印加
された状態で、アノード5にレーザ光が集光されること
によって表面プラズマが発生し、この表面プラズマは電
極間に電子なだれを誘起させる。この結果、カソード4
およびアノード5間に放電が生じる。その後、アノード
5に集中した加速電子によってアノード電極金属材料が
蒸発し、この電極金属材料が主プラズマの構成原子にな
る。放電プラズマはZピンチ効果によって自己集束し、
アノード電極金属の特性X線を放出する。このX線は、
100μm厚のベリリウム窓8を通して真空容器3から
外部へ取り出され、所定の利用に供される。
図5に示す真空スパーク法を用いたX線発生装置があ
る。この装置においては、パワーサプライ1によってコ
ンデンサ2が充電されており、この充電によって発生す
る高電圧は真空容器3内の放電電極間に印加される。放
電電極はCu−Wカソード4およびアノード5から構成
されており、真空容器3内はポンプによって10-5To
rr程度に真空排気されている。また、トリガ用のレー
ザ光がカソード4に開けられた穴を通してアノード5の
先端に照射される。このトリガ用レーザ光はYAGレー
ザ(100mJ,10MW,1.06μm)であり、フ
ォーカスレンズ6によって集束され、ガラス窓7を介し
て真空容器3内に取り込まれる。電極間に高電圧が印加
された状態で、アノード5にレーザ光が集光されること
によって表面プラズマが発生し、この表面プラズマは電
極間に電子なだれを誘起させる。この結果、カソード4
およびアノード5間に放電が生じる。その後、アノード
5に集中した加速電子によってアノード電極金属材料が
蒸発し、この電極金属材料が主プラズマの構成原子にな
る。放電プラズマはZピンチ効果によって自己集束し、
アノード電極金属の特性X線を放出する。このX線は、
100μm厚のベリリウム窓8を通して真空容器3から
外部へ取り出され、所定の利用に供される。
【0003】また、従来のX線レーザ装置としては、図
6に示す大出力レーザによるポンピングを基本としたも
のが多い。この装置は、ローレンス・リバモア国立研究
所で、慣性核融合実験に使われているNOVAの2ビー
ムを利用して、電子衝突励起と再結合プラズマの両スキ
ームによって、研究が進められているものである。NO
VAの2ビーム(参照番号21、22)の第2高調波
(λ=0.53μm)は、幅300μm、長さ数mmか
ら数cmのライン状に集光される。ビームのパルス幅
は、FWHMで100ピコ秒から数ナノ秒で、ピーク強
度は5TWに達する。ターゲット23には薄い金属の膜
を、プラスチック膜ではさんだ物が使われ、プラズマの
密度を上げる工夫がなされている。これによりX線が、
線状プラズマの軸方向に放出される。一方の軸方向に、
利得を上げるためにレーザ・キャビティとして多層膜ミ
ラー24が置かれている。そしてもう一方の軸方向か
つ、X線レーザ光が取り出される。ターゲット23に
は、ネオン用プラズマを使った実験には、Se、Sr、
Y、Mo等、また、ニッケル用には、Eu、Yb等が使
われており、これらのターゲットについて利得が観測さ
れている。
6に示す大出力レーザによるポンピングを基本としたも
のが多い。この装置は、ローレンス・リバモア国立研究
所で、慣性核融合実験に使われているNOVAの2ビー
ムを利用して、電子衝突励起と再結合プラズマの両スキ
ームによって、研究が進められているものである。NO
VAの2ビーム(参照番号21、22)の第2高調波
(λ=0.53μm)は、幅300μm、長さ数mmか
ら数cmのライン状に集光される。ビームのパルス幅
は、FWHMで100ピコ秒から数ナノ秒で、ピーク強
度は5TWに達する。ターゲット23には薄い金属の膜
を、プラスチック膜ではさんだ物が使われ、プラズマの
密度を上げる工夫がなされている。これによりX線が、
線状プラズマの軸方向に放出される。一方の軸方向に、
利得を上げるためにレーザ・キャビティとして多層膜ミ
ラー24が置かれている。そしてもう一方の軸方向か
つ、X線レーザ光が取り出される。ターゲット23に
は、ネオン用プラズマを使った実験には、Se、Sr、
Y、Mo等、また、ニッケル用には、Eu、Yb等が使
われており、これらのターゲットについて利得が観測さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た真空スパーク法を用いたX線発生装置においては、陽
極自身がレーザ光によって蒸発することによってX線を
発生させているため、アノード電極5の寿命が短かっ
た。従って、装置を高繰り返し動作をさせる時には頻繁
にアノード電極5を交換する必要があり、この交換作業
に非常に手間がかかっていた。また、陽極自身が蒸発す
ることによって陽極の形状が変形するため、カソードお
よびアノード間の電界分布が変化し、ガス状プラズマの
発生位置は変化した。このX線点源の位置の揺らぎは、
X線発生装置のX線顕微鏡等への応用に大きな制限がも
たらされた。
た真空スパーク法を用いたX線発生装置においては、陽
極自身がレーザ光によって蒸発することによってX線を
発生させているため、アノード電極5の寿命が短かっ
た。従って、装置を高繰り返し動作をさせる時には頻繁
にアノード電極5を交換する必要があり、この交換作業
に非常に手間がかかっていた。また、陽極自身が蒸発す
ることによって陽極の形状が変形するため、カソードお
よびアノード間の電界分布が変化し、ガス状プラズマの
発生位置は変化した。このX線点源の位置の揺らぎは、
X線発生装置のX線顕微鏡等への応用に大きな制限がも
たらされた。
【0005】また、真空スパーク法においては電極間に
放電を生じさせるスパークギャップスイッチが必要とさ
れない利点がある反面、電極間に金属原子を分布させる
タイミングおよび主放電を開始させるタイミングを制御
することは困難であった。このため、パワーサプライ1
から供給される電気エネルギをX線に変換させる効率は
低く、しかも、X線の光強度の再現性は悪かった。
放電を生じさせるスパークギャップスイッチが必要とさ
れない利点がある反面、電極間に金属原子を分布させる
タイミングおよび主放電を開始させるタイミングを制御
することは困難であった。このため、パワーサプライ1
から供給される電気エネルギをX線に変換させる効率は
低く、しかも、X線の光強度の再現性は悪かった。
【0006】また、真空スパーク法における金属蒸気の
発生量は、主に主放電電源であるコンデンサ2の容量値
によって定まり、しかも、X線の発生強度もこの容量値
に依存している。このため、金属蒸気の発生量とX線の
発生強度とを個別に制御することは困難であった。さら
に、電極間における金属蒸気の空間分布は放電プラズマ
によって決定されるため、電極間に発生した金属蒸気の
空間分布を制御することは難しかった。
発生量は、主に主放電電源であるコンデンサ2の容量値
によって定まり、しかも、X線の発生強度もこの容量値
に依存している。このため、金属蒸気の発生量とX線の
発生強度とを個別に制御することは困難であった。さら
に、電極間における金属蒸気の空間分布は放電プラズマ
によって決定されるため、電極間に発生した金属蒸気の
空間分布を制御することは難しかった。
【0007】また、従来のX線レーザ装置においては、
大出力レーザによるポンピングを基本としており、慣性
核融合用レーザの転用等設備の大がかりになることは避
け得なかった。この大がかりな設備は、実用的な応用に
大きな制限をもたらした。
大出力レーザによるポンピングを基本としており、慣性
核融合用レーザの転用等設備の大がかりになることは避
け得なかった。この大がかりな設備は、実用的な応用に
大きな制限をもたらした。
【0008】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、放電電極の寿命を延ば
し、電極交換作業の手間を軽減するターゲット装置を提
供することにある。
されたものであり、その目的は、放電電極の寿命を延ば
し、電極交換作業の手間を軽減するターゲット装置を提
供することにある。
【0009】また、ターゲットからの金属蒸気の発生量
を制御でき、また、供給される電気エネルギをX線に変
換させる効率を向上させるX線レーザ装置を提供するこ
とにある。
を制御でき、また、供給される電気エネルギをX線に変
換させる効率を向上させるX線レーザ装置を提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明にかかる
ターゲット装置は、レーザ光を受けてガス状プラズマを
発生するターゲットを、レーザ光が照射される照射面に
備えた絶縁性のターゲット基板と、このターゲットを間
に配して相対するようにターゲット基板に固定され、こ
の間に所定の電圧が印加された際、ガス状プラズマの介
在のもとで放電を行い、放電プラズマを発生させる一対
の電極体とを備える。さらに、ターゲット基板の照射面
の裏面側には、この一対の電極体の配設方向に沿って延
び、所定の電位が与えれた制御導体を配設し、一対の電
極体のうち、一方の第1電極体には、この一対の電極体
間に発生するX線を外部に導くための第1貫通孔を備え
て構成する。
ターゲット装置は、レーザ光を受けてガス状プラズマを
発生するターゲットを、レーザ光が照射される照射面に
備えた絶縁性のターゲット基板と、このターゲットを間
に配して相対するようにターゲット基板に固定され、こ
の間に所定の電圧が印加された際、ガス状プラズマの介
在のもとで放電を行い、放電プラズマを発生させる一対
の電極体とを備える。さらに、ターゲット基板の照射面
の裏面側には、この一対の電極体の配設方向に沿って延
び、所定の電位が与えれた制御導体を配設し、一対の電
極体のうち、一方の第1電極体には、この一対の電極体
間に発生するX線を外部に導くための第1貫通孔を備え
て構成する。
【0011】一方、本発明にかかるX線レーザ装置は、
レーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を内
部に導く入射窓を有する真空容器と、真空容器内に配設
され、レーザ光を受けてガス状プラズマを発生するター
ゲットを、このレーザ光が照射される照射面に備えた絶
縁性のターゲット基板と、ターゲットを間に配して相対
するようにターゲット基板に固定され、この間に所定の
放電電圧が印加された際、ガス状プラズマの介在のもと
で放電を行い、放電プラズマを発生させる一対の電極体
と、この一対の電極体間に放電電圧を印加する電源手段
とを備える。さらに、ターゲット基板の照射面の裏面側
には、この一対の電極体の配設方向に沿って延び、所定
の電位が与えれた制御導体を配設し、また、一対の電極
体のうち、一方の第1電極体は、この一対の電極体間に
発生するX線を外部に導くための第1貫通孔を有し、他
方の第2電極体は、この一対の電極体間に発生するX線
を通過させる第2貫通孔を有する。そして、この第2貫
通孔の終端付近には、第2貫通孔を通過したX線を、第
1電極体側に反射するX線反射体を配設して構成する。
レーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を内
部に導く入射窓を有する真空容器と、真空容器内に配設
され、レーザ光を受けてガス状プラズマを発生するター
ゲットを、このレーザ光が照射される照射面に備えた絶
縁性のターゲット基板と、ターゲットを間に配して相対
するようにターゲット基板に固定され、この間に所定の
放電電圧が印加された際、ガス状プラズマの介在のもと
で放電を行い、放電プラズマを発生させる一対の電極体
と、この一対の電極体間に放電電圧を印加する電源手段
とを備える。さらに、ターゲット基板の照射面の裏面側
には、この一対の電極体の配設方向に沿って延び、所定
の電位が与えれた制御導体を配設し、また、一対の電極
体のうち、一方の第1電極体は、この一対の電極体間に
発生するX線を外部に導くための第1貫通孔を有し、他
方の第2電極体は、この一対の電極体間に発生するX線
を通過させる第2貫通孔を有する。そして、この第2貫
通孔の終端付近には、第2貫通孔を通過したX線を、第
1電極体側に反射するX線反射体を配設して構成する。
【0012】
【作用】本発明にかかるターゲット装置では、ターゲッ
ト基板の照射面に、外部から発せされたレーザ光を受
け、この部位に配したターゲットにレーザ光が照射され
ると、このターゲットを構成する金属元素が、両電極体
の間にガス状になって一様に分布する。この状態で、一
対の電極体間に所定の電圧を印加すると、この間に放電
プラズマを発生させることができ、発生したプラズマは
Zピンチを起こす。一方、ターゲット基板の裏面に配設
された制御導体に、例えば、接地電位などを与えること
で、この発生したプラズマは、この制御導体に沿って安
定して形成される。
ト基板の照射面に、外部から発せされたレーザ光を受
け、この部位に配したターゲットにレーザ光が照射され
ると、このターゲットを構成する金属元素が、両電極体
の間にガス状になって一様に分布する。この状態で、一
対の電極体間に所定の電圧を印加すると、この間に放電
プラズマを発生させることができ、発生したプラズマは
Zピンチを起こす。一方、ターゲット基板の裏面に配設
された制御導体に、例えば、接地電位などを与えること
で、この発生したプラズマは、この制御導体に沿って安
定して形成される。
【0013】また、本発明にかかるX線レーザ装置で
は、このようなターゲット基板、各電極体などを真空容
器内に配設しており、同様にして発生したプラズマは、
Zピンチ効果によって、原子或いはイオンがよりイオン
化された細いプラズマとなり、X線が発生する。2つの
電極体の配設方向に沿って放出されたX線は、第2電極
体の第2貫通孔を通り、X線反射体で反射されて第1電
極体側に戻る。このため、第1電極体の第1貫通孔を介
して外部へ放出されるX線の利得が上げられ、レーザ発
振を生じる。
は、このようなターゲット基板、各電極体などを真空容
器内に配設しており、同様にして発生したプラズマは、
Zピンチ効果によって、原子或いはイオンがよりイオン
化された細いプラズマとなり、X線が発生する。2つの
電極体の配設方向に沿って放出されたX線は、第2電極
体の第2貫通孔を通り、X線反射体で反射されて第1電
極体側に戻る。このため、第1電極体の第1貫通孔を介
して外部へ放出されるX線の利得が上げられ、レーザ発
振を生じる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【0015】図1にX線レーザ装置の概略を示す。X線
レーザ装置は、真空容器31内に配設されたターゲット
装置T、このターゲット装置Tに向けてレーザ光を照射
するエキシマレーザ光源43、後述する放電電圧を供給
するコンデンサバンク49などを備えて構成する。
レーザ装置は、真空容器31内に配設されたターゲット
装置T、このターゲット装置Tに向けてレーザ光を照射
するエキシマレーザ光源43、後述する放電電圧を供給
するコンデンサバンク49などを備えて構成する。
【0016】ターゲット装置Tは、5×15mmの大き
さの絶縁体によって形成されたターゲットベース38を
有し、この表面に1本のストライプ状のゲルマニウムが
ターゲット39として蒸着されている。そして、このタ
ーゲット39を挟んだ両側にはアノード34およびカソ
ード35が配置されおり、このアノード34とカソード
35との間の距離は10mmに設定され、ターゲットベ
ース38に対して固定されている。
さの絶縁体によって形成されたターゲットベース38を
有し、この表面に1本のストライプ状のゲルマニウムが
ターゲット39として蒸着されている。そして、このタ
ーゲット39を挟んだ両側にはアノード34およびカソ
ード35が配置されおり、このアノード34とカソード
35との間の距離は10mmに設定され、ターゲットベ
ース38に対して固定されている。
【0017】また、図2、3などに拡大して示されるよ
うに、このアノード34およびカソード35の内部に
は、発生したX線が透過するためのトンネル36がそれ
ぞれ設けられており、この各トンネル36とターゲット
39とは、略同一直線上に位置している。また、カソー
ド35におけるトンネル36の終端部付近には、X線の
利得を上げるためのX線反射ミラー37が設けられてい
る。
うに、このアノード34およびカソード35の内部に
は、発生したX線が透過するためのトンネル36がそれ
ぞれ設けられており、この各トンネル36とターゲット
39とは、略同一直線上に位置している。また、カソー
ド35におけるトンネル36の終端部付近には、X線の
利得を上げるためのX線反射ミラー37が設けられてい
る。
【0018】ターゲットベース38の裏面中央部には、
アノード34と電気的に接続された制御導体40が設け
られている。この制御導体40は、ターゲットベース3
8表面で生ずる放電の位置が安定するように制御するた
めのものであり、ターゲットベース38は、裏面に放電
が回り込まないように、裏面の外縁部を枠状に突出させ
た形状に加工している。
アノード34と電気的に接続された制御導体40が設け
られている。この制御導体40は、ターゲットベース3
8表面で生ずる放電の位置が安定するように制御するた
めのものであり、ターゲットベース38は、裏面に放電
が回り込まないように、裏面の外縁部を枠状に突出させ
た形状に加工している。
【0019】一方、このターゲット装置Tを内部に収容
する真空容器31は、その上壁部に、アノード34−カ
ソード35間に生じたX線を真空容器の外部へ取り出す
ための出射窓41、及び、エキシマレーザ光源43から
出射されたレーザ光を真空容器31内に入射させるため
の入射窓42を設けている。なお、真空容器31の内部
気圧は、ロータリーポンプ32およびターボ分子ポンプ
33によって10-7Torrの高真空度に保たれてい
る。
する真空容器31は、その上壁部に、アノード34−カ
ソード35間に生じたX線を真空容器の外部へ取り出す
ための出射窓41、及び、エキシマレーザ光源43から
出射されたレーザ光を真空容器31内に入射させるため
の入射窓42を設けている。なお、真空容器31の内部
気圧は、ロータリーポンプ32およびターボ分子ポンプ
33によって10-7Torrの高真空度に保たれてい
る。
【0020】エキシマレーザ光源43からはレーザパル
スが発生され、このレーザパルスは、ミラー44、45
によってその光路が変換され、レンズ46によって集束
された後、入射窓42に入射される。入射されたレーザ
パルスは真空容器31内のターゲットベース38上のタ
ーゲット39に所定パターンになって照射される。この
レーザパルスは、トリガ信号発生装置47からトリガ信
号が出力されるタイミングに応じ、レーザ光源43から
出力される。
スが発生され、このレーザパルスは、ミラー44、45
によってその光路が変換され、レンズ46によって集束
された後、入射窓42に入射される。入射されたレーザ
パルスは真空容器31内のターゲットベース38上のタ
ーゲット39に所定パターンになって照射される。この
レーザパルスは、トリガ信号発生装置47からトリガ信
号が出力されるタイミングに応じ、レーザ光源43から
出力される。
【0021】真空容器31の底部には、導電性の支持軸
55を介して、カソード35に電気的に接続される電流
導入端子48が設けられており、この電流導入端子48
はコンデンサバンク49の内部に設けられた22μFの
コンデンサの一端に電気的に接続されている。また、ア
ノード34は真空容器31と同電位の接地電位に設定さ
れており、この真空容器31はスパークギャップスイッ
チ50の一端に接続されている。スパークギャップスイ
ッチ50の他端は、コンデンサバンク49内に設けられ
たコンデンサの他端に接続されている。このコンデンサ
は充電装置51よって所定電圧にまで充電される。スパ
ークギャップスイッチ50は高圧トリガ発生装置52に
よってスイッチンッグされる。このスイッチングは、ト
リガ信号発生装置47から遅延装置53を介して入力さ
れるトリガ信号によって制御される。遅延装置53はト
リガ信号発生装置47から出力されるトリガ信号を一定
タイミングだけ遅延させ、高圧トリガ発生装置52を作
動させる。なお、トリガ信号発生装置47、遅延装置5
3、高圧トリガ発生装置52およびスパークギャップス
イッチ50は、放電制御部を構成する。
55を介して、カソード35に電気的に接続される電流
導入端子48が設けられており、この電流導入端子48
はコンデンサバンク49の内部に設けられた22μFの
コンデンサの一端に電気的に接続されている。また、ア
ノード34は真空容器31と同電位の接地電位に設定さ
れており、この真空容器31はスパークギャップスイッ
チ50の一端に接続されている。スパークギャップスイ
ッチ50の他端は、コンデンサバンク49内に設けられ
たコンデンサの他端に接続されている。このコンデンサ
は充電装置51よって所定電圧にまで充電される。スパ
ークギャップスイッチ50は高圧トリガ発生装置52に
よってスイッチンッグされる。このスイッチングは、ト
リガ信号発生装置47から遅延装置53を介して入力さ
れるトリガ信号によって制御される。遅延装置53はト
リガ信号発生装置47から出力されるトリガ信号を一定
タイミングだけ遅延させ、高圧トリガ発生装置52を作
動させる。なお、トリガ信号発生装置47、遅延装置5
3、高圧トリガ発生装置52およびスパークギャップス
イッチ50は、放電制御部を構成する。
【0022】このように構成するX線レーザ装置におい
て、X線の発生は次のように行われる。
て、X線の発生は次のように行われる。
【0023】まず、トリガ信号発生装置47により、レ
ーザ光源43および遅延装置53に対し、同時に図4
(a)のグラフに示すトリガ信号が出力される。このグ
ラフの横軸は時間t、縦軸は信号電圧を示す。レーザ光
源43はこのトリガ信号入力によって図4(b)のグラ
フに示すようにレーザパルスを放射する。このグラフの
横軸は時間t、縦軸はレーザ光強度を示す。このレーザ
出力は約1Jでパルス幅は10nsである。レーザ光源
43から出射されたレーザパルスはミラー44、45で
反射され、レンズ46によって集束され、ターゲット3
9上に、電極方向に平行な1本の1×10mmのストラ
イプ状のパターンとなって照射される。このターゲット
39に照射された時のレーザ光強度は、約1GW/cm
2 である。このレーザ光照射により、ターゲット39を
構成する約1018個/cm3 の密度のゲルマニウム元素
が放電電極間のターゲット39表面上にガス状になって
一様に分布する。
ーザ光源43および遅延装置53に対し、同時に図4
(a)のグラフに示すトリガ信号が出力される。このグ
ラフの横軸は時間t、縦軸は信号電圧を示す。レーザ光
源43はこのトリガ信号入力によって図4(b)のグラ
フに示すようにレーザパルスを放射する。このグラフの
横軸は時間t、縦軸はレーザ光強度を示す。このレーザ
出力は約1Jでパルス幅は10nsである。レーザ光源
43から出射されたレーザパルスはミラー44、45で
反射され、レンズ46によって集束され、ターゲット3
9上に、電極方向に平行な1本の1×10mmのストラ
イプ状のパターンとなって照射される。このターゲット
39に照射された時のレーザ光強度は、約1GW/cm
2 である。このレーザ光照射により、ターゲット39を
構成する約1018個/cm3 の密度のゲルマニウム元素
が放電電極間のターゲット39表面上にガス状になって
一様に分布する。
【0024】一方、トリガ信号発生装置47から遅延装
置53に出力されたトリガ信号は、一定時間遅延された
後、高圧トリガ発生装置52に入力される。高圧トリガ
発生装置52は、この遅延したトリガ信号が入力される
タイミングに高圧パルスを発生し、スパークギャップス
イッチ50へ出力する。スパークギャップスイッチ50
はこの高圧パルスの入力によってそのスイッチを閉じ
る。コンデンサバンク49内のコンデンサは充電装置5
1によって予め30kvの高電圧に充電されており、充
電エネルギは10kJになっている。スパークギャップ
スイッチ50が閉じられることにより、コンデンサバン
ク49に蓄積された電荷が放電し、図4(c)のグラフ
に示す放電電流が生じる。同グラフの横軸は時間t、縦
軸は放電電流値を示す。この放電電流によって真空容器
31内のアノード34とカソード35との間に放電が生
じる。放電の開始は、遅延装置53によって、トリガ信
号発生装置47の出力するトリガ信号よりも図示の時間
Tだけ遅れている。
置53に出力されたトリガ信号は、一定時間遅延された
後、高圧トリガ発生装置52に入力される。高圧トリガ
発生装置52は、この遅延したトリガ信号が入力される
タイミングに高圧パルスを発生し、スパークギャップス
イッチ50へ出力する。スパークギャップスイッチ50
はこの高圧パルスの入力によってそのスイッチを閉じ
る。コンデンサバンク49内のコンデンサは充電装置5
1によって予め30kvの高電圧に充電されており、充
電エネルギは10kJになっている。スパークギャップ
スイッチ50が閉じられることにより、コンデンサバン
ク49に蓄積された電荷が放電し、図4(c)のグラフ
に示す放電電流が生じる。同グラフの横軸は時間t、縦
軸は放電電流値を示す。この放電電流によって真空容器
31内のアノード34とカソード35との間に放電が生
じる。放電の開始は、遅延装置53によって、トリガ信
号発生装置47の出力するトリガ信号よりも図示の時間
Tだけ遅れている。
【0025】アノード34とカソード35との間のター
ゲット39表面上には、ターゲット39から分離したガ
ス状プラズマがレーザ溶発になって一様に分布してい
る。このため、スパークギャップスイッチ50が閉じて
この間に放電が生じると、ターゲット39表面上には放
電プラズマが発生し、その放電プラズマはZピンチを起
こす。そして、ターゲットベース38裏面の制御導体4
0の作用によって、このZピンチされた放電プラズマの
位置が制御導体40に沿った位置に安定される。その結
果、ターゲット39の構成元素であるネオン用Geイオ
ンの特性X線(波長230オングストローム)が発生す
る。このX線は図4(d)のグラフに示され、同グラフ
の横軸は時間t、縦軸はX線強度を示す。各トンネル3
6とターゲット39とを結ぶ軸方向に放出されるX線
は、カソード35のトンネル36を通過してX線反射ミ
ラー37に到達し、ここで反射される。反射されたX線
は、アノード34側へ戻るため、この結果、放出される
X線の利得が向上し、レーザ発振を生じる。発振したX
線は出射窓41を介して真空容器31の外部に取り出さ
れる。
ゲット39表面上には、ターゲット39から分離したガ
ス状プラズマがレーザ溶発になって一様に分布してい
る。このため、スパークギャップスイッチ50が閉じて
この間に放電が生じると、ターゲット39表面上には放
電プラズマが発生し、その放電プラズマはZピンチを起
こす。そして、ターゲットベース38裏面の制御導体4
0の作用によって、このZピンチされた放電プラズマの
位置が制御導体40に沿った位置に安定される。その結
果、ターゲット39の構成元素であるネオン用Geイオ
ンの特性X線(波長230オングストローム)が発生す
る。このX線は図4(d)のグラフに示され、同グラフ
の横軸は時間t、縦軸はX線強度を示す。各トンネル3
6とターゲット39とを結ぶ軸方向に放出されるX線
は、カソード35のトンネル36を通過してX線反射ミ
ラー37に到達し、ここで反射される。反射されたX線
は、アノード34側へ戻るため、この結果、放出される
X線の利得が向上し、レーザ発振を生じる。発振したX
線は出射窓41を介して真空容器31の外部に取り出さ
れる。
【0026】本実施例においては、X線を発生させるた
めの金属蒸気は、放電電極となるアノード、カソードと
は別に設けられたレーザ溶発用のターゲット39を発生
源としている。従って、陽極自身を金属蒸気の発生源と
する従来の真空スパーク法によるX線発生装置とは異な
り、放電電極が消耗することはなく、電極の寿命は長く
なる。このため、X線を繰り返し発生させても、電極交
換が必要とされる間隔は長くなり、電極交換作業の手間
は大幅に省ける。また、従来のように陽極が変形してX
線点源の位置が揺らぐことはなく、しかも、制御導体4
0の作用によって、プラズマの発生位置がより安定する
ため、安定したX線が得られる。
めの金属蒸気は、放電電極となるアノード、カソードと
は別に設けられたレーザ溶発用のターゲット39を発生
源としている。従って、陽極自身を金属蒸気の発生源と
する従来の真空スパーク法によるX線発生装置とは異な
り、放電電極が消耗することはなく、電極の寿命は長く
なる。このため、X線を繰り返し発生させても、電極交
換が必要とされる間隔は長くなり、電極交換作業の手間
は大幅に省ける。また、従来のように陽極が変形してX
線点源の位置が揺らぐことはなく、しかも、制御導体4
0の作用によって、プラズマの発生位置がより安定する
ため、安定したX線が得られる。
【0027】また、放電制御装置により、アノード及び
カソードで構成される放電電極間にガス状プラズマが発
生した後、所定タイミングだけ遅延して、この放電電極
間に高電圧が印加され、プラズマピンチ現象が起こされ
てX線が発生する。つまり、ターゲット39の構成元素
が放電電極間に分布した後に放電が発生させられ、しか
も、この放電タイミングは遅延装置53によって放電に
最適な任意のタイミングに設定される。従って、レーザ
光源43からのレーザパルス照射によって発生する金属
蒸気の発生タイミングと、コンデンサバンク49に蓄積
された充電電荷が放電されて生じる主放電タイミングと
は適宜個別に制御される。このため、より効率良く、電
気エネルギをX線に変換することが可能になる。
カソードで構成される放電電極間にガス状プラズマが発
生した後、所定タイミングだけ遅延して、この放電電極
間に高電圧が印加され、プラズマピンチ現象が起こされ
てX線が発生する。つまり、ターゲット39の構成元素
が放電電極間に分布した後に放電が発生させられ、しか
も、この放電タイミングは遅延装置53によって放電に
最適な任意のタイミングに設定される。従って、レーザ
光源43からのレーザパルス照射によって発生する金属
蒸気の発生タイミングと、コンデンサバンク49に蓄積
された充電電荷が放電されて生じる主放電タイミングと
は適宜個別に制御される。このため、より効率良く、電
気エネルギをX線に変換することが可能になる。
【0028】また、ターゲット39からの金属蒸気の発
生量は、レーザ光源43から出力されるレーザ光のエネ
ルギ、波長、ターゲット39へのレーザ光の照射面積等
によって制御され、主放電電源となるコンデンサバンク
49の容量値には依存しない。また、放電電極間におけ
る金属蒸気の空間分布は、ターゲット39へのレーザ光
の照射パターンを変えることにより、ある程度制御され
る。この結果、金属蒸気の発生量とX線の発生強度とを
個別に制御することが可能になり、発生させるX線の光
強度の再現性は向上する。ここで、放電電極間における
ターゲット元素の最適な初期分布は、採用される個々の
ターゲット元素に対応した最適なレーザ光波長、レーザ
パルス幅、レーザエネルギー、レーザ照射分布、および
ターゲット39自身の組成(薄膜、液状)などを適宜選
択することによって達成される。
生量は、レーザ光源43から出力されるレーザ光のエネ
ルギ、波長、ターゲット39へのレーザ光の照射面積等
によって制御され、主放電電源となるコンデンサバンク
49の容量値には依存しない。また、放電電極間におけ
る金属蒸気の空間分布は、ターゲット39へのレーザ光
の照射パターンを変えることにより、ある程度制御され
る。この結果、金属蒸気の発生量とX線の発生強度とを
個別に制御することが可能になり、発生させるX線の光
強度の再現性は向上する。ここで、放電電極間における
ターゲット元素の最適な初期分布は、採用される個々の
ターゲット元素に対応した最適なレーザ光波長、レーザ
パルス幅、レーザエネルギー、レーザ照射分布、および
ターゲット39自身の組成(薄膜、液状)などを適宜選
択することによって達成される。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるタ
ーゲット装置では、ターゲット基板に設けたターゲット
をガス状プラズマの発生源とするので、従来のように、
放電を行う電極体自体が消耗することはなく、電極体の
寿命は長くなる。このため、X線を繰り返し発生させて
も、電極交換が必要とされる間隔は長くなり、電極交換
作業の手間は大幅に軽減できる。
ーゲット装置では、ターゲット基板に設けたターゲット
をガス状プラズマの発生源とするので、従来のように、
放電を行う電極体自体が消耗することはなく、電極体の
寿命は長くなる。このため、X線を繰り返し発生させて
も、電極交換が必要とされる間隔は長くなり、電極交換
作業の手間は大幅に軽減できる。
【0030】また、本発明にかかるX線レーザ装置で
は、最終的に放電が生じ、Zピンチされたプラズマが安
定する位置は、ターゲットベース裏面に設けられた制御
導体の位置によって決定される。このため、電気エネル
ギをX線に変換させる効率を向上させることが可能とな
り、また、発光源の揺らぎも少なくなる。
は、最終的に放電が生じ、Zピンチされたプラズマが安
定する位置は、ターゲットベース裏面に設けられた制御
導体の位置によって決定される。このため、電気エネル
ギをX線に変換させる効率を向上させることが可能とな
り、また、発光源の揺らぎも少なくなる。
【0031】加えて、一対の電極体の配設方向に沿って
放出されるX線は、第2電極体の第2貫通孔を通り、X
線反射体によって、第1電極体側へ反射されるため、第
1電極体を介して外部に放出されるX線の利得を上げら
れ、レーザ発振を生じさせることができる。これによ
り、極めて安定なプラズマ位置と強いX線強度が得られ
るX線レーザ装置を提供することができる。
放出されるX線は、第2電極体の第2貫通孔を通り、X
線反射体によって、第1電極体側へ反射されるため、第
1電極体を介して外部に放出されるX線の利得を上げら
れ、レーザ発振を生じさせることができる。これによ
り、極めて安定なプラズマ位置と強いX線強度が得られ
るX線レーザ装置を提供することができる。
【図1】本実施例にかかるX線レーザ装置の構成を概略
的に示す図である。
的に示す図である。
【図2】本実施例にかかるターゲット装置を示す縦断面
図である。
図である。
【図3】図2に示すターゲット装置を裏面側が見た斜視
図である。
図である。
【図4】(a)〜(b)は、X線レーザ装置各部の信号
波形を示すグラフである。
波形を示すグラフである。
【図5】従来の真空スパーク法を用いたX線発生装置を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図6】従来のプラズマ現象を用いたX線レーザ装置の
概略を示す図である。
概略を示す図である。
31…真空ポンプ、32…ロータリーポンプ、33…タ
ーボ分子ポンプ、34…アノード(第1電極体)、35
…カソード(第2電極体)、36…トンネル(貫通
孔)、37…X線反射ミラー、38…ターゲットベー
ス、39…ターゲット、40…導体(制御導体)、41
…窓、42…レーザ用窓、43…YAGレーザ光源、4
4…ミラー、45…ハーフミラー、46…レンズ、47
…トリガ信号発生装置、48…電流導入端子、49…コ
ンデンサバンク、50…スパークギャップスイッチ、5
1…充電装置、52…高圧トリガ発生装置、53…遅延
装置。
ーボ分子ポンプ、34…アノード(第1電極体)、35
…カソード(第2電極体)、36…トンネル(貫通
孔)、37…X線反射ミラー、38…ターゲットベー
ス、39…ターゲット、40…導体(制御導体)、41
…窓、42…レーザ用窓、43…YAGレーザ光源、4
4…ミラー、45…ハーフミラー、46…レンズ、47
…トリガ信号発生装置、48…電流導入端子、49…コ
ンデンサバンク、50…スパークギャップスイッチ、5
1…充電装置、52…高圧トリガ発生装置、53…遅延
装置。
Claims (6)
- 【請求項1】レーザ光を受けてガス状プラズマを発生す
るターゲットを、レーザ光が照射される照射面に備えた
絶縁性のターゲット基板と、 前記ターゲットを間に配して相対するように前記ターゲ
ット基板に固定され、この間に所定の電圧が印加された
際、前記ガス状プラズマの介在のもとで放電を行い、放
電プラズマを発生させる一対の電極体とを備え、 前記ターゲット基板における前記照射面の裏面側には、
この一対の電極体の配設方向に沿って延び、所定の電位
が与えれた制御導体を配設しており、 前記一対の電極体のうち、一方の第1電極体は、この一
対の電極体間に発生するX線を外部に導くための第1貫
通孔を有することを特徴とするターゲット装置。 - 【請求項2】前記一対の電極体のうち、他方の第2電極
体は、この一対の電極体間に発生するX線を通過させる
第2貫通孔を有しており、 この第2貫通孔の終端付近には、この第2貫通孔を通過
したX線を、前記第1電極体側に反射するX線反射体を
配設してなる請求項1記載のターゲット装置。 - 【請求項3】前記制御導体は、前記第1及び第2電極体
のうち、アノードとなる一方の電極体と電気的に接続さ
れてなる請求項1または2記載のターゲット装置。 - 【請求項4】レーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されたレーザ光を内部に導く入
射窓を有する真空容器と、 前記真空容器内に配設され、前記レーザ光を受けてガス
状プラズマを発生するターゲットを、このレーザ光が照
射される照射面に備えた絶縁性のターゲット基板と、 前記ターゲットを間に配して相対するように前記ターゲ
ット基板に固定され、この間に所定の放電電圧が印加さ
れた際、前記ガス状プラズマの介在のもとで放電を行
い、放電プラズマを発生させる一対の電極体と、 前記一対の電極体間に前記放電電圧を印加する電源手段
とを備え、 前記ターゲット基板における前記照射面の裏面側には、
この一対の電極体の配設方向に沿って延び、所定の電位
が与えれた制御導体を配設しており、 前記一対の電極体のうち、一方の第1電極体は、この一
対の電極体間に発生するX線を外部に導くための第1貫
通孔を有し、他方の第2電極体は、この一対の電極体間
に発生するX線を通過させる第2貫通孔を有しており、 この第2貫通孔の終端付近には、この第2貫通孔を通過
したX線を、前記第1電極体側に反射するX線反射体を
配設してなるX線レーザ装置。 - 【請求項5】前記制御導体は、前記第1及び第2電極体
のうち、アノードとなる一方の電極体と電気的に接続さ
れてなる請求項4記載のX線レーザ装置。 - 【請求項6】前記電源手段から前記一対の電極体に印加
される前記放電電圧の印加タイミングと、前記レーザ光
源から前記ターゲットに照射されるレーザ光の照射タイ
ミングとの双方を制御する放電制御手段を備える請求項
4または5記載のX線レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15979894A JP3490770B2 (ja) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | ターゲット装置及びx線レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15979894A JP3490770B2 (ja) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | ターゲット装置及びx線レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831355A true JPH0831355A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3490770B2 JP3490770B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=15701497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15979894A Expired - Fee Related JP3490770B2 (ja) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | ターゲット装置及びx線レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3490770B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501491A (ja) * | 2000-06-09 | 2004-01-15 | サイマー, インコーポレイテッド | 活性ガス及びバッファガス制御を有するプラズマ集束光源 |
| JP2009544165A (ja) * | 2006-07-19 | 2009-12-10 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | レーザビームステアリングによるeuv放射源の空間不安定性の補正 |
| CN115808238A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-17 | 中国大唐集团科学技术研究总院有限公司西北电力试验研究院 | 线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5329078B2 (ja) | 2007-12-22 | 2013-10-30 | 三星電子株式会社 | 空気調和装置に用いられる高圧シェル圧縮機の均油システム |
-
1994
- 1994-07-12 JP JP15979894A patent/JP3490770B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501491A (ja) * | 2000-06-09 | 2004-01-15 | サイマー, インコーポレイテッド | 活性ガス及びバッファガス制御を有するプラズマ集束光源 |
| JP2009544165A (ja) * | 2006-07-19 | 2009-12-10 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | レーザビームステアリングによるeuv放射源の空間不安定性の補正 |
| CN115808238A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-17 | 中国大唐集团科学技术研究总院有限公司西北电力试验研究院 | 线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3490770B2 (ja) | 2004-01-26 |
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