JPH08327794A

JPH08327794A - レーザプラズマ光源

Info

Publication number: JPH08327794A
Application number: JP7135264A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nagai; 宏明永井
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】入射レーザエネルギーを有効に利用でき、明
るく、小型なレーザプラズマ光源を提供する。【構成】レーザ入射光学系２２を介してターゲット２
５上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズ
マからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源
において、ターゲット２５上のレーザ光の集光位置２６
から散乱したレーザ光および発生したプラズマ光を、集
光位置へ再び集光させる光学系２７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、Ｘ線顕微鏡
やＸ線露光装置などの光源として用いるに好適なレーザ
プラズマ光源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線領域の光源としては、Ｘ線管
やシンクロトロン光源が用いられている。しかし、Ｘ線
管は特定Ｘ線のみしか使用することができず、また、シ
ンクロトロン光源は大規模な施設が必要となり、実験室
規模の光源としては適当でないという不具合がある。

【０００３】このようなことから、近年、コンパクトに
構成された白色Ｘ線光源が開発されている。この白色Ｘ
線光源は、レーザプラズマ光源と呼ばれるもので、図８
にその原理的構成を示すように、パルスレーザ光１を集
光レンズ２および入射窓３を介して、０．１Ｐａ以下に
保たれた真空容器４内に配置された金属を始めとするタ
ーゲット５上に、その集光点６において１０¹²Ｗ／ｃｍ
²以上のエネルギーとなるように集光し、これによりタ
ーゲット物質をプラズマ状態として、０．５ｎｍ以上の
波長の白色Ｘ線を発生させるようにしている。

【０００４】ここで、ターゲットとしては、平面ターゲ
ットやテープ状ターゲット、あるいは、例えば、特開平
５−１０１７９７号公報に開示されているように、円柱
形ターゲットが用いられている。これらのターゲット
は、レーザ光の集光点でプラズマ化した物質が飛散して
痕が残るため、レーザ集光点に次々と新しい面がくるよ
うに、ターゲット移動機構によって移動されるようにな
っている。図８では、円柱状ターゲット５を螺旋状に移
動させることにより、レーザ集光点に次々と新しい面を
供給するようにしている。

【０００５】このレーザプラズマ光源は、高輝度で白色
のＸ線光源であることから、これを用いた軟Ｘ線回折装
置や光電子分光器等も既に提案されている。

【０００６】しかし、従来提案されているレーザプラズ
マ光源にあっては、以下のような問題がある。１．入射レーザエネルギーが、ターゲットで効率よく吸
収されず、かなりの部分がターゲット表面で散乱するた
め、軟Ｘ線への変換効率が低く、暗い光源となってい
る。２．プラズマ化した物質が飛散し、その飛散したターゲ
ット物質がＸ線光学系や検出器などの付着して、Ｘ線の
減衰、検出効率の低下を招く。特に、図９に示すよう
に、それぞれ多層膜を積層した凹面鏡１１および凸面鏡
１２を組み合せたシュヴァルツシルト型光学素子１３
や、図１０に示すように、回折を利用したフレネルゾー
ンプレート光学素子１４では、光学素子の面とターゲッ
ト物質の飛散方向とがほぼ垂直となるため、ターゲット
物質の付着によるＸ線の透過率の低下が著しくなる。ま
た、図１１に示すように、反射面に大きな角度でＸ線を
入射させる斜め入射全反射型の光学素子１５（図１１の
場合には、回転双曲面と回転楕円面とを連結してなるウ
ォルター鏡）では、ターゲット物質の付着によるＸ線の
透過率の低下は小さいが、飛散したターゲット物質が鏡
面で弾かれて後段の光学系に影響を及ぼすことになる。

【０００７】このような問題を解決する方法として、従
来、以下に説明するような方法が提案されている。（１）明るい光源を実現する方法として、（１１）強力な磁場でプラズマを封じ込めて輝度を高め
る。（１２）第５５回応用物理学会学術講演会予稿集、第２
分冊、２１ａ−ＺＮ−１に開示されているように、入射
レーザをパルス列に分解して輝度を高める。（２）ターゲット物質の飛散や付着を防止する方法とし
て、（２１）特開昭５６−１１６６２２号公報に開示されて
いるように、高周波高電圧を用いてプラズマ物質を光学
系外に向かわせる。（２２）特開昭５８−４０７５７号公報や、第５５回応
用物理学会学術講演会予稿集、第２分冊、２１ａ−ＺＮ
−２に開示されているように、ガスなどでターゲット物
質の飛散を阻害する。（２３）特開昭５７−１３０３５０号公報に開示されて
いるように、Ｂｅ，Ｓｉ等の捕獲膜でターゲット物質の
飛散を阻害する。（２４）穴の開いた遮蔽板を回転させて、プラズマ光か
ら遅れて飛散するターゲット物質のみを遮蔽する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１１）の方法にあっては、強力な磁場を発生させる機
構が必要となることから、必然的に光源が大型になると
いう問題があり、（１２）の方法にあっては、入射レー
ザをパルス列に分解するためのスペースが必要となるこ
とから、装置が大型になるという問題がある。

【０００９】また、従来のレーザプラズマ光源において
は、ターゲットにレーザ光を集光した際に、プラズマ生
成に関与せずに散乱するレーザ光がある。また、発生し
たプラズマ光のうち、Ｘ線光学系に入射する光は、全方
位に発散するプラズマ光のうちの僅か一部分だけで、残
りの大部分が無駄に費やされるが、このような無駄なエ
ネルギーに関しては、上記（１１）および（１２）にお
いては何ら考慮されていない。

【００１０】上記（２１）の方法にあっては、高周波電
源が必要となるために、装置が大型化するという問題が
あり、（２２）の方法にあっては、ガスなどを真空容器
内に導入するための装置が必要になると共に、導入した
ガスなどを排気するための真空ポンプの排気量が増加
し、さらには、マイクロチャンネルプレートなどの高電
圧を要する検出器を用いる場合には、放電を防ぐため
に、検出器近傍を高真空に保つ差動排気機構が必要とな
るために、やはり装置が大型化するという問題がある。

【００１１】また、上記（２３）の方法にあっては、捕
獲膜に付着したターゲット物質が軟Ｘ線を吸収するた
め、時間とともに軟Ｘ線の透過率が低くなる。このた
め、捕獲膜を頻繁に交換する必要が生じ、保守が面倒に
なるという問題がある。

【００１２】さらに、上記（２４）の方法にあっては、
飛散するターゲット物質の速度が、数ｋｍ／ｓから数十
ｋｍ／ｓの速度を持つため、円板の回転数が極めて大き
くなるという問題がある。例えば、ターゲット物質の速
度が２ｋｍ／ｓ〜５０ｋｍ／ｓ、遮蔽する光路の直径が
１０ｍｍ、光源から遮蔽板までの距離が５００ｍｍ、遮
蔽板の穴の径が１０ｍｍ、穴の中心から円板の中心まで
の距離が５０ｍｍの場合には、最も速く飛んでくるター
ゲット粒子を遮蔽するには、毎秒３１７２回転以上の回
転数が必要となり、最も遅く飛んでくるターゲット粒子
まで遮蔽するには、毎秒３８７３回転以下の回転数が必
要となる。したがって、全てのターゲット粒子を遮蔽す
るには、毎秒３１７２回転以上で、毎秒３８７３回転以
下の回転数が要求されることになる。このため、真空モ
ータを用いて回転させるには、何等かの冷却手段が必要
になる。

【００１３】また、上記（２４）の方法にあっては、装
置の小型化が難しいという問題もある。例えば、装置を
小型化するために、遮蔽板の穴の中心から円板の中心ま
での距離を３０ｍｍとすると、最も速く飛んでくるター
ゲット粒子を遮蔽するには、毎秒５２５５回転以上の回
転数が必要となり、最も遅く飛んでくるターゲット粒子
までも遮蔽するには、毎秒３７８９回転以下の回転数が
必要となる。したがって、全てのターゲット粒子を遮蔽
するには、毎秒５２５５回転以上で、毎秒３７８９回転
以下の回転数が要求され、実現不可能な系となる。

【００１４】この発明の第１の目的は、入射レーザエネ
ルギーを有効に利用でき、したがって明るくでき、しか
も小型にできるよう適切に構成したレーザプラズマ光源
を提供しようとするものである。

【００１５】さらに、この発明の第２の目的は、簡単か
つ小型な機構で、飛散したターゲット物質を有効に遮蔽
でき、したがってレーザプラズマ光源を用いる場合のＸ
線光学系への不所望なターゲット物質の付着を有効に防
止し得るよう適切に構成したレーザプラズマ光源を提供
しようとするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、第１の発明は、レーザ入射光学系を介してター
ゲット上にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プ
ラズマからＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ
光源において、前記ターゲット上のレーザ光の集光位置
から散乱したレーザ光および発生したプラズマ光を、前
記集光位置へ再び集光させる光学系を設けたことを特徴
とするものである。

【００１７】さらに、上記第２の目的を達成するため、
第２の発明は、レーザ入射光学系を介してターゲット上
にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマか
らＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源にお
いて、前記プラズマを集光させる斜入射反射型コンデン
サレンズと、この斜入射反射型コンデンサレンズによる
集光位置近傍に設置され、飛散したターゲット物質を遮
蔽する遮蔽部材およびその駆動機構を有する遮蔽手段と
を設けたことを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】第１の発明において、ターゲット上のレーザ光
の集光位置から散乱したレーザ光および発生したプラズ
マ光は、光学系により再び集光位置に集光される。この
ように、散乱したレーザ光のエネルギーが再びプラズマ
に注入されると、プラズマの温度が上がり、さらに明る
い光を発生することになる。また、生成されたプラズマ
光は、レーザ光よりも波長の短い光を含んでおり、レー
ザプラズマ光源はプラズマを励起する光の波長が短いほ
ど効率がよいので、この波長の短い光を含む散乱したプ
ラズマ光が再びプラズマに注入されると、より一層明る
いプラズマ光を生じることになる。したがって、光学系
を付加する簡単かつ小型な構成で、入射レーザエネルギ
ーを有効に利用した明るい光源を得ることが可能とな
る。

【００１９】また、第２の発明においては、ターゲット
から発生したプラズマ光は、ターゲット物質の付着によ
る影響が少ない斜入射反射型コンデンサレンズで集光さ
れ、また、飛散したターゲット物質は、斜入射反射型コ
ンデンサレンズの集光位置近傍に配置された遮蔽部材お
よび駆動機構を有する遮蔽手段で遮蔽されることにな
る。したがって、ターゲット物質を遮蔽する光路の断面
積が小さくなるので、遮蔽部材を小さくすることができ
ると共に、それに伴って駆動機構の負荷を小さくするこ
とが可能となる。

【００２０】さらに、斜入射反射型コンデンサレンズの
後に遮蔽手段を設けることで、ターゲットの集光点から
遮蔽手段までの光路長を大きくとれるので、プラズマ光
と飛散物質との到達時間の差が大きくなる。したがっ
て、遮蔽部材の移動速度を小さくすることが可能となる
ので、遮蔽部材の小型化およびそれによる駆動機構の負
荷の軽減化とあいまって、遮蔽手段を、冷却装置などの
付加機構を必要としない、簡単で小型のものとすること
が可能になると共に、装置全体を小型化することが可能
となる。

【００２１】

【実施例】図１は、この発明の第１実施例を示すもので
ある。このレーザプラズマ光源は、図８に示した原理図
と同様の基本構成を有するもので、例えば、Ｎｄ−ＹＡ
Ｇパルスレーザの２倍高調波（波長５３２ｎｍ）２１
を、集光レンズ２２および入射窓２３を経て、真空容器
２４内に配置されたターゲット２５に集光させ、これに
よりその集光点２６上でプラズマを発生させるようにし
たものである。なお、図１では、ターゲット２５として
銅製の平板を用い、レーザ照射毎に新しい面が集光点２
６上に位置するように、ターゲット２５を２次元移動さ
せる。

【００２２】この実施例では、レーザ光の集光点２６側
で、ターゲット２５の上方に、例えば、集光点２６をほ
ぼ中心とする半径５０ｍｍの無酸素銅からなる球面鏡２
７を配置し、この球面鏡２７に、レーザ入射用の孔２８
およびＸ線出射用の孔２９を形成して、レーザ光２１を
孔２８を経てターゲット２５に導き、その集光点２６で
発生したプラズマ光を、孔２９を通してＸ線光学系３０
に導くようにする。

【００２３】図１において、レーザ光２１がターゲット
２５上の集光点２６に集光するとプラズマ光が発生する
が、この際、プラズマ生成に寄与せずに散乱したレーザ
光および生成したプラズマ光は、集光点２６を中心に広
がることになる。しかし、広がった光のうち、球面鏡２
７で金属反射する光は、再び集光点２６に生成している
プラズマに注入され、さらに、発生および散乱した光
が、集光点２６を中心に広がって、球面鏡２７で反射さ
れて集光点２６に戻ることになる。この過程は、ターゲ
ット物質が拡散して密度が下がり、プラズマの寿命が尽
きるまで繰り返すことになる。

【００２４】この実施例によれば、球面鏡２７を付加す
る簡単かつ小型な構成で、散乱したレーザ光のエネルギ
ーを球面鏡２７で反射させて再びプラズマに注入するよ
うにしたので、プラズマの温度を上昇でき、さらに明る
い光を発生することができる。また、レーザ光よりも波
長の短い光を含む散乱したプラズマ光を、球面鏡２７で
反射させて再びプラズマに注入するようにしたので、プ
ラズマを効率良く励起でき、より一層明るいプラズマ光
を生成することができる。

【００２５】なお、図１では、ターゲット物質が球面鏡
２７に付着しても反射率の変化を招かないようにするた
めに、球面鏡２７をターゲット２５と同じ材質の銅を用
いて構成したが、球面鏡２７にターゲット物質が厚さ１
００ｎｍ以上付着すると、もはや反射率は変化しなくな
るので、ターゲット２５および球面鏡２７は、同一材質
に限らず、鉄、ニオブ、ニクロム等の金属、合金等の金
属反射を生じさせる物質から任意に選ぶことができる。
また、ターゲットの形状も、平面に限らず、円筒状、テ
ープ状、線状、液状としても、同様の効果を得ることが
可能である。

【００２６】さらに、図１では、球面鏡２７の中心と集
光点２６とをほぼ一致させているが、プラズマの中心は
ターゲット２５の表面から僅かに離れた所に位置してい
るので、球面鏡２７の中心は、厳密には生成したプラズ
マの中心にあることが望ましい。しかし、生成するプラ
ズマの直径は１００μｍ前後であり、球面鏡２７の中心
と集光点２６とをほぼ一致させれば、プラズマの生成領
域に有効に光が集光することになるので、球面鏡２７の
中心とプラズマの中心とを厳密に一致させなくてもよ
い。

【００２７】図２は、この発明の第２実施例を示すもの
である。この実施例は、第１実施例の球面鏡に代えて、
回転楕円面形状のミラー３１を用い、これにより一度発
散したレーザ光およびプラズマ光を再び集光させるよう
にしたものである。ミラー３１は、その回転楕円面の一
方の焦点が、ターゲット３２に集光されるレーザ光３３
の集光点３４に位置するように配置する。

【００２８】このようにして、レーザ光３３を、集光レ
ンズ３７およびミラー３１に形成した孔３８を経てター
ゲット３２に集光させ、その集光点３４で発生したプラ
ズマ光を、ミラー３１に形成した孔３５を通してＸ線光
学系３６に導くと共に、Ｘ線光学系３６の方向とは異な
る方向に発散したレーザ光およびプラズマ光を、ミラー
３１で反射させ、回転楕円面の他方の焦点３４′を経て
再びミラー３１で反射されて集光点３４に集光させる。
したがって、この実施例においても、第１実施例と同様
の効果を得ることができる。

【００２９】なお、第１および第２実施例では、従来の
上記（１１）の方法や（１２）の方法とは異なる原理で
光源を明るくしているので、小型化を犠牲にすれば、上
記（１１）の方法や（１２）の方法を併用することによ
って、さらに高輝度な光源を実現することもできる。

【００３０】図３は、この発明の第３実施例を示すもの
である。この実施例は、レーザプラズマを利用したＸ線
レーザに適用したもので、真空容器８１内に、アルミニ
ウム製のテープ状のターゲット８２を配置し、このター
ゲット８２上に、シリンドリカル集光レンズ８３，８４
および入射窓８５，８６を経て、例えばＮｄ−ＹＡＧパ
ルスレーザの２倍高調波（波長５３２ｎｍ）のレーザ光
８７，８８をそれぞれ線状に集光させてその集光線８９
上でプラズマを発生させ、これにより集光線方向にＸ線
レーザ光を発生させる。なお、ターゲット８２は、一度
のレーザ照射毎に新しい面が集光線８９上に位置するよ
うに、ターゲット面内で移動させる。

【００３１】また、真空容器８１内には、ターゲット８
２を囲むように、集光線８９を対称軸に持つ、例えば半
径１００ｍｍのアルミニウム製の円筒面鏡９０を配置す
る。なお、この円筒面鏡９０には、レーザ光８７，８８
の入射用の孔９１，９２を形成する。

【００３２】かかる構成において、レーザ光８７，８８
を、シリンドリカル集光レンズ８３，８４、入射窓８
５，８６および孔９１，９２を経てターゲット８２上に
線上に集光させると、その集光線８９上でプラズマが発
生する。この際、プラズマ生成に寄与せずに散乱したレ
ーザ光および生成したプラズマ光は、集光線８９を中心
に広がるが、その広がった光のうち円筒面鏡９０で金属
反射する光は、再び集光線８９に生成しているプラズマ
に注入され、さらに、発生および散乱した光が、集光線
８９を中心に広がって、円筒面鏡９０で反射されて集光
線８９に戻る。この過程が、ターゲット物質が拡散して
密度が下がり、プラズマの寿命が尽きるまで繰り返され
る。

【００３３】このように、この実施例によれば、散乱し
たレーザ光のエネルギーが再びプラズマに注入されるの
で、プラズマの温度が上がり、生じるＸ線レーザ光の強
度を増すことができる。また、生じたプラズマ光は、入
射レーザ光８７，８８よりも波長の短い光を含んでお
り、レーザプラズマは、プラズマを励起する光の波長が
短いほど効率がよいので、この波長の短い光が再びプラ
ズマに注入されることにより、Ｘ線レーザの強度を一層
増すことができる。したがって、入射レーザエネルギー
を有効に利用した、強度の強いＸ線レーザを得ることが
できる。

【００３４】図４は、この発明の第４実施例を示すもの
である。この実施例は、レーザプラズマ光源を用いる結
像型レーザ軟Ｘ線顕微鏡を示すもので、真空容器４１内
に配置したレーザプラズマ光源４２、無酸素銅からなる
回転楕円面形状の斜入射反射型コンデンサ４３、遮蔽手
段４４、試料４５、シュヴァルツシルト型対物レンズ４
６およびマイクロチャンネルプレート４７を有する。レ
ーザプラズマ光源４２は、図１に示したものと同様の構
成のものを用い、このレーザプラズマ光源４２におい
て、集光レンズ４８および入射窓４９を経て集光される
レーザ光５０により、図１において説明したように軟Ｘ
線を発生させる。

【００３５】レーザプラズマ光源４２から発生した軟Ｘ
線は、斜入射反射型コンデンサ４３および遮蔽手段４４
を介して試料４５に集光させ、該試料４５を透過・回折
した軟Ｘ線を、シュヴァルツシルト型対物レンズ４６を
経てマイクロチャンネルプレート４７上に結像させる。
なお、この実施例において、レーザプラズマ光源４２の
発光点から試料４５までの光路長は０．５ｍとしてあ
る。また、レーザプラズマ光源４２から発生して飛散す
るターゲット物質の飛行速度は、２ｋｍ／ｓ〜５０ｋｍ
／ｓである。

【００３６】遮蔽手段４４は、図５Ａ，ＢおよびＣに示
すように、固定板５１および遮蔽部材を構成する回転板
５２と、この回転板５２の駆動機構を構成する真空用モ
ータ（図示せず）とを有する。固定板５１および回転板
５２には、それぞれ直径０．１ｍｍ程度の開口部５３お
よび５４を形成する。なお、この実施例では、回転板５
２の中心から開口部５４の中心までの距離（半径）を３
０ｍｍとしている。回転板５２は、その中心に図示しな
い真空用モータを直結して、レーザプラズマ光源４２へ
の入射レーザの発振と同期して回転させる。

【００３７】この実施例において、遮光手段４４に最も
速く到達するターゲット物質は、プラズマ発光後、１×
１０^-5秒となる。したがって、回転板５２は、図５Ａに
示すように、その開口部５４が固定板５１の開口部５３
と重なってから、図５Ｂに示すように、固定板５１の開
口部５３を完全に覆うまでの時間を、上記の時間よりも
短くなるように回転させる。すなわち、回転板５２を、
入射レーザの発振と同期して、毎秒５３回転以上で回転
させる。このようにすれば、回転板５２の開口部５４
が、次に固定板５１の開口部５３と重なり始めるまでの
時間は、約１／５３秒となるので、ほぼ２６ｍ／ｓ以上
のターゲット物質をすべて遮蔽することができる。

【００３８】以上のように、この実施例によれば、レー
ザプラズマ光源４２として、図１に示したものと同様の
ものを用いているので、光源自体を明るく、かつ小型に
できる。また、回転板５２を通常の真空モータで実現で
きる程度の低回転で回転させることにより、レーザプラ
ズマ光源４２から飛散するターゲット物質を有効に遮蔽
することができるので、複雑な機構を要することなく、
後段のシュヴァルツシルト型対物レンズ４６をターゲッ
ト物質から有効に保護することができ、全体をコンパク
トにできる。

【００３９】図６は、この発明の第５実施例を示すもの
である。この実施例は、所望の波長の軟Ｘ線を選択でき
るようにした軟Ｘ線光学系を示すもので、レーザプラズ
マ光源６１、コンデンサ６２、遮蔽手段６３および斜入
射型分光器６４を有する。レーザプラズマ光源６１は、
図１に示したものと同様の構成のものを用い、このレー
ザプラズマ光源６１において、集光レンズ６５を経て集
光されるレーザ光６６により、図１において説明したよ
うに軟Ｘ線を発生させる。なお、軟Ｘ線が通る光路およ
び光学系は、空気による軟Ｘ線の吸収を避けるため、図
示しない真空容器内に配置する。

【００４０】レーザプラズマ光源６１から発生した軟Ｘ
線は、コンデンサ６２により集光して斜入射型分光器６
４に入射させる。コンデンサ６２は、この実施例では、
回転楕円面形状のアルミニウム基板に金をコーティング
した斜入射反射型ミラーをもって構成する。

【００４１】斜入射型分光器６４は、１０μｍ幅の入射
スリット６７、白金コーティングした格子間隔１２００
本／ｍｍの凹面回折格子６８、および１０μｍ幅の出射
スリット６９を有し、これらをローランド円７０上に位
置するように配置する。ここで、入射スリット６７はコ
ンデンサ６２による集光位置に固定的に配置し、凹面回
折格子６８はその凹面の中心がローランド円７０上に位
置するように固定的に配置し、また出射スリット６９は
ローランド円７０上で移動可能に配置する。

【００４２】このようにして、入射スリット６７を通過
した軟Ｘ線を、凹面回折格子６８で分光してローランド
円７０上で波長毎に集光させ、その所望の波長の軟Ｘ線
を、ローランド円７０上で出射スリット６９を移動させ
ることにより、選択して取り出すようにする。なお、こ
の実施例において、レーザプラズマ光源６１の発光点か
ら入射スリット６７までの光路長は１．０ｍとしてあ
る。また、レーザプラズマ光源６１から発生して飛散す
るターゲット物質の飛行速度は、２ｋｍ／ｓ〜５０ｋｍ
／ｓである。

【００４３】遮蔽手段６３は、斜入射型分光器６４の入
射側で、コンデンサ６２による集光位置の近傍に配置す
る。この遮蔽手段６３は、図７に示すように、圧電素子
（ＰＺＴ）７１に支持した板バネ７２と、この板バネ７
２に取り付けた遮光板７３とを有し、圧電素子７１によ
り板バネ７２を介して遮光板７３を、その先端が斜入射
型分光器６４の入射スリット６７の中央を原点として入
射スリット６７を横切るように、正弦波状に振動させる
よう構成する。なお、この実施例では、圧電素子７１の
変位を、板バネ７２により１０倍に拡大している。圧電
素子７１は、遮光板７３が入射スリット６７を覆い始め
る直前にレーザが発光するように、レーザの発光と同期
して駆動する。

【００４４】この実施例において、遮蔽手段６３に最も
速く到達するターゲット物質は、プラズマ発光後、２×
１０^-5秒となり、最も遅く到達するターゲット物質は、
プラズマ発光後、５０×１０^-5秒となる。また、プラズ
マ光は、遮光板７３が入射スリット６７を覆い始める直
前に発生する。したがって、遮蔽板７３は、プラズマ発
光後、２×１０^-5秒以内に入射スリット６７を完全に遮
蔽し、５０×１０^-5秒後に入射スリット６７を再び開放
し始めるように、圧電素子７１により板バネ７２を介し
て正弦波状に振動させる。このため、この実施例では、
圧電素子７１を、８００Ｈｚで、±１０μｍの振幅で振
動させ、その振幅を板バネ７２により１０倍に増幅し
て、遮蔽板７３を、８００Ｈｚで、±１００μｍの振幅
で振動させる。このようにすれば、プラズマ光が発生し
てから、２×１０^-5秒以内に入射スリット６７が遮蔽板
７３により完全に遮蔽されるので、ターゲット物質が斜
入射分光器６４に到達することはない。

【００４５】以上のように、この実施例によれば、レー
ザプラズマ光源６２として、図１に示したものと同様の
ものを用いているので、光源自体を明るく、かつ小型に
できる。また、遮蔽板７３を振動させることにより、レ
ーザプラズマ光源６１から飛散するターゲット物質を有
効に遮蔽することができるので、複雑な機構を要するこ
となく、後段の斜入射分光器６４をターゲット物質から
有効に保護することができ、全体をコンパクトにでき
る。

【００４６】付記１．レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光
を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発
生させるようにしたレーザプラズマ光源において、前記
ターゲット上のレーザ光の集光位置から散乱したレーザ
光および発生したプラズマ光を、前記集光位置へ再び集
光させる光学系を設けたことを特徴とするレーザプラズ
マ光源。２．前記集光位置の形状が、点状となるよう構成したこ
とを特徴とする付記１記載のレーザプラズマ光源。３．前記集光位置の形状が、線状となるよう構成したこ
とを特徴とする付記１記載のレーザプラズマ光源。４．前記光学系は、反射光学系から成ることを特徴とす
る付記１，２または３記載のレーザプラズマ光源。５．前記反射光学系は、球面鏡を有することを特徴とす
る付記４記載のレーザプラズマ光源。６．前記反射光学系は、回転楕円面鏡を有することを特
徴とする付記４記載のレーザプラズマ光源。７．前記反射光学系は、円筒面鏡を有することを特徴と
する付記４記載のレーザプラズマ光源。８．レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光
を線状に集光してプラズマを生成し、該プラズマからレ
ーザを発生させるようにしたＸ線レーザにおいて、前記
ターゲット上のレーザ光の集光位置から散乱したレーザ
光および発生したプラズマ光を、前記集光位置へ再び集
光させる円筒面鏡を設けたことを特徴とするＸ線レー
ザ。９．レーザ入射光学系を介してターゲット上にレーザ光
を集光してプラズマを生成し、該プラズマからＸ線を発
生させるようにしたレーザプラズマ光源において、前記
プラズマを集光させる斜入射反射型のコンデンサレンズ
と、このコンデンサレンズによる集光位置近傍に設置さ
れ、飛散したターゲット物質を遮蔽する遮蔽部材および
その駆動機構を有する遮蔽手段とを設けたことを特徴と
するレーザプラズマ光源。１０．前記駆動機構は、前記遮蔽部材を回転駆動源によ
り回転させるよう構成したことを特徴とする付記９記載
のレーザプラズマ光源。１１．前記回転駆動源を、モータをもって構成したこと
を特徴とする付記１０記載のレーザプラズマ光源。１２．前記駆動機構は、前記遮蔽部材を往復駆動源によ
り往復駆動させるよう構成したことを特徴とする付記９
記載のレーザプラズマ光源。１３．前記往復駆動源を、圧電素子をもって構成したこ
とを特徴とする付記１２記載のレーザプラズマ光源。１４．前記コンデンサレンズを、回転楕円面鏡としたこ
とを特徴とする付記９記載のレーザプラズマ光源。１５．前記コンデンサレンズを、回転放物面鏡としたこ
とを特徴とする付記９記載のレーザプラズマ光源。１６．前記コンデンサレンズを、ウォルター鏡としたこ
とを特徴とする付記９記載のレーザプラズマ光源。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、タ
ーゲット上のレーザ光の集光位置から散乱したレーザ光
および発生したプラズマ光を集光位置へ再び集光させる
光学系を設ける簡単かつ小型な構成で、入射レーザエネ
ルギーを有効に利用できるので、明るいレーザプラズマ
光源を得ることができる。

【００４８】また、第２の発明によれば、簡単かつ小型
な機構で、飛散したターゲット物質を有効に遮蔽するこ
とができるので、レーザプラズマ光源を用いる場合のＸ
線光学系への不所望なターゲット物質の付着を有効に防
止でき、清浄なレーザプラズマ光源を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す図である。

【図２】同じく、第２実施例を示す図である。

【図３】この発明の第３実施例を示す図である。

【図４】同じく、第４実施例を示す図である。

【図５】図４に示す遮蔽手段の一例の構成を説明するた
めの図である。

【図６】この発明の第５実施例を示す図である。

【図７】図６に示す遮蔽手段の一例の構成を示す図であ
る。

【図８】レーザプラズマ光源の原理的構成を示す図であ
る。

【図９】シュヴァルツシルト型光学素子を示す図であ
る。

【図１０】フレネルゾーンプレート光学素子を示す図で
ある。

【図１１】斜め入射全反射型の光学素子を示す図であ
る。

【符号の説明】

２１レーザ光２２集光レンズ２３入射窓２４真空容器２５ターゲット２６集光点２７球面鏡２８，２９孔３０Ｘ線光学系３１回転楕円面形状のミラー３２ターゲット３３レーザ光３４集光点３４′ 焦点３５，３８孔３６Ｘ線光学系３７集光レンズ４１真空容器４２レーザプラズマ光源４３斜入射反射型コンデンサ４４遮蔽手段４５試料４６シュヴァルツシルト型対物レンズ４７マイクロチャンネルプレート４８集光レンズ４９入射窓５０レーザ光５１固定板５２回転板５３，５４開口部６１レーザプラズマ光源６２コンデンサ６３遮蔽手段６４斜入射型分光器６５集光レンズ６６レーザ光６７入射スリット６８凹面回折格子６９出射スリット７０ローランド円７１圧電素子（ＰＺＴ）７２板バネ７３遮光板８１真空容器８２ターゲット８３，８４シリンドリカル集光レンズ８５，８６入射窓８７，８８レーザ光８９集光線９０円筒面鏡９１，９２孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ入射光学系を介してターゲット上
にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマか
らＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源にお
いて、前記ターゲット上のレーザ光の集光位置から散乱したレ
ーザ光および発生したプラズマ光を、前記集光位置へ再
び集光させる光学系を設けたことを特徴とするレーザプ
ラズマ光源。
【請求項２】レーザ入射光学系を介してターゲット上
にレーザ光を集光してプラズマを生成し、該プラズマか
らＸ線を発生させるようにしたレーザプラズマ光源にお
いて、前記プラズマを集光させる斜入射反射型コンデンサレン
ズと、この斜入射反射型コンデンサレンズによる集光位
置近傍に設置され、飛散したターゲット物質を遮蔽する
遮蔽部材およびその駆動機構を有する遮蔽手段とを設け
たことを特徴とするレーザプラズマ光源。