Способ и устройство для генерации излучения из лазерной плазмы Gd или Tb Российский патент 2023 года по МПК H05G2/00 

Описание патента на изобретение RU2797029C1

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к источникам излучения на основе лазерной плазмы гадолиний (Gd) или тербия (Tb) с длиной волны излучения около 6.7 нм предпочтительно предназначенных для литографического производства интегральных схем сверхвысокого разрешения.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Источники излучения высокой яркости и интенсивности с длиной волны от 0.4 нм, включая мягкое рентгеновское излучение (МРИ) и экстремальное ультрафиолетовое (ЭУФ) в диапазоне от 10 до 20 нм (англ. - Extreme ultra violet- EUV), находят применение во многих областях науки и промышленности: в микроскопии, биомедицинской и медицинской диагностике, исследовании материалов, анализе наноструктур, в атомной физике и литографии.

Наиболее эффективным и технологичным методом получение МРИ, ЭУФ и вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения является использование высокотемпературной лазерной плазмы. Разработка источников излучения на основе лазерной плазмы в последние годы стимулировалась развитием проекционной ЭУФ литографии. Литография в экстремальном ультрафиолете или EUV- литография с использованием излучения на длине волны 13,5 нм, отвечающей максимуму отражения многослойных Mo/Si зеркал, позволяет создать крупномасштабное производство интегральных схем (ИС) по технологическим норам 7 нм и менее.

В качестве высокояркостных источников ВУФ и ЭУФ излучения на основе лазерной плазмы известны, например, из патента US10638588, опубл. 28.04.2020, включенного здесь в качестве ссылке во всей своей полноте, устройства с вращающимся мишенным узлом, поставляющим в зону взаимодействия со сфокусированным лазерным пучком мишень в виде слоя расплавленного легкоплавкого металла, относящегося группе включающей: Sn, Li, In, Ga, Pb, Bi, Zn и их сплавы.

Однако данные материалы мишени не позволяют с высокой эффективностью генерировать излучение на длинах волн короче EUV (англ. – Beyond EUV или BEUV) для BEUV- литографии.

Вместе с тем, одна из возможностей улучшения технологического процесса изготовления ИС состоит в уменьшении длины волны излучения, используемого для изготовления микросхем. Спектральные интервалы, которые можно использовать для литографии, определяются, в первую очередь, коэффициентом отражения многослойных зеркал. «Островки» высокого отражения многослойных зеркал немногочисленны. Ближайший из них в области 11,4 нм связан с использованием зеркал содержащих бериллий и поэтому не рассматриваются. Другой спектральный интервал связан с использованием зеркал La/B4C и C/B4C, которые имеют весьма высокий коэффициент отражения в спектральной области 6,6 – 6.7 нм.

Анализ показывает, что использование излучения на длине волны 6,6 - 6.7-6.8 нм, которое иногда принято называть излучением на 6.X нм, позволяет существенно улучшить минимальное расстояние между элементами микросхем. Кроме этого, упрощается оптическая система литографического устройства за счет уменьшения числовой апертуры и значительного уменьшения количества используемых зеркал (с 11 до 7), что позволяет существенно уменьшить стоимость оптической системы.

Помимо существенного улучшения разрешения, уменьшения числовой апертуры оптической системы и количества используемых зеркал, что уменьшает стоимость оптической системы при переходе с 13,5 на 6.7 нм, могут возникнуть дополнительные преимущества:

- нарастание углерода на поверхностях многослойной оптики под действием EUV – представляет собой серьезную угрозу из-за поглощения EUV излучения. Допустимый слой углерода для излучения 13,5 нм не превышает одного нанометра. Для излучения на 6.7 нм допустимая толщина углерода в 5 раз больше, что серьёзно облегчает процесс “on-line” очистки многослойной оптики,

- облегчаются условия на использование газов для защиты оптики от быстрых ионов так как поглощение более коротковолнового излучения существенно менее эффективно.

Все это определяет актуальность развития проекционной BEUV литографии и их ключевого элемента – источников излучения на 6.X нм.

Для получения излучения на 6.8 нм известны лазерные мишени из гадолиния (Gd) или из соединений гадолиния. Так, в заявке на патент США № 2006/0133574, опубл. 22.06.2021, описано литографическое устройство, имеющее мишень из Gd, предназначенную для генерации излучения с длиной волны 6,8 нм, при этом излучение с длиной волны 6,8 нм генерируется с использованием лазерной плазмы. Чтобы согласовать размеры мишени, областей поглощения лазерного излучения и излучающей плазмы, капельная Gd-мишень сконфигурирована так, чтобы иметь плотность в диапазоне 0,5% - 80% от кристаллической плотности гадолиния или его соединения, например, в виде оксида гадолиния.

Однако в указанном источнике излучения технически сложно генерировать капельные мишени гадолиния для генерации лазерной плазмы из-за высокой температуры плавления Gd, составляющей около 1313°С. Кроме того, мишень из Gd, имеющая пониженную плотность, не подходит для использования с другими средствами генерации EUV излучения.

В значительной мере этих недостатков лишен описанный в заявке WO2009116867, опубл. 24.09.2009, источник излучения с использованием материала мишени, который может быть универсальным по отношению к средствам генерации излучения или генератору излучения. В соответствии с изобретением материал мишени содержит композицию на основе Gd или тербия (Tb) с пониженной температурой плавления. Материал может содержать множество предварительно изготовленных твердых капель из композиции на основе Gd или Tb. Композиция может содержать связующий материал и коллоидное соединение эвтектического сплава Gd или Tb, что снижает температуру плавления мишени вплоть до 650°С.

Однако источник излучения с использованием капельных жидкометаллических мишеней из сплава Gd или Tb достаточно сложен и трудно реализуем.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической задачей и техническим результатом изобретения является создание мощных высокояркостных источников мягкого рентгеновского излучения на длине волны 6.Х нм, характеризующихся высокой надежностью, повышенными сроком службы и удобством эксплуатации, а также глубоким подавлением загрязнений, генерируемых в плазме наряду с излучением.

Достижение этой цели возможно с помощью способа генерации излучения, включающего в себя импульсное облучение в вакуумной камере мишени, поставляемой вращающимся мишенным узлом в зону взаимодействия со сфокусированным пучком импульсного лазера, и образование высокотемпературной излучающей плазмы в зоне взаимодействия.

Отличие способа состоит в том, что используют мишень, содержащую основной плазмообразующий материал, предназначенный для генерации излучения в диапазоне длин волн 6.6 - 6.8 нм, относящийся к группе гадолиний (Gd), тербий (Tb) и/или их соединения, мишень формируют под действием центробежной силы в виде кольца в обращенной к оси вращения кольцевой канавке (которая также может быть обозначена как кольцевой желоб) вращающегося мишенного узла.

Предпочтительно используют мишень, материал которой обладает текучестью.

Предпочтительно используют мишень, обладающую текучестью.

Предпочтительно основным плазмообразующим материалом мишени является металлический Gd и/или Tb, либо окисел или соль Gd и/или Tb.

В предпочтительных вариантах реализации изобретения мишень содержит порошок основного плазмообразующего материала.

В вариантах реализации изобретения мишень представляет собой центрифугированную суспензию порошка основного плазмообразующего материала и расплава легкоплавкого металла, плотность которого больше плотности основного плазмообразующего материала, например, сплава Pb — Bi.

В других вариантах реализации изобретения материал материал мишени представляет собой расплав сплава Gd и/или Tb с металлом, выбранным из группы, состоящей из: Ag, Cu, Ni, Fe, Co, Mn, Al, Ga, Cd, Ru и Rh.

Материал мишени может быть эвтектическим сплавом Gd либо Tb

Предпочтительно мишень вращают с линейной скоростью не менее 100 м/с и центробежным ускорением не менее 5000 g.

Предпочтительно периодически производят инжекцию во вращающийся мишенный узел материала мишени в виде порошка

В другом аспекте изобретение относится к источнику излучения, содержащему вакуумную камеру с вращающимся мишенным узлом, поставляющим мишень в зону взаимодействия со сфокусированным пучком импульсного лазера и пучок излучения плазмы, выходящий из зоны взаимодействия на оптический коллектор.

Отличие источника излучения состоит в том, мишень содержит основной плазмообразующий материал, относящийся к группе гадолиний (Gd), тербий (Tb) и/или их соединения, мишень обладает текучестью и сформирована под действием центробежной силы в виде кольца на обращенной к оси вращения поверхности кольцевой канавки вращающегося мишенного узла.

Предпочтительно максимум спектральной яркости источника излучения находится в диапазоне длин волн 6.6-6.8 нм или 6.Х нм.

В вариантах реализации изобретения основным плазмообразующим материалом мишени является металлический Gd и/или Tb, либо окисел или соль Gd и/или Tb.

В вариантах реализации изобретения мишень содержит порошок основного плазмообразующего материала.

В вариантах реализации изобретения мишень представляет собой центрифугированную суспензию порошка основного плазмообразующего материала и расплава легкоплавкого металла, плотность которого больше плотности основного плазмообразующего материала.

В вариантах реализации изобретения мишень представляет собой центрифугированную суспензию порошка основного плазмообразующего материала и расплава легкоплавкого металла, плотность которого больше плотности основного плазмообразующего материала.

Материал мишени может быть расплавом сплава Gd и/или Tb с металлом, выбранным из группы, состоящей из: Ag, Cu, Ni, Fe, Co, Mn, Al, Ga, Cd, Ru и Rh.

В вариантах реализации изобретения материал мишени представляет собой эвтектический сплав Gd либо Tb.

В вариантах реализации изобретения источник излучения дополнительно содержит инжектор, предназначенный для периодического добавления во вращающийся мишенный узел материала мишени.

В вариантах реализации изобретения мишень содержит дополнительный материал, выбранный из группы, состоящей из: Ag, Cu, Ni, Fe, Co, Mn, Al, Ga, Cd, Ru и Rh.

В вариантах реализации изобретения плотность мощности лазерного излучения на мишени находится в диапазоне от 1010 до 1012 Вт/см2, длительность лазерных импульсов находится в диапазоне от 0.5 пс до 100 нс, частота повторения лазерных импульсов f находится в диапазоне от 1 кГц до 10 МГц.

Предпочтительно источник излучения содержит одно или более из следующих средств устранения загрязнений на пути прохождения пучков излучения лазера и плазмы в вакуумной камере: поток защитного газа, магнитное поле, фольговая ловушка, сменная мембрана, частично прозрачная для коротковолнового излучения, экран, установленный вне пространственной области прохождения пучка излучения

Вышеупомянутые и другие цели, преимущества и особенности настоящего изобретения станут более очевидными из следующего неограничивающего описания его примерного варианта осуществления, приведенного в качестве примера со ссылкой на прилагаемый чертеж.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором:

Фиг. 1- схема источника излучения в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения,

Фиг. 2- мишень в виде порошка,

Фиг. 3- мишень в виде центрифугированной суспензии.

На чертежах совпадающие элементы устройства имеют одинаковые ссылочные номера.

Данные чертежи не охватывают и, тем более, не ограничивают весь объем вариантов реализации данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующим материалом частных случаев его выполнения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИ

В соответствии с примером осуществления изобретения, показанном на Фиг. 1, источник излучения содержит вакуумную камеру 1 с вращающимся мишенным узлом 2, поставляющим мишень 4 в зону взаимодействия 3 со сфокусированным пучком 5 импульсного лазера. В зоне взаимодействия 3 под воздействием сфокусированного лазерного пучка 5 происходит генерации импульсной высокотемпературной плазмы материала мишени 4. Плазма генерирует коротковолновое излучение, которое выходит из зоны взаимодействия 3 в виде расходящегося пучка излучения плазмы 6 на оптический коллектор 7. Оптический коллектор может содержать одно или более эллипсоидное зеркало скользящего падения, в первом фокусе которого располагается зона взаимодействия 3, а из второго фокуса 8 пучок излучения плазмы направляется к оптической системе на основе многослойных зеркал, предназначенной для построения изображений на длине волны около 6.7 нм.

В соответствии с изобретением мишень 4 содержит основной плазмообразующий материал, относящийся к группе Gd, Tb и/или их соединение, что позволяет получать генерацию излучения из лазерной плазмы с максимумом спектральной яркости на длине волны около 6.7 нм или 6,8 нм или 6,Х нм.

Предпочтительно основным плазмообразующим материалом мишени является металлический Gd и/или Tb, Вместе с тем, для удобства эксплуатации и/или упрощения источника излучения на 6.Х нм мишень может содержать плазмообразующий материал в виде окиси или соли Gd и/или Tb.

В соответствии с изобретением мишень 4, содержащая основной плазмообразующий материал Gd или Tb, обладает текучестью, что позволяет формировать ее под действием центробежной силы в виде кольца на обращенной к оси вращения 9 поверхности кольцевой канавки вращающегося мишенного узла 2. Это обеспечивает воспроизводимость поверхности мишени после очередных лазерных импульсов, повышая стабильность выходных характеристик источника излучения от импульса к импульсу в процессе долговременной работы.

В варианте реализации изобретения материал мишени 4 представляет собой расплав сплава Gd и/или Tb с металлом, выбранным из группы, состоящей из: Ag, Cu, Ni, Fe, Co, Mn, Al, Ga, Cd, Ru и Rh. При этом для обеспечения текучести материал мишени может представлять собой расплав эвтектического сплава Gd или Tb предпочтительно с Ni или Co или Cu, чтобы температура плавления сплава была не более 675°С, что значительно ниже температуры плавления Gd или Tb. Мишень поддерживают в виде расплава с помощью лазерного излучения и системы индукционного нагрева 12.

При используемыми в соответствии с изобретением высокими линейной скорости вращения, более 100 м/с, и центробежным ускорением, более 5000 g, поверхность мишени 4 является круглоцилиндрической с осью симметрии, совпадающей с осью вращения 9. При выполнении в предложенном виде достигается долговременная стабильность источника излучения за счет непрерывной циркуляции, обновления и пополнения текучего материала мишени в зоне взаимодействия, что обеспечивает стабильную форму поверхности мишени 4 в зоне взаимодействия 3.

Кроме этого, высокая скорость вращения обеспечивает чистоту источника излучения, поскольку массивные загрязняющие частицы направлены из зоны взаимодействия преимущественно в направлении вектора линейной скорости мишени, а не в пространственные области прохождения пучков излучения 5, 6 импульсного лазера и плазмы. Кроме этого, чистота источника обеспечивается и другими средствами подавления загрязнений, к которым, в частности, относится неподвижный экран 11, окружающий зону взаимодействия и имеющий лишь два отверстия: для ввода лазерного пучка 5 и вывода пучка излучения плазмы 6,- через которые загрязнения могут покидать мишенный узел 2. При этом экран 11 отделен от вращающегося мишенного узла 2 щелевыми зазорами.

Другие средства защиты от загрязнений (не показаны) включают одно или несколько из следующих средств потоки защитного газа, фольговая ловушка, магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами, для подавления заряженной фракции загрязнений, сменная мембрана, по существу, прозрачная для коротковолнового излучения. Аналогичные средства подавления загрязнений размещены на пути прохождения сфокусированного лазерного пучка 5.

Таким образом, в источнике излучения резко ограничен выход за его пределы загрязняющих частиц, что обеспечивает чистоту источника излучения и минимальный расход материала мишени. Тем не менее, для обеспечения непрерывной долговременной работы периодически вращающийся мишенный узел 2 оснащен автоматизированным инжектором 12. Инжектор 12, который может быть установлен на неподвижном экране 11, предназначен для периодического добавления во вращающийся мишенный узел материала мишени, предпочтительно в виде порошка.

На Фиг. 2 в увеличенном масштабе схематично показан фрагмент сечения вращающегося мишенного узла 2 с мишенью 4, содержащей основной плазмообразующий материал, относящийся к группе Gd, Tb и/или их соединения. В соответствии с изобретением, мишень 4 формируется под действием центробежной силы в виде кольца в обращенной к оси вращения 9 кольцевой канавке 13 вращающегося мишенного узла 2. На Фиг. 2 показан вариант реализации изобретения, в котором для обеспечения текучести тугоплавкий плазмообразующий материал мишени 4 выполнен в виде пудры или порошка 14 из металлического Gd и/или Tb или их окисла или соли.

В другом варианте реализации изобретения, схематично показанном на Фиг. 3, для обеспечения текучести материал мишени 4 представляет собой центрифугированную суспензию порошка 14 основного плазмообразующего материала и расплава легкоплавкого металла 15. Для того, чтобы основной плазмообразующий материал в виде порошка 14 находился на внутренней круглоцилинрической поверхности вращающейся мишени 4, проходящей через зону взаимодействия, плотность расплава выбирают больше плотности Gd и/или Tb, ρ = 7.89 и 8.25 г/см3 соответственно. В качестве только одного из многих примеров, можно указать, что этому условию удовлетворяет эвтектический сплав Pb — Bi (Pb -45.4%, Bi - 55.4% по массе) с плотностью ρ = 11,0 –12,5 г/см3. Температура плавления сплава 125°С, что упрощает конструкцию источника излучения и обеспечивает удобство его эксплуатации. 

Дополнительный материал может быть выбран из легкоплавких металлов, относящихся к группе, состоящей из: Sn, Li, In, Ga, Pb, Bi, их сплавы, используется в виде расплава для получения суспензии Gd или Tb.

Способ генерации излучения из лазерной плазмы, реализуют с помощью источника, показанного на Фиг. 1, следующим образом. В вакуумной камере 1 производят импульсное облучение мишени 4, поставляемой вращающимся мишенным узлом 2 в зону взаимодействия 3 со сфокусированным пучком 5 импульсного лазера, образуя в зоне взаимодействия 3 высокотемпературную излучающую плазму. Пучок излучения плазмы 6 выходит на оптический коллектор 7, с помощью которого осуществляют сбор излучения плазмы, предназначенного для дальнейшего использования.

Для обеспечения высоких яркости и мощности источника излучения плотность мощности лазерного излучения на мишени обеспечивают в диапазоне от 1010 до 1012 Вт/см2, длительность лазерных импульсов - в диапазоне от 0.5 пс до 100 нс, частоту повторения лазерных импульсов - в диапазоне от 1 кГц до 10 МГц.

В соответствии с изобретением используют мишень 4, содержащую плазмообразующий материал, относящийся к группе гадолиний, тербий и/или их соединения, для обеспечения максимума спектральной яркости излучения плазмы на длине волны около 6.7 нм. Указанный плазмообразующий материал может быть в виде металлического Gd и/или Tb или их окисла или соли.

Чтобы обеспечить стабильность параметров излучения на 6.7 нм используют мишень 4, материал которой обладает текучестью. Для этого в варианте реализации изобретения с помощью лазерного излучения и системы индукционного нагрева 10 поддерживают мишень в виде расплава эвтектического сплава Тb или Gd. В этом случае материал сплава предпочтительно относится к Ni или Co или Cu, чтобы как можно более снизить температуру плавления.

В другом варианте изобретения, обладающая текучестью мишень представляет собой порошок Gd и/или Tb или их соединений, Фиг. 2.

В других вариантах мишень 4 представляет собой центрифугированную суспензию расплава легкоплавкого металла и порошка Gd и/или Tb или их соединений, Фиг. 3. В соответствии с изобретением, для обеспечения подачи основного плазмообразующего материала мишени в зону взаимодействия 3 плотность расплава выбирается больше плотности основного плазмообразующего материала. Для создания суспензии легкоплавкий металл расплавляют с помощью лазерного излучения и/или специальной системы индукционного нагрева 10, схематично показанной на Фиг. 1.

Мишень 4, материал которой обладает текучестью, формируют под действием центробежной силы в виде кольца на обращенной к оси вращения поверхности кольцевой канавки вращающегося мишенного узла 2. При этом линейная скорость мишени предпочтительно выше 100 м/с, а центробежное ускорение не менее 5000 g, что обеспечивает высокую стабильность и чистоту источника излучения на длине волны 6.7 нм, отвечающей максимуму отражения многослойных La/B4C и C/B4C зеркал.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Настоящее изобретение предназначено для использования в микроскопии, биомедицинской и медицинской диагностике, исследовании материалов, анализе наноструктур, в атомной физике и в BEUV литографии.

Похожие патенты RU2797029C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ 2017
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривокорытов Михаил Сергеевич
  • Кривцун Владимир Михайлович
  • Лаш Александр Андреевич
  • Медведев Вячеслав Валерьевич
  • Сидельников Юрий Викторович
  • Якушев Олег Феликсович
RU2670273C2
Материал мишени, высокояркостный ЭУФ источник и способ генерации излучения на 13,5 нм 2022
  • Астахов Дмитрий Игоревич
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Глушков Денис Александрович
  • Еллви Самир
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривокорытов Михаил Сергеевич
  • Кривцун Владимир Михайлович
  • Лаш Александр Андреевич
  • Медведев Вячеслав Валерьевич
  • Христофоров Олег Борисович
RU2789275C1
ВЫСОКОЯРКОСТНЫЙ ИСТОЧНИК КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ 2020
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Глушков Денис
  • Еллви Самир
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривокорытов Михаил Сергеевич
  • Кривцун Владимир Михайлович
  • Лаш Александр Андреевич
  • Медведев Вячеслав Валерьевич
  • Сидельников Юрий Викторович
  • Христофоров Олег Борисович
  • Якушев Олег Феликсович
RU2726316C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ПЛАЗМЫ ВАКУУМНОГО РАЗРЯДА 2008
  • Борисов Владимир Михайлович
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Иванов Александр Сергеевич
  • Христофоров Олег Борисович
RU2365068C1
ВЫСОКОЯРКОСТНЫЙ ИСТОЧНИК НА ОСНОВЕ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ И СБОРА ИЗЛУЧЕНИЯ 2021
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Глушков Денис
  • Еллви Самир
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривокорытов Михаил Сергеевич
  • Кривцун Владимир Михайлович
  • Лаш Александр Андреевич
  • Медведев Вячеслав Валерьевич
  • Христофоров Олег Борисович
RU2776025C1
ВЫСОКОЯРКОСТНЫЙ ИСТОЧНИК ЭУФ-ИЗЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ 2016
  • Анциферов Павел Станиславович
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Глушков Денис Александрович
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривокорытов Михаил Сергеевич
  • Кривцун Владимир Михайлович
  • Лаш Александр Андреевич
  • Медведев Вячеслав Валерьевич
  • Сероглазов Павел Викторович
  • Сидельников Юрий Викторович
  • Якушев Олег Феликсович
  • Елви Самир
RU2658314C1
ИСТОЧНИК ЭУФ-ИЗЛУЧЕНИЯ 2008
  • Борисов Владимир Михайлович
  • Прокофьев Александр Васильевич
  • Христофоров Олег Борисович
RU2373591C1
ИСТОЧНИК КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЯРКОСТИ 2019
  • Христофоров Олег Борисович
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривокорытов Михаил Сергеевич
  • Лаш Александр Андреевич
  • Медведев Вячеслав Валерьевич
  • Сидельников Юрий Викторович
  • Якушев Олег Феликсович
  • Глушков Денис
  • Еллви Самир
  • Кривцун Владимир Михайлович
RU2706713C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ РАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ 2012
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривцун Владимир Михайлович
  • Якушев Олег Феликсович
RU2496282C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЩНОГО КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ РАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ 2008
  • Борисов Владимир Михайлович
  • Иванов Александр Сергеевич
  • Христофоров Олег Борисович
RU2365069C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 797 029 C1

Реферат патента 2023 года Способ и устройство для генерации излучения из лазерной плазмы Gd или Tb

Изобретение относится к источнику излучения на основе лазерной плазмы гадолиния (Gd) или тербия (Tb) с длиной волны излучения около 6.7 нм. В устройстве и способе для генерации излучения из лазерной плазмы осуществляют импульсное облучение мишени, поставляемой вращающимся мишенным узлом в зону взаимодействия со сфокусированным лазерным пучком с образованием высокотемпературной излучающей плазмы. Мишень, содержащую основной плазмообразующий материал, относящийся к группе Gd, Tb и/или их соединения, формируют под действием центробежной силы в виде кольца в обращенной к оси вращения кольцевой канавке вращающегося мишенного узла. Мишень используют в виде порошка, либо расплава эвтектического сплава Gd, Tb, либо центрифугированной суспензии. Техническим результатом является создание мощных высокояркостных источников мягкого рентгеновского излучения на длине волны около 6.7 нм, характеризующихся высокими стабильностью, надежностью и повышенным сроком службы. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 797 029 C1

1. Способ генерации излучения из лазерной плазмы, включающий в себя импульсное облучение в вакуумной камере мишени, поставляемой вращающимся мишенным узлом в зону взаимодействия со сфокусированным пучком импульсного лазера, и образование высокотемпературной излучающей плазмы в зоне взаимодействия, характеризующийся тем, что

используют мишень, содержащую основной плазмообразующий материал в виде порошка, предназначенный для генерации излучения в диапазоне длин волн 6.6-6.8 нм, относящийся к группе гадолиний (Gd), тербий (Tb) и/или их соединения,

мишень формируют под действием центробежной силы в виде кольца в обращенной к оси вращения кольцевой канавке вращающегося мишенного узла.

2. Способ по п. 1, в котором основным плазмообразующим материалом мишени является металлический Gd и/или Tb, либо окисел или соль Gd и/или Tb.

3. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором материал мишени представляет собой расплав сплава Gd и/или Tb с металлом, выбранным из группы, состоящей из: Ag, Cu, Ni, Fe, Co, Mn, Al, Ga, Cd, Ru и Rh.

4. Способ по п. 3, в котором материал мишени представляет собой эвтектический сплав Gd либо Tb.

5. Способ по п. 1, в котором мишень вращают с линейной скоростью не менее 80 м/с и центробежным ускорением не менее 3000 g.

6. Способ по п. 1, в котором периодически производят инжекцию материала мишени во вращающийся мишенный узел.

7. Источник излучения, содержащий вакуумную камеру с вращающимся мишенным узлом, поставляющим мишень в зону взаимодействия со сфокусированным пучком импульсного лазера и пучок излучения плазмы, выходящий из зоны взаимодействия на оптический коллектор, характеризующийся тем, что

мишень содержит основной плазмообразующий материал в виде порошка, относящийся к группе гадолиний (Gd), тербий (Tb) и/или их соединения,

мишень обладает текучестью и формируется под действием центробежной силы в виде кольца на обращенной к оси вращения поверхности кольцевой канавки вращающегося мишенного узла.

8. Источник по п. 7 с максимумом спектральной яркости в диапазоне длин волн 6.6-6.8 нм или 6.Х нм.

9. Источник по п. 7, в котором основным плазмообразующим материалом мишени является металлический Gd и/или Tb, либо окисел или соль Gd и/или Tb.

10. Источник по любому из пп. 7-9, в котором материал мишени представляет собой расплав сплава Gd и/или Tb с металлом, выбранным из группы, состоящей из: Ag, Cu, Ni, Fe, Co, Mn, Al, Ga, Cd, Ru и Rh.

11. Источник по п. 10, в котором материал мишени представляет собой эвтектический сплав Gd либо Tb.

12. Источник по любому из пп. 7-11, дополнительно содержащий инжектор, предназначенный для периодического добавления во вращающийся мишенный узел материала мишени.

13. Источник по п. 7, в котором плотность мощности лазерного излучения на мишени находится в диапазоне от 1010 до 1012 Вт/см2, длительность лазерных импульсов находится в диапазоне от 0.5 пс до 100 нс, частота повторения лазерных импульсов находится в диапазоне от 1 кГц до 10 МГц.

14. Источник по любому из пп. 7-13, содержащий одно или более из следующих средств устранения загрязнений на пути прохождения пучков излучения лазера и плазмы в вакуумной камере: поток защитного газа, магнитное поле, фольговая ловушка, сменная мембрана, по существу прозрачная для излучения на 6.7 нм, экран, установленный вне пространственной области прохождения пучка излучения, вращение мишени с высокой линейной скоростью, не менее 80 м/с.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2797029C1

ВЫСОКОЯРКОСТНЫЙ ИСТОЧНИК КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2020
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Глушков Денис
  • Еллви Самир
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривокорытов Михаил Сергеевич
  • Кривцун Владимир Михайлович
  • Кривцун Владимир Михайлович
  • Лаш Александр Андреевич
  • Медведев Вячеслав Валерьевич
  • Сидельников Юрий Викторович
  • Христофоров Олег Борисович
  • Якушев Олег Феликсович
RU2743572C1
WO 2009116867 A2, 24.09.2009
US 10638588 B2, 28.04.2020
US 20160073486 A1, 10.03.2016
US 20060133574 А1, 22.06.2006
ВЫСОКОЯРКОСТНЫЙ ИСТОЧНИК КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ 2020
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Глушков Денис
  • Еллви Самир
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривокорытов Михаил Сергеевич
  • Кривцун Владимир Михайлович
  • Лаш Александр Андреевич
  • Медведев Вячеслав Валерьевич
  • Сидельников Юрий Викторович
  • Христофоров Олег Борисович
  • Якушев Олег Феликсович
RU2726316C1
US 20200163197 A1, 21.05.2020
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ 2017
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривокорытов Михаил Сергеевич
  • Кривцун Владимир Михайлович
  • Лаш Александр Андреевич
  • Медведев Вячеслав Валерьевич
  • Сидельников Юрий Викторович
  • Якушев Олег Феликсович
RU2670273C2
US 10588210 B1, 10.03.2020
ИСТОЧНИК КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЯРКОСТИ 2019
  • Христофоров Олег Борисович
  • Виноходов Александр Юрьевич
  • Иванов Владимир Витальевич
  • Кошелев Константин Николаевич
  • Кривокорытов Михаил Сергеевич
  • Лаш Александр Андреевич
  • Медведев Вячеслав Валерьевич
  • Сидельников Юрий Викторович
  • Якушев Олег Феликсович
  • Глушков Денис
  • Еллви Самир
  • Кривцун Владимир Михайлович
RU2706713C1
US 20120050708 A1, 01.03.2012.

RU 2 797 029 C1

Авторы

Виноходов Александр Юрьевич

Иванов Владимир Витальевич

Глушков Денис

Еллви Самир

Кошелев Константин Николаевич

Кривокорытов Михаил Сергеевич

Кривцун Владимир Михайлович

Лаш Александр Андреевич

Медведев Вячеслав Валерьевич

Христофоров Олег Борисович

Даты

2023-05-31Публикация

2021-12-13Подача