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液体微滴喷射靶激光等离子体软X射线源研究

作　者: 尼启良
导　师: 曹健林
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学
关键词: 软X射线激光等离子体低碎屑液体微滴喷射靶反射率计
分类号: O434
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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引　用: 6次
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内容摘要

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O₂、CO₂、CF₄、Kr和Xe等几种液体在10¹¹～10¹²W／cm²激光功率密度下可能相应产生的O⁴⁺、O⁵⁺、O⁶⁺、O⁷⁺、F⁵⁺、F⁶⁺、F⁷⁺、Kr⁶⁺、Xe⁶⁺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CO₂、O₂、CF₄、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％。

全文目录

第一章引言  6-24
  1.1 低碎屑激光等离子体光源  6-14
  1.2 低碎屑激光等离子体软X射线源的特点  14-19
  1.3 低碎屑激光等离子体光源的应用  19-21
  1.4 激光等离子体光源辐射机制理论研究状况  21-23
  1.5 本文研究内容和意义  23
  本章小结  23-24
第二章与软X射线有关的激光与等离子体相互作用  24-64
  2.1 激光等离子体物理状态描述  24
  2.2 等离子体对激光能量的吸收  24-27
  2.3 激光等离子体产生的X射线辐射  27-41
    2.3.1 平均原子模型  27-29
    2.3.2 平均原子模型离化势的改进公式  29-31
    2.3.3 束缚电子布居概率P_n方程组的建立  31-34
    2.3.4 碰撞-辐射平衡模型下对P_n方程组的简化及求解  34-37
    2.3.5 CR模型下X射线发射速率的求解  37-39
    2.3.6 X射线谱线辐射的形状与加宽效应  39-41
  2.4 电偶极辐射波长及跃迁几率的计算  41-49
    2.4.1 单电子原子的Schr(?)dinger方程  41-42
    2.4.2 单电子系统的Dirac-Fock方程  42-44
    2.4.3 多电子原子的Schr(?)dinger方程  44
    2.4.4 多电子系统的Dirac-Fock方程  44-47
    2.4.5 辐射跃迁几率  47-49
  2.5 电偶极辐射波长及跃迁几率的计算结果  49-63
  本章小结  63-64
第三章液体微滴喷射靶激光等离子体光源  64-79
  3.1 液体微滴喷射靶LPP光源的工作原理及结构  64-66
  3.2 团簇靶的形成  66-68
  3.3 高密度气体靶的产生  68-71
  3.4 液体微滴喷射靶的形成及特性  71-75
  3.5 抗腐喷嘴的设计  75-76
  3.6 打靶激光参数的优化  76-78
  本章小结  78-79
第四章激光等离子体软X射线光源的光谱探测及测量  79-91
  4.1 LPP软X射线光源光谱探测和测量装置  79-81
  4.2 使用通道电子倍增器作为探测器测量光谱强度  81-84
  4.3 电荷灵敏前置放大器  84-85
  4.4 线性脉冲整形放大器选择  85-86
  4.5 脉冲峰值探测器  86-88
    4.5.1 PH300脉冲峰值探测器  86-88
    4.5.2 负脉冲峰值探测器  88
  4.6 使用标准探测器的光谱强度测量  88-90
  4.7 激光等离子体光源光谱强度的计算  90
  本章小结  90-91
第五章液体微滴喷射靶LPP光源的光谱辐射特性与分析  91-110
  5.1 液体微滴喷射靶LPP光源的光谱辐射特性  91-95
  5.2 气体和液体微滴靶LPP光源的EUV辐射分布  95-98
  5.3 Xe液体微滴靶在13.4nm的转换效率  98-107
    5.3.1 Xe靶在13.4nm转换效率的计算  99-104
    5.3.2 Xe液体微滴喷射靶在13.4nm转换效率测量  104-107
  5.4 Xe液体微滴喷射靶LPP光源辐射稳定性和碎屑污染测量  107-109
  本章小结  109-110
第六章液体微滴靶光源在多层膜反射率测量中的应用  110-117
  本章小结  116-117
第七章总结  117-119
参考文献  119-125
致谢  125-126
作者简历  126
在读期间发表的论文  126

液体微滴喷射靶激光等离子体软X射线源研究

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