一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置

技术特征：
1.一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，其特征是：包含高功率纳秒激光器、极紫外光源发生器、掠入射平场光谱仪、极紫外能量探测器和离子碎屑探测器；其中，高功率纳秒激光器发出高能量短脉冲激光，短脉冲激光经过平面反射镜和真空窗片进入极紫外光源发生器，随后短脉冲激光在发生器真空腔内被透镜聚焦并打到靶材上；靶材在短脉冲激光的作用下被加热、蒸发和电离，最终形成高温致密的等离子体，等离子体持续吸收激光能量并向外辐射极紫外光；掠入射平场光谱仪和极紫外能量探测器都与极紫外光源发生器输出窗口相连，分别实现对光源光谱的探测和对光源带内功率的定量测量；离子碎屑探测器放置在极紫外光源发生器腔内，收集部分反应过程中产生的高能离子，进而表征离子碎屑的动能和角度分布特性。2.根据权利1要求所述的一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，其特征在于，所述极紫外光源发生器包括真空腔、透镜、真空腔内的靶材及其靶材控制装置。3.根据权利1要求所述的一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，其特征在于，所述掠入射平场光谱仪由zr膜滤光片、球面镜、可调狭缝、变栅距凹面光栅和极紫外ccd(charge-coupled device)相机组成；zr膜滤光片用以滤除6-20nm波段外的杂散光；球面镜表面镀金，将极紫外光源发生腔中产生的部分euv光收集并聚焦到可调狭缝上；euv光经过狭缝后入射到变栅距凹面光栅上，不同波长的光将以不同的衍射角被分开；ccd相机位于光栅的成像面上，探测得到光源的光谱。4.根据权利1要求所述的一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，其特征在于，所述紫外能量探测器由凹面聚焦镜、zr膜滤光片、光阑和光电二极管组成；凹面聚焦镜收集极紫外光源发生腔中产生的部分euv光并聚焦在光电二极管上；zr膜在凹面聚焦镜和光电二极管之间，用以滤除大部分6-20nm波段以外的杂散光；光阑大小能调，放置在凹面聚焦镜前以控制进入光电二极管的光通量。5.根据权利1要求所述的一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，其特征在于，所述离子碎屑探测器包括法拉第杯、拉第杯安装支架、直流电压源和示波器；法拉第杯安装支架与极紫外光源发生器同轴心，其安装在极紫外光源发生器腔内；法拉第杯固定在安装支架上，用于收集lpp过程中产生的高能离子并产生电流信号；法拉第杯通过真空馈通与大气侧的示波器相连，将电流信号传到示波器上并显示；直流电压源给法拉第杯提供偏压。6.根据权利1要求所述的一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，其特征在于，所述高功率纳秒激光器输出高能量的短脉冲激光；使用由半波片和布鲁斯特型薄膜偏振片构成的能量衰减器对脉冲激光进行能量调节。7.根据权利2要求所述的一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，其特征在于，所述靶材控制装置包括靶材和平移台系统，靶材被固定在由两维电动平移台组成的平移台系统上，每当脉冲激光与靶材反应结束，靶材沿着竖直或水平方向移动一定的距离以确保每一发脉冲激光激发的都是新的靶材表面。8.根据权利3要求所述的一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，其特征在于，所述所述ccd被安装在一个一维平移台上，并通过波纹管与掠入射平场光谱仪的腔体连接，通过平移台改变ccd的位置以增大光谱仪的光谱探测范围。9.根据权利4要求所述的一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，其特
征在于，所述凹面聚焦镜是一块窄带多层膜反射镜，其针对特定波段的极紫外光有较高的反射率。可以根据极紫外能量探测器需要测量的极紫外光的波段不同而选用不同的多层膜反射镜。10.根据权利4要求所述的一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，其特征在于，极紫外光源发生器、掠入射平场光谱仪和极紫外能量探测器均独立连接真空泵组，真空度为10-7mbar。

技术总结
一种激光等离子体方式的极紫外光源发生及表征装置，包含高功率纳秒激光器、极紫外光源发生器、掠入射平场光谱仪、极紫外能量探测器和离子碎屑探测器；其中，高功率纳秒激光器发出高能量短脉冲激光，短脉冲激光经过平面反射镜和真空窗片进入极紫外光源发生器，随后短脉冲激光在发生器真空腔内被透镜聚焦并打到靶材上；靶材在短脉冲激光的作用下被加热、蒸发和电离，最终形成高温致密的等离子体，等离子体持续吸收激光能量并向外辐射极紫外光；掠入射平场光谱仪和极紫外能量探测器都与极紫外光源发生器输出窗口相连，分别实现对光源光谱的探测和对光源带内功率的定量测量。谱的探测和对光源带内功率的定量测量。谱的探测和对光源带内功率的定量测量。


技术研发人员：徐永兵 钟文彬 黎遥 陈笑 侯鉴波 何亮 严羽 陆显扬
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2022.02.23
技术公布日：2022/5/17