毛细管放电X光激光装置设计及分析

在现有一台Marx发生器装置的基础上设计了一套完整的毛细管放电X光激光装置,包括Blumlein传输线、毛细管放电室、测量系统、主开关以及与真空系统、充气系统、Marx发生器的连接等部分．为弥补Marx发生器输出电压较低这一不足,达到足够的电流和电压,在设计过程中,对装置的各项参数进行了细致的计算和选取,并给出了预、主脉冲对毛细管放电的结果．     

可用于极紫外光刻的三线毛细管的概念设计

极紫外光刻(EUVL)技术是目前193 nm浸没式光刻技术的延伸,有望突破30 nm或更小技术节点而成为下一代光刻(NGL)技术的主流。毛细管放电极紫外(EUV)光源可为极紫外光刻研究提供高效、便捷的光刻源头,但光源的辐射功率较低一直制约着极紫外光刻技术的发展。三线毛细管放电极紫外光源的概念设计与常用毛细管装置有着本质的区别,它们不同的工作机制将使三线毛细管放电产生的环带状等离子体极紫外光源的辐射功率明显高于常用毛细管的情形,最佳收集角也得到相应的提高。三线毛细管概念设计方案的提出不仅从技术上开拓出一片全新的领地,为极紫外光刻研究提供所需的光源,而且从效益上看更适合于大规模工业生产。     

低气压毛细管放电特性研究

利用一台毛细管快放电X射线激光装置．研究了预脉冲作用下氩气和氦气在10～120Pa压强范围内对毛细管放电的击穿特性。实验结果表明只有10～15kV放电电压才能将内径为3mm．长度为90mm的毛细管中10～120Pa的氩气击穿，同时电极表面的形态对击穿电位也有较大影响。对预、主脉冲作用下毛细管放电规律及Z箍缩过程中阻抗变化规律进行了研究，发现不同长度的氩气柱在箍缩过程中的阻抗变化趋势基本相同。不同长度、不同放电电压情况下，毛细管阻抗均达到最小值5n左右．同时电流达到峰值。该结果为在相同放电电压下．对不同长度毛细管放电获得相同的电流峰值提供了可能。     

毛细管放电激励类氖-氩离子X光激光研究

以类氖 氩离子跃迁线为例 ,应用一维的Lagrangian程序———XDCH研究了毛细管放电碰撞机制激励软X光激光的物理机制 ;对等离子体的Z 箍缩过程和 46 9nm谱线产生增益的条件进行了讨论 ;并分析了毛细管放电装置中产生软X激光的可能性。     

毛细管放电类氖-氩等离子体参数计算

利用北京计算数学与物理研究所编制的一维磁流体力学程序对毛细管放电抽运类氖-氩离子等离子体进行了计算.将等离子体Z箍缩过程分三个阶段进行了分析:初步电离的等离子体被箍缩、加热、电离阶段;等离子体坍塌产生X光阶段;等离子体膨胀激光输出结束阶段.给出了等离子体半径、电子、离子温度和密度、箍缩速度等参数随放电电流的变化.根据Cowan程序对类氖-氩原子参数的计算结果,讨论了在毛细管放电类氖-氩等离子体中形成粒子数反转的可能性.最后,讨论了在类氖-氩等离子体中产生46.9 nm软X光激光的条件:电子密度Ne(0.3-1)*1019 cm-3,电子温度～60 eV;并对软X射线激光能在等离子体中实现传输、放大的条件进行了分析:要求细的等离子体直径(～几百微米),以避免类氖-氩2p-3s谱线的自吸收;径向电子密度分布成凹线形以实现激光的传输.(OA3)     

毛细管放电软X光激光装置固有预脉冲的消除

本文对毛细管放电产生类氖氩46.9nm激光进行了实验研究。实验中发现毛细管放电装置中布鲁姆林(Blumlein)传输线所产生的固有预脉冲对软X光激光的产生及稳定输出都有十分不利的影响。为了消除这种影响,提出了用外加隔离开关和隔离电容的方法消除固有预脉冲。经过实验验证,确定了隔离开关和隔离电容的最佳位置。结果该方法能够有效隔离固有预脉冲,使整个放电装置达到稳定运行。在此基础上,得到并改善了毛细管放电类氖氩46.9nm激光输出。     

柱状等离子体侧漏光线对光强分布的影响

在几何光学的近似下,通过简化模型研究了毛细管放电X射线在柱状长等离子体柱中的传播与增益过程,给出了径向电子密度抛物线近似下由等离子体侧面泄露的X射线的输出光强随偏转角的变化关系,并分析了它对光强分布及激光束形的影响。     

毛细管放电软X射线激光研究进展

近几年来实用型、台式软X射线激光器发展非常迅速，特别是毛细管放电抽运的X射线激光源，已经获得46.9nm近1mJ激光输出，重复率4Hz。该台式激光器在等离子体诊断、物质烧熔等方面已经开展了初步的应用实验。本文首先简介了利用毛细管放电抽运X射线激光器的两种物理机制：电子碰撞机制和三体复合机制。然后着重介绍毛细管放电碰撞机制软X射线激光的研究进展，包括实验方案、实验装置、增益测量实验及初步的应用。对毛细管放电软X射线激光的几个关键性问题进行了讨论。     

毛细管放电类氖氩等离子体放电参数的研究

为了验证建立起来的实验装置的合理性和有效性，从等离子体箍缩效应的基本理论出发，建立了等离子体平衡箍缩的理论模型。计算出了在毛细管中充入80Pa氩气时的箍缩电流，这一放电参数对指导毛细管放电装置的调试实验有着重要意义。同时，在毛细管中充入同样气压的氩气并进行了毛细管放电实验，放电实验的结果为：当Marx发生器所加直流高压为190kV时，通过两次分压测得最大放电峰值电流为30.4kA。由此估算，Marx发生器输出电压最大为300kV时，放电电流可达40kA以上。实验结果表明装置运行稳定。