CN108918094A - 一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置。包括:激光等离子体光源组件、极紫外聚焦滤光组件、样品台组件、控制组件、极紫外能量衰减组件和真空组件。本发明对光学系统、极紫外能量衰减方式、激光等离子体光源和控制系统进行了优化设计,采用激光等离子体光源、改进型施瓦兹希尔德物镜和聚焦点构成共轴结构,利用滤片保护罩和对激光等离子体导入高速喷射气体有效保护了锆滤片,基于气体吸收方法调控极紫外光能量密度,实现薄膜等材料极紫外波段抗辐照损伤能力测试研究。与现有技术相比,本发明具有能量密度高、稳定性好、系统性能可靠等优点,适用于在实验室内对光学元件开展极紫外抗损伤能力测试研究。

Description

一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置
技术领域
本发明涉及光学元件在极紫外波段的抗损伤性能测试领域,尤其是涉及一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置。
背景技术
在极紫外波段,激光等离子体和自由电子激光等新技术的不断发展为人们提供了高亮度、超强的新型光源。光学元件是新型光源发展和应用不可或缺的关键元件之一,其可以实现极紫外光的传输、偏折和聚焦等功能。然而,超强的极紫外光辐照光学元件极易造成元件表面的损伤,并导致元件光学性能的下降,降低极紫外光的传输效率和光源品质。因此,极紫外波段光学元件抗损伤能力测试对于元件在新型光源中的应用非常重要。此外,光学元件在极紫外波段损伤机理研究也可以进一步优化和改进薄膜制备工艺,提升光学元件的抗损伤能力。
极紫外波段光学元件抗损伤性能测试需要高能量密度的极紫外光源。对于大多数光学元件,极紫外光损伤阈值大约在0.1-2.0J/cm2范围内变化,例如CaF2光学材料在13.5nm波长的损伤阈值约为1.4J/cm2。因此,为满足极紫外光辐照损伤测试需求,极紫外光源输出的最大能量密度需要达到2.0J/cm2以上。其次,损伤阈值标准测试方法要求光源输出的能量密度可调,通过在不同能量密度下测试光学元件辐照损伤概率而得到损伤阈值。极紫外能量密度调控的方法一般通过衰减极紫外光的能量实现,衰减过程中要求极紫外光斑的形貌保持不变。最后,极紫外光源输出的最大能量密度要求稳定,方均根值小于1%,这样才能得到可靠的损伤阈值。
为了开展极紫外波段光学元件抗损伤性能测试,国际上一般使用基于加速器物理的自由电子激光大型科学装置或基于激光等离子体的极紫外光源。德国汉堡FLASH和意大利FERMI自由电子激光装置提供了极紫外波段超强的自由电子激光,可以开展光学元件的抗损伤性能测试。这些自由电子激光装置具有波长可调、亮度高等优点,但是由于这些大型科学装置依靠电子直线加速器,所以具有设备体积庞大,造价高昂、实验机时有限、不能及时有效地开展实验等不足。
相比于自由电子激光装置,基于激光等离子体的极紫外光源具有体积小、成本低、可以在实验室搭建并随时开展损伤测试等优点。在国外发表的论文“Damage thresholdmeasurements on EUV optics using focused radiation from a table-top laserproduced plasma source”(Frank Barkusky等,Optics Express,第18卷,第5册,第4346-4355页,2010年)以及论文“Direct photoetching of polymers using radiation ofhigh energy density from a table-top extreme ultraviolet plasma source”(FrankBarkusky等,Journal of Applied Physics,第105卷,第014906页,2009年)中,FrankBarkusky等人公开了一种桌面型极紫外损伤实验装置,该装置使用激光等离子方法产生宽光谱源并与改进型施瓦兹希尔德物镜结合,可在13.5nm对光学元件开展抗损伤能力测试。然而,该装置具有以下几点不足之处:一是由于该装置使用厚度200nm锆片过滤掉可见光成分,为保护锆片,其光路中使用了镀金平面反射镜。虽然该反射镜偏折光路后能有效降低等离子体碎屑对锆片的直接轰击,但该反射镜在13.5nm波长反射率约为0.65,这导致输出的最大极紫外光能量密度较低只有1.16J/cm2,对于损伤阈值大于1.16J/cm2的光学元件,不能测试其极紫外抗损伤能力,如CaF2等光学材料;二是由于使用了金膜反射镜,导致该装置的光学系统为非共轴结构,光路结构复杂、装调难度大;三是该装置通过降低Nd:YAG激光器的输出能量来衰减极紫外光的能量,虽然该方法操作简单,但在降低极紫外光能量时也会导致等离子体光源光斑形貌和尺寸的变化,因此很难准确获得不同衰减条件下极紫外光的能量密度,导致光学元件损伤阈值测量不准确;四是该装置使用的靶材为表面镀金的靶材,其金膜厚度为0.2mm,虽然金靶的极紫外光发光效率更高,但是其制备靶材的工艺复杂且价格昂贵;五是该装置的极紫外光能量密度稳定性差,方均根值为13%,这主要是金靶材转动中的径向跳动误差造成的,此外金膜表面的粗糙度可能也会影响极紫外光能量密度的稳定性。在我国,会议论文“薄膜材料的极紫外辐照损伤实验”(李文斌等,上海市激光学会2015年学术年会,第174页,2015年)公开了一种极紫外辐照损伤实验装置,该装置使用激光等离子光源和普通型施瓦兹希尔德物镜构成,其具有如下几点不足之处:一是该装置使用普通型施瓦兹希尔德物镜,由同轴的球面主镜和环形球面副镜构成,数值孔径较小为0.2,因此其对极紫外光的收集立体角小,最大能量密度只有0.14J/cm2,导致该装置无法实现大多数光学元件的抗损伤性能测试;二是该装置没有放置锆滤片,因此收集的聚焦光中包含有可见光的成分;三是该装置的极紫外光衰减方式是通过改变Nd:YAG激光输出的红外激光的能量实现,这会造成激光等离子体光斑形貌和尺寸变化,因此很难准确获得不同衰减条件下极紫外光的能量密度。
由上可知,虽然自由电子激光装置适合开展光学元件极紫外损伤测试,但是其具有设备体积庞大,造价高昂、实验机时有限、不能及时有效地开展实验等问题。目前,基于激光等离子体的极紫外损伤测试装置适合在实验室内开展损伤测试,然而还存在以下技术难点尚未攻克:1)在13.5nm波长,已有装置输出的最大极紫外光能量密度只有1.16J/cm2,无法满足高损伤阈值光学元件损伤测试需求。2)已有装置极紫外光能量密度调控的方法是通过衰减红外激光能量来实现,这将导致等离子体光源光斑形貌发生变化,在不同衰减条件下不能获得可靠的极紫外光能量密度。3)已有装置输出的极紫外光能量密度稳定性差,损伤阈值测量不准确。此外,已有装置还具有结构复杂、装调难度大、靶材昂贵等缺点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,包括激光等离子体光源组件、极紫外聚焦滤光组件、样品台组件、控制组件和真空组件,所述激光等离子体光源组件分别连接极紫外聚焦滤光组件、控制组件和真空组件,所述极紫外聚焦滤光组件、样品台组件、控制组件依次连接,所述真空组件与控制组件连接,进行测试时,待测样品安装于样品台组件上,
还包括与激光等离子体光源组件连接的极紫外能量衰减组件,
所述极紫外聚焦滤光组件包括滤片保护罩、锆滤片、物镜腔室和改进型施瓦兹希尔德物镜,所述锆滤片安装于滤片保护罩上,激光等离子体光源组件产生的光波通过所述滤片保护罩穿过锆滤片,所述改进型施瓦兹希尔德物镜和样品台组件设置于物镜腔室内,且所述改进型施瓦兹希尔德物镜设置于锆滤片与待测样品之间,使得激光等离子体光源、物镜和聚焦像点构成共轴结构。
进一步地,所述锆滤片通过一金属网支撑于滤片保护罩上,所述滤片保护罩中心开有通孔,所述激光等离子体光源组件产生的光波经过该通孔辐射于锆滤片上。
进一步地,所述改进型施瓦兹希尔德物镜包括环形球面主镜和环形球面副镜,所述环形球面主镜和环形球面副镜共轴设置,构成两反式光学系统,环形球面主镜和环形球面副镜的表面均镀制工作波长13.5nm的Mo/Si周期多层膜。
进一步地,所述极紫外能量衰减组件包括气源,该气源依次通过减压阀、针阀、毛细管与激光等离子体光源组件连接;
所述气源包括氦气源和/或氮气源。
进一步地,所述激光等离子体光源组件包括依次设置的Nd:YAG激光器、高反镜、平凸透镜、平板石英玻璃和铜靶,所述平凸透镜、平板石英玻璃和铜靶设置于一光源腔室内,该光源腔室上设有石英窗口,所述铜靶连接有一旋转电机;Nd:YAG激光器发出的激光依次经高反镜、石英窗口、平凸透镜、平板石英玻璃聚焦到铜靶上,所述旋转电机与控制组件连接。
进一步地,所述旋转电机控制铜靶旋转,且在旋转过程中铜靶径向跳动小于20μm。
进一步地,所述样品台组件包括样品支架和真空三维位移台,所述待测样品通过样品支架设置于真空三维位移台上,所述真空三维位移台与控制组件连接。
进一步地,所述控制组件包括计算机、数据采集卡、旋转电机驱动器、脉冲发生器和三维位移台控制器,所述计算机分别与数据采集卡、脉冲发生器和三维位移台控制器连接,所述旋转电机驱动器与数据采集卡连接。
进一步地,所述真空组件包括机械泵、分子泵、手阀和真空计,所述机械泵通过波纹管与分子泵前级抽气口相连,所述分子泵通过真空管道和手阀连接到激光等离子体光源组件,所述真空计通过电缆与控制组件相连,测量激光等离子体光源组件的真空度。
进一步地,所述该测试装置进行损伤测试的具体步骤包括:
将待测样品固定于样品台组件上,通过真空组件调节测试装置的真空度;
控制组件控制激光等离子体光源组件产生光波,该光波经极紫外聚焦滤光组件产生波长13.5nm高能量密度极紫外聚焦光并辐照在待测样品上,同时通过极紫外能量衰减组件调控所述极紫外聚焦光的能量以及能量密度;
控制组件控制样品台组件移动,实现对待测样品的单脉冲或多脉冲辐照,完成损伤测试。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明激光等离子体光源产生光波,经滤光和聚焦后,产生波长13.5nm高能量密度极紫外聚焦光并辐照待测样品,通过极紫外能量衰减组件调控极紫外聚焦光的能量以及能量密度,可方便、精确地实现样品抗极紫外辐照损伤能力测试。
2、本发明中激光等离子体光源、改进型施瓦兹希尔德物镜和聚焦点为共轴结构,该结构简单装调容易,提高了极紫外光最大能量密度;本发明装置在13.5nm波长最大能量密度为2.27J/cm2,满足了光学元件极紫外损伤测试需求。
3、本发明中利用滤片保护罩和对激光等离子体光源导入高速喷射气体的方式有效保护了锆滤片,减小激光等离子体碎屑和冲击波对锆滤片的影响,结构简单、保护有效,光路中无需使用金平面反射镜,也提高了极紫外光能量密度。
4、本发明中通过在真空腔室中充入氦气或氮气的方法衰减极紫外光能量及其能量密度,使用时激光等离子体光源和极紫外聚焦光的形貌保持不变,因此该衰减方法获得的极紫外光能量密度值更可靠,光学元件损伤阈值测试更准确。
5、本发明中采用铜靶,且通过旋转电机控制铜靶转动过程中的径向跳动,有效提高了极紫外光输出能量稳定性,其方均根值优于0.5%。此外,相对于金靶,铜靶材价格便宜且加工简单。
附图说明
图1为本发明桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试平台的结构示意图;
图2为氦气压强3Pa条件下、利用能量绝对标定的极紫外光电二极管测量得到的单脉冲电信号示意图;
图3为AFM测量得到的聚甲基丙烯酸甲酯样品辐照损伤形貌图;
图4为极紫外聚焦光的能量密度以及能量值随气体压强(氦气和氮气)的变化情况;
图中标号:1为激光等离子体光源组件,101为Nd:YAG激光器,102为高反镜,103为石英窗口,104为平凸透镜,105为平板石英玻璃,106为光源腔室,107为铜靶,108为旋转电机,2为极紫外聚焦滤光组件,201为滤片保护罩,202为锆滤片,203为物镜腔室,204为改进型施瓦兹希尔德物镜,3为样品台组件,301为待测样品,302为样品支架,303为真空三维位移台,4为控制组件,401为计算机,402为数据采集卡,403为旋转电机驱动器,404为脉冲发生器,405为三维位移台控制器,5为极紫外能量衰减组件,501为氦气钢瓶,502为氮气钢瓶,503为减压阀,504为针阀,505为毛细管,6为真空组件,601为机械泵,602为分子泵,603为手阀,604为真空计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示,本实施例提供一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,可在进行实验时方便地放置于桌面等平台上,包括激光等离子体光源组件1、极紫外聚焦滤光组件2、样品台组件3、控制组件4、极紫外能量衰减组件5和真空组件6,所述激光等离子体光源组件1分别连接极紫外聚焦滤光组件2、控制组件4、极紫外能量衰减组件5和真空组件6,所述极紫外聚焦滤光组件2、样品台组件3、控制组件4依次连接,所述真空组件6与控制组件4连接,进行测试时,待测样品301安装于样品台组件3上。所述激光等离子体光源组件1产生光波经极紫外聚焦滤光组件2滤光和聚焦后,产生波长13.5nm高能量密度极紫外聚焦光并辐照待测样品,样品台组件3放置待测样品并可精确控制待测样品的平移运动,通过极紫外能量衰减组件5调控极紫外聚焦光的能量以及能量密度,实现样品抗极紫外辐照损伤能力测试。
激光等离子体光源组件1在控制组件4的控制下产生光波,包括依次设置的Nd:YAG激光器101、高反镜102、平凸透镜104、平板石英玻璃105和铜靶107,所述平凸透镜104、平板石英玻璃105和铜靶107设置于一光源腔室106内,该光源腔室106上设有石英窗口103,所述铜靶107连接有一旋转电机108;Nd:YAG激光器101发出的高能量脉冲红外激光以45°角入射到高反镜102上,再依次经石英窗口103、平凸透镜104、平板石英玻璃105聚焦到铜靶107上,产生激光等离子体,并发射出高亮度宽光谱光波。所述旋转电机108与控制组件4连接,旋转电机108控制铜靶107旋转,且在旋转过程中铜靶107径向跳动小于20μm,能有效提高极紫外光能量的稳定性。本实施例中,高反镜102的反射率大于99%,铜靶107为圆柱体状,同轴度公差小于5μm,表面粗糙度小于2μm。
极紫外聚焦滤光组件2对激光等离子体光源组件1产生的光波进行滤光和聚焦,包括滤片保护罩201、锆滤片202、物镜腔室203和改进型施瓦兹希尔德物镜204,所述锆滤片202安装于滤片保护罩201上,激光等离子体光源组件1产生的光波通过所述滤片保护罩201穿过锆滤片202,所述改进型施瓦兹希尔德物镜204和样品台组件3设置于物镜腔室203内,且所述改进型施瓦兹希尔德物镜204设置于锆滤片202与待测样品301之间,使得激光等离子体光源、物镜和聚焦像点构成共轴结构。锆滤片202通过一金属网支撑于滤片保护罩201上,所述滤片保护罩201中心开有通孔,所述激光等离子体光源组件1产生的光波经过该通孔辐射于锆滤片202上,减小激光等离子体碎屑和冲击波对锆滤片的影响。本实施例中,锆滤片202厚度200nm,有效直径13.4mm,其由金属网支撑,金属网的透过率为0.86,滤片保护罩201中心的通孔直径为12mm。
所述改进型施瓦兹希尔德物镜204包括环形球面主镜2041和环形球面副镜2042,所述环形球面主镜2041和环形球面副镜2042共轴设置,构成两反式光学系统,环形球面主镜2041和环形球面副镜2042的表面均镀制工作波长13.5nm的Mo/Si周期多层膜。
样品台组件3用于固定待测样品301,包括样品支架302和真空三维位移台303,所述待测样品301通过样品支架302设置于真空三维位移台303上,所述真空三维位移台303与控制组件4连接,在控制组件4的控制下沿X、Y和Z轴平移并带动样品301移动。本实施例中,真空三维位移台303的位移精度为±20nm。待测样品301可拆卸地设置于样品支架302,可以用能量绝对标定的极紫外光电二极管替代,用于测量极紫外光的单脉冲能量,光电二极管表面与聚焦平面间距1mm。
控制组件4用于控制整个装置的工作情况,包括计算机401、数据采集卡402、旋转电机驱动器403、脉冲发生器404和三维位移台控制器405,所述计算机401通过USB接口分别与数据采集卡402、脉冲发生器404和三维位移台控制器405连接,所述旋转电机驱动器403与数据采集卡402连接。
极紫外能量衰减组件5用于衰减极紫外光的能量,包括气源,该气源依次通过减压阀503、针阀504、毛细管505与激光等离子体光源组件1连接。本实施例中,气源包括氦气源和氮气源,分别由氦气钢瓶501和氮气钢瓶502提供,氦气钢瓶501和氮气钢瓶502经过各自的减压阀后与三通连接头相接,三通连接头的末端与针阀504相接,针阀504连接毛细管505并穿过真空法兰进入真空腔内,毛细管505的喷口正对激光等离子体光源。同时,氦气钢瓶501或氮气钢瓶502提供的氦气或氮气可作为高速喷射气体用于保护锆滤片。
真空组件6用于制造整个装置腔体的真空环境,包括机械泵601、分子泵602、手阀603和真空计604,所述机械泵601通过波纹管与分子泵602前级抽气口相连,所述分子泵602通过真空管道和手阀603连接到激光等离子体光源组件1的光源腔室,所述真空计604通过电缆与控制组件4相连,测量激光等离子体光源组件1的真空度。
利用上述测试装置实现抗损伤能力测试,包括下列步骤:
A)将能量绝对标定的极紫外光电二极管固定在样品台支架302上,利用真空组件6对光源腔室106和物镜腔室203抽真空,通过真空计604读取真空腔内的真空度。
B)当真空度优于5×10-2Pa时,打开氦气钢瓶501及其减压阀503,然后缓慢打开针阀504通入氦气,直至真空腔内真空度稳定在3Pa。
C)计算机401将根据用户指令,发出控制信号至脉冲发生器404,所述脉冲发生器404产生TTL信号输入至激光等离子体光源组件1中的Nd:YAG激光器101,Nd:YAG激光器受控发射激光,脉冲激光经高反镜102反射后穿过石英窗口103进入光源腔室106,再经平凸透镜104和平板石英玻璃105聚焦到铜靶107上产生激光等离子体,发射高亮度宽光谱脉冲光波。
D)激光等离子体光源组件1产生的光波依次经过极紫外聚焦滤光组件2中的滤片保护罩201、锆滤片202、改进型施瓦兹希尔德物镜204,产生波长13.5nm极紫外聚焦光辐照光电二极管。
E)利用光电二极管测量极紫外光最大单脉冲输出能量,测量结果如图2所示。
F)通过手阀603控制分子泵602的抽气速率并改变真空腔内气压至合适工作压强,利用光电二极管测量在不同气体压强(氦气和氮气)条件下的极紫外单脉冲能量,测试结果如图4所示。
G)打开真空腔,将待测样品固定在样品台支架302上,利用真空组件6对光源腔室和物镜腔室抽真空,通过真空计604读取真空腔内的真空度,本实施例采用的待测样品为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)样品。
H)当真空度优于5×10-2Pa时,打开氮气钢瓶502及其减压阀503,然后缓慢打开针阀504通入气体,直至真空腔内真空度稳定在3Pa。
I)通过手阀603控制分子泵602的抽气速率并改变真空腔内气压至合适工作压强,开始聚甲基丙烯酸甲酯样品损伤实验,执行测量步骤C和D。
J)实验完成后利用AFM离线测试聚甲基丙烯酸甲酯样品的损伤坑形貌,根据损伤形貌得到聚焦光斑大小和面积,测试结果如图3所示。根据极紫外聚焦光能量和面积可以计算得到能量密度,其结果如图4所示。
K)将待测样品301固定在样品台支架302上,利用真空组件6对光源腔室和物镜腔室抽真空,通过真空计604读取真空腔内的真空度。
L)当真空度优于5×10-2Pa时,打开氦气钢瓶501或氮气钢瓶502及其减压阀503,然后缓慢打开针阀504通入气体,直至真空腔内真空度稳定在3Pa,此时可以开始损伤实验。
M)根据用户指令,系统控制组件4中的计算机401可以通过三维位移台控制器405驱动真空三维位移台303在垂直于光辐照方向XZ平面内做竖直或水平方向的移动;单次或多次执行测量步骤C、D和M,实现单脉冲或多脉冲辐照待测样品301。
N)完成上述步骤M后,通过手阀603控制分子泵602的抽气速率并改变真空腔内气压至合适工作压强,重复实验步骤C、D、M和N,直至完成损伤测试。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,包括激光等离子体光源组件(1)、极紫外聚焦滤光组件(2)、样品台组件(3)、控制组件(4)和真空组件(6),所述激光等离子体光源组件(1)分别连接极紫外聚焦滤光组件(2)、控制组件(4)和真空组件(6),所述极紫外聚焦滤光组件(2)、样品台组件(3)、控制组件(4)依次连接,所述真空组件(6)与控制组件(4)连接,进行测试时,待测样品(301)安装于样品台组件(3)上,其特征在于,
还包括与激光等离子体光源组件(1)连接的极紫外能量衰减组件(5),
所述极紫外聚焦滤光组件(2)包括滤片保护罩(201)、锆滤片(202)、物镜腔室(203)和改进型施瓦兹希尔德物镜(204),所述锆滤片(202)安装于滤片保护罩(201)上,激光等离子体光源组件(1)产生的光波通过所述滤片保护罩(201)穿过锆滤片(202),所述改进型施瓦兹希尔德物镜(204)和样品台组件(3)设置于物镜腔室(203)内,且所述改进型施瓦兹希尔德物镜(204)设置于锆滤片(202)与待测样品(301)之间,使得激光等离子体光源、物镜和聚焦像点构成共轴结构。
2.根据权利要求1所述的桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,其特征在于,所述锆滤片(202)通过一金属网支撑于滤片保护罩(201)上,所述滤片保护罩(201)中心开有通孔,所述激光等离子体光源组件(1)产生的光波经过该通孔辐射于锆滤片(202)上。
3.根据权利要求1所述的桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,其特征在于,所述改进型施瓦兹希尔德物镜(204)包括环形球面主镜(2041)和环形球面副镜(2042),所述环形球面主镜(2041)和环形球面副镜(2042)共轴设置,构成两反式光学系统,环形球面主镜(2041)和环形球面副镜(2042)的表面均镀制工作波长13.5nm的Mo/Si周期多层膜。
4.根据权利要求1所述的桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,其特征在于,所述极紫外能量衰减组件(5)包括气源,该气源依次通过减压阀(503)、针阀(504)、毛细管(505)与激光等离子体光源组件(1)连接;
所述气源包括氦气源和/或氮气源。
5.根据权利要求1所述的桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,其特征在于,所述激光等离子体光源组件(1)包括依次设置的Nd:YAG激光器(101)、高反镜(102)、平凸透镜(104)、平板石英玻璃(105)和铜靶(107),所述平凸透镜(104)、平板石英玻璃(105)和铜靶(107)设置于一光源腔室(106)内,该光源腔室(106)上设有石英窗口(103),所述铜靶(107)连接有一旋转电机(108);Nd:YAG激光器(101)发出的激光依次经高反镜(102)、石英窗口(103)、平凸透镜(104)、平板石英玻璃(105)聚焦到铜靶(107)上,所述旋转电机(108)与控制组件(4)连接。
6.根据权利要求5所述的桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,其特征在于,所述旋转电机(108)控制铜靶(107)旋转,且在旋转过程中铜靶(107)径向跳动小于20μm。
7.根据权利要求1所述的桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,其特征在于,所述样品台组件(3)包括样品支架(302)和真空三维位移台(303),所述待测样品(301)通过样品支架(302)设置于真空三维位移台(303)上,所述真空三维位移台(303)与控制组件(4)连接。
8.根据权利要求1所述的桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,其特征在于,所述控制组件(4)包括计算机(401)、数据采集卡(402)、旋转电机驱动器(403)、脉冲发生器(404)和三维位移台控制器(405),所述计算机(401)分别与数据采集卡(402)、脉冲发生器(404)和三维位移台控制器(405)连接,所述旋转电机驱动器(403)与数据采集卡(402)连接。
9.根据权利要求1所述的桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,其特征在于,所述真空组件(6)包括机械泵(601)、分子泵(602)、手阀(603)和真空计(604),所述机械泵(601)通过波纹管与分子泵(602)前级抽气口相连,所述分子泵(602)通过真空管道和手阀(603)连接到激光等离子体光源组件(1),所述真空计(604)通过电缆与控制组件(4)相连,测量激光等离子体光源组件(1)的真空度。
10.根据权利要求1所述的桌面型高能量密度极紫外辐照损伤测试装置,其特征在于,所述该测试装置进行损伤测试的具体步骤包括:
将待测样品(301)固定于样品台组件(3)上,通过真空组件(6)调节测试装置的真空度;
控制组件(4)控制激光等离子体光源组件(1)产生光波,该光波经极紫外聚焦滤光组件(2)产生波长13.5nm高能量密度极紫外聚焦光并辐照在待测样品(301)上,同时通过极紫外能量衰减组件(5)调控所述极紫外聚焦光的能量以及能量密度;
控制组件(4)控制样品台组件(3)移动,实现对待测样品(301)的单脉冲或多脉冲辐照,完成损伤测试。
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