CN2744123Y

CN2744123Y - 一种液滴靶激光等离子体软x射线光源

Info

Publication number: CN2744123Y
Application number: CN 200420012670
Authority: CN
Inventors: 齐立红; 尼启良; 陈波
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2014-11-02

Abstract

一种液滴靶激光等离子体软X射线光源，属于短波段光源技术领域中涉及的一种软X射线光源。本实用新型要解决的技术问题是：提供一种液滴靶激光等离子体软X射线光源。解决的技术方案是：包括喷气阀，真空靶室、聚光透镜、激光束、真空泵、隔热管、制冷管、电阻加热丝。在安装阀体的真空靶室的壁上，左右固连有两个隔热管，左边的隔热管与与制冷管的进口端密封安装，制冷管紧密地缠绕在喷气阀的喷嘴的外壁周围，在缠绕的制冷管的外侧还紧密缠绕电阻加热丝。在喷嘴上缠绕制冷管对喷嘴制冷，从喷嘴喷出的是液体，分子密度增加，提高了激光到软X射线的转换效率。

Description

一种液滴靶激光等离子体软X射线光源

一、技术领域

本实用新型属于短波段光源技术领域中涉及的一种液滴靶激光等离子体软X射线光源。

二、技术背景

在空间光学、天体物理、辐射计量等现代科学探索中，作为手段往往需要软X射线光源，在医学诊断、材料分析、投影光刻、显微镜技术等现代高科技领域中，软X射线光源已经得到较多的应用。据了解目前世界上研究开发的软X射线光源，有同步辐射、毛细管放电、激光等离子体等几种类型。

最早的激光等离子体软X射线光源，是功率密度极大的脉冲激光聚焦在金属靶面上，产生高温激光等离子体辐射软X射线，这种情况在激光等离子体形成的同时，也伴随着金属碎屑的产生，会对邻近光源的软X射线光学元件造成损坏或降低光学性能，为此要对靶的材料进行改变，近年来科学家们把靶的材料改变为气体或液体。

与本实用新型最为接近的已有技术是中国科学院长春光机所于1999年申请的发明专利，名称为“喷气靶激光等离子体软X射线源”申请号为99126340.5，申请日为991216，如图1所示：包括喷气阀1、真空靶室2、差分室3、真空泵4、聚光透镜5、激光束6。

喷气阀1用螺钉固定在真空靶室2内的上方，差分室3固定在真空靶室2的侧壁上，真空泵4与真空靶室2相通，实施对真空靶室2的抽真空，聚光透镜5置于真空靶室2的窗口前面，激光束6经聚光透镜5和窗口聚焦在喷气阀1的喷嘴出口喷出的气流上，产生激光等离子体软X射线源。

其中的喷气阀1如图2所示：包括入气口7、绝缘杆8、弹簧9、阀体10、弹簧11、喷嘴入口12、喷嘴13、密封橡胶14、阳极15、压电陶瓷振子16、密封杆17。入气口7固定在阀体10上，绝缘杆8固定在弹簧9上，弹簧9和弹簧11固定在阀体10上，压电陶瓷振子16的两端固定在弹簧11上，密封杆17固定在压电陶瓷振子16的中心处并与其垂直，密封橡胶14置于密封杆17的尖部，位于喷嘴入口12的上方，在压电陶瓷振子16的作用下，密封杆17可产生上下位移，置于密封杆尖上的密封橡胶14，可调节从喷嘴入口12进入喷嘴13的气体，喷嘴13用螺钉固定在阀体10上，阳极15绝缘固定在阀体10上并用阀体10上做为阴极。

该喷气靶激光离子体软X射线光源，存在的主要问题是：在激光打靶处的气体分子密度低，吸收的激光能量少，软X射线光源的转换效率低，应用受到很大的局限。

三、发明内容

为了克服已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提高从激光到软X射线和EUV辐射的转换效率，获得较强的软X射线光源。

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种液滴靶激光等离子体软X射线光源。解决技术问题的技术方案如图3所示：包括左右两个隔热管18、制冷管31的进口19、压电陶瓷振子20、密封杆21、入气口22、绝缘杆23、弹簧24、制冷管31的出口25、阀体26、弹簧27、密封杆21上的阀尖28、喷嘴入口(29)、电阻加热丝(30)、制冷管(31)、真空靶室(32)、喷嘴33、真空泵34、聚光透镜35、激光束36、真空靶室窗口37、喷嘴出口38、阳极39。

阀体26固定置于真空靶室32内壁上，上面设有入气口22，绝缘杆23固定在弹簧24上，弹簧24和弹簧27固定在阀体26上，压电陶瓷振子20的两端固定在弹簧27上，密封杆21在压电陶瓷振子20下方并与其垂直固定在压电陶瓷振子20的中心处，在压电陶瓷振子20的作用下，可产生上下位移，密封杆21的阀尖28，对准喷嘴进口29，阳极39绝缘固定在阀体26上并用阀体26作为阴极；在安装阀体26的真空靶室32的壁上，左右固连有两个隔热管18，左边的隔热管18与制冷管31的进口19密封配合安装，右边的隔热管18与制冷管31的出口25密封配合安装，制冷管31紧密地缠绕在喷嘴33的外壁周围，在缠绕的制冷管31的外侧还紧密缠绕电阻加热丝30。真空泵34与真空靶室32相通连，工作时对真空靶室32进行抽真空，在真空靶室32的一个侧面开有真空靶室窗口37，在窗口外置有聚光透镜35，激光束36经聚光透镜35和真空靶室窗口37，聚焦在从喷嘴出口38喷出的液滴上，在激光的作用下，产生激光等离子体，辐射软X射线。

工作原理说明，气体从入气口22进入喷气阀，此时压电陶瓷振子20在弹簧24和27的作用下处于平衡位置，压电陶瓷振子20上的密封杆21通过其上的密封阀尖28紧紧顶在喷嘴入口29上，使气体不能从喷嘴中喷出。当用脉冲激光束打靶时，激光器在产生激光束的同时，亦产生一个外触发信号来触发控制压电陶瓷振子20电源，压电陶瓷振子开始振动，并带动密封杆21一起运动，当密封杆阀尖28离开喷嘴入口29时，气体进入喷嘴33，由于喷嘴被制冷，气体从喷嘴出口38喷出时变成液体甚至固体，功率密度极大的脉冲激光束正好聚焦在液滴上，产生激光等离子体，再由激光等离子体辐射软X射线。液体较气体的分子密度大，增加了对激光能量的吸收，提高了激光能量到软X射线和EUV辐射的转换效率。

本实用新型的积极效果：在喷嘴外缠绕制冷管，对喷嘴制冷，使从喷嘴出口喷出液体的分子密度增加，提高了激光到软X射线和EUV辐射的转换效率；在制冷管外缠绕电阻加热丝，在制冷管和电阻加热丝的双重作用下，喷嘴可以在不同的温度下达到平衡，适用于不同的气体。制冷管进口和出口与阀体连接处采用隔热管减小温度梯度，达到阻止热量传导到阀体的目的，以免影响阀体与真空靶室连接处的密封效果。

四、附图说明

图1是已有技术的结构示意图，图2是已有技术中喷气阀的结构示意图，图3是本实用新型的结构示意图，摘要附图选择图3。

五、具体实施方式

本实用新型按图3所示的结构实施，其中左右两个隔热管18的材料采用不锈钢，焊接在阀体26上，压电陶瓷振子20采用一般的压电陶瓷晶体，密封杆21和绝缘杆23的材料采用圆柱形聚四氟乙烯，入气口22的材料采用不锈钢，并带有螺纹可以与外部气瓶连接，弹簧24和27采用钢质弹簧，阀体26采用圆柱形不锈钢，用螺钉与真空靶室固定，密封杆21的阀尖28采用耐低温耐磨电磁阀的阀尖，直径尺寸2mm，喷嘴33的材料采用不锈钢，用螺钉与阀体26固定，喷嘴入口29的直径尺寸采用1-1.8mm，喷嘴出口38的直径尺寸采用0.1-1.5mm，制冷管31的进口19和出口25采用不锈钢管，制冷管31的材料采用外径3mm的铜管，与进口19和出口25用过渡材料焊接，制冷管31缠绕在喷嘴33的周围，电阻加热丝30采用0.1-0.5mm的钨丝，真空靶室窗口37的材料采用石英玻璃，真空靶室可以设一个以上的多个窗口，聚光透镜35的焦距根据真空靶室的大小选定，激光束36的波长采用1064nm，脉冲能量不小于2焦耳。阳极39与阀体26绝缘固定连接，用导线与压电陶瓷振子20连接。

Claims

1、一种液滴靶激光等离子体软X射线光源，包括喷气阀，真空靶室、聚光透镜、激光束、真空泵，其中喷气阀是由入口、阀体、绝缘杆、弹簧、喷嘴、密封杆、压电陶瓷振子、阳极组成的；其特征在于还包括左右两个隔热管(18)、制冷管(31)的进口(19)、制冷管(31)的出口(25)、电阻加热丝(30)、制冷管(31)；在安装阀体(26)的真空靶室(32)的壁上，左右固连有两个隔热管(18)，左边的隔热管(18)与制冷管(31)的进口(19)密封配合安装，右边的隔热管(18)与制冷管(31)的出口(25)密封配合安装，制冷管(31)紧密地缠绕在喷嘴(33)的外壁周围，在缠绕的制冷管(31)的外侧还紧密缠绕电阻加热丝(30)。