Die
Erfindung betrifft einen Kollektor mit ineinander angeordneten Spiegelschalen,
ein Beleuchtungssystem mit einem derartigen Kollektor, eine Projektionsbelichtungsanlage
mit einem derartigen Beleuchtungssystem sowie ein Verfahren zur
Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen mit einer derartigen
Projektionsbelichtungsanlage.The
Invention relates to a collector with mutually arranged mirror shells,
a lighting system with such a collector, a projection exposure system
with such a lighting system and a method for
Production of microelectronic components with such
Projection exposure system.
Gattungsgemäße Kollektoren
mit ineinander angeordneten Spiegelschalen, so genannte genestete Kollektoren
für Beleuchtungssysteme
einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
sind aus der US2004/0065817 bekannt,
deren Inhalt vollumfänglich
in diese Anmeldung mit aufgenommen wird.Generic collectors with nested mirror shells, so-called nested collectors for lighting systems of a microlithography projection exposure system are from the US2004 / 0065817 the contents of which are incorporated in full in this application.
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, genestete Kollektoren für hohe Transmission
und unter Berücksichtigung
von fertigungsbedingten Randbedingungen sowie unter Vermeidung der
Kontamination der Spiegelflächen
durch von der Lichtquelle ausgestoßene Schmutzpartikel weiterzuentwickeln,
insbesondere bei quellseitigen numerischen Aperturen größer als
0,8.It
Object of the present invention, nested collectors for high transmission
and considering
production-related boundary conditions and avoidance of
Contamination of mirror surfaces
by further developing dirt particles ejected from the light source,
especially at source-side numerical apertures greater than
0.8.
Diese
Aufgabe wird mit einem Kollektor mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1, 20
und 28 gelöst.These
The object is achieved with a collector having the features of the independent claims 1, 20
and 28 solved.
Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.advantageous
embodiments
The invention will become apparent from the features of the dependent claims.
Ein
erfindungsgemäßer Kollektor
weist mindestens zwei ineinander um eine Kollektorachse angeordnete
Spiegelschalen auf, welche das von einer Lichtquelle abgestrahlte
Lichtbündel
sammeln und in ein paralleles oder konvergentes Lichtbündel transformieren.
Die Spiegelschalen erstrecken sich dabei jeweils zwischen einem
ersten axialen Abstand und einem zweiten axialen Abstand, welcher
größer als
der erste axiale Abstand ist. Die Spiegelschalen lassen sich in
einem Zylinderkoordinatensystem mit den Zylinderkoordinaten axialer
Abstand z, radialer Abstand f und Winkel ϕ beschreiben.
Der Ursprung des Zylinderkoordinatensystem liegt dabei am Ort der
Lichtquelle und die z-Achse weist in Richtung der Kollektorachse.
Die axialen Abstände z
jeder Spiegelschale weisen dann Werte zwischen dem für jede Spiegelschale
gegebenen ersten und zweiten axialen Abstand auf.One
inventive collector
has at least two mutually arranged around a collector axis
Mirror shells on which the emitted from a light source
light beam
collect and transform into a parallel or convergent light bundle.
The mirror shells each extend between one
first axial distance and a second axial distance, which
greater than
the first axial distance is. The mirror bowls can be in
a cylindrical coordinate system with the cylindrical coordinates axial
Distance z, radial distance f and angle φ describe.
The origin of the cylindrical coordinate system lies at the place of the
Light source and the z-axis points in the direction of the collector axis.
The axial distances z
each mirror shell will then have values between that for each mirror shell
given first and second axial distance.
Insbesondere
EUV-Lichtquellen erzeugen Schmutzpartikel, so genannten Debris,
welcher zur Kontamination der Spiegelflächen führt. Deshalb ist es günstig, wenn
die Spiegelschalen einen Mindestabstand zur Lichtquelle aufweisen,
um beispielsweise zwischen Lichtquelle und Kollektor eine Vorrichtung
zur Beseitigung des Debris anbringen zu können. Andererseits ist es günstig, jede
einzelne Spiegelschale so nah wie möglich an die Lichtquelle heranzuführen, um
den maximalen Durchmesser der Spiegelschalen und damit des Kollektors
zu begrenzen. Um einerseits einen Mindestabstand zu erzielen und
andererseits die Spiegelschalen nah an die Lichtquelle zu führen, ist
es günstig,
wenn die ersten axialen Abstände
von inneren Spiegelschalen größer als
die ersten axialen Abstände
von äußeren Spiegelschalen
sind. Dabei weisen bei jeweils zwei benachbarten Spiegelschalen
die äußere der
beiden Spiegelschalen einen kleineren oder zumindest gleich großen ersten
axialen Abstand auf. Dadurch lassen sich die der Lichtquelle zugewandten
Enden der Spiegelschalen beispielsweise mit nahezu gleichem Abstand
um die Lichtquelle herum anordnen. Während bei den äußeren Spiegelschalen
die ersten axialen Abstände
zu äußeren Schalen
hin deutlich abnehmen, um den Abstand der äußeren Spiegelschalen zur Lichtquelle
beizubehalten, ist es bei inneren Schalen auch möglich, den ersten axialen Abstand
konstant zu halten, wodurch zumindest näherungsweise der Abstand der
inneren Spiegelschalen zur Lichtquelle beibehalten werden kann.Especially
EUV light sources generate dirt particles, so-called debris,
which leads to the contamination of the mirror surfaces. That's why it's cheap if
the mirror shells have a minimum distance to the light source,
for example, between light source and collector a device
to attach to the removal of the debris. On the other hand, it is convenient, each
bring each mirror dish as close as possible to the light source to
the maximum diameter of the mirror shells and thus of the collector
to limit. On the one hand to achieve a minimum distance and
on the other hand, to guide the mirror shells close to the light source is
it cheap,
if the first axial distances
of inner mirror shells bigger than
the first axial distances
from outer mirror shells
are. In each case show two adjacent mirror shells
the outer of the
two mirror shells a smaller or at least the same size first
axial distance. This allows the light source facing
Ends of the mirror shells, for example, with almost the same distance
Arrange around the light source. While with the outer mirror shells
the first axial distances
to outer shells
decrease significantly to the distance of the outer mirror shells to the light source
It is also possible with inner shells to maintain the first axial distance
keep constant, thereby at least approximately the distance of
inner mirror shells can be maintained to the light source.
Die
Spiegelschalen werden dabei derart angeordnet, dass das von der
Lichtquelle abgestrahlte Lichtbündel
abgesehen von unvermeidlichen Verlusten durch die endliche Dicke
der Spiegelschalen ohne geometrische Verluste durch den Kollektor
geleitet wird. Die einzelnen Kollektorschalen zerlegen die von der
Lichtquelle abgestrahlte Apertur in Ringaperturen, wie sie in 2 der US2004/0065817 dargestellt
sind. Die einer Ringapertur zugeordneten Lichtstrahlen beleuchten
in einer Ebene nach dem Kollektor einzelne Ringelemente, wie sie
in 3 der US2004/0065817 dargestellt
sind. Wenn nun die ersten axialen Abstände der Spiegelschalen von
inneren Spiegelschalen zu äußeren Spiegelschalen
hin von Spiegelschale zu Spiegelschale abnehmen, führt dies
insbesondere bei quellseitigen numerischen Aperturen von größer 0,8
dazu, dass sich zwischen den Ringelementen in der auszuleuchtenden
Ebene Lücken
bilden, wenn die zweiten axialen Abstände nicht erfindungsgemäß angepasst
werden.The mirror shells are arranged in such a way that the light beam emitted by the light source is passed through the collector, apart from unavoidable losses due to the finite thickness of the mirror shells, without geometric losses. The individual collector shells disassemble the aperture emitted by the light source into ring apertures, as shown in FIG 2 of the US2004 / 0065817 are shown. The light beams associated with a ring aperture illuminate individual ring elements in a plane after the collector, as they are in 3 of the US2004 / 0065817 are shown. If, now, the first axial distances of the mirror shells from inner mirror shells to outer mirror shells decrease from mirror shell to mirror shell, this leads, in particular with source-side numerical apertures of greater than 0.8, to gaps to form between the ring elements in the plane to be illuminated, if the second axial distances are not adapted according to the invention.
Ein
Maß für ein auf
Minimierung der geometrischen Verluste optimiertes Kollektordesign
ist das Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel des Kollektors zu angebotenem
quellseitigem Raumwinkel des Kollektors, welches von den Dicken
der Spiegelschalen abhängig
ist. Dabei wird unter effektivem quellseitigem Raumwinkel des Kollektors
derjenige quellseitige Raumwinkel verstanden, der sich aus der Summe
der quellseitigen Raumwinkel der einzelnen Ringaperturen ergibt,
die durch den Kollektor übertragen
werden. Unter dem angebotenen quellseitigen Raumwinkel des Kollektors
wird derjenige Raumwinkel verstanden, der den gesamten quellseitigen
Raumwinkelbereich von der kleinsten Ringapertur bis zur größten Ringapertur
insgesamt überdeckt.
Je größer das
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel des Kollektors zu angebotenem
quellseitigem Raumwinkel des Kollektors ist, desto niedriger sind
die geometrischen Verluste des Kollektors.A measure of a collector design optimized to minimize geometric losses is the Ver The ratio of the effective source-side solid angle of the collector to the offered source-side solid angle of the collector, which depends on the thicknesses of the mirror shells. In this case, effective source-side solid angle of the collector is understood to be the source-side solid angle which results from the sum of the source-side solid angles of the individual ring apertures which are transmitted through the collector. The offered source-side solid angle of the collector is understood to mean that solid angle that covers the entire source-side solid angle range from the smallest annular aperture to the largest annular aperture in total. The larger the ratio of the effective source-side solid angle of the collector to the offered source-side solid angle of the collector, the lower the geometric losses of the collector.
Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten
ein hohes Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel des Kollektors zu angebotenem
quellseitigem Raumwinkel des Kollektors zu erhalten, die im Folgenden einzeln
diskutiert werden.It
There are different possibilities
a high ratio
from effective source-side solid angle of the collector to offered
Source-side solid angle of the collector to obtain, in the following individually
to be discussed.
Eine
Möglichkeit
den Effekt der geometrischen Lichtverluste und der Lückenbildung
zwischen den Ringaperturen bei einem Kollektor, der nur Spiegelschalen
mit gleicher Anzahl von Spiegelsegmenten enthält, zu reduzieren besteht darin,
dass die zweiten axialen Abstände
von inneren Spiegelschalen größer sind
als die zweiten axialen Abstände
von äußeren Spiegelschalen,
insbesondere dass bei jeweils zwei benachbarten Spiegelschalen die äußere der
beiden Spiegelschalen einen kleineren zweiten axialen Abstand als
die innere dieser beiden Spiegelschalen aufweist.A
possibility
the effect of geometric light losses and gap formation
between the ring apertures at a collector, the only mirror shells
containing equal numbers of mirror segments, is to reduce
that the second axial distances
of inner mirror shells are larger
as the second axial distances
of outer mirror shells,
in particular that in each case two adjacent mirror shells, the outer of
two mirror shells a smaller second axial distance than
has the inner of these two mirror shells.
Eine
andere Möglichkeit
besteht bei einem Kollektor, der neben benachbarten Spiegelschalen
mit gleicher Anzahl von Spiegelsegmenten auch innere Spiegelschalen
mit einer geringeren Anzahl von Spiegelsegmenten enthält und diese
inneren Spiegelschalen einen maximalen quellseitigen Aufnahmewinkel
von kleiner 37° entsprechend
einer numerischen Apertur von 0,6 aufweist, darin den Effekt der
geometrischen Lichtverluste und der Lückenbildung zu reduzieren,
dass von jeweils zwei benachbarten Spiegelschalen mit gleicher Anzahl
von Spiegelelementen die äußere der
beiden Spiegelschalen einen kleineren zweiten axialen Abstand als
die innere dieser beiden Spiegelschalen aufweist.A
different possibility
consists of a collector next to adjacent mirror shells
with the same number of mirror segments also inner mirror shells
containing a smaller number of mirror segments and these
inner mirror shells have a maximum source-side acceptance angle
corresponding to less than 37 °
a numerical aperture of 0.6, therein the effect of
to reduce geometric light losses and gap formation,
that of two adjacent mirror shells with the same number
of mirror elements the outer of
two mirror shells a smaller second axial distance than
has the inner of these two mirror shells.
Eine
weitere Möglichkeit
den Effekt der geometrischen Lichtverluste und der Lückenbildung
bei einem Kollektor, der neben benachbarten Spiegelschalen mit gleicher
Anzahl von Spiegelsegmenten auch innere Spiegelschalen mit einer
geringeren Anzahl von Spiegelsegmenten enthält und diese inneren Spiegelschalen einen
maximalen queliseitigen Aufnahmewinkel von größer oder gleich 37° entsprechend
einer numerischen Apertur von 0,6 aufweist, zu reduzieren besteht
darin, dass von jeweils zwei benachbarten Spiegelschalen mit gleicher
Anzahl von Spiegelelementen die äußere der
beiden Spiegelschalen einen größeren zweiten
axialen Abstand als die innere dieser beiden Spiegelschalen aufweist.A
another possibility
the effect of geometric light losses and gap formation
at a collector, in addition to adjacent mirror shells with the same
Number of mirror segments also inner mirror shells with a
contains fewer number of mirror segments and these inner mirror shells one
maximum queliseitigen angle of greater than or equal to 37 ° accordingly
a numerical aperture of 0.6, to reduce
in that of two adjacent mirror shells with the same
Number of mirror elements the outer of
two mirror shells a larger second
having axial distance as the inner of these two mirror shells.
Da
das oben definierte Verhältnis
von den Dicken der einzelnen Schalen abhängt, besteht auch die Möglichkeit
die Schalendicke zu minimieren, um den Effekt der Lückenbildung
und des geometrischen Transmissionsverlustes zu minimieren. Diesem
Vorgehen sind jedoch Stabilitätsgrenzen
gesetzt, die in etwa bei einer maximalen Dicke einer Spiegelschale
von 0,5 mm liegen. Die Dicke einer Spiegelschale wird in Normalenrichtung
der Spiegelschale gemessen.There
the ratio defined above
depends on the thickness of the individual shells, there is also the possibility
to minimize the shell thickness to the effect of gap formation
and minimize the geometric transmission loss. this
However, procedures are stability limits
set at about the maximum thickness of a mirror shell
of 0.5 mm. The thickness of a mirror shell is in the normal direction
measured the mirror shell.
Eine
andere Möglichkeit
den Effekt der geometrischen Lichtverluste und der Lückenbildung
zu unterdrücken
besteht, neben der Reduzierung der Schalendicke insgesamt, in der
Reduzierung der Schalendicke der der Lichtquelle abgewandten Enden
der Spiegelschalen. Ein hierbei signifikanter Effekt lässt sich
schon feststellen, wenn die Dicke einer der Spiegelschalen an der
der Lichtquelle abgewandten Seite um mehr als 10 % bezogen auf die
maximale Dicke der Spiegelschale kleiner ist als die maximale Dicke
der Spiegelschale.A
different possibility
the effect of geometric light losses and gap formation
to suppress
exists, in addition to the reduction of the shell thickness overall, in the
Reduction of the shell thickness of the ends facing away from the light source
the mirror shells. A significant effect can be achieved here
already notice, if the thickness of one of the mirror shells at the
the light source side away by more than 10% relative to the
maximum thickness of the mirror shell is less than the maximum thickness
the mirror shell.
Es
besteht auch die Möglichkeit,
nur die Lücken
zwischen den Ringaperturen im Fernfeld des Kollektors zu reduzieren
bzw. zu schließen,
ohne dass dadurch der geometrische Transmissionsverlust geändert wird,
indem die einzelnen Spiegelschalen auf unterschiedliche zweite Foki
entlang der Kollektorachse fokussieren. Ein hierdurch bemerkbarer
Effekt bei der Reduktion der Lücken
zwischen den Ringaperturen lässt
sich schon feststellen, wenn für
mindestens zwei Spiegelschalen die zweiten Foki unterschiedliche
Abstände
zum jeweiligen ersten quellseitigen Fokus entlang der Kollektorachse
aufweisen, wobei die Differenz der unterschiedlichen Abstände größer als
0,1 ‰ des
Abstandes eines der zweiten Foki der mindestens zwei Spiegelschalen
zum jeweiligen ersten quellseitigen Fokus ist.It
there is also the possibility
only the gaps
between the ring apertures in the far field of the collector
or to close,
without thereby changing the geometric transmission loss,
by the individual mirror shells on different second Foki
Focus along the collector axis. A noticeable thereby
Effect in reducing the gaps
between the ring apertures
to find out, if for
at least two mirror shells differentiate the second foci
distances
to the respective first source-side focus along the collector axis
have, wherein the difference of the different distances greater than
0.1 ‰ of the
Distance between one of the second Foki of at least two mirror shells
to the respective first source-side focus.
Aufgrund
der einzelnen oben genannten Möglichkeiten
oder einer Kombination der oben genannten Möglichkeiten ist es möglich, ein
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel des Kollektors zu angebotenem
quellseitigem Raumwinkel des Kollektors von größer 0,8 zu realisieren. Das
bedeutet, dass diese Kollektoren rein geometrisch betrachtet in
der Lage sind mehr als 80 % des Lichts der Lichtquelle, welches
in den vom Kollektor angebotenen quellseitigen Raumwinkelbereich
von der Lichtquelle abgestrahlt wird, auf die Ausgangsseite des
Kollektors zu transportieren.Due to the individual possibilities mentioned above or a combination of the abovementioned possibilities, it is possible to have a ratio of effective source-side solid angle of the collector botenem source-side solid angle of the collector greater than 0.8 to realize. This means that these collectors, viewed purely geometrically, are capable of transporting more than 80% of the light of the light source, which is emitted by the light source in the source-side solid angle range offered by the collector, onto the output side of the collector.
Ferner
ist es aufgrund der einzelnen oben genannten Möglichkeiten oder einer Kombination
der oben genannten Möglichkeiten
möglich,
ein Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel des Kollektors zu angebotenem
quellseitigem Raumwinkel des Kollektors von größer 0,9 zu realisieren, indem
dünne Spiegelschalen
verwendet werden, insbesondere Spiegelschalen, bei denen mindestens
eine der Spiegelschalen eine maximale Dicke von maximal 3,5 mm aufweist.Further
It is due to the individual options mentioned above or a combination
the above possibilities
possible,
a relationship
from effective source-side solid angle of the collector to offered
Source-side solid angle of the collector greater than 0.9 to realize by
thin mirror shells
used, in particular mirror shells, in which at least
one of the mirror shells has a maximum thickness of a maximum of 3.5 mm.
Im
Allgemeinen ist es aufgrund der einzelnen oben genannten Möglichkeiten
oder einer Kombination der oben genannten Möglichkeiten möglich, ein
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel des Kollektors zu angebotenem
quellseitigem Raumwinkel des Kollektors von größer 0,8 und zusätzlich größer einer Zahl
R, die von der maximalen Dicke D der Spiegelschalen gemessen im
mm gemäß folgender
Gleichung R = 0,96 – 0,04/mm·D abhängt, zu
realisieren. Die genannte Gleichung stellt eine Transmissions-Dicken-Relation für Kollektoren
dar.in the
Generally it is due to the individual possibilities mentioned above
or a combination of the above options
relationship
from effective source-side solid angle of the collector to offered
Source-side solid angle of the collector of greater than 0.8 and in addition greater than a number
R, measured from the maximum thickness D of the mirror shells in
mm according to the following
Equation R = 0.96 - 0.04 / mm · D depends, too
realize. The above equation represents a transmission-thickness relation for collectors
represents.
Hierbei
ist jedoch zu beachten, dass wegen der Stabilität der Kollektorschalen, wie
oben schon erwähnt,
bei allen genannten Möglichkeiten
eine maximale Dicke mindestens einer der Spiegelschalen des Kollektors
von größer als
0,5 mm einzuhalten ist.in this connection
However, it should be noted that because of the stability of the collector shells, such as
already mentioned above,
in all the above ways
a maximum thickness of at least one of the mirror shells of the collector
from bigger than
0.5 mm is to be observed.
Bei
Lichtquellen, die das Licht nahezu rotationssymmetrisch um die Kollektorachse
abstrahlen, wie dies bei Pinch-Plasma-Quellen oder Laser-Plasma-Quellen
für den
EUV-Wellenlängenbereich
meist der Fall ist, ist es günstig,
wenn die Spiegelschalen des auf diese Lichtquelle angepassten Kollektors
rotationssymmetrisch um die Kollektorachse angeordnet werden. Aber
auch aus fertigunsgtechnischen Gründen ist es günstig, wenn
die Spiegelschalen rotationssymmetrisch um die Kollektorachse angeordnet
werden.at
Light sources, the light almost rotationally symmetrical about the collector axis
radiate, as with pinch plasma sources or laser plasma sources
for the
EUV wavelength range
is usually the case, it is convenient
if the mirror shells of the matched to this light source collector
be arranged rotationally symmetrical about the collector axis. But
also for technical reasons, it is favorable if
the mirror shells arranged rotationally symmetrical about the collector axis
become.
Um
eine hohe Transmission zu gewährleisten,
treffen die Lichtstrahlen unter streifendem Einfall (grazing incidence)
auf die Spiegelschalen, so dass die Einfallswinkel bezogen auf die
Spiegeloberflächen
kleiner 30° sind.Around
to ensure a high transmission
meet the rays of light under grazing incidence (grazing incidence)
on the mirror shells, so that the angle of incidence relative to the
mirror surfaces
are less than 30 °.
Große quellseitige
numerische Aperturen führen
bei den äußeren Spiegelschalen
zu großen
Einfallswinkeln und damit zu Transmissionsverlusten bei der Reflektion.
Um die Einfallswinkel zu reduzieren, ist es günstig, wenn die Spiegelschalen
aus mindestens zwei in Lichtrichtung nacheinander angeordneten Spiegelsegmenten
bestehen.Great source side
lead numerical apertures
at the outer mirror shells
too big
Incidence angles and thus transmission losses during reflection.
To reduce the angle of incidence, it is beneficial if the mirror shells
from at least two in the light direction successively arranged mirror segments
consist.
Das
der Lichtquelle zugewandte Spiegelsegment weist dabei die Form eines
Ausschnitts aus einem Hyperboloid auf, in dessen einen Fokus die
Lichtquelle angeordnet ist. Im zweiten Fokus des Hyperboloiden entsteht
dann ein virtuelles Bild der Lichtquelle, das über das dem quellseitigen Spiegelsegment
nachfolgenden Spiegelsegment weiter abgebildet wird.The
the light source facing mirror segment has the shape of a
Detail of a hyperboloid, in one focus of which
Light source is arranged. The second focus of the hyperboloid arises
then a virtual image of the light source that is above the source-side mirror segment
subsequent mirror segment is further mapped.
Weist
das weitere Spiegelsegment die Form eines Ausschnitts aus einem
Ellipsoid auf, so befindet sich das virtuelle Bild der Lichtquelle
im einen Fokus des Ellipsoiden, während sich der andere Fokus
am Ort eines reellen Zwischenbildes der Lichtquelle befindet. Die
Abfolge von Hyperboloid und Ellipsoid führt dazu, dass für eine einzelne
Spiegelschale der Abbildungsmaßstab
nahezu konstant ist, wodurch das einer Spiegelschale zugewiesene
Ringelement nahezu homogen ausgeleuchtet wird.has
the further mirror segment the shape of a detail of a
Ellipsoid on, so is the virtual image of the light source
in one focus of the ellipsoid, while the other focus
located at the place of a real intermediate image of the light source. The
Sequence of hyperboloid and ellipsoid causes that for a single
Mirror shell the picture scale
is almost constant, whereby the assigned to a mirror shell
Ring element is illuminated almost homogeneously.
Weist
das weitere Spiegelsegment die Form eines Ausschnitts aus einem
Paraboloiden auf, so befindet sich das vom Hyperboloiden erzeugte
virtuelle Bild der Lichtquelle im Fokus des Paraboloiden, während sich
der andere Fokus im Unendlichen befindet, so dass das in den Kollektor
eintretende Lichtbündel
in ein paralleles Lichtbündel
transformiert wird.has
the further mirror segment the shape of a detail of a
Paraboloids, this is the case of the hyperboloid
virtual image of the light source in focus of the paraboloid, while itself
the other focus is at infinity, so that's in the collector
incoming light bundles
in a parallel light beam
is transformed.
Für eine aus
drei Spiegelsegmenten bestehende Spiegelschale eines Kollektors
mit einer Abfolge von Hyperboloid, Hyperboloid, Ellipsoid oder einer
Abfolge von Hyperboloid, Hyperbolid, Paraboloid gelten die getätigten Aussagen
bezüglich
der Foki-Lagen für
eine Spiegelschale aus zwei Spiegelsegmenten entsprechend.For one out
three mirror segments existing mirror shell of a collector
with a sequence of hyperboloid, hyperboloid, ellipsoid or one
Sequence of hyperboloid, hyperboloid, paraboloid are the statements made
in terms of
the foci positions for
a mirror shell of two mirror segments accordingly.
Die
nacheinander angeordneten Spiegelsegmente einer Spiegelschale lassen
sich dabei sowohl mit Abstand als auch ohne Abstand anordnen.The
leave successively arranged mirror segments of a mirror dish
arrange themselves both with distance as well as without distance.
Die
Anordnung ohne Abstand hat den Vorteil, dass die Spiegelsegmente
auf einem gemeinsamen Substratträger
integriert werden können,
insbesondre monolithisch mit diesem ausgestaltet sind.The
Arrangement without spacing has the advantage that the mirror segments
on a common substrate carrier
can be integrated
insbesondre monolithic designed with this.
Die
Anordnung mit Abstand ermöglicht
die separate Justage der Spiegelsegmente einer Spiegelschale.The
Arrangement with distance allows
the separate adjustment of the mirror segments of a mirror shell.
Um
eine Punkt-auf-Punkt-Abbildung zu realisieren, um beispielsweise
eine Lichtquelle auf einen Zwischenfokus abzubilden, bietet sich
als Flächenform
für eine
Spiegelschale die Form eines Ausschnitts eines Ellipsoiden an.Around
to realize a point-to-point mapping, for example
to image a light source to an intermediate focus, offers itself
as a surface shape
for one
Mirror shell the shape of a cutout of an ellipsoid.
Unter
den Randbedingungen, dass der maximale Durchmesser des Kollektors
limitiert ist, die Flächen der
Spiegelschalen ausschließlich
eine positive Steigung aufweisen sollen, um replikativ herstellbar
zu sein, und die Einfallswinkel nicht zu groß werden sollen, ist es günstig, wenn
neben Spiegelschalen, die aus mindestens zwei Spiegelsegmenten bestehen,
Spiegelschalen in Ellipsoidform zum Einsatz kommen.Under
the boundary conditions that the maximum diameter of the collector
is limited, the areas of
Mirror shells exclusively
should have a positive slope to produce replicative
to be, and the angles of incidence should not be too large, it is favorable if
in addition to mirror shells, which consist of at least two mirror segments,
Mirror shells in ellipsoid form are used.
Dabei
ist es günstig,
wenn die Spiegelschalen in Ellipsoidform innerhalb der Spiegelschalen
bestehend aus zwei Spiegelsegmenten angeordnet sind. Dadurch wird
erreicht, dass bei den äußeren Spiegelschalen
Transmissionsverluste durch hohe Einfallswinkel vermieden werden
und andererseits bei den inneren Schalen gewährleistet ist, dass Spiegelflächen ausschließlich positive
Steigung aufweisen.there
is it cheap
when the mirror shells in ellipsoidal shape inside the mirror shells
consisting of two mirror segments are arranged. This will
achieved that with the outer mirror shells
Transmission losses are avoided by high angles of incidence
and on the other hand, the inner shells ensure that mirror surfaces are exclusively positive
Have slope.
Um
einerseits die Spiegelschalen so nah wie möglich an die Lichtquelle heranzubringen
und andererseits Platz für
das Einbringen von Vorrichtungen zur Vermeidung von Kontamination
der Spiegeloberflächen vorzusehen,
ist es günstig,
wenn die quellseitigen Enden der Spiegeloberflächen auf einer imaginären Kugel mit
dem Radius rDebris bis auf eine Abweichung
von 10% dieses Radius liegen. Die direkten Abstände der einzelnen Spiegelschalen
zur Lichtquelle sind somit nahezu gleich groß. Unter einem direkten Abstand
wird der kleinste Abstand zwischen der Lichtquelle und einem Flächenpunkt
auf der Spiegelschale verstanden.On the one hand to bring the mirror shells as close as possible to the light source and on the other hand to provide space for the introduction of devices for preventing contamination of the mirror surfaces, it is advantageous if the source ends of the mirror surfaces on an imaginary sphere with the radius r debris to a Deviation of 10% of this radius are. The direct distances of the individual mirror shells to the light source are thus almost equal. A direct distance is understood to be the smallest distance between the light source and a surface point on the mirror shell.
Die
direkten Abstände
der Spiegelschalen von der Lichtquelle sollten mindestens 150 mm
betragen, um Vorrichtungen zur Vermeidung von Kontamination der
Spiegeloberflächen
einbringen zu können.The
direct distances
The mirror shells from the light source should be at least 150 mm
be to prevent contamination of the
mirror surfaces
to contribute.
Die
direkten Abstände
der Spiegelschalen von der Lichtquelle sollten aber auch kleiner
als 350 mm sein. Andernfalls wird der Durchmesser des Kollektors
zu groß.The
direct distances
The mirror shells from the light source should also be smaller
be as 350 mm. Otherwise, the diameter of the collector
too large.
Wenn
die quellseitigen Enden der Spiegeloberflächen auf einer imaginären Kugel
mit dem Radius rDebris liegen, ist es günstig, die
der Lichtquelle abgewandten Enden der Spiegelschalen nicht in einer
Ebene senkrecht zur Kollektorachse enden zu lassen. Es hat sich
gezeigt, dass es günstig
ist für
einen Kollektor der ausschließlich
aus Spiegelschalen mit gleicher Anzahl von Spiegelsegmenten aufgebaut
ist, wenn für
die radialen Abstände
f der von der Lichtquelle abgewandten Enden der Spiegelschalen in
Abhängigkeit
des axialen Abstandes z der Enden von der Lichtquelle folgender
Zusammenhang gilt: If the source-side ends of the mirror surfaces lie on an imaginary sphere with the radius r debris , it is favorable for the ends of the mirror shells remote from the light source not to end in a plane perpendicular to the collector axis. It has been shown that it is favorable for a collector which is constructed exclusively of mirror shells with the same number of mirror segments, if following the radial distances f of the ends facing away from the light source ends of the mirror shells in dependence of the axial distance z of the ends of the light source Context applies:
Die
radialen Abstände
f' und die axialen
Abstände
z' sind dabei die
auf den Radius rDebris normierten Abstände f und
z. Der Radius rDebris entspricht dabei dem
minimalen direkten Abstand der Spiegelschalen von der Lichtquelle.The radial distances f 'and the axial distances z' are the normalized to the radius r debris distances f and z. The radius r debris corresponds to the minimum direct distance of the mirror shells from the light source.
Bei
einigen Ausführungsformen
von Kollektoren handelt es sich um ein imaginäres Ellipsoid mit unterschiedlichen
Halbachsen zwischen 150 mm und 350 mm und mit einer Differenz zwischen
den Halbachsen von größer als
5 % bezogen auf die kleinste Halbachse, auf dem die quellseitigen
Enden der Spiegelschalen zu liegen kommen. Liegen nicht alle Enden
der Spiegelschalen direkt auf einem Ellipsoid, so wird als Bezugsfläche hierbei
ein Ellipsoid angesehen, das an die Enden der Spiegelschalen im
Rahmen einer Abstandsquadrat-Mittelung am besten angepasst ist.
Hierbei sollten die quellseitigen Enden der Spiegelschalen mit einer Abweichung
von bis zu 10 % im Abstand zur Lichtquelle auf diesem Ellipsoid
als Bezugsfläche
zu liegen kommen. Das Ellipsoid hat den Vorteil gegenüber der
Kugel, dass das Ellipsoid es ermöglicht
die inneren Schalen näher
an die Lichtquelle heran zu rücken.at
some embodiments
of collectors is an imaginary ellipsoid with different
Half axes between 150 mm and 350 mm and with a difference between
the half-axes of greater than
5% based on the smallest semi-axis on which the source side
Ends of the mirror shells come to rest. Do not lie all ends
the mirror shells directly on an ellipsoid, so this is the reference surface here
an ellipsoid, which is attached to the ends of the mirror shells in the
The best fit of a square-base averaging.
Here, the swelling ends of the mirror shells with a deviation
up to 10% away from the light source on this ellipsoid
as a reference surface
to come to rest. The ellipsoid has the advantage over the
Sphere, that the ellipsoid makes it possible
the inner shells closer
to approach the light source.
Um
eine gleichmäßige Ausleuchtung
nach dem Kollektor zu gewährleisten,
ist es günstig,
wenn der Kollektor zwischen 5 und 15 Spiegelschalen aufweist. Für quellseitige
numerische Aperturen bis 0,9 ist es günstig, wenn der Kollektor zwischen
5 und 12 Spiegelschalen, insbesondere zwischen 8 und 12 Spiegelschalen
aufweist. Für
quellseitige numerische Aperturen ab 0,9 ist es günstig, wenn
der Kollektor zwischen 9 und 15 Spiegelschalen aufweist.To ensure a uniform illumination after the collector, it is advantageous if the collector has between 5 and 15 mirror shells. For source-side numerical apertures up to 0.9, it is advantageous if the collector between 5 and 12 mirror shells, in particular between 8 and 12 Spiegelscha len. For source-side numerical apertures from 0.9, it is favorable if the collector has between 9 and 15 mirror shells.
Die
zuvor beschriebenen Merkmale des Kollektors kommen vor allem dann
vorteilhaft zum Tragen, wenn der Kollektor eine quellseitige numerische
Apertur größer oder
gleich 0,8, bevorzugt größer oder
gleich 0,85, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,9 aufweist.The
above-described features of the collector come especially then
advantageous for carrying, when the collector is a source-side numerical
Aperture larger or
equal to 0.8, preferably greater or
equal to 0.85, more preferably greater than or equal to 0.9.
Sofern
sich der Kollektor quellseitig nicht in einem Immersionsmedium befindet,
ist es günstig,
wenn die quellseitige numerische Apertur kleiner als 1,0 ist. Dadurch
kann erreicht werden, dass sich keine optischen Bauteile in der
Quellebene senkrecht zur Kollektorachse befinden.Provided
the collector is not located in an immersion medium on the source side,
is it cheap
when the source-side numerical aperture is less than 1.0. Thereby
can be achieved that no optical components in the
Source plane are perpendicular to the collector axis.
Sofern
der Kollektor die Lichtquelle auf einen Zwischenfokus abbildet,
ist es günstig,
wenn die die eingangsseitige numerische Apertur von größer als
0,8 durch den Kollektor auf eine ausgangsseitige numerische Apertur
zwischen 0,15 und 0,3 reduziert wird. Durch diese Maßnahme sind
die Einfallswinkel der Strahlen an den auf den dem Kollektor nachfolgenden
optischen Elementen klein. Kleine Einfallswinkel bedeuten geringe Reflektionsverluste
und damit hohe Transmission.Provided
the collector maps the light source to an intermediate focus,
is it cheap
if the input numerical aperture of greater than
0.8 through the collector to an output numerical aperture
between 0.15 and 0.3 is reduced. By this measure are
the angles of incidence of the rays at the subsequent to the collector
small optical elements. Small angles of incidence mean low reflection losses
and therefore high transmission.
Bei
einem genesteten Kollektor mit rotationssymmetrisch um die Kollektorachse
angeordneten Spiegelschalen ist es unvermeidlich, dass in der ausgangsseitigen
Ausleuchtung eine zentrale Obskuration entsteht. Diese entsteht
durch Lichtstrahlen, die nicht mehr auf die innerste Spiegelschale
treffen. Diese Lichtstrahlen werden meist durch eine Abschattungseinrichtung
ausgeblendet. Insbesondere wenn die Flächen der Spiegelschalen nur
positive Steigung aufweisen sollen, kann die Größe der zentralen Obskuration
nicht beliebig klein gemacht werden, inbesondere bei großer quellseitiger
numerischer Apertur. Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau ist es jedoch möglich, dass
das Verhältnis
des Durchmessers der Obskuration zum Durchmesser des Lichtbündels am
Ort der Obskuration maximal 1:4, bevorzugt maximal 1:5 beträgt.at
a nested collector with rotational symmetry around the collector axis
arranged mirror shells, it is inevitable that in the output side
Illumination a central obscuration arises. This arises
by light rays that are no longer on the innermost mirror shell
to meet. These rays of light are usually through a shading device
hidden. Especially if the surfaces of the mirror shells only
may have positive slope, the size of the central obscuration
not be made arbitrarily small, especially with large source side
numerical aperture. With the construction according to the invention, however, it is possible that
The relationship
the diameter of the obscuration to the diameter of the light beam at
Place of obscuration is a maximum of 1: 4, preferably a maximum of 1: 5.
Um
die Herstellbarkeit der Spiegelschalen durch Replikation zu gewährleisten,
ist es günstig,
wenn bei allen Spiegelschalen der radiale Abstand der Spiegelfläche zur
Kollektorachse mit zunehmendem axialen Abstand von der Lichtquelle
konstant bleibt oder zunimmt.Around
to ensure the manufacturability of the mirror shells by replication,
is it cheap
if in all mirror shells, the radial distance of the mirror surface to
Collector axis with increasing axial distance from the light source
remains constant or increases.
Außerdem sollte
aus Bauraumgründen
der maximale Durchmesser des Kollektors limitiert sein. Es ist günstig, wenn
der maximale radiale Abstand aller Spiegelschalen von der Kollektorachse
zwischen dem 1,2- und 3-fachen des direkten Abstandes der innersten
Spiegelschale zur Lichtquelle beträgt.In addition, should
for reasons of space
the maximum diameter of the collector should be limited. It is cheap, though
the maximum radial distance of all mirror shells from the collector axis
between 1.2 and 3 times the direct distance of the innermost
Mirror shell is the light source.
Außerdem sollte
die axiale Ausdehnung des Kollektors limitiert sein. Ein Maß dafür ist der
Abstand der beiden Foki, die der Kollektor aufeinander abbildet.
Der Abstand der beiden Foki sollte das 7 bis 20-fache des direkten
Abstandes der innersten Spiegelschale zum quellseitigen Fokus betragen.In addition, should
the axial extent of the collector be limited. A measure of this is the
Distance between the two foci, which the collector maps to each other.
The distance of the two foci should be 7 to 20 times the direct
Distance of the innermost mirror shell to the source-side focus amount.
Derartige
Kollektoren kommen insbesondere in Beleuchtungssystemen für die Mikrolithographie
zum Einsatz. Bei der Lithographie im EUV-Wellenlängenbereich können nur
noch reflektive optische Elemente eingesetzt werden. Während optische
Elementen mit nahezu senkrechtem Lichteinfall bei einer Wellenlänge im Bereich
von 13 nm eine maximale Transmission von ca. 70% aufweisen, können optische
Elemente mit streifendem Einfall höhere Transmissionen erzielen.
Da die Transmission eines Beleuchtungssystem für Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen
direkt mit dem Durchsatz bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen
korreliert, sind Kollektoren mit ineinander angeordneten Spiegelschalen
und damit hoher Transmission günstig
für diesen
Einsatz. Speziell dann, wenn sie auch noch in der Lage sind, sehr
hohe quellseitige numerische Aperturen über 0,8 aufzunehmen. Teil der
Erfindung sind deshalb auch Beleuchtungssysteme mit derartigen Kollektoren.
Diese Beleuchtungssysteme weisen neben dem erfindungsgemäßen Kollektor
bekannte Elemente zur homogenen Ausleuchtung eines Feldes und zur
Beeinflussung der Pupillenausleuchtung auf.such
In particular, collectors are used in illumination systems for microlithography
for use. For lithography in the EUV wavelength range, only
still reflective optical elements are used. While optical
Elements with nearly vertical light incidence at a wavelength in the range
of 13 nm have a maximum transmission of about 70%, optical
Elements with grazing incidence achieve higher transmissions.
As the transmission of a lighting system for microlithography projection exposure equipment
directly with the throughput in the manufacture of semiconductor devices
correlated, are collectors with nested mirror shells
and thus high transmission low
For this
Commitment. Especially when they are still able to do a lot
record high source numerical apertures above 0.8. part of
Invention are therefore also lighting systems with such collectors.
These lighting systems have in addition to the collector of the invention
known elements for the homogeneous illumination of a field and the
Influencing the pupil illumination on.
Derartige
Beleuchtungssysteme werden beispielsweise in Lithographie-Projektionsbelichtungsanlagen
eingesetzt. In einer Lithographie-Projektionsbelichtungsanlage beleuchtet
ein Beleuchtungssystem eine Struktur tragende Maske (Retikel), welche
von dem Projektionsobjektiv auf ein lichtempfindliches Substrat
abgebildet wird.such
Lighting systems are used, for example, in lithography projection exposure systems
used. Illuminated in a lithography projection exposure machine
a lighting system a structure-carrying mask (reticle), which
from the projection lens to a photosensitive substrate
is shown.
Derartige
Lithographie-Projektionsbelichtungsanlagen sind beispielsweise aus
der US 2004/0065817 bekannt
geworden.Such lithographic projection exposure systems are for example from US 2004/0065817 known.
Mikrostrukturierte
Halbleiterbauelemente werden in einer Vielzahl von einzelnen, sehr
komplexen Verfahrensschritten hergestellt. Ein wesentlicher Verfahrensschritt
betrifft dabei das Belichten von lichtempfindlichen Substraten (Wafern),
beispielsweise mit Photolack versehenen Silizium-Substraten. Dabei
wird bei der Herstellung eines einzelnen sogenannten Lagers das
entsprechende Retikel von dem Projektionsobjektiv auf den Wafer
abgebildet.Microstructured semiconductor devices are manufactured in a variety of individual, very complex process steps. An essential process step relates to the exposure of lichtempfindli Chen substrates (wafers), for example, provided with photoresist silicon substrates. In this case, the corresponding reticle is imaged by the projection lens on the wafer in the production of a single so-called warehouse.
Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den
Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dabei
zeigen:Further
Details of the invention are described below with reference to the in the
Figures illustrated embodiments
explained in more detail. there
demonstrate:
1:
Linsenschnitt eines Kollektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 : Lenticular section of a collector according to a first embodiment;
2:
Ausschnitt aus 1; 2 : Extract from 1 ;
3:
Linsenschnitt eines Kollektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 3 : Lenticular section of a collector according to a second embodiment;
4:
Ausschnitt aus 3; 4 : Extract from 3 ;
5:
Linsenschnitt eines Kollektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; 5 : Lenticular section of a collector according to a third embodiment;
6:
Ausschnitt aus 5; 6 : Extract from 5 ;
7:
Linsenschnitt eines Kollektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; 7 : Lenticular section of a collector according to a fourth embodiment;
8:
Ausschnitt aus 7; 8th : Extract from 7 ;
9a:
Linsenschnitt eines Kollektors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel; 9a : Lenticular section of a collector according to a fifth embodiment;
9b:
Ausschnitt aus 9a im Bereich des Zwischenfokus; 9b : Extract from 9a in the area of the intermediate focus;
10:
Ausschnitt aus 9a; 10 : Extract from 9a ;
11:
Linsenschnitt eines Kollektors gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel; 11 : Lenticular section of a collector according to a sixth embodiment;
12:
Ausschnitt aus 11; 12 : Extract from 11 ;
13:
Linsenschnitt eines Kollektors gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel; 13 : Lenticular section of a collector according to a seventh embodiment;
14:
Ausschnitt aus 13; 14 : Extract from 13 ;
15:
Projektionsbelichtungsanlage mit einem Kollektor gemäß 1;
und 15 : Projection exposure machine with a collector according to 1 ; and
16:
Projektionsbelichtungsanlage mit einem Kollektor gemäß 3. 16 : Projection exposure machine with a collector according to 3 ,
1 zeigt
als Linsenschnitt den erfindungsgemäßen Kollektor 1. 2 zeigt
einen Ausschnitt aus 1, wobei in 2 für entsprechende
Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Der Kollektor 1 bildet
die Lichtquelle 3, beispielsweise eine Plasma-Quelle zur
Emission von EUV-Strahlung, auf den Zwischenfokus 5 ab.
Der Kollektor 1 besteht aus neun Spiegelschalen 7,
welche rotationssymmetrisch um die Kollektorachse 9 angeordnet
sind. Die Spiegelschalen 7 bestehen jeweils aus zwei in
Lichtrichtung nacheinander angeordneten Spiegelsegmenten 11 und 13.
Die Spiegelsegmente 11 weisen dabei die Form eines Ausschnitts
aus einem Hyperboloid, die Spiegelsegmente 13 die Form
eines Ausschnitts aus einem Ellipsoid auf. Schale rh [mm] kh z0h [mm] re [mm] ke z0e [mm]
1 87,1 –2,193 –5,1 123,5 –0,907 –279,6
2 59,6 –1,631 –26,2 78,3 –0,941 –280,9
3 42,7 –1,369 –19,7 51,0 –0,961 –296,2
4 31,2 –1,225 –14,8 33,6 –0,975 –323,6
5 23,0 –1,139 –11,1 22,0 –0,984 –364,7
6 17,3 –1,085 –8,5 14,2 –0,990 –432,3
7 12,9 –1,049 –6,4 8,8 –0,994 –540,5
8 9,5 –1,026 –4,7 5,1 –0,997 –732,6
9 6,8 –1,012 –3,4 2,7 –0,998 –1151,5
Tabelle
1 1 shows as a lens section the collector according to the invention 1 , 2 shows a section 1 , where in 2 for corresponding elements, the same reference numerals are used. The collector 1 forms the light source 3 , For example, a plasma source for emission of EUV radiation, to the intermediate focus 5 from. The collector 1 consists of nine bowls 7 , which rotationally symmetrical about the collector axis 9 are arranged. The mirror shells 7 each consist of two in the light direction successively arranged mirror segments 11 and 13 , The mirror segments 11 have the shape of a section of a hyperboloid, the mirror segments 13 the shape of a section of an ellipsoid. Bowl r h [mm] k h z0 h [mm] r e [mm] k e z0 e [mm]
1 87.1 -2.193 -5.1 123.5 -0.907 -279.6
2 59.6 -1.631 -26.2 78.3 -0.941 -280.9
3 42.7 -1.369 -19.7 51.0 -0.961 -296.2
4 31.2 -1.225 -14.8 33.6 -0.975 -323.6
5 23.0 -1.139 -11.1 22.0 -0.984 -364.7
6 17.3 -1.085 -8.5 14.2 -0.990 -432.3
7 12.9 -1.049 -6.4 8.8 -0.994 -540.5
8th 9.5 -1.026 -4.7 5.1 -0.997 -732.6
9 6.8 -1.012 -3.4 2.7 -0.998 -1151.5
Table 1
Tabelle
1 gibt die optischen Daten für
den Kollektor 1 gemäß 1 an.
Schale 1 bezeichnet dabei die äußerste Schale,
Schale 9 die innerste Schale. Die Flächen der Spiegelsegmente werden
durch folgende Formel beschrieben: Table 1 gives the optical data for the collector 1 according to 1 at. Shell 1 denotes the outermost shell, shell 9 the innermost shell. The areas of the mirror segments are described by the following formula:
Dabei
gibt z den axialen Abstand eines Flächenpunkts bezogen auf den
Ursprung des Zylinderkoordinatensystems, welcher am Ort der Lichtquelle 3 liegt,
und f den radialen Abstand des gleichen Flächenpunktes bezogen auf die
Kollektorachse 9 an. Die Hyperboloide und Ellipsoide werden
durch die Parameter rh/e und kh/e definiert.
Der axiale Abstand des Flächenscheitels
der Hyperboloide und Ellipsoide von der Lichtquelle 3 wird mit
z0h/e bezeichnet. Schale z1
[mm] f1
[mm] z2
[mm] f2
[mm] z3
[mm] f3
[mm]
1 60,1 165,5 182,4 307,1 363,1 347,0
2 91,2 150,6 207,5 249,6 370,2 277,1
3 114,0 134,2 223,6 206,4 378,1 226,4
4 130,9 117,8 234,9 172,2 388,4 187,2
5 143,5 102,1 243,4 143,9 402,3 155,3
6 152,5 88,1 249,4 120,7 423,0 129,4
7 159,3 75,1 254,4 100,5 453,1 106,8
8 164,5 63,0 258,6 82,6 499,3 86,6
9 168,3 51,8 262,2 66,7 576,9 67,8
Tabelle
2 Where z is the axial distance of a surface point with respect to the origin of the cylindrical coordinate system which is at the location of the light source 3 is, and f is the radial distance of the same surface point with respect to the collector axis 9 at. The hyperboloids and ellipsoids are defined by the parameters r h / e and k h / e . The axial distance of the vertex of the hyperboloid and ellipsoid from the light source 3 is denoted by z0 h / e . Bowl z1 [mm] f1 [mm] z2 [mm] f2 [mm] z3 [mm] f3 [mm]
1 60.1 165.5 182.4 307.1 363.1 347.0
2 91.2 150.6 207.5 249.6 370.2 277.1
3 114.0 134.2 223.6 206.4 378.1 226.4
4 130.9 117.8 234.9 172.2 388.4 187.2
5 143.5 102.1 243.4 143.9 402.3 155.3
6 152.5 88.1 249.4 120.7 423.0 129.4
7 159.3 75.1 254.4 100.5 453.1 106.8
8th 164.5 63.0 258.6 82.6 499.3 86.6
9 168.3 51.8 262.2 66.7 576.9 67.8
Table 2
Die
Spiegelsegmente stellen nur Ausschnitte aus den die Flächen aufspannenden
Hyperboloiden und Ellipsoiden dar. Tabelle 2 gibt die axialen Abstände z1 und
z2, zwischen denen sich die quellseitigen Spiegelsegmente 11 in
Form eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden erstrecken, und die
axialen Abstände
z2 und z3 an, zwischen denen sich die ausgangsseitigen Spiegelsegmente 13 in
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden erstrecken. Die einzelnen
Spiegelschalen 7 erstrecken sich somit zwischen den axialen
Abständen z1
und z3. Die Hyperboloid-Spiegelsegmente und die Ellipsoid-Spiegelsegmente
folgen somit nahtlos aufeinander.The mirror segments represent only sections of the hyperboloids and ellipsoids spanning the surfaces. Table 2 gives the axial distances z1 and z2, between which the source-side mirror segments 11 extend in the form of a section of a hyperboloid, and the axial distances z2 and z3, between which the output-side mirror segments 13 extend in the form of a section of an ellipsoid. The individual mirror shells 7 thus extend between the axial distances z1 and z3. The hyperboloid mirror segments and the ellipsoid mirror segments thus follow each other seamlessly.
Die
radialen Abstände
der einzelnen Spiegelsegmente 11 und 13 von der
Kollektorachse 9 an den Anfangs- und Endpunkten der Spiegelsegmente 11 und 13 sind
durch f1, f2 und f3 gegeben.The radial distances of the individual mirror segments 11 and 13 from the collector axis 9 at the start and end points of the mirror segments 11 and 13 are given by f1, f2 and f3.
Wie
Tabelle 2 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z1 der
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 7 von innen nach
außen
kleiner.As can be seen from Table 2, the axial distances z1 of the source-side ends of the mirror shells 7 smaller from the inside out.
Die
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 7 kommen auf einer
virtuellen Kugelfläche 15 mit
Radius rDebris = 176 mm zu liegen. Der durch
die Kugel definierte Abstand der Spiegelschalen 7 zur Lichtquelle 3 ermöglicht die
Anordnung einer Vorrichtung zur Beseitigung des von der Lichtquelle 3 erzeugten
Debris.The source ends of the mirror shells 7 come on a virtual sphere 15 with radius r debris = 176 mm. The defined by the ball distance of the mirror shells 7 to the light source 3 allows the arrangement of a device for the removal of the light source 3 produced debris.
Die
von jeder Spiegelschale 7 aufgenommenen quellseitigen Ringaperturelemente
schließen
nahezu direkt aneinander an, d.h. die quellseitige Apertur weist
zwischen den einzelnen Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die
auf die endliche Dicke der Spiegelschalen 7 zurückzuführen sind,
keine Lücken
auf. Die Lage der der Lichtquelle 3 abgewandten Enden der
Spiegelschalen 7 sind derart bestimmt, dass die der jeweiligen
Spiegelschale zugeordneten Ringelemente, welche eine Ebene in Lichtrichtung
nach den Kollektor 1 ausleuchten, weitgehend kontinuierlich
aneinander anschließen,
d.h. die ausgangseitige Apertur des Kollektors weist zwischen den
einzelnen ausgangsseitigen Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die
auf die endliche Dicke der Spiegelschalen 7 zurückzuführen sind,
ebenfalls keine Lücken
auf. Ferner ist die Lage der der Lichtquelle 3 abgewandten
Enden der Spiegelschalen 7 derart bestimmt, dass das Verhältnis von
effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors größer als
0,8 ist.The of each mirror shell 7 recorded source-side Ringaperturelemente close almost directly to each other, ie, the source-side aperture has between the individual Ringaperturelementen apart from gaps on the finite thickness of the mirror shells 7 are due, no gaps on. The location of the light source 3 opposite ends of the mirror shells 7 are determined such that the respective mirror shell associated ring elements which a plane in the light direction to the collector 1 illuminate, largely continuously connect to each other, ie the output side aperture of the collector has between the individual output side annular aperture elements apart from gaps on the finite thickness of the mirror shells 7 are also no gaps on. Furthermore, the location of the light source 3 opposite ends of the mirror shells 7 determined such that the ratio of effective source-side solid angle to offered source-side solid angle of the collector is greater than 0.8.
Wie
Tabelle 2 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z3 der
ausgangseitigen Enden der Spiegelschalen 7 von innen nach
außen
kleiner.As can be seen from Table 2, the axial distances z3 of the output-side ends of the mirror shells 7 smaller from the inside out.
Die
der Quelle abgewandten Enden der Spiegelschalen 7 kommen
auf einer virtuellen Fläche 21 zu liegen,
deren Schnitt mit der Meridionalebene sich näherungsweise durch folgende
Formel beschreiben lässt: wobei
p1 = 0,2294, p2 = –0,2081
und q1 = –1,9273 beträgt.The ends of the mirror shells facing away from the source 7 come on a virtual surface 21 whose intersection with the meridional plane can be approximately described by the following formula: where p 1 = 0.2294, p 2 = -0.2081 and q 1 = -1.9273.
Die
radialen Abstände
f' und die axialen
Abstände
z' sind dabei auf
den Abstand rDebris = 176 mm der einzelnen
Kollektorschalen zur Lichtquelle 3 normiert.The radial distances f 'and the axial distances z' are the distance r Debris = 176 mm of the individual collector shells to the light source 3 normalized.
Der
Kollektor 1 weist eine quellseitige numerische Apertur
von 0,94 auf, was einem Kollektionswinkel von +/– 70° entspricht. Die ausgangsseitige
numerische Apertur beträgt
0,175.The collector 1 has a source-side numerical aperture of 0.94, which corresponds to a collection angle of +/- 70 °. The output numerical aperture is 0.175.
Der
Kollektor 1 weist eine Abschattungsvorrichtung 19 auf,
um diejenigen Strahlen zu blockieren, die nicht an der innersten
Spiegelschale 7 reflektiert werden. Dadurch wird ausgangseitig
eine numerische Apertur von 0,0324 ausgeblendet. Das Verhältnis der
ausgeblendeten numerischen Apertur zur maximalen ausgangsseitigen
numerischen Apertur beträgt
somit 1:5,4.The collector 1 has a shading device 19 on to block those rays that are not on the innermost mirror shell 7 be reflected. As a result, a numerical aperture of 0.0324 is hidden on the output side. The ratio of the hidden numerical aperture to the maximum output numerical aperture is thus 1: 5.4.
Der
maximale Abstand der äußersten
Spiegelschale 7 zur Kollektorachse 9 beträgt 347 mm
und damit das Zweifache des Abstandes rDebris =
176 mm der innersten Kollektorschale zur Lichtquelle 3.The maximum distance of the outermost mirror shell 7 to the collector axis 9 is 347 mm and thus twice the distance r Debris = 176 mm of the innermost collector shell to the light source 3 ,
Der
Abstand der Lichtquelle 3 vom Zwischenfokus 5 beträgt 2315,4
mm und damit das 13-fache
des Abstandes rDebris = 176 mm der innersten
Kollektorschale zur Lichtquelle 3.The distance of the light source 3 from the intermediate focus 5 is 2315.4 mm and thus 13 times the distance r debris = 176 mm of the innermost collector shell to the light source 3 ,
Spiegelschalen 7 mit
einem Durchmesser größer als
300 mm weisen eine gleichmäßige Dicke
von 3 mm auf.mirror shells 7 with a diameter greater than 300 mm have a uniform thickness of 3 mm.
Spiegelschalen 7 mit
einem Durchmesser kleiner als 300 mm weisen eine gleichmäßige Dicke
von 2 mm auf.mirror shells 7 with a diameter smaller than 300 mm have a uniform thickness of 2 mm.
Die
einzelnen Spiegelschalen 7 sind mit Ruthenium, Palladium,
Rhodium, Niob, Molybdän
oder Gold beschichtet.The individual mirror shells 7 are coated with ruthenium, palladium, rhodium, niobium, molybdenum or gold.
Das
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors 1 beträgt 0,92.The ratio of effective source side solid angle to offered source side solid angle of the collector 1 is 0.92.
Die
Zahl R der Transmissions-Dicken-Relation beträgt 0,84 für den Kollektor 1.The number R of the transmission-thickness relation is 0.84 for the collector 1 ,
3 zeigt
als Linsenschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
erfindungsgemäßen Kollektor 302. 4 zeigt
einen Ausschnitt aus 3, wobei in 4 für entsprechende
Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Die den Elementen
von 1 beziehungsweise 2 entsprechenden
Elemente in 3 beziehungsweise 4 haben
die gleichen Bezugszeichen wie in 1 beziehungsweise 2 vermehrt
um die Zahl 300. Für
eine Beschreibung dieser Elemente wird auf die Beschreibung zu 1 beziehungsweise 2 verwiesen. 3 shows a lens section as another embodiment of a collector according to the invention 302 , 4 shows a section 3 , where in 4 for corresponding elements, the same reference numerals are used. The elements of 1 respectively 2 corresponding elements in 3 respectively 4 have the same reference numbers as in 1 respectively 2 increased by the number 300 , For a description of these elements, refer to the description 1 respectively 2 directed.
Der
Kollektor 302 bildet die Lichtquelle 303 auf den
Zwischenfokus 305 ab. Der Kollektor 302 besteht aus
sechs Spiegelschalen 307, 308, welche rotationssymmetrisch
um die Kollektorachse 309 angeordnet sind. Anders als beim
Ausführungsbeispiel
gemäß 1 weist
der Kollektor 302 gemäß 3 vier
Spiegelschalen 307 auf, welche jeweils aus zwei in Lichtrichtung
nacheinander angeordneten Spiegelsegmenten 311 und 313 unterschiedlichen
Flächentyps
bestehen, während
die beiden inneren Spiegelschalen 308 die Form eines Ausschnitts
aus einem Ellipsoiden aufweisen, also nur einen Flächentyp
aufweisen. Die Spiegelsegmente 311 weisen dabei die Form
eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden, die Spiegelsegmente 313 die
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden auf. Schale rh [mm] kh z0h [mm] re [mm] ke z0e [mm]
1 87,1 –2,193 –35,1 123,5 –0,907 –279,6
2 59,6 –1,631 –26,2 78,3 –0,941 –280,9
3 42,7 –1,369 –19,7 51,0 –0,961 –296,2
4 31,2 –1,225 –14,8 33,6 –0,975 –323,6
5 34,8 –0,970 –17,5
6 11,9 –0,990 –6,0
Tabelle
3 The collector 302 forms the light source 303 to the intermediate focus 305 from. The collector 302 consists of six mirror shells 307 . 308 , which rotationally symmetrical about the collector axis 309 are arranged. Unlike the embodiment according to 1 points the collector 302 according to 3 four mirror shells 307 on, each consisting of two in the light direction successively arranged mirror segments 311 and 313 different surface type, while the two inner mirror shells 308 have the shape of a section of an ellipsoid, so have only one surface type. The mirror segments 311 have the shape of a section of a hyperboloid, the mirror segments 313 the shape of a section of an ellipsoid. Bowl r h [mm] k h z0 h [mm] r e [mm] k e z 0e [mm]
1 87.1 -2.193 -35.1 123.5 -0.907 -279.6
2 59.6 -1.631 -26.2 78.3 -0.941 -280.9
3 42.7 -1.369 -19.7 51.0 -0.961 -296.2
4 31.2 -1.225 -14.8 33.6 -0.975 -323.6
5 34.8 -0.970 -17.5
6 11.9 -0.990 -6.0
Table 3
Tabelle
3 gibt die optischen Daten für
den Kollektor 302 gemäß 3 an.
Schale 1 bezeichnet dabei die äußerste Schale,
Schale 6 die innerste Schale. Die Flächen der Spiegelsegmente werden
durch Formel (1) beschrieben. Schale z1
[mm] f1
[mm] z2
[mm] f2
[mm] z3
[mm] f3
[mm]
1 60,1 165,5 182,4 307,1 363,1 347,0
2 91,2 150,6 207,5 249,6 370,2 277,1
3 114,0 134,2 223,6 206,4 378,1 226,4
4 130,9 117,8 234,9 172,2 388,4 187,2
5 143,5 102,1 404,2 155,2
6 165,1 61,4 391,3 88,5
Tabelle
4 Table 3 gives the optical data for the collector 302 according to 3 at. Shell 1 denotes the outermost shell, shell 6 the innermost shell. The areas of the mirror segments are described by formula (1). Bowl z1 [mm] f1 [mm] z2 [mm] f2 [mm] z3 [mm] f3 [mm]
1 60.1 165.5 182.4 307.1 363.1 347.0
2 91.2 150.6 207.5 249.6 370.2 277.1
3 114.0 134.2 223.6 206.4 378.1 226.4
4 130.9 117.8 234.9 172.2 388.4 187.2
5 143.5 102.1 404.2 155.2
6 165.1 61.4 391.3 88.5
Table 4
Die
Spiegelsegmente der Spiegelschalen 307 und die Spiegelschalen 308 stellen
nur Ausschnitte aus den die Flächen
aufspannenden Hyperboloiden und Ellipsoiden dar. Tabelle 4 gibt
für die
Spiegelschalen 307 die axialen Abstände z1 und z2 an, zwischen
denen sich die quellseitigen Spiegelsegmente 311 in Form
eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden erstrecken, und die axialen
Abstände
z2 und z3 an, zwischen denen sich die ausgangsseitigen Spiegelsegmente 313 in
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden erstrecken. Die Hyperboloid-Spiegelsegmente
und die Ellipsoid-Spiegelsegmente der Spiegelsegmente 307 folgen
nahtlos aufeinander. Die einzelnen Spiegelschalen 307 erstrecken
sich somit zwischen den axialen Abständen z1 und z3.The mirror segments of the mirror shells 307 and the mirror shells 308 represent only excerpts from the surfaces spanning hyperboloids and ellipsoids. Table 4 gives for the mirror shells 307 the axial distances z1 and z2, between which the source-side mirror segments 311 extend in the form of a section of a hyperboloid, and the axial distances z2 and z3, between which the output-side mirror segments 313 extend in the form of a section of an ellipsoid. The hyperboloid mirror segments and the ellipsoid mirror segments of the mirror segments 307 follow each other seamlessly. The individual mirror shells 307 thus extend between the axial distances z1 and z3.
Die
Spiegelschalen 308 in Form eines Ausschnitts aus einem
Ellipsoid erstrecken sich zwischen den axialen Abständen z1
und z3.The mirror shells 308 in the form of a section of an ellipsoid extending between the axial distances z1 and z3.
Die
radialen Abstände
der Spiegelschalen 307 und 308, beziehungsweise
der einzelnen Spiegelsegmente 311 und 313 von
der Kollektorachse 309 an den Anfangs- und Endpunkten der
Spiegelschalen, beziehungsweise der Spiegelsegmente sind durch f1,
f2 und f3 gegeben.The radial distances of the mirror shells 307 and 308 , or the individual mirror segments 311 and 313 from the collector axis 309 at the start and end points of the mirror shells, or the mirror segments are given by f1, f2 and f3.
Wie
Tabelle 4 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z1 der
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 307 von innen nach
außen
kleiner.As can be seen from Table 4, the axial distances z1 of the source-side ends of the mirror shells 307 smaller from the inside out.
Die
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 307, 308 kommen
auf einer virtuellen Kugelfläche 315 mit Radius
rDebris = 176 mm zu liegen. Der durch die
Kugel definierte Abstand ermöglicht
die Anordnung einer Vorrichtung zur Beseitigung des von der Lichtquelle 303 erzeugten
Debris.The source ends of the mirror shells 307 . 308 come on a virtual sphere 315 with radius r debris = 176 mm. The distance defined by the ball allows the arrangement of a device for removing the light from the source 303 produced debris.
Die
von jeder Spiegelschale aufgenommenen quellseitigen Ringaperturelemente
schließen
nahezu direkt aneinander an, d.h. die quellseitige Apertur weist
zwischen den einzelnen Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die
auf die endliche Dicke der Spiegelschalen 307 und 308 zurückzuführen sind,
keine Lücken auf.
Die Lage der der Lichtquelle 303 abgewandten Enden der
Spiegelschalen 307 und 308 sind derart bestimmt,
dass die der jeweiligen Spiegelschale zugeordneten Ringelemente,
welche eine Ebene in Lichtrichtung nach den Kollektor 302 ausleuchten,
weitgehend kontinuierlich aneinander anschließen, d.h. die ausgangseitige
Apertur des Kollektors weist zwischen den einzelnen ausgangsseitigen
Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die auf die endliche
Dicke der Spiegelschalen 307 und 308 zurückzuführen sind,
ebenfalls keine Lücken
auf. Ferner ist die Lage der der Lichtquelle 303 abgewandten
Enden der Spiegelschalen 307 derart bestimmt, dass das
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors größer als
0,8 ist.The source-side ring aperture elements received by each mirror shell almost directly adjoin one another, ie the source-side aperture points between the individual ring aperture elements, with the exception of gaps which are based on the finite thickness of the mirror shells 307 and 308 are due, no gaps on. The location of the light source 303 opposite ends of the mirror shells 307 and 308 are determined such that the respective mirror shell associated ring elements which a plane in the light direction to the collector 302 illuminate, largely continuously connect to each other, ie the output side aperture of the collector has between the individual output side annular aperture elements apart from gaps on the finite thickness of the mirror shells 307 and 308 are also no gaps on. Furthermore, the location of the light source 303 opposite ends of the mirror shells 307 determined such that the ratio of effective source-side solid angle to offered source-side solid angle of the collector is greater than 0.8.
Wie
Tabelle 4 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z3 der
ausgangseitigen Enden der Spiegelschalen 307 von innen
nach außen
kleiner. Dabei weisen die innere Spiegelschalen 308 mit
einer geringeren Anzahl von Spiegelsegmenten einen maximalen quellseitigen
Aufnahmewinkel von 35,4° entsprechend
einer numerischen Apertur von 0,58 auf.As can be seen from Table 4, the axial distances z3 of the output-side ends of the mirror shells 307 smaller from the inside out. This show the inner mirror shells 308 with a smaller number of mirror segments, a maximum source-side acceptance angle of 35.4 ° corresponding to a numerical aperture of 0.58.
Der
Kollektor 302 weist eine quellseitige numerische Apertur
von 0,94 auf, was einem Kollektionswinkel von +/– 70° entspricht. Die ausgangsseitige
numerische Apertur beträgt
0,175.The collector 302 has a source-side numerical aperture of 0.94, which corresponds to a collection angle of +/- 70 °. The output numerical aperture is 0.175.
Der
Kollektor 302 weist eine Abschattungsvorrichtung 319 auf,
um diejenigen Strahlen zu blockieren, die nicht an der innersten
Spiegelschale reflektiert werden. Dadurch wird ausgangseitig eine
numerische Apertur von 0,0285 ausgeblendet. Das Verhältnis der
ausgeblendeten numerischen Apertur zur übertragenen ausgangsseitigen
numerischen Apertur beträgt
somit 1:6,1.The collector 302 has a shading device 319 on to block those rays that are not reflected at the innermost mirror shell. As a result, a numerical aperture of 0.0285 is hidden on the output side. The ratio of the blanked numerical aperture to the transmitted output numerical aperture is thus 1: 6.1.
Der
maximale Abstand der äußersten
Spiegelschale 307 zur Kollektorachse 309 beträgt 347 mm
und damit das Zweifache des Abstandes rDebris =
176 mm der innersten Kollektorschale zur Lichtquelle 303.The maximum distance of the outermost mirror shell 307 to the collector axis 309 is 347 mm and thus twice the distance r Debris = 176 mm of the innermost collector shell to the light source 303 ,
Der
Abstand der Lichtquelle 303 vom Zwischenfokus 5 beträgt 2315,4
mm und damit das 13-fache
des Abstandes rDebris = 176 mm der innersten
Kollektorschale zur Lichtquelle 303.The distance of the light source 303 from the intermediate focus 5 is 2315.4 mm and thus 13 times the distance r debris = 176 mm of the innermost collector shell to the light source 303 ,
Spiegelschalen 307 mit
einem Durchmesser größer als
300 mm weisen eine gleichmäßige Dicke
von 3 mm auf.mirror shells 307 with a diameter greater than 300 mm have a uniform thickness of 3 mm.
Spiegelschalen 307 mit
einem Durchmesser kleiner als 300 mm weisen eine gleichmäßige Dicke
von 2 mm auf.mirror shells 307 with a diameter smaller than 300 mm have a uniform thickness of 2 mm.
Die
einzelnen Spiegelschalen 307 und 308 sind mit
Ruthenium, Palladium, Rhodium, Niob, Molybdän oder Gold beschichtet.The individual mirror shells 307 and 308 are coated with ruthenium, palladium, rhodium, niobium, molybdenum or gold.
Das
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors 302 beträgt 0,94.The ratio of effective source side solid angle to offered source side solid angle of the collector 302 is 0.94.
Die
Zahl R der Transmissions-Dicken-Relation beträgt 0,84 für den Kollektor 302.The number R of the transmission-thickness relation is 0.84 for the collector 302 ,
5 zeigt
als Linsenschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
erfindungsgemäßen Kollektor 702. 6 zeigt
einen Ausschnitt aus 5, wobei in 6 für entsprechende
Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Die den Elementen
von 3 beziehungsweise 4 entsprechenden
Elemente in 5 beziehungsweise 6 haben
die gleichen Bezugszeichen wie in 3 beziehungsweise 4 vermehrt
um die Zahl 400. Für
eine Beschreibung dieser Elemente wird auf die Beschreibung zu 3 beziehungsweise 4 verwiesen. 5 shows a lens section as another embodiment of a collector according to the invention 702 , 6 shows a section 5 , where in 6 for corresponding elements, the same reference numerals are used. The elements of 3 respectively 4 corresponding elements in 5 respectively 6 have the same reference numbers as in 3 respectively 4 ver more about the number 400 , For a description of these elements, refer to the description 3 respectively 4 directed.
Der
Kollektor 702 bildet die Lichtquelle 703 auf den
Zwischenfokus 705 ab. Der Kollektor 702 besteht aus
neun Spiegelschalen 707, 708 und 714,
welche rotationssymmetrisch um die Kollektorachse 709 angeordnet
sind. Anders als beim Ausführungsbeispiel
gemäß 3 weist
der Kollektor 702 gemäß 5 zwei Spiegelschalen 714 auf,
welche jeweils aus drei in Lichtrichtung nacheinander angeordneten
Spiegelsegmenten 715, 716 und 717 unterschiedlichen
Flächentyps
bestehen. Die Spiegelsegmente 715 und 716 weisen
dabei die Form eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden, die Spiegelsegmente 717 die
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden auf. Des weiteren weist
der Kollektor 702 sechs Spiegelschalen 707 auf,
welche jeweils aus zwei in Lichtrichtung nacheinander angeordneten
Spiegelsegmenten 711 und 713 unterschiedlichen
Flächentyps
bestehen, während
die innere Spiegelschale 708 die Form eines Ausschnitts
aus einem Ellipsoiden aufweist, also nur einen Flächentyp
aufweist. Die Spiegelsegmente 711 weisen dabei die Form
eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden, die Spiegelsegmente 713 die
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden auf. Schale rh1 [mm] kh1 z0h1 [mm] rh2 [mm] kh2 z0h2 [mm] re [mm] ke z0e [mm]
1 112,8 –2,839 –42,0 86,7 –1,144 –248,5 64,0 –0,969 –1528,4
2 87,8 –2,132 –35,7 62,2 –1,105 –256,9 49,7 –0,976 –1493,2
3 82,2 –1,469 –37,2 67,0 –0,957 –459,1
4 58,4 –1,254 –27,5 40,8 –0,974 –534,9
5 42,5 –1,148 –20,5 25,8 –0,984 –626,9
6 31,2 –1,091 –15,3 16,8 –0,990 –726,6
7 23,0 –1,058 –11,3 11,2 –0,993 –821,3
8 16,8 –1,038 –8,3 7,7 –0,996 –894,6
9 15,7 –0,988 –7,9
Tabelle 5 The collector 702 forms the light source 703 to the intermediate focus 705 from. The collector 702 consists of nine bowls 707 . 708 and 714 , which rotationally symmetrical about the collector axis 709 are arranged. Unlike the embodiment according to 3 points the collector 702 according to 5 two mirror shells 714 on, each consisting of three in the light direction successively arranged mirror segments 715 . 716 and 717 consist of different surface type. The mirror segments 715 and 716 have the shape of a section of a hyperboloid, the mirror segments 717 the shape of a section of an ellipsoid. Furthermore, the collector points 702 six mirror shells 707 on, each consisting of two in the light direction successively arranged mirror segments 711 and 713 consist of different surface type, while the inner mirror shell 708 has the shape of a section of an ellipsoid, that has only one surface type. The mirror segments 711 have the shape of a section of a hyperboloid, the mirror segments 713 the shape of a section of an ellipsoid. Bowl r h1 [mm] k h1 z0 h1 [mm] r h2 [mm] k h2 z0 h2 [mm] r e [mm] k e z0 e [mm]
1 112.8 -2.839 -42.0 86.7 -1.144 -248.5 64.0 -0.969 -1528.4
2 87.8 -2.132 -35.7 62.2 -1.105 -256.9 49.7 -0.976 -1493.2
3 82.2 -1.469 -37.2 67.0 -0.957 -459.1
4 58.4 -1.254 -27.5 40.8 -0.974 -534.9
5 42.5 -1.148 -20.5 25.8 -0.984 -626.9
6 31.2 -1.091 -15.3 16.8 -0.990 -726.6
7 23.0 -1.058 -11.3 11.2 -0.993 -821.3
8th 16.8 -1.038 -8.3 7.7 -0.996 -894.6
9 15.7 -0.988 -7.9
Table 5
Tabelle
5 gibt die optischen Daten für
den Kollektor 702 gemäß 5 an.
Schale 1 bezeichnet dabei die äußerste Schale,
Schale 9 die innerste Schale. Die Flächen der Spiegelsegmente werden
durch Formel (1) beschrieben. Schale z1
[mm] f1
[mm] z1' [mm] f1' [mm] z2
[mm] f2
[mm] z3
[mm] f3
[mm]
1 51,8 193,2 117,5 287,7 277,7 362,1 553,3 365,4
2 76,8 184,6 140,5 257,0 294,7 317,3 535,4 320,1
3 97,2 174,8 213,2 265,6 452,4 293,7
4 126,4 155,0 231,8 217,7 461,7 236,0
5 146,9 135,7 244,0 181,3 472,4 193,7
6 161,6 117,9 252,4 152,4 483,3 161,0
7 172,1 101,8 258,5 128,9 492,8 134,9
8 179,8 87,5 263,2 109,2 499,3 113,7
9 185,4 74,9 379,8 101,8
Tabelle
6 Table 5 gives the optical data for the collector 702 according to 5 at. Shell 1 denotes the outermost shell, shell 9 the innermost shell. The areas of the mirror segments are described by formula (1). Bowl z1 [mm] f1 [mm] z1 '[mm] f1 '[mm] z2 [mm] f2 [mm] z3 [mm] f3 [mm]
1 51.8 193.2 117.5 287.7 277.7 362.1 553.3 365.4
2 76.8 184.6 140.5 257.0 294.7 317.3 535.4 320.1
3 97.2 174.8 213.2 265.6 452.4 293.7
4 126.4 155.0 231.8 217.7 461.7 236.0
5 146.9 135.7 244.0 181.3 472.4 193.7
6 161.6 117.9 252.4 152.4 483.3 161.0
7 172.1 101.8 258.5 128.9 492.8 134.9
8th 179.8 87.5 263.2 109.2 499.3 113.7
9 185.4 74.9 379.8 101.8
Table 6
Die
Spiegelsegmente der Spiegelschalen 707 beziehungsweise 714 und
die Spiegelschale 708 stellen nur Ausschnitte aus den die
Flächen
aufspannenden Hyperboloiden und Ellipsoiden dar. Tabelle 6 gibt
für die Spiegelschalen 707 (Schale
3 bis 8 in Tabelle 6, beziehungsweise Spiegelschalen 707 mit
Spiegelsegmenten 711 und 713 gemäß 6)
die axialen Abstände
z1und z2 an, zwischen denen sich die quellseitigen Spiegelsegmente 711 in
Form eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden erstrecken, und die
axialen Abstände
z2 und z3 an, zwischen denen sich die ausgangsseitigen Spiegelsegmente 713 in
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden erstrecken. Die Hyperboloid-Spiegelsegmente
und die Ellipsoid-Spiegelsegmente
der Spiegelsegmente 707 folgen nahtlos aufeinander. Die
einzelnen Spiegelschalen 707 erstrecken sich somit zwischen
den axialen Abständen
z1 und z3. Entsprechend gibt Tabelle 6 für die Spiegelschalen 714 (Schale
1 bis 2 in Tabelle 6, beziehungsweise Spiegelschalen 714 mit
Spiegelsegmenten 715, 716 und 717 gemäß 6) die
axialen Abstände
z1 und z1' an, zwischen
denen sich die quellseitigen Spiegelsegmente 715 in Form
eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden erstrecken, die axialen
Abstände
z1' und z2 an, zwischen
denen sich die mittleren Spiegelsegmente 716 in Form eines
Ausschnitts aus einem Hyperboloiden erstrecken, und die axialen
Abstände
z2 und z3 an, zwischen denen sich die ausgangsseitigen Spiegelsegmente 717 in
Form eines Ellipsoiden erstrecken. Die beiden Hyperboloid-Spiegelsegmente
und das Ellipsoid-Spiegelsegment jeder der beiden Spiegelschalen 714 folgen
nahtlos aufeinander. Die einzelnen Spiegelschalen 714 erstrecken
sich somit zwischen den axialen Abständen z1 und z3.The mirror segments of the mirror shells 707 respectively 714 and the mirror shell 708 represent only excerpts from the area spanning hyperboloids and ellipsoids. Table 6 gives for the mirror shells 707 (Shell 3 to 8 in Table 6, or mirror dishes 707 with mirror segments 711 and 713 according to 6 ) the axial distances z1 and z2, between which the source-side mirror segments 711 extend in the form of a section of a hyperboloid, and the axial distances z2 and z3, between which the output-side mirror segments 713 extend in the form of a section of an ellipsoid. The hyperboloid mirror segments and the ellipsoid mirror segments of the mirror segments 707 follow each other seamlessly. The individual mirror shells 707 thus extend between the axial distances z1 and z3. Accordingly, Table 6 gives for the mirror shells 714 (Shell 1 to 2 in Table 6, or mirror dishes 714 with mirror segments 715 . 716 and 717 according to 6 ) the axial distances z1 and z1 ', between which the source-side mirror segments 715 in the form of a section of a hyperboloid, the axial distances z1 'and z2 extend, between which the middle mirror segments 716 extend in the form of a section of a hyperboloid, and the axial distances z2 and z3, between which the output-side mirror segments 717 extend in the form of an ellipsoid. The two hyperboloid mirror segments and the ellipsoidal mirror segment of each of the two mirror shells 714 follow each other seamlessly. The individual mirror shells 714 thus extend between the axial distances z1 and z3.
Die
Spiegelschalen 708 (Schale 9 in Tabelle 6, beziehungsweise
Spiegelschale 708 gemäß 6)
in Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoid erstrecken sich zwischen
den axialen Abständen
z1 und z3.The mirror shells 708 (Shell 9 in Table 6, or mirror shell 708 according to 6 ) in the form of a section of an ellipsoid extend between the axial distances z1 and z3.
Die
radialen Abstände
der Spiegelschalen 707, 714 und 708,
beziehungsweise der einzelnen Spiegelsegmente 711, 713, 715, 716, 717 von
der Kollektorachse 709 an den Anfangs- und Endpunkten der
Spiegelschalen, beziehungsweise der Spiegelsegmente sind durch f1,
f1', f2 und f3 gegeben.The radial distances of the mirror shells 707 . 714 and 708 , or the individual mirror segments 711 . 713 . 715 . 716 . 717 from the collector axis 709 at the start and end points of the mirror shells, or the mirror segments are given by f1, f1 ', f2 and f3.
Wie
Tabelle 6 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z1 der
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 707 beziehungsweise 714 von
innen nach außen
kleiner.As shown in Table 6, the axial distances z1 of the source-side ends of the mirror shells become 707 respectively 714 smaller from the inside out.
Die
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 707, 708, 714 kommen
auf einer virtuellen Kugelfläche 715 mit
Radius rDebris = 200 mm zu liegen. Der durch
die Kugel definierte Abstand ermöglicht
die Anordnung einer Vorrichtung zur Beseitigung des von der Lichtquelle 703 erzeugten
Debris.The source ends of the mirror shells 707 . 708 . 714 come on a virtual sphere 715 with radius r debris = 200 mm. The distance defined by the ball allows the arrangement of a device for removing the light from the source 703 produced debris.
Die
von jeder Spiegelschale aufgenommenen quellseitigen Ringaperturelemente
schließen
nahezu direkt aneinander an, d.h. die quellseitige Apertur weist
zwischen den einzelnen Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die
auf die endliche Dicke der Spiegelschalen 707, 714 und 708 zurückzuführen sind,
keine Lücken
auf. Die Lage der der Lichtquelle 703 abgewandten Enden
der Spiegelschalen 707, 714 und 708 sind derart
bestimmt, dass die der jeweiligen Spiegelschale zugeordneten Ringelemente,
welche eine Ebene in Lichtrichtung nach den Kollektor 702 ausleuchten,
weitgehend kontinuierlich aneinander anschließen, d.h. die ausgangseitige
Apertur des Kollektors weist zwischen den einzelnen ausgangsseitigen
Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die auf die endliche
Dicke der Spiegelschalen 707, 714 und 708 zurückzuführen sind, ebenfalls
keine Lücken
auf. Ferner ist die Lage der der Lichtquelle 703 abgewandten
Enden der Spiegelschalen 707 und 714 derart bestimmt,
dass das Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors größer als
0,8 ist.The source-side ring aperture elements received by each mirror shell almost directly adjoin one another, ie the source-side aperture points between the individual ring aperture elements, with the exception of gaps which are based on the finite thickness of the mirror shells 707 . 714 and 708 are due, no gaps on. The location of the light source 703 opposite ends of the mirror shells 707 . 714 and 708 are determined such that the respective mirror shell associated ring elements which a plane in the light direction to the collector 702 illuminate, largely continuously connect to each other, ie the output side aperture of the collector has between the individual output side annular aperture elements apart from gaps on the finite thickness of the mirror shells 707 . 714 and 708 are also no gaps on. Furthermore, the location of the light source 703 opposite ends of the mirror shells 707 and 714 determined such that the ratio of effective source-side solid angle to offered source-side solid angle of the collector is greater than 0.8.
Wie
Tabelle 6 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z3 der
ausgangseitigen Enden der Spiegelschalen 707 von innen
nach außen
kleiner. Dabei weist die innere Spiegelschale 708 mit einer
geringeren Anzahl von Spiegelsegmenten einen maximalen quellseitigen
Aufnahmewinkel von 22° entsprechend
einer numerischen Apertur von 0,37 auf.As can be seen from Table 6, the axial distances z3 of the output-side ends of the mirror shells become 707 smaller from the inside out. This shows the inner mirror shell 708 with a smaller number of mirror segments, a maximum source-side acceptance angle of 22 ° corresponding to a numerical aperture of 0.37.
Wie
Tabelle 6 ferner zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z3 der
ausgangseitigen Enden der Spiegelschalen 714 von innen
nach außen
größer. Dabei
weisen die inneren Spiegelschalen 707 mit einer geringeren
Anzahl von Spiegelsegmenten einen maximalen quellseitigen Aufnahmewinkel
von 60,9° entsprechend
einer numerischen Apertur von 0,87 auf.As Table 6 also shows, the axial distances z3 of the output ends of the mirror shells 714 bigger from the inside out. This show the inner mirror shells 707 with a smaller number of mirror segments, a maximum source-side acceptance angle of 60.9 ° corresponding to a numerical aperture of 0.87.
Der
Kollektor 702 weist eine quellseitige numerische Apertur
von 0,97 auf, was einem Kollektionswinkel von +/– 75° entspricht. Die ausgangsseitige
numerische Apertur beträgt
0,175.The collector 702 has a source-side numerical aperture of 0.97, which corresponds to a collection angle of +/- 75 °. The output numerical aperture is 0.175.
Der
Kollektor 702 weist eine Abschattungsvorrichtung 719 auf,
um diejenigen Strahlen zu blockieren, die nicht an der innersten
Spiegelschale reflektiert werden. Dadurch wird ausgangseitig eine
numerische Apertur von 0,0309 ausgeblendet. Das Verhältnis der
ausgeblendeten numerischen Apertur zur übertragenen ausgangsseitigen
numerischen Apertur beträgt
somit 1:5,7.The collector 702 has a shading device 719 on to block those rays that are not reflected at the innermost mirror shell. As a result, a numerical aperture of 0.0309 is hidden on the output side. The ratio of the blanked numerical aperture to the transmitted output numerical aperture is thus 1: 5.7.
Der
maximale Abstand der äußersten
Spiegelschale 714 zur Kollektorachse 709 beträgt 365,4
mm und damit nahezu das Zweifache des Abstandes rDebris =
200 mm der innersten Kollektorschale zur Lichtquelle 703.The maximum distance of the outermost mirror shell 714 to the collector axis 709 is 365.4 mm and thus almost twice the distance r debris = 200 mm of the innermost collector shell to the light source 703 ,
Der
Abstand der Lichtquelle 703 vom Zwischenfokus 705 beträgt 2609,1
mm und damit das 13-fache des Abstandes rDebris =
200 mm der innersten Kollektorschale zur Lichtquelle 703.The distance of the light source 703 from the intermediate focus 705 is 2609.1 mm, which is 13 times the distance r debris = 200 mm of the innermost collector shell to the light source 703 ,
Im
Gegensatz zum Ausführungsbeispiel 302 sind
alle Spiegelschalen des Kollektors 702 gleichmäßig 2 mm
dick. Im Allgemeinen kann die Dicke einer Kollektorschale zwischen
1 mm und 5 mm betragen. In speziellen Ausführungsformen kann die Dicke
einer Kollektorschale auch zwischen 5 mm und 10 mm betragen.In contrast to the embodiment 302 are all mirror shells of the collector 702 evenly 2 mm thick. In general, the thickness of a collector dish can be between 1 mm and 5 mm. In specific embodiments, the thickness of a collector shell may also be between 5 mm and 10 mm.
Die
einzelnen Spiegelschalen 707, 714 und 708 sind
mit Ruthenium, Palladium, Rhodium, Niob, Molybdän oder Gold beschichtet.The individual mirror shells 707 . 714 and 708 are coated with ruthenium, palladium, rhodium, niobium, molybdenum or gold.
Das
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors 702 beträgt 0,94.The ratio of effective source side solid angle to offered source side solid angle of the collector 702 is 0.94.
Die
Zahl R der Transmissions-Dicken-Relation beträgt 0,88 für den Kollektor 702.The number R of the transmission-thickness relation is 0.88 for the collector 702 ,
7 zeigt
als Linsenschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
erfindungsgemäßen Kollektor 902. 8 zeigt
einen Ausschnitt aus 7, wobei in 8 für entsprechende
Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Die den Elementen
von 1 beziehungsweise 2 entsprechenden
Elemente in 7 beziehungsweise 8 haben
die gleichen Bezugszeichen wie in 1 beziehungsweise 2 vermehrt
um die Zahl 900. Für
eine Beschreibung dieser Elemente wird auf die Beschreibung zu 1 beziehungsweise 2 verwiesen. 7 shows a lens section as another embodiment of a collector according to the invention 902 , 8th shows a section 7 , where in 8th for corresponding elements, the same reference numerals are used. The elements of 1 respectively 2 corresponding elements in 7 respectively 8th have the same reference numbers as in 1 respectively 2 increased by the number 900 , For a description of these elements, refer to the description 1 respectively 2 directed.
Der
Kollektor 902 bildet die Lichtquelle 903 auf den
Zwischenfokus 905 ab. Der Kollektor 902 besteht aus
elf Spiegelschalen 907, 908, welche rotationssymmetrisch
um die Kollektorachse 909 angeordnet sind. Anders als beim
Ausführungsbeispiel
gemäß 1 weist
der Kollektor 902 gemäß 7 sechs
Spiegelschalen 907 auf, welche jeweils aus zwei in Lichtrichtung
nacheinander angeordneten Spiegelsegmenten 911 und 913 unterschiedlichen
Flächentyps
bestehen, während
die fünf
inneren Spiegelschalen 908 die Form eines Ausschnitts aus
einem Ellipsoiden aufweisen, also nur einen Flächentyp aufweisen. Die Spiegelsegmente 911 weisen
dabei die Form eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden, die Spiegelsegmente 913 die
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden auf. Schale rh [mm] kh z0h [mm] re [mm] ke z0e [mm]
1 173,4 –1,679 –75,5 97,6 –0,938 –711,1
2 135,1 –1,482 –60,9 74,3 –0,953 –719,9
3 107,1 –1,380 –49,2 60,2 –0,961 –692,3
4 85,7 –1,319 –39,9 50,9 –0,967 –643,0
5 68,9 –1,277 –32,4 44,1 –0,971 –584,1
6 55,6 –1,247 –26,2 38,8 –0,974 –522,5
7 70,6 –0,943 –35,8
8 46,1 –0,962 –23,3
9 30,2 –0,975 –15,2
10 19,5 –0,984 –9,8
11 12,2 –0,990 –6,1
Tabelle
7 The collector 902 forms the light source 903 to the intermediate focus 905 from. The collector 902 consists of eleven bowls 907 . 908 , which rotationally symmetrical about the collector axis 909 are arranged. Unlike the embodiment according to 1 points the collector 902 according to 7 six mirror shells 907 on, each consisting of two in the light direction successively arranged mirror segments 911 and 913 consist of different surface type, while the five inner mirror shells 908 have the shape of a section of an ellipsoid, so have only one surface type. The mirror segments 911 have the shape of a section of a hyperboloid, the mirror segments 913 the shape of a section of an ellipsoid. Bowl r h [mm] k h z0 h [mm] r e [mm] k e z0 e [mm]
1 173.4 -1.679 -75.5 97.6 -0.938 -711.1
2 135.1 -1.482 -60.9 74.3 -0.953 -719.9
3 107.1 -1.380 -49.2 60.2 -0.961 -692.3
4 85.7 -1.319 -39.9 50.9 -0.967 -643.0
5 68.9 -1.277 -32.4 44.1 -0.971 -584.1
6 55.6 -1.247 -26.2 38.8 -0.974 -522.5
7 70.6 -0.943 -35.8
8th 46.1 -0.962 -23.3
9 30.2 -0.975 -15.2
10 19.5 -0.984 -9.8
11 12.2 -0.990 -6.1
Table 7
Tabelle
7 gibt die optischen Daten für
den Kollektor 902 gemäß 7 an.
Schale 1 bezeichnet dabei die äußerste Schale,
Schale 11 die innerste Schale. Die Flächen der Spiegelsegmente werden
durch Formel (1) beschrieben. Schale z1
[mm] f1
[mm] z2
[mm] f2
[mm] z3
[mm] f3
[mm]
1 97,7 283,7 166,5 351,8 325,4 368,7
2 126,9 260,3 185,9 309,9 318,3 321,8
3 147,5 238,4 199,5 277,1 310,5 286,4
4 162,6 218,6 209,7 250,3 303,3 258,0
5 174,2 200,7 217,6 227,6 297,0 234,3
6 183,2 184,6 224,0 208,0 291,8 213,8
7 190,2 170,3 277,9 196,6
8 203,4 137,7 282,3 157,0
9 211,6 111,5 286,4 126,4
10 216,9 89,6 290,6 101,4
11 220,4 70,9 295,5 804
Tabelle
8 Table 7 gives the optical data for the collector 902 according to 7 at. Shell 1 denotes the outermost shell, shell 11 the innermost shell. The areas of the mirror segments are described by formula (1). Bowl z1 [mm] f1 [mm] z2 [mm] f2 [mm] z3 [mm] f3 [mm]
1 97.7 283.7 166.5 351.8 325.4 368.7
2 126.9 260.3 185.9 309.9 318.3 321.8
3 147.5 238.4 199.5 277.1 310.5 286.4
4 162.6 218.6 209.7 250.3 303.3 258.0
5 174.2 200.7 217.6 227.6 297.0 234.3
6 183.2 184.6 224.0 208.0 291.8 213.8
7 190.2 170.3 277.9 196.6
8th 203.4 137.7 282.3 157.0
9 211.6 111.5 286.4 126.4
10 216.9 89.6 290.6 101.4
11 220.4 70.9 295.5 804
Table 8
Die
Spiegelsegmente der Spiegelschalen 907 und die Spiegelschalen 908 stellen
nur Ausschnitte aus den die Flächen
aufspannenden Hyperboloiden und Ellipsoiden dar. Tabelle 8 gibt
für die
Spiegelschalen 907 die axialen Abstände z1 und z2 an, zwischen
denen sich die quellseitigen Spiegelsegmente 911 in Form
eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden erstrecken, und die axialen
Abstände
z2 und z3 an, zwischen denen sich die ausgangsseitigen Spiegelsegmente 913 in
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden erstrecken. Die Hyperboloid-Spiegelsegmente
und die Ellipsoid-Spiegelsegmente der Spiegelsegmente 907 folgen
nahtlos aufeinander. Die einzelnen Spiegelschalen 907 erstrecken
sich somit zwischen den axialen Abständen z1 und z3.The mirror segments of the mirror shells 907 and the mirror shells 908 represent only excerpts from the area spanning hyperboloids and ellipsoids. Table 8 gives for the mirror shells 907 the axial distances z1 and z2, between which the source-side mirror segments 911 extend in the form of a section of a hyperboloid, and the axial distances z2 and z3, between which the output-side mirror segments 913 extend in the form of a section of an ellipsoid. The hyperboloid mirror segments and the ellipsoid mirror segments of the mirror segments 907 follow each other seamlessly. The individual mirror shells 907 thus extend between the axial distances z1 and z3.
Die
Spiegelschalen 908 in Form eines Ausschnitts aus einem
Ellipsoid erstrecken sich zwischen den axialen Abständen z1
und z3.The mirror shells 908 in the form of a section of an ellipsoid extending between the axial distances z1 and z3.
Die
radialen Abstände
der Spiegelschalen 907 und 908, beziehungsweise
der einzelnen Spiegelsegmente 911 und 913 von
der Kollektorachse 909 an den Anfangs- und Endpunkten der
Spiegelschalen, beziehungsweise der Spiegelsegmente sind durch f1,
f2 und f3 gegeben.The radial distances of the mirror shells 907 and 908 , or the individual mirror segments 911 and 913 from the collector axis 909 at the start and end points of the mirror shells, or the mirror segments are given by f1, f2 and f3.
Wie
Tabelle 8 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z1 der
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 907 von innen nach
außen
kleiner.As shown in Table 8, the axial distances z1 of the source-side ends of the mirror shells become 907 smaller from the inside out.
Die
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 907, 908 kommen
auf einer virtuellen Ellipsoidfläche 915 mit
einer kleinen Halbachse von 226,25 mm und einer großen Halbachse
von 314,47 mm zu liegen. Der durch das Ellipsoid definierte Abstand
ermöglicht
die Anordnung einer Vorrichtung zur Beseitigung des von der Lichtquelle 903 erzeugten
Debris.The source ends of the mirror shells 907 . 908 come on a virtual ellipsoid surface 915 to lie with a small half-axis of 226.25 mm and a large half-axis of 314.47 mm. The distance defined by the ellipsoid allows the arrangement of a device for removing the light from the source 903 produced debris.
Die
von jeder Spiegelschale aufgenommenen quellseitigen Ringaperturelemente
schließen
nahezu direkt aneinander an, d.h. die quellseitige Apertur weist
zwischen den einzelnen Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die
auf die endliche Dicke der Spiegelschalen 907 und 908 zurückzuführen sind,
keine Lücken auf.
Die Lage der der Lichtquelle 903 abgewandten Enden der
Spiegelschalen 907 und 908 sind derart bestimmt,
dass die der jeweiligen Spiegelschale zugeordneten Ringelemente,
welche eine Ebene in Lichtrichtung nach den Kollektor 902 ausleuchten,
weitgehend kontinuierlich aneinander anschließen, d.h. die ausgangseitige
Apertur des Kollektors weist zwischen den einzelnen ausgangsseitigen
Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die auf die endliche
Dicke der Spiegelschalen 907 und 908 zurückzuführen sind,
ebenfalls keine Lücken
auf. Ferner ist die Lage der der Lichtquelle 903 abgewandten
Enden der Spiegelschalen 907 derart bestimmt, dass das
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors größer als
0,8 ist.The source-side ring aperture elements received by each mirror shell almost directly adjoin one another, ie the source-side aperture points between the individual ring aperture elements, with the exception of gaps which are based on the finite thickness of the mirror shells 907 and 908 are due, no gaps on. The location of the light source 903 opposite ends of the mirror shells 907 and 908 are determined such that the respective mirror shell associated ring elements which a plane in the light direction to the collector 902 illuminate, largely continuously connect to each other, ie the output side aperture of the collector has between the individual output side annular aperture elements apart from gaps on the finite thickness of the mirror shells 907 and 908 are also no gaps on. Furthermore, the location of the light source 903 opposite ends of the mirror shells 907 determined such that the ratio of effective source-side solid angle to offered source-side solid angle of the collector is greater than 0.8.
Wie
Tabelle 8 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z3 der
ausgangseitigen Enden der Spiegelschalen 907 von innen
nach außen
größer. Dabei
weisen die inneren Spiegelschalen 908 mit einer geringeren
Anzahl von Spiegelsegmenten einen maximalen queliseitigen Aufnahmewinkel
von 41,8° entsprechend einer
numerischen Apertur von 0,67 auf.As shown in Table 8, the axial distances z3 of the output side ends of the mirror shells become 907 bigger from the inside out. This show the inner mirror shells 908 with a smaller number of mirror segments a maximum queliseitigen recording angle of 41.8 ° corresponding to a numerical aperture of 0.67.
Der
Kollektor 902 weist eine quellseitige numerische Apertur
von 0,946 auf, was einem Kollektionswinkel von +/– 71° entspricht.
Die ausgangsseitige numerische Apertur beträgt 0,175.The collector 902 has a source-side numerical aperture of 0.946, which corresponds to a collection angle of +/- 71 °. The output numerical aperture is 0.175.
Der
Kollektor 902 weist eine nicht dargestellte Abschattungsvorrichtung
auf, um diejenigen Strahlen zu blockieren, die nicht an der innersten
Spiegelschale reflektiert werden. Dadurch wird ausgangseitig eine
numerische Apertur von 0,0325 ausgeblendet. Das Verhältnis der
ausgeblendeten numerischen Apertur zur übertragenen ausgangsseitigen
numerischen Apertur beträgt
somit 1:5,4.The collector 902 has a shading device, not shown, to block those rays that are not reflected on the innermost mirror shell. As a result, a numerical aperture of 0.0325 is hidden on the output side. The ratio of the blanked numerical aperture to the transmitted output numerical aperture is thus 1: 5.4.
Der
maximale Abstand der äußersten
Spiegelschale 907 zur Kollektorachse 909 beträgt 369 mm
und damit mehr als das eineinhalb fache des Abstandes der innersten
Kollektorschale zur Lichtquelle 903 von 232 mm.The maximum distance of the outermost mirror shell 907 to the collector axis 909 is 369 mm and thus more than one and a half times the distance of the innermost collector shell to the light source 903 of 232 mm.
Der
Abstand der Lichtquelle 903 vom Zwischenfokus 905 beträgt 2400
mm und damit mehr als das 10-fache des Abstandes der innersten Kollektorschale
zur Lichtquelle 903 von 232 mm.The distance of the light source 903 from the intermediate focus 905 is 2400 mm and thus more than 10 times the distance of the innermost collector shell to the light source 903 of 232 mm.
Die
einzelnen Spiegelschalen 907 und 908 sind mit
Ruthenium, Palladium, Rhodium, Niob, Molybdän oder Gold beschichtet und
besitzen eine gleichmäßige Dicke
von 6 mm in Richtung der Normalen einer Spiegelfläche gemessen.The individual mirror shells 907 and 908 are coated with ruthenium, palladium, rhodium, niobium, molybdenum or gold and have a uniform thickness of 6 mm measured in the direction of the normal of a mirror surface.
Das
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors 902 beträgt 0,82.The ratio of effective source side solid angle to offered source side solid angle of the collector 902 is 0.82.
Die
Zahl R der Transmissions-Dicken-Relation beträgt 0,72 für den Kollektor 902.The number R of the transmission-thickness relation is 0.72 for the collector 902 ,
9a zeigt
als Linsenschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
erfindungsgemäßen Kollektor 1102. 9b zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt
aus 9a im Bereich des Zwischenfokus 1105. 10 zeigt
einen Ausschnitt aus 9a, wobei in 10 für entsprechende
Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Die den Elementen
von 1 beziehungsweise 2 entsprechenden
Elemente in 9a, 9b beziehungsweise 10 haben
die gleichen Bezugszeichen wie in 1 beziehungsweise 2 vermehrt
um die Zahl 1100. Für
eine Beschreibung dieser Elemente wird auf die Beschreibung zu 1 beziehungsweise 2 verwiesen. 9a shows a lens section as another embodiment of a collector according to the invention 1102 , 9b shows an enlarged section 9a in the area of the intermediate focus 1105 , 10 shows a section 9a , where in 10 for corresponding elements, the same reference numerals are used. The elements of 1 respectively 2 corresponding elements in 9a . 9b respectively 10 have the same reference numbers as in 1 respectively 2 increased by the number 1100 , For a description of these elements, refer to the description 1 respectively 2 directed.
Der
Kollektor 1102 bildet die Lichtquelle 1103 auf
den Zwischenfokus 1105 ab. Dabei sind die einzelnen Spiegelschalen
des Kollektors 1102 so ausgelegt, dass die einzelnen Spiegelschalen
jeweils einen anderen Zwischenfokus entlang der Kollektorachse 1109 in
der Nähe
des Zwischenfokus 1105 erzeugen, siehe 9b.
Der Zwischenfokus der äußersten
Schale liegt direkt auf dem Zwischenfokus 1105. Die Foki
der nachfolgenden Schalen von außen nach innen sind jeweils
um 1 mm zurück
versetzt und der Fokus der innersten Schale liegt somit 10 mm vor
dem Zwischenfokus 1105. Relativ bezogen auf den Abstand
zwischen dem ersten Fokus und dem Zwischenfokus sind die Foki der
nachfolgenden Schalen von außen
nach innen um jeweils etwa 0,4 ‰ zurück versetzt und der Fokus der
innersten Schale liegt somit 4 ‰ vor dem Zwischenfokus 1105. Diese
Staffelung der Foki der einzelnen Spiegelschalen hat den Effekt,
dass im Fernfeld des Kollektors 1102 die einzelnen Ringaperturen
der Spiegelschalen sich ohne Lücken
zu einer zusammenhängenden
Apertur ergänzen.
Hierbei wird allerdings keinerlei durch Abschattung verloren gegangenes
Licht zurück
gewonnen, es wird lediglich eine ausgangsseitige Apertur des Kollektors
ohne Lücken
ermöglicht.
Daher hat der Kollektor 1102 auch nahezu das gleiche Verhältnis von
effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel von 0,82 wie der Kollektor 902, da der Kollektor 1102 lediglich
durch das Verschieben der zweiten Foki aus dem Kollektor 902 hervorgegangen
ist.The collector 1102 forms the light source 1103 to the intermediate focus 1105 from. Here are the individual mirror shells of the collector 1102 designed so that the individual mirror shells each have a different intermediate focus along the collector axis 1109 near the intermediate focus 1105 generate, see 9b , The intermediate focus of the outermost shell lies directly on the intermediate focus 1105 , The foci of the subsequent shells from outside to inside are each offset by 1 mm back and the focus of the innermost shell is thus 10 mm before the intermediate focus 1105 , Relative to the distance between the first focus and the intermediate focus, the foci of the subsequent shells are displaced from outside to inside by about 0.4 ‰ each, and the focus of the innermost shell is thus 4 ‰ before the intermediate focus 1105 , This staggering of the foci of the individual mirror shells has the effect that in the far field of the collector 1102 The individual ring apertures of the mirror shells complement each other without gaps to form a coherent aperture. In this case, however, no light lost by shading is recovered, only an output-side aperture of the collector is made possible without gaps. Therefore, the collector has 1102 also almost the same ratio of effective source-side solid angle to offered source-side solid angle of 0.82 as the collector 902 because the collector 1102 only by moving the second Foki from the collector 902 emerged.
Der
Kollektor 1102 besteht aus elf Spiegelschalen 1107, 1108,
welche rotationssymmetrisch um die Kollektorachse 1109 angeordnet
sind. Anders als beim Ausführungsbeispiel
gemäß 1 weist
der Kollektor 1102 gemäß 9a sechs
Spiegelschalen 1107 auf, welche jeweils aus zwei in Lichtrichtung
nacheinander angeordneten Spiegelsegmenten 1111 und 1113 unterschiedlichen
Flächentyps
bestehen, während
die fünf
inneren Spiegelschalen 1108 die Form eines Ausschnitts
aus einem Ellipsoiden aufweisen, also nur einen Flächentyp
aufweisen. Die Spiegelsegmente 1111 weisen dabei die Form
eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden, die Spiegelsegmente 1113 die
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden auf. Schale rh [mm] kh z0h [mm] re [mm] ke z0e [mm]
1 173,4 –1,680 –75,5 97,7 –0,938 –710,3
2 135,0 –1,483 –60,9 74,4 –0,953 –718,9
3 107,0 –1,381 –49,2 60,3 –0,961 –691,2
4 85,7 –1,319 –39,9 50,9 –0,967 –641,9
5 68,9 –1,278 –32,3 44,1 –0,971 –583,0
6 55,5 –1,247 –26,2 38,9 –0,974 –521,5
7 70,6 –0,943 –35,8
8 46,1 –0,962 –23,3
9 30,2 –0,975 –15,2
10 19,5 –0,984 –9,8
11 12,2 –0,990 –6,1
Tabelle
9 The collector 1102 consists of eleven bowls 1107 . 1108 , which rotationally symmetrical about the collector axis 1109 are arranged. Unlike the embodiment according to 1 points the collector 1102 according to 9a six mirror shells 1107 on, each consisting of two in the light direction successively arranged mirror segments 1111 and 1113 consist of different surface type, while the five inner mirror shells 1108 have the shape of a section of an ellipsoid, so have only one surface type. The mirror segments 1111 have the shape of a section of a hyperboloid, the mirror segments 1113 the shape of a section of an ellipsoid. Bowl r h [mm] k h z0 h [mm] r e [mm] k e z0 e [mm]
1 173.4 -1.680 -75.5 97.7 -0.938 -710.3
2 135.0 -1.483 -60.9 74.4 -0.953 -718.9
3 107.0 -1.381 -49.2 60.3 -0.961 -691.2
4 85.7 -1.319 -39.9 50.9 -0.967 -641.9
5 68.9 -1.278 -32.3 44.1 -0.971 -583.0
6 55.5 -1.247 -26.2 38.9 -0.974 -521.5
7 70.6 -0.943 -35.8
8th 46.1 -0.962 -23.3
9 30.2 -0.975 -15.2
10 19.5 -0.984 -9.8
11 12.2 -0.990 -6.1
Table 9
Tabelle
9 gibt die optischen Daten für
den Kollektor 1102 gemäß 9a an.
Schale 1 bezeichnet dabei die äußerste Schale,
Schale 11 die innerste Schale. Die Flächen der Spiegelsegmente werden
durch Formel (1) beschrieben. Schale z1
[mm] f1
[mm] z2
[mm] f2
[mm] z3
[mm] f3
[mm]
1 97,7 283,7 166,5 351,8 325,2 368,8
2 126,9 260,3 185,9 309,9 318,1 321,9
3 147,5 238,4 199,5 277,1 310,3 286,5
4 162,6 218,6 209,7 250,3 303,1 258,0
5 174,1 200,8 217,6 227,6 296,9 234,3
6 183,2 184,6 224,0 208,0 291,7 213,9
7 190,2 170,3 277,9 196,7
8 203,4 137,7 282,4 157,0
9 211,6 111,5 286,5 126,4
10 216,9 89,6 290,7 101,4
11 220,4 70,8 295,5 80,3
Tabelle
10 Table 9 gives the optical data for the collector 1102 according to 9a at. Shell 1 denotes the outermost shell, shell 11 the innermost shell. The areas of the mirror segments are described by formula (1). Bowl z1 [mm] f1 [mm] z2 [mm] f2 [mm] z3 [mm] f3 [mm]
1 97.7 283.7 166.5 351.8 325.2 368.8
2 126.9 260.3 185.9 309.9 318.1 321.9
3 147.5 238.4 199.5 277.1 310.3 286.5
4 162.6 218.6 209.7 250.3 303.1 258.0
5 174.1 200.8 217.6 227.6 296.9 234.3
6 183.2 184.6 224.0 208.0 291.7 213.9
7 190.2 170.3 277.9 196.7
8th 203.4 137.7 282.4 157.0
9 211.6 111.5 286.5 126.4
10 216.9 89.6 290.7 101.4
11 220.4 70.8 295.5 80.3
Table 10
Die
Spiegelsegmente der Spiegelschalen 1107 und die Spiegelschalen 1108 stellen
nur Ausschnitte aus den die Flächen
aufspannenden Hyperboloiden und Ellipsoiden dar. Tabelle 10 gibt
für die
Spiegelschalen 1107 die axialen Abstände z1 und z2 an, zwischen
denen sich die quellseitigen Spiegelsegmente 1111 in Form eines
Ausschnitts aus einem Hyperboloiden erstrecken, und die axialen
Abstände
z2 und z3 an, zwischen denen sich die ausgangsseitigen Spiegelsegmente 1113 in
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden erstrecken. Die Hyperboloid-Spiegelsegmente
und die Ellipsoid-Spiegelsegmente der Spiegelsegmente 1107 folgen nahtlos
aufeinander. Die einzelnen Spiegelschalen 1107 erstrecken
sich somit zwischen den axialen Abständen z1 und z3.The mirror segments of the mirror shells 1107 and the mirror shells 1108 represent only excerpts from the surface spanning hyperboloids and ellipsoids. Table 10 gives for the mirror shells 1107 the axial distances z1 and z2, between which the source-side mirror segments 1111 extend in the form of a section of a hyperboloid, and the axial distances z2 and z3, between which the output-side mirror segments 1113 extend in the form of a section of an ellipsoid. The hyperboloid mirror segments and the ellipsoid mirror segments of the mirror segments 1107 follow each other seamlessly. The individual mirror shells 1107 thus extend between the axial distances z1 and z3.
Die
Spiegelschalen 1108 in Form eines Ausschnitts aus einem
Ellipsoid erstrecken sich zwischen den axialen Abständen z1
und z3.The mirror shells 1108 in the form of a section of an ellipsoid extending between the axial distances z1 and z3.
Die
radialen Abstände
der Spiegelschalen 1107 und 1108, beziehungsweise
der einzelnen Spiegelsegmente 1111 und 1113 von
der Kollektorachse 1109 an den Anfangs- und Endpunkten
der Spiegelschalen, beziehungsweise der Spiegelsegmente sind durch
f1, f2 und f3 gegeben.The radial distances of the mirror shells 1107 and 1108 , or the individual mirror segments 1111 and 1113 from the collector axis 1109 at the start and end points of the mirror shells, or the mirror segments are given by f1, f2 and f3.
Wie
Tabelle 10 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z1 der
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 1107 von innen nach
außen
kleiner.As shown in Table 10, the axial distances z1 of the source-side ends of the spie gel dishes 1107 smaller from the inside out.
Die
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 1107, 1108 kommen
auf einem virtuellen Ellipsoid 1115 mit einer kleinen Halbachse
von 226,25 mm und einer großen
Halbachse von 314,47 mm zu liegen. Der durch das Ellipsoid definierte
Abstand ermöglicht
die Anordnung einer Vorrichtung zur Beseitigung des von der Lichtquelle 1103 erzeugten
Debris.The source ends of the mirror shells 1107 . 1108 come on a virtual ellipsoid 1115 to lie with a small half-axis of 226.25 mm and a large half-axis of 314.47 mm. The distance defined by the ellipsoid allows the arrangement of a device for removing the light from the source 1103 produced debris.
Ferner
ist die Lage der der Lichtquelle 1103 abgewandten Enden
der Spiegelschalen 1107 derart bestimmt, dass das Verhältnis von
effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors größer als
0,8 ist.Furthermore, the location of the light source 1103 opposite ends of the mirror shells 1107 determined such that the ratio of effective source-side solid angle to offered source-side solid angle of the collector is greater than 0.8.
Wie
Tabelle 10 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z3 der
ausgangseitigen Enden der Spiegelschalen 1107 von innen
nach außen
größer. Dabei
weisen die inneren Spiegelschalen 1108 mit einer geringeren
Anzahl von Spiegelsegmenten einen maximalen quellseitigen Aufnahmewinkel
von 41,8° entsprechend
einer numerischen Apertur von 0,67 auf.As shown in Table 10, the axial distances z3 of the output side ends of the mirror shells become 1107 bigger from the inside out. This show the inner mirror shells 1108 with a smaller number of mirror segments, a maximum source-side recording angle of 41.8 ° corresponding to a numerical aperture of 0.67.
Der
Kollektor 1102 weist eine quellseitige numerische Apertur
von 0,946 auf, was einem Kollektionswinkel von +/– 71° entspricht.
Die ausgangsseitige numerische Apertur beträgt 0,175.The collector 1102 has a source-side numerical aperture of 0.946, which corresponds to a collection angle of +/- 71 °. The output numerical aperture is 0.175.
Der
Kollektor 1102 weist eine nicht dargestellte Abschattungsvorrichtung
auf, um diejenigen Strahlen zu blockieren, die nicht an der innersten
Spiegelschale reflektiert werden. Dadurch wird ausgangseitig eine
numerische Apertur von 0,0325 ausgeblendet. Das Verhältnis der
ausgeblendeten numerischen Apertur zur übertragenen ausgangsseitigen
numerischen Apertur beträgt
somit 1:5,4.The collector 1102 has a shading device, not shown, to block those rays that are not reflected on the innermost mirror shell. As a result, a numerical aperture of 0.0325 is hidden on the output side. The ratio of the blanked numerical aperture to the transmitted output numerical aperture is thus 1: 5.4.
Der
maximale Abstand der äußersten
Spiegelschale 1107 zur Kollektorachse 1109 beträgt 369 mm und
damit mehr als das eineinhalb fache des Abstandes der innersten
Kollektorschale zur Lichtquelle 1103 von 232 mm.The maximum distance of the outermost mirror shell 1107 to the collector axis 1109 is 369 mm and thus more than one and a half times the distance of the innermost collector shell to the light source 1103 of 232 mm.
Der
Abstand der Lichtquelle 1103 vom Zwischenfokus 1105 beträgt 2400
mm und damit mehr als das 10-fache des Abstandes der innersten Kollektorschale
zur Lichtquelle 1103 von 232 mm.The distance of the light source 1103 from the intermediate focus 1105 is 2400 mm and thus more than 10 times the distance of the innermost collector shell to the light source 1103 of 232 mm.
Die
einzelnen Spiegelschalen 1107 und 1108 sind mit
Ruthenium, Palladium, Rhodium, Niob, Molybdän oder Gold beschichtet und
besitzen eine gleichmäßige Dicke
von 6 mm gemessen in Richtung der Normalen einer Spiegelschale.The individual mirror shells 1107 and 1108 are coated with ruthenium, palladium, rhodium, niobium, molybdenum or gold and have a uniform thickness of 6 mm measured in the direction of the normal of a mirror shell.
Die
Zahl R der Transmissions-Dicken-Relation beträgt 0,72 für den Kollektor 1102.The number R of the transmission-thickness relation is 0.72 for the collector 1102 ,
11 zeigt
als Linsenschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
erfindungsgemäßen Kollektor 1302. 12 zeigt
einen Ausschnitt aus 11, wobei in 12 für entsprechende
Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Die den Elementen
von 1 beziehungsweise 2 entsprechenden Elemente
in 11 beziehungsweise 12 haben
die gleichen Bezugszeichen wie in 1 beziehungsweise 2 vermehrt
um die Zahl 1300. Für
eine Beschreibung dieser Elemente wird auf die Beschreibung zu 1 beziehungsweise 2 verwiesen. 11 shows a lens section as another embodiment of a collector according to the invention 1302 , 12 shows a section 11 , where in 12 for corresponding elements, the same reference numerals are used. The elements of 1 respectively 2 corresponding elements in 11 respectively 12 have the same reference numbers as in 1 respectively 2 increased by the number 1300 , For a description of these elements, refer to the description 1 respectively 2 directed.
Der
Kollektor 1302 bildet die Lichtquelle 1303 auf
den Zwischenfokus 1305 ab. Der Kollektor 1302 besteht
aus zehn Spiegelschalen 1307, 1308, welche rotationssymmetrisch
um die Kollektorachse 1309 angeordnet sind. Anders als
beim Ausführungsbeispiel
gemäß 1 weist
der Kollektor 1302 gemäß 11 sieben Spiegelschalen 1307 auf,
welche jeweils aus zwei in Lichtrichtung nacheinander angeordneten
Spiegelsegmenten 1311 und 1313 unterschiedlichen
Flächentyps
bestehen, während
die drei inneren Spiegelschalen 1308 die Form eines Ausschnitts
aus einem Ellipsoiden aufweisen, also nur einen Flächentyp aufweisen.
Die Spiegelsegmente 1311 weisen dabei die Form eines Ausschnitts
aus einem Hyperboloiden, die Spiegelsegmente 1313 die Form
eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden auf. Schale rh [mm] kh z0h [mm] re [mm] ke z0e [mm]
1 171,9 –1,721 –74,3 100,9 –0,935 –676,7
2 135,7 –1,484 –61,2 75,2 –0,952 –721,4
3 109,1 –1,343 –50,5 57,7 –0,964 –765,8
4 88,7 –1,248 –41,9 44,5 –0,973 –822,4
5 72,4 –1,177 –34,7 34,0 –0,980 –904,8
6 58,9 –1,123 –28,6 25,4 –0,985 –1031,6
7 47,6 –1,081 –23,3 18,4 –0,990 –1236,0
8 46,7 –0,962 –23,6
9 25,0 –0,979 –12,6
10 12,2 –0,990 –6,1
Tabelle
11 The collector 1302 forms the light source 1303 to the intermediate focus 1305 from. The collector 1302 consists of ten bowls 1307 . 1308 , which rotationally symmetrical about the collector axis 1309 are arranged. Unlike the embodiment according to 1 points the collector 1302 according to 11 seven bowls 1307 on, each consisting of two in the light direction successively arranged mirror segments 1311 and 1313 consist of different surface type, while the three inner mirror shells 1308 have the shape of a section of an ellipsoid, so have only one surface type. The mirror segments 1311 have the shape of a section of a hyperboloid, the mirror segments 1313 the shape of a section of an ellipsoid. Bowl r h [mm] k h z0 h [mm] r e [mm] k e z0 e [mm]
1 171.9 -1.721 -74.3 100.9 -0.935 -676.7
2 135.7 -1.484 -61.2 75.2 -0.952 -721.4
3 109.1 -1.343 -50.5 57.7 -0.964 -765.8
4 88.7 -1.248 -41.9 44.5 -0.973 -822.4
5 72.4 -1.177 -34.7 34.0 -0.980 -904.8
6 58.9 -1.123 -28.6 25.4 -0.985 -1031.6
7 47.6 -1.081 -23.3 18.4 -0.990 -1236.0
8th 46.7 -0.962 -23.6
9 25.0 -0.979 -12.6
10 12.2 -0.990 -6.1
Table 11
Tabelle
11 gibt die optischen Daten für
den Kollektor 1302 gemäß 11 an.
Schale 1 bezeichnet dabei die äußerste Schale,
Schale 10 die innerste Schale. Die Flächen der Spiegelsegmente werden
durch Formel (1) beschrieben. Schale z1
[mm] f1
[mm] z2
[mm] f2
[mm] z3
[mm] f3
[mm]
1 97,7 283,7 166,1 352,6 317,9 370,1
2 126,5 260,7 187,6 312,2 324,7 324,5
3 147,7 238,2 204,4 279,2 334,2 288,5
4 163,9 216,8 218,3 250,8 347,3 258,0
5 176,8 196,3 230,5 225,4 365,0 231,0
6 187,3 176,5 241,6 202,0 388,8 206,0
7 195,9 157,3 252,2 179,8 421,2 182,2
8 203,1 138,6 337,9 169,6
9 214,2 101,4 360,4 125,6
10 220,4 70,8 392,3 90,1
Tabelle
12 Table 11 gives the optical data for the collector 1302 according to 11 at. Shell 1 indicates the outermost shell, shell 10 the innermost shell. The areas of the mirror segments are described by formula (1). Bowl z1 [mm] f1 [mm] z2 [mm] f2 [mm] z3 [mm] f3 [mm]
1 97.7 283.7 166.1 352.6 317.9 370.1
2 126.5 260.7 187.6 312.2 324.7 324.5
3 147.7 238.2 204.4 279.2 334.2 288.5
4 163.9 216.8 218.3 250.8 347.3 258.0
5 176.8 196.3 230.5 225.4 365.0 231.0
6 187.3 176.5 241.6 202.0 388.8 206.0
7 195.9 157.3 252.2 179.8 421.2 182.2
8th 203.1 138.6 337.9 169.6
9 214.2 101.4 360.4 125.6
10 220.4 70.8 392.3 90.1
Table 12
Die
Spiegelsegmente der Spiegelschalen 1307 und die Spiegelschalen 1308 stellen
nur Ausschnitte aus den die Flächen
aufspannenden Hyperboloiden und Ellipsoiden dar. Tabelle 12 gibt
für die
Spiegelschalen 1307 die axialen Abstände z1 und z2 an, zwischen
denen sich die quellseitigen Spiegelsegmente 1311 in Form eines
Ausschnitts aus einem Hyperboloiden erstrecken, und die axialen
Abstände
z2 und z3 an, zwischen denen sich die ausgangsseitigen Spiegelsegmente 1313 in
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden erstrecken. Die Hyperboloid-Spiegelsegmente
und die Ellipsoid-Spiegelsegmente der Spiegelsegmente 1307 folgen nahtlos
aufeinander. Die einzelnen Spiegelschalen 1307 erstrecken
sich somit zwischen den axialen Abständen z1 und z3.The mirror segments of the mirror shells 1307 and the mirror shells 1308 represent only excerpts from the area spanning hyperboloids and ellipsoids. Table 12 gives for the mirror shells 1307 the axial distances z1 and z2, between which the source-side mirror segments 1311 extend in the form of a section of a hyperboloid, and the axial distances z2 and z3, between which the output-side mirror segments 1313 extend in the form of a section of an ellipsoid. The hyperboloid mirror segments and the ellipsoid mirror segments of the mirror segments 1307 follow each other seamlessly. The individual mirror shells 1307 thus extend between the axial distances z1 and z3.
Die
Spiegelschalen 1308 in Form eines Ausschnitts aus einem
Ellipsoid erstrecken sich zwischen den axialen Abständen z1
und z3.The mirror shells 1308 in the form of a section of an ellipsoid extending between the axial distances z1 and z3.
Die
radialen Abstände
der Spiegelschalen 1307 und 1308, beziehungsweise
der einzelnen Spiegelsegmente 1311 und 1313 von
der Kollektorachse 309 an den Anfangs- und Endpunkten der
Spiegelschalen, beziehungsweise der Spiegelsegmente sind durch f1,
f2 und f3 gegeben.The radial distances of the mirror shells 1307 and 1308 , or the individual mirror segments 1311 and 1313 from the collector axis 309 at the start and end points of the mirror shells, or the mirror segments are given by f1, f2 and f3.
Wie
Tabelle 12 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z1 der
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 1307 von innen nach
außen
kleiner.As can be seen from Table 12, the axial distances z1 of the source-side ends of the mirror shells 1307 smaller from the inside out.
Die
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 1307, 1308 kommen
auf einem virtuellen Ellipsoid 1315 mit einer kleinen Halbachse
von 226,25 mm und einer großen
Halbachse von 314,47 mm zu liegen. Der durch das Ellipsoid definierte
Abstand ermöglicht
die Anordnung einer Vorrichtung zur Beseitigung des von der Lichtquelle 1303 erzeugten
Debris.The source ends of the mirror shells 1307 . 1308 come on a virtual ellipsoid 1315 to lie with a small half-axis of 226.25 mm and a large half-axis of 314.47 mm. The distance defined by the ellipsoid allows the arrangement of a device for removing the light from the source 1303 produced debris.
Die
von jeder Spiegelschale aufgenommenen quellseitigen Ringaperturelemente
schließen
nahezu direkt aneinander an, d.h. die quellseitige Apertur weist
zwischen den einzelnen Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die
auf die endliche Dicke der Spiegelschalen 1307 und 1308 zurückzuführen sind,
keine Lücken
auf. Die Lage der der Lichtquelle 1303 abgewandten Enden
der Spiegelschalen 1307 und 1308 sind derart bestimmt,
dass die der jeweiligen Spiegelschale zugeordneten Ringelemente,
welche eine Ebene in Lichtrichtung nach den Kollektor 1302 ausleuchten,
weitgehend kontinuierlich aneinander anschließen, d.h. die ausgangseitige
Apertur des Kollektors weist zwischen den einzelnen ausgangsseitigen
Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die auf die endliche
Dicke der Spiegelschalen 1307 und 1308 zurückzuführen sind, ebenfalls
keine Lücken
auf. Ferner ist die Lage der der Lichtquelle 1303 abgewandten
Enden der Spiegelschalen 1307 derart bestimmt, dass das
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors größer als
0,8 ist.The source-side ring aperture elements received by each mirror shell almost directly adjoin one another, ie the source-side aperture points between the individual ring aperture elements, with the exception of gaps which are based on the finite thickness of the mirror shells 1307 and 1308 are due, no gaps on. The location of the light source 1303 opposite ends of the mirror shells 1307 and 1308 are determined such that the respective mirror shell associated ring elements which a plane in the light direction to the collector 1302 illuminate, largely continuously connect to each other, ie the output side aperture of the collector has between the individual output side annular aperture elements apart from gaps on the finite thickness of the mirror shells 1307 and 1308 are also no gaps on. Furthermore, the location of the light source 1303 opposite ends of the mirror shells 1307 determined such that the ratio of effective source-side solid angle to offered source-side solid angle of the collector is greater than 0.8.
Wie
Tabelle 12 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z3 der
ausgangseitigen Enden der Spiegelschalen 1307 von innen
nach außen
kleiner. Dabei weisen die inneren Spiegelschalen 1308 mit
einer geringeren Anzahl von Spiegelsegmenten einen maximalen quellseitigen
Aufnahmewinkel von 34,3° entsprechend
einer numerischen Apertur von 0,56 auf.As shown in Table 12, the axial distances z3 of the output-side ends of the mirror shells become 1307 smaller from the inside out. This show the inner mirror shells 1308 with a smaller number of mirror segments a maximum source-side acceptance angle of 34.3 ° corresponding to a numerical aperture of 0.56.
Der
Kollektor 1302 weist eine quellseitige numerische Apertur
von 0,946 auf, was einem Kollektionswinkel von +/– 71° entspricht.
Die ausgangsseitige numerische Apertur beträgt 0,175.The collector 1302 has a source-side numerical aperture of 0.946, which corresponds to a collection angle of +/- 71 °. The output numerical aperture is 0.175.
Der
Kollektor 1302 weist eine nicht dargestellte Abschattungsvorrichtung
auf, um diejenigen Strahlen zu blockieren, die nicht an der innersten
Spiegelschale reflektiert werden. Dadurch wird ausgangseitig eine
numerische Apertur von 0,0325 ausgeblendet. Das Verhältnis der
ausgeblendeten numerischen Apertur zur übertragenen ausgangsseitigen
numerischen Apertur beträgt
somit 1:5,4.The collector 1302 has a shading device, not shown, to block those rays that are not reflected on the innermost mirror shell. As a result, a numerical aperture of 0.0325 is hidden on the output side. The ratio of the blanked numerical aperture to the transmitted output numerical aperture is thus 1: 5.4.
Der
maximale Abstand der äußersten
Spiegelschale 1307 zur Kollektorachse 1309 beträgt 370 mm und
damit mehr als das eineinhalb fache des Abstandes der innersten
Kollektorschale zur Lichtquelle 1303 von 232 mm.The maximum distance of the outermost mirror shell 1307 to the collector axis 1309 is 370 mm and thus more than one and a half times the distance of the innermost collector shell to the light source 1303 of 232 mm.
Der
Abstand der Lichtquelle 1303 vom Zwischenfokus 1305 beträgt 2400
mm und damit mehr als das 10-fache des Abstandes der innersten Kollektorschale
zur Lichtquelle 1303 von 232 mm.The distance of the light source 1303 from the intermediate focus 1305 is 2400 mm and thus more than 10 times the distance of the innermost collector shell to the light source 1303 of 232 mm.
Die
einzelnen Spiegelschalen 1307 und 1308 sind mit
Ruthenium, Palladium, Rhodium, Niob, Molybdän oder Gold beschichtet und
besitzen eine Dicke von 6 mm an der der Lichtquelle zugewandten
Seite und eine Dicke von 3 mm an der der Lichtquelle abgewandten
Seite, wobei die Dicke in Richtung der Normalen einer Spiegelschale
gemessen wird. Durch die Reduktion der Dicke der Spiegelschale an
der der Lichtquelle abgewandten Seite werden die Abschattungseffekte
der Spiegelschalen zusätzlich
reduziert und die Lücken zwischen
den einzelnen Ringaperturen des Kollektors sind kleiner, als beim
vierten Ausführungsbeispiel
bei einem gleichzeitig höherem
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors von 0.84.The individual mirror shells 1307 and 1308 are coated with ruthenium, palladium, rhodium, niobium, molybdenum or gold and have a thickness of 6 mm at the side facing the light source and a thickness of 3 mm at the side facing away from the light source, the thickness measured in the direction of the normal of a mirror shell becomes. By reducing the thickness of the mirror shell on the side facing away from the light source, the shading effects of the mirror shells are additionally reduced and the gaps between the individual annular apertures of the collector are smaller than in the fourth embodiment with a simultaneously higher ratio of effective source-side solid angle to offered source-side solid angle of Collector of 0.84.
Die
Zahl R der Transmissions-Dicken-Relation beträgt 0,72 für den Kollektor 1302.The number R of the transmission-thickness relation is 0.72 for the collector 1302 ,
13 zeigt
als Linsenschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
erfindungsgemäßen Kollektor 1502. 14 zeigt
einen Ausschnitt aus 13, wobei in 14 für entsprechende
Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Die den Elementen
von 1 beziehungsweise 2 entsprechenden Elemente
in 13 beziehungsweise 14 haben
die gleichen Bezugszeichen wie in 1 beziehungsweise 2 vermehrt
um die Zahl 1500. Für
eine Beschreibung dieser Elemente wird auf die Beschreibung zu 1 beziehungsweise 2 verwiesen. 13 shows a lens section as another embodiment of a collector according to the invention 1502 , 14 shows a section 13 , where in 14 for corresponding elements, the same reference numerals are used. The elements of 1 respectively 2 corresponding elements in 13 respectively 14 have the same reference numbers as in 1 respectively 2 increased by the number 1500 , For a description of these elements, refer to the description 1 respectively 2 directed.
Der
Kollektor 1502 bildet die Lichtquelle 1503 auf
den Zwischenfokus 1505 ab. Der Kollektor 1502 besteht
aus 13 Spiegelschalen 1507, 1508, welche rotationssymmetrisch
um die Kollektorachse 1509 angeordnet sind. Anders als
beim Ausführungsbeispiel
gemäß 1 weist
der Kollektor 1502 gemäß 13 acht Spiegelschalen 1507 auf,
welche jeweils aus zwei in Lichtrichtung nacheinander angeordneten
Spiegelsegmenten 1511 und 1513 unterschiedlichen
Flächentyps
bestehen, während
die fünf
inneren Spiegelschalen 1508 die Form eines Ausschnitts
aus einem Ellipsoiden aufweisen, also nur einen Flächentyp
aufweisen. Die Spiegelsegmente 1511 weisen dabei die Form
eines Ausschnitts aus einem Hyperboloiden, die Spiegelsegmente 1513 die
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden auf. Schale rh [mm] kh z0h [mm] re [mm] ke z0e [mm]
1 179,6 –1,520 –80,4 83,9 –0,950 –893,8
2 140,6 –1,379 –64,7 64,7 –0,961 –903,5
3 112,0 –1,317 –52,1 54,4 –0,967 –838,5
4 90,1 –1,285 –42,2 48,1 –0,970 –740,7
5 73,2 –1,266 –34,4 43,8 –0,971 –640,4
6 59,8 –1,252 –28,2 40,5 –0,973 –551,4
7 49,3 –1,240 –23,3 37,7 –0,974 –476,7
8 40,8 –1,228 –19,4 35,2 –0,975 –415,2
9 59,0 –0,952 –29,9
10 39,6 –0,968 –20,0
11 26,8 –0,978 –13,5
12 18,2 –0,985 –9,1
13 12,2 –0,990 –6,1
Tabelle
13 The collector 1502 forms the light source 1503 to the intermediate focus 1505 from. The collector 1502 consists of 13 mirror shells 1507 . 1508 , which rotationally symmetrical about the collector axis 1509 are arranged. Unlike the embodiment according to 1 points the collector 1502 according to 13 eight bowls 1507 on, each consisting of two in the light direction successively arranged mirror segments 1511 and 1513 consist of different surface type, while the five inner mirror shells 1508 have the shape of a section of an ellipsoid, so have only one surface type. The mirror segments 1511 have the shape of a section of a hyperboloid, the mirror segments 1513 the shape of a section of an ellipsoid. Bowl r h [mm] k h z0 h [mm] r e [mm] k e z0 e [mm]
1 179.6 -1.520 -80.4 83.9 -0.950 -893.8
2 140.6 -1.379 -64.7 64.7 -0.961 -903.5
3 112.0 -1.317 -52.1 54.4 -0.967 -838.5
4 90.1 -1.285 -42.2 48.1 -0.970 -740.7
5 73.2 -1.266 -34.4 43.8 -0.971 -640.4
6 59.8 -1.252 -28.2 40.5 -0.973 -551.4
7 49.3 -1.240 -23.3 37.7 -0.974 -476.7
8th 40.8 -1.228 -19.4 35.2 -0.975 -415.2
9 59.0 -0.952 -29.9
10 39.6 -0.968 -20.0
11 26.8 -0.978 -13.5
12 18.2 -0.985 -9.1
13 12.2 -0.990 -6.1
Table 13
Tabelle
13 gibt die optischen Daten für
den Kollektor 1502 gemäß 13 an.
Schale 1 bezeichnet dabei die äußerste Schale,
Schale 13 die innerste Schale. Die Flächen der Spiegelsegmente werden
durch Formel (1) beschrieben. Schale z1
[mm] f1
[mm] z2
[mm] f2
[mm] z3
[mm] f3
[mm]
1 97,7 283,7 168,2 348,5 361,1 362,4
2 126,9 260,3 187,6 308,4 348,9 318,3
3 147,0 239,1 201,2 277,6 334,6 285,9
4 161,4 220,3 211,1 252,9 321,1 260,4
5 172,2 204,0 218,7 232,6 309,9 239,5
6 180,5 189,6 224,7 215,4 301,1 221,8
7 187,0 177,0 229,5 200,6 294,4 206,5
8 192,3 165,8 233,6 187,7 289,4 193,1
9 196,5 155,8 288,3 180,9
10 206,8 127,7 292,7 147,0
11 213,3 105,0 296,2 120,4
12 217,5 86,4 299,3 98,9
13 220,4 70,8 302,1 81,0
Tabelle
14 Table 13 gives the optical data for the collector 1502 according to 13 at. Shell 1 denotes the outermost shell, shell 13 the innermost shell. The areas of the mirror segments are described by formula (1). Bowl z1 [mm] f1 [mm] z2 [mm] f2 [mm] z3 [mm] f3 [mm]
1 97.7 283.7 168.2 348.5 361.1 362.4
2 126.9 260.3 187.6 308.4 348.9 318.3
3 147.0 239.1 201.2 277.6 334.6 285.9
4 161.4 220.3 211.1 252.9 321.1 260.4
5 172.2 204.0 218.7 232.6 309.9 239.5
6 180.5 189.6 224.7 215.4 301.1 221.8
7 187.0 177.0 229.5 200.6 294.4 206.5
8th 192.3 165.8 233.6 187.7 289.4 193.1
9 196.5 155.8 288.3 180.9
10 206.8 127.7 292.7 147.0
11 213.3 105.0 296.2 120.4
12 217.5 86.4 299.3 98.9
13 220.4 70.8 302.1 81.0
Table 14
Die
Spiegelsegmente der Spiegelschalen 1507 und die Spiegelschalen 1508 stellen
nur Ausschnitte aus den die Flächen
aufspannenden Hyperboloiden und Ellipsoiden dar. Tabelle 14 gibt
für die
Spiegelschalen 1507 die axialen Abstände z1 und z2 an, zwischen
denen sich die quellseitigen Spiegelsegmente 1511 in Form eines
Ausschnitts aus einem Hyperboloiden erstrecken, und die axialen
Abstände
z2 und z3 an, zwischen denen sich die ausgangsseitigen Spiegelsegmente 1513 in
Form eines Ausschnitts aus einem Ellipsoiden erstrecken. Die Hyperboloid-Spiegelsegmente
und die Ellipsoid-Spiegelsegmente der Spiegelsegmente 1507 folgen nahtlos
aufeinander. Die einzelnen Spiegelschalen 1507 erstrecken
sich somit zwischen den axialen Abständen z1 und z3.The mirror segments of the mirror shells 1507 and the mirror shells 1508 represent only excerpts from the area spanning hyperboloids and ellipsoids. Table 14 gives for the mirror shells 1507 the axial distances z1 and z2, between which the source-side mirror segments 1511 extend in the form of a section of a hyperboloid, and the axial distances z2 and z3, between which the output-side mirror segments 1513 extend in the form of a section of an ellipsoid. The hyperboloid mirror segments and the ellipsoid mirror segments of the mirror segments 1507 follow each other seamlessly. The individual mirror shells 1507 thus extend between the axial distances z1 and z3.
Die
Spiegelschalen 1508 in Form eines Ausschnitts aus einem
Ellipsoid erstrecken sich zwischen den axialen Abständen z1
und z3.The mirror shells 1508 in the form of a section of an ellipsoid extending between the axial distances z1 and z3.
Die
radialen Abstände
der Spiegelschalen 1507 und 1508, beziehungsweise
der einzelnen Spiegelsegmente 1511 und 1513 von
der Kollektorachse 1509 an den Anfangs- und Endpunkten
der Spiegelschalen, beziehungsweise der Spiegelsegmente sind durch
f1, f2 und f3 gegeben.The radial distances of the mirror shells 1507 and 1508 , or the individual mirror segments 1511 and 1513 from the collector axis 1509 at the start and end points of the mirror shells, or the mirror segments are given by f1, f2 and f3.
Wie
Tabelle 14 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z1 der
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 1507 von innen nach
außen
kleiner.As shown in Table 14, the axial distances z1 of the swelling ends of the mirror shells become 1507 smaller from the inside out.
Die
quellseitigen Enden der Spiegelschalen 1507, 1508 kommen
auf einem virtuellen Ellipsoid 1515 mit einer kleinen Halbachse
von 226,25 mm und einer großen
Halbachse von 314,47 mm zu liegen. Der durch das Ellipsoid definierte
Abstand ermöglicht
die Anordnung einer Vorrichtung zur Beseitigung des von der Lichtquelle 1503 erzeugten
Debris.The source ends of the mirror shells 1507 . 1508 come on a virtual ellipsoid 1515 to lie with a small half-axis of 226.25 mm and a large half-axis of 314.47 mm. The distance defined by the ellipsoid allows the arrangement of a device for removing the light from the source 1503 produced debris.
Die
von jeder Spiegelschale aufgenommenen quellseitigen Ringaperturelemente
schließen
nahezu direkt aneinander an, d.h. die quellseitige Apertur weist
zwischen den einzelnen Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die
auf die endliche Dicke der Spiegelschalen 1507 und 1508 zurückzuführen sind,
keine Lücken
auf. Die Lage der der Lichtquelle 1503 abgewandten Enden
der Spiegelschalen 1507 und 1508 sind derart bestimmt,
dass die der jeweiligen Spiegelschale zugeordneten Ringelemente,
welche eine Ebene in Lichtrichtung nach den Kollektor 1502 ausleuchten,
weitgehend kontinuierlich aneinander anschließen, d.h. die ausgangseitige
Apertur des Kollektors weist zwischen den einzelnen ausgangsseitigen
Ringaperturelementen abgesehen von Lücken, die auf die endliche
Dicke der Spiegelschalen 1507 und 1508 zurückzuführen sind, ebenfalls
keine Lücken
auf. Ferner ist die Lage der der Lichtquelle 1503 abgewandten
Enden der Spiegelschalen 1507 derart bestimmt, dass das
Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors größer als
0,8 ist.The source-side ring aperture elements received by each mirror shell almost directly adjoin one another, ie the source-side aperture points between the individual ring aperture elements, with the exception of gaps which are based on the finite thickness of the mirror shells 1507 and 1508 are due, no gaps on. The location of the light source 1503 opposite ends of the mirror shells 1507 and 1508 are determined such that the respective mirror shell associated ring elements which a plane in the light direction to the collector 1502 illuminate, largely continuously connect to each other, ie the output side aperture of the collector has between the individual output side annular aperture elements apart from gaps on the finite thickness of the mirror shells 1507 and 1508 are also no gaps on. Furthermore, the location of the light source 1503 opposite ends of the mirror shells 1507 determined such that the ratio of effective source-side solid angle to offered source-side solid angle of the collector is greater than 0.8.
Wie
Tabelle 14 zu entnehmen ist, werden die axialen Abstände z3 der
ausgangseitigen Enden der Spiegelschalen 1507 von innen
nach außen
größer. Dabei
weisen die inneren Spiegelschalen 1508 mit einer geringeren
Anzahl von Spiegelsegmenten einen maximalen queliseitigen Aufnahmewinkel
von 38,4° entsprechend
einer numerischen Apertur von 0,62 auf.As shown in Table 14, the axial distances z3 of the output side ends of the mirror shells become 1507 bigger from the inside out. This show the inner mirror shells 1508 with a smaller number of mirror segments a maximum queliseitigen acceptance angle of 38.4 ° corresponding to a numerical aperture of 0.62.
Der
Kollektor 1502 weist eine quellseitige numerische Apertur
von 0,946 auf, was einem Kollektionswinkel von +/– 71° entspricht.
Die ausgangsseitige numerische Apertur beträgt 0,175.The collector 1502 has a source-side numerical aperture of 0.946, which corresponds to a collection angle of +/- 71 °. The output numerical aperture is 0.175.
Der
Kollektor 1502 weist eine nicht dargestellte Abschattungsvorrichtung
auf, um diejenigen Strahlen zu blockieren, die nicht an der innersten
Spiegelschale reflektiert werden. Dadurch wird ausgangseitig eine
numerische Apertur von 0,0325 ausgeblendet. Das Verhältnis der
ausgeblendeten numerischen Apertur zur übertragenen ausgangsseitigen
numerischen Apertur beträgt
somit 1:5,4.The collector 1502 has a shading device, not shown, to block those rays that are not reflected on the innermost mirror shell. As a result, a numerical aperture of 0.0325 is hidden on the output side. The ratio of the blanked numerical aperture to the transmitted output numerical aperture is thus 1: 5.4.
Der
maximale Abstand der äußersten
Spiegelschale 1507 zur Kollektorachse 1509 beträgt 362 mm und
damit mehr als das eineinhalb fache des Abstandes der innersten
Kollektorschale zur Lichtquelle 1503 von 232 mm.The maximum distance of the outermost mirror shell 1507 to the collector axis 1509 is 362 mm and thus more than one and a half times the distance of the innermost collector shell to the light source 1503 of 232 mm.
Der
Abstand der Lichtquelle 1503 vom Zwischenfokus 1505 beträgt 2400
mm und damit mehr als das 10-fache des Abstandes der innersten Kollektorschale
zur Lichtquelle 1503 von 232 mm.The distance of the light source 1503 from the intermediate focus 1505 is 2400 mm and thus more than 10 times the distance of the innermost collector shell to the light source 1503 of 232 mm.
Die
einzelnen Spiegelschalen 1507 und 1508 sind mit
Ruthenium, Palladium, Rhodium, Niob, Molybdän oder Gold beschichtet und
besitzen eine gleichmäßige Dicke
von 2 mm gemessen in Richtung der Normalen der Spiegelschale. Aufgrund
der dünnen
Schalen und der Anordnung der axialen Abständen der einzelnen Spiegelschalen
weist dieser Kollektor 1502 nur geringe Abschattungen auf,
wodurch sich ein Verhältnis von
effektivem quellseitigem Raumwinkel zu quellseitig angebotenem Raumwinkel
des Kollektors von 0,93 ergibt.The individual mirror shells 1507 and 1508 are coated with ruthenium, palladium, rhodium, niobium, molybdenum or gold and have a uniform thickness of 2 mm measured in the direction of the normal of the mirror shell. Due to the thin shells and the arrangement of the axial distances of the individual mirror shells, this collector has 1502 only small shadowing, resulting in a ratio of effective source-side solid angle to source-side solid angle of the collector of 0.93.
Die
Zahl R der Transmissions-Dicken-Relation beträgt 0,88 für den Kollektor 1502. MinWinkel MaxWinkel angebotenener
RW [sr] effektiver
RW [sr] Verhältnis
Kollektor 1 14,3 70,0 3,945 3,638 0,92
Kollektor 302 12,7 70,0 3,984 3,757 0,94
Kollektor 702 15,0 75,0 4,442 4,181 0,94
Kollektor 902 15,2 71,0 4,017 3,306 0,82
Kollektor 1102 15,2 71,0 4,017 3,308 0,82
Kollektor 1302 12,9 71,0 4,078 3,435 0,84
Kollektor 1502 15,0 71,0 4,023 3,733 0,93
Tabelle
15 The number R of the transmission-thickness relation is 0.88 for the collector 1502 , MinWinkel MaxWinkel offered RW [sr] effective RW [sr] relationship
collector 1 14.3 70.0 3,945 3,638 0.92
collector 302 12.7 70.0 3,984 3,757 0.94
collector 702 15.0 75.0 4,442 4,181 0.94
collector 902 15.2 71.0 4,017 3,306 0.82
collector 1102 15.2 71.0 4,017 3,308 0.82
collector 1302 12.9 71.0 4,078 3,435 0.84
collector 1502 15.0 71.0 4,023 3,733 0.93
Table 15
In
Tabelle 15 sind zur Übersicht
alle Kollektoren dieser Anmeldung mit dem quellseitig minimalen
und maximalen Winkel der durch den Kollektor transportierten Strahlen
und dem daraus resultierenden quellseitig angebotenen Raumwinkel
in Steradian, sowie dem quellseitig effektivem Raumwinkel in Steradian
des Kollektors und dem daraus resultierendem Verhältnis von
effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors aufgeführt.
Anhand von Tabelle 15 ist zu erkennen, dass, trotz optimaler Wahl
der Lage der Spiegelschalenenden gemäß den oben dargelegten Regeln,
das Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors zusätzlich
von der Dicke der Spiegelschalen abhängt. Nur Kollektoren mit einer
maximalen Dicke mindestens einer Spiegelschale von maximal 3,5 mm
haben ein Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors von größer 0,9.
Im Allgemeinen gilt folgende Transmissions-Dicken-Relation R = 0,96 – 0,04/mm·D für die oben
aufgeführten
Kollektoren, wobei D die maximale Dicke der Spiegelschalen gemessen
in mm und R eine untere Grenze für
das Verhältnis
von effektivem quellseitigem Raumwinkel zu angebotenem quellseitigem
Raumwinkel des Kollektors ist.In
Table 15 are for review
all collectors of this application with the source side minimum
and maximum angle of the beams transported by the collector
and the resulting solid angle offered on the source side
in steradian, as well as the source-effective solid angle in steradian
of the collector and the resulting ratio of
effective source-side solid angle to offered source-side
Solid angle of the collector listed.
From Table 15 it can be seen that, despite optimal choice
the position of the mirror shell ends according to the rules set out above,
The relationship
from effective source-side solid angle to offered source-side
Solid angle of the collector in addition
depends on the thickness of the mirror shells. Only collectors with one
maximum thickness of at least one mirror shell of maximum 3.5 mm
have a relationship
from effective source-side solid angle to offered source-side
Solid angle of the collector of greater than 0.9.
In general, the following transmission-to-thickness ratio R = 0.96-0.04 / mm × D for the above applies
listed
Collectors, where D is the maximum thickness of the mirror shells measured
in mm and R is a lower limit for
The relationship
from effective source-side solid angle to offered source-side
Solid angle of the collector is.
In 15 ist
eine Projektionsbelichtungsanlage für die Herstellung von beispielsweise
mikroelektronischen Bauteilen dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage
umfaßt
eine Lichtquelle 503, sowie einen genesteten Kollektor 501 zur
Ausleuchtung einer Ebene 523. Der Kollektor 501 entspricht
dem in den 1 und 2 dargestellten
Kollektor 1. Der im Strahlengang zwischen genestetem Kollektor 501 und
Zwischenfokus 505 angeordnete Planspiegel 525 kann
als Gitter-Spektralfilter ausgebildet sein. Auf den Zwischenfokus 505 folgt
in Lichtrichtung ein reflektiver Wabenkondensor mit der Feldwabenplatte 527 und
der Pupillenwabenplatte 529. Die Feldwabenplatte 527 befindet
sich dabei in der vom Kollektor 501 ausgeleuchteten Ebene 523.
Die Elemente 531, 533 und 535 wirken
wie eine Feldlinse, welche die Pupillenwabenplatte 529 in
die Eintrittspupille des Projektionsobjektives 537 abbildet.
Das aus den optischen Komponenten 501 bis 535 bestehende
Beleuchtungssystem beleuchtet die strukturierte Maske 535.
Das Projektionsobjektiv 537 bildet die Maske 535 auf
das lichtempfindliche Substrat 539 ab. Zur näheren Beschreibung
der einzelnen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage wird
auf die Beschreibung der 20 bis 23 der US
2004/0065817 verwiesen.In 15 is a projection exposure system for the production of microelectronic components, for example. The projection exposure apparatus comprises a light source 503 , as well as a nested collector 501 for illuminating a plane 523 , The collector 501 corresponds to that in the 1 and 2 illustrated collector 1 , The in the beam path between nested collector 501 and intermediate focus 505 arranged plane mirror 525 can be designed as a grating spectral filter. On the intermediate focus 505 follows in the light direction, a reflective honeycomb condenser with the field honeycomb plate 527 and the pupil honeycomb panel 529 , The field honeycomb panel 527 is located in the collector 501 illuminated level 523 , The Elements 531 . 533 and 535 act like a field lens, which the pupil honeycomb plate 529 into the entrance pupil of the projection objective 537 maps. That from the optical components 501 to 535 existing lighting system illuminates the textured mask 535 , The projection lens 537 forms the mask 535 on the photosensitive substrate 539 from. For a more detailed description of the individual components of the projection exposure system, please refer to the description of the 20 to 23 of the US 2004/0065817 directed.
In 16 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Projektionsbelichtungsanlage dargestellt. Die den Elementen von 15 entsprechenden
Elemente in 16 haben die gleichen Bezugszeichen
wie in Figur vermehrt um die Zahl 100. Für eine Beschreibung dieser
Elemente wird auf die Beschreibung zu 15 verwiesen.In 16 is a further embodiment of a projection exposure system shown. The elements of 15 corresponding elements in 16 have the same reference numerals as in Figure increased by the number 100. For a description of these elements is to the description too 15 directed.
Die
Projektionsbelichtungsanlage gemäß 16 unterscheidet
sich von der Projektionsbelichtungsanlage gemäß 15 dadurch,
dass der Kollektor 602 dem in 3 beziehungsweise 4 dargestellten Kollektor 302 entspricht
(nicht dargestellt ist der alternative Einsatz der Kollektoren 702, 902, 1102, 1302 und 1502 als
Kollektor 602), dessen innere Spiegelschalen die Form eines
Ausschnitts aus einem Ellipsoiden aufweisen, während die äußeren Spiegelschalen jeweils
aus 2 Spiegelsegmenten bestehen.The projection exposure apparatus according to 16 differs from the projection exposure apparatus according to 15 in that the collector 602 the in 3 respectively 4 illustrated collector 302 corresponds (not shown is the alternative use of the collectors 702 . 902 . 1102 . 1302 and 1502 as a collector 602 ), whose inner mirror shells have the shape of a section of an ellipsoid, while the outer mirror shells each consist of two mirror segments.
Des
weiteren weist die Projektionsbelichtungsanlage gemäß 16 keinen
Gitterspektralfilter zwischen Kollektor 602 und Zwischenfokus 605 auf.Furthermore, the projection exposure apparatus according to 16 no grating spectral filter between collector 602 and intermediate focus 605 on.
