DE102015206504A1

DE102015206504A1 - cavity resonator

Info

Publication number: DE102015206504A1
Application number: DE102015206504.9A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Bingel; Udo Dinger; Peter Schade
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2016-06-16

Abstract

Ein Hohlraumresonator (1) weist mindestens eine aus einer Salzlösung galvanisch abgeschiedene Schicht (4) auf.A cavity resonator (1) has at least one layer (4) electrodeposited from a saline solution.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hohlraumresonator, insbesondere eine Kavität. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlraumresonators, insbesondere einer Kavität. Schließlich betrifft die Erfindung eine Strahlungsquelle und einen Teilchenbeschleuniger.The invention relates to a cavity resonator, in particular a cavity. Moreover, the invention relates to a method for producing a cavity resonator, in particular a cavity. Finally, the invention relates to a radiation source and a particle accelerator.

Hohlraumresonatoren, insbesondere Kavitäten, werden beispielsweise in Teilchenbeschleunigern genutzt. Cavity resonators, in particular cavities, are used for example in particle accelerators.

Entsprechende Hohlraumresonatoren sind beispielsweise aus der WO 02/190 133 A1 und der US 4 115 916 bekannt. Corresponding cavity resonators are for example from WO 02/190 133 A1 and the US 4,115,916 known.

Es besteht Bedarf, derartige Hohlraumresonatoren zu verbessern. There is a need to improve such cavity resonators.

Diese Aufgabe wird durch einen Hohlraumresonator gemäß Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by a cavity resonator according to claim 1.

Der Kern der Erfindung besteht darin, den Hohlraumresonator mit mindestens einer aus einer Salzlösung galvanisch abgeschiedenen Schicht auszubilden. Hierdurch wird einerseits die Herstellung des Hohlraumresonators vereinfacht, andererseits dessen Qualität verbessert. The essence of the invention is to form the cavity resonator with at least one electrodeposited from a saline solution. As a result, on the one hand simplifies the production of the cavity resonator, on the other hand improves its quality.

Beim Hohlraumresonator gemäß Anspruch 1 handelt es sich insbesondere um eine Kavität. Als Kavität wird hierbei insbesondere ein Hohlraumresonator zur Beschleunigung elektrisch geladener Teilchen bezeichnet. The cavity resonator according to claim 1 is in particular a cavity. In this case, a cavity is referred to in particular as a cavity resonator for accelerating electrically charged particles.

Der Hohlraum des Resonators ist insbesondere umfangsseitig von der galvanisch abgeschiedenen Schicht umgeben. The cavity of the resonator is in particular circumferentially surrounded by the electrodeposited layer.

Bei der galvanisch abgeschiedenen Schicht handelt es sich insbesondere um die innerste Schicht der Resonatorwand, das heißt die direkt an den Hohlraum angrenzende Schicht. Diese Schicht ist für die Eigenschaften des Hohlraumresonators, insbesondere dessen Qualität, von besonderer Bedeutung. Durch eine galvanische Abscheidung dieser Schicht lässt sich auf besonders einfache Weise eine besonders gleichmäßige Schicht herstellen. The electrodeposited layer is, in particular, the innermost layer of the resonator wall, that is to say the layer directly adjacent to the cavity. This layer is of particular importance for the properties of the cavity resonator, in particular its quality. By a galvanic deposition of this layer can be produced in a particularly simple manner, a particularly uniform layer.

Der Hohlraumresonator umfasst mindestens eine Zelle. Er kann eine Mehrzahl von Zellen, insbesondere in Längsrichtung aufeinander folgende Zellen umfassen. Zwei benachbarte Zellen können hantelförmig ausgebildet sein. Der Hohlraum weist insbesondere eine regelmäßige Abfolge von Verdickungen und Verengungen auf. The cavity resonator comprises at least one cell. It may comprise a plurality of cells, in particular longitudinally successive cells. Two adjacent cells may be dumbbell-shaped. In particular, the cavity has a regular sequence of thickenings and constrictions.

Der Hohlraum kann insbesondere von einem Mehrschichtensystem umgeben sein. Die Hohlraumwand kann insbesondere einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Hierbei ist zumindest die innerste Schicht galvanisch abgeschieden. Es können auch mehrere Schichten galvanisch abgeschieden sein. Es ist insbesondere möglich, die innersten zwei Schichten galvanisch abzuscheiden. The cavity may in particular be surrounded by a multilayer system. The cavity wall may in particular have a multilayer structure. In this case, at least the innermost layer is electrodeposited. It can also be galvanically deposited several layers. In particular, it is possible to electrodeposit the innermost two layers.

Die innerste Schicht weist insbesondere eine schweißnahtfreie Ausbildung auf. Hierdurch werden Verluste verringert, insbesondere die Qualität des Hohlraumresonators verbessert. In particular, the innermost layer has a weld-free design. As a result, losses are reduced, in particular the quality of the cavity resonator improved.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung bilden die innersten zwei Schichten des Hohlraumresonators eine Legierung. According to one aspect of the invention, the innermost two layers of the cavity resonator form an alloy.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die mindestens eine galvanisch abgeschiedene Schicht aus einem Material mit einer Sprungtemperatur T_c von mindestens 9 K, insbesondere mindestens 10 K, insbesondere mindestens 12 K, insbesondere mindestens 15 K, insbesondere mindestens 18 K, insbesondere mindestens 20 K, insbesondere mindestens 25 K, insbesondere mindestens 30 K, insbesondere mindestens 35 K. Bei Temperaturen unter der Sprungtemperatur T_c ist der Hohlraumresonator, insbesondere diese Schicht, supraleitend. Hierdurch werden Verluste verringert. Außerdem wird der Qualitätsfaktor (Q-Faktor) verbessert. According to a further aspect of the invention, the at least one electrodeposited layer is made of a material having a transition temperature T _c of at least 9 K, in particular at least 10 K, in particular at least 12 K, in particular at least 15 K, in particular at least 18 K, in particular at least 20 K. , in particular at least 25 K, in particular at least 30 K, in particular at least 35 K. At temperatures below the transition temperature T _{c of} the cavity resonator, in particular this layer, superconducting. This reduces losses. In addition, the quality factor (Q-factor) is improved.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die mindestens eine galvanisch abgeschiedene Schicht aus Niob. Es kann sich insbesondere um eine Schicht aus Niob und darauf abgeschiedene Schicht aus Zinn handeln. Diese beiden Schichten bilden insbesondere eine Niob3-Zinn-Legierung. Es ist auch möglich, direkt Nb₃Sn abzuscheiden. Die innerste Schicht kann auch aus MgB₂, NbN, NbTiN, V₃Si, Mo₃Re oder Nb₃Ge sein. According to one aspect of the invention, the at least one electrodeposited layer is niobium. In particular, it may be a layer of niobium and a layer of tin deposited thereon. These two layers form, in particular, a niobium-tin alloy. It is also possible to deposit Nb ₃ Sn directly. The innermost layer may also be MgB ₂ , NbN, NbTiN, V ₃ Si, Mo ₃ Re or Nb ₃ Ge.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die mindestens eine galvanisch abgeschiedene Schicht aus einem Material mit einer kritischen Magnetfeldstärke von mindestens 200 mT, insbesondere mindestens 300 mT, insbesondere mindestens 400 mT, insbesondere mindestens 500 mT. Im Falle einer Niob3-Zinn-Legierung beträgt die kritische Magnetfeldstärke 540 mT. Dies ermöglicht einen höheren Q-Faktor des Hohlraumresonators.According to a further aspect of the invention, the at least one electrodeposited layer is made of a material having a critical magnetic field strength of at least 200 mT, in particular at least 300 mT, in particular at least 400 mT, in particular at least 500 mT. In the case of a niobium-tin alloy, the critical magnetic field strength is 540 mT. This allows a higher Q factor of the cavity resonator.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die innerste Schicht eine Rauheit von höchstens 20 µm, insbesondere höchstens 10 µm, insbesondere höchstens 5 µm, insbesondere höchstens 2 µm, insbesondere höchstens 1 µm, insbesondere höchstens 500 nm, insbesondere höchstens 300 nm, insbesondere höchstens 200 nm, insbesondere höchstens 100 nm, insbesondere höchstens 50 nm, insbesondere höchstens 30 nm, insbesondere höchstens 20 nm, insbesondere höchstens 10 nm, insbesondere höchstens 5 nm, insbesondere höchstens 3 nm, insbesondere höchstens 2 nm, insbesondere höchstens 1 nm, insbesondere höchstens, insbesondere höchstens 0,5 nm, insbesondere höchstens 0,3 nm, insbesondere höchstens, nm, insbesondere höchstens 0,2 nm, insbesondere höchstens 0,1 nm auf. Die Rauheit kann hierbei nach EN ISO 25178 bestimmt werden. According to a further aspect of the invention, the innermost layer has a roughness of at most 20 μm, in particular at most 10 μm, in particular at most 5 μm, in particular at most 2 μm, in particular at most 1 μm, in particular at most 500 nm, in particular at most 300 nm, in particular at most 200 nm, in particular at most 100 nm, in particular at most 50 nm, in particular at most 30 nm, in particular at most 20 nm, in particular at most 10 nm, in particular at most 5 nm, in particular at most 3 nm, in particular at most 2 nm, in particular at most 1 nm, in particular at most, in particular at most 0.5 nm, in particular at most 0.3 nm, in particular at most, nm, in particular at most 0.2 nm, in particular at most 0.1 nm. The roughness here can after EN ISO 25178 be determined.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind auf die innerste Schicht weitere Schichten aufgetragen. Beispielsweise kann auf die innerste, supraleitende Schicht eine als Diffusionssperre wirkende Trennschicht, insbesondere aus Nickel, aufgetragen sein. According to a further aspect of the invention, further layers are applied to the innermost layer. For example, a separating layer acting as a diffusion barrier, in particular made of nickel, can be applied to the innermost, superconducting layer.

Des Weiteren kann eine äußere Schicht für die mechanische Stabilität der Kavität sorgen. Die äußere Schicht ist insbesondere aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit λ, beispielsweise aus Kupfer. Die Wärmeleitfähigkeit λ der äußeren Schicht beträgt insbesondere mindestens 100 W/mK, insbesondere mindestens 200 W/mK, insbesondere mindestens 300 W/mK, insbesondere mindestens 350 W/mK, insbesondere mindestens 400 W/mK und insbesondere mindestens 450 W/mK.Furthermore, an outer layer can provide the mechanical stability of the cavity. The outer layer is in particular made of a material having a high thermal conductivity λ, for example of copper. The thermal conductivity λ of the outer layer is in particular at least 100 W / mK, in particular at least 200 W / mK, in particular at least 300 W / mK, in particular at least 350 W / mK, in particular at least 400 W / mK and in particular at least 450 W / mK.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Hohlraumresonator einen Q-Faktor von mindestens 2,5 × 10¹⁰, insbesondere 5 × 10¹⁰, insbesondere mindestens 7 × 10¹⁰, insbesondere mindestens 9 × 10¹⁰ auf. Derartig hohe Q-Faktoren konnten mit den erfindungsgemäßen Hohlraumresonatoren bei einem Beschleunigungsgradienten von mindestens 10 MV/m erreicht werden. According to a further aspect of the invention, the cavity resonator has a Q-factor of at least 2.5 × 10 ¹⁰ , in particular 5 × 10 ¹⁰ , in particular at least 7 × 10 ¹⁰ , in particular at least 9 × 10 ¹⁰ . Such high Q factors could be achieved with the cavity resonators according to the invention with an acceleration gradient of at least 10 MV / m.

Die erfindungsgemäßen Hohlraumresonatoren finden insbesondere Anwendung in Freien Elektronenlasern (FEL). Derartige FEL können insbesondere als Strahlungsquelle für ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage oder eines Projektionsbelichtungssystems, insbesondere eines Projektionsbelichtungssystems mit mehreren Scannern dienen. The cavity resonators according to the invention are used in particular in free electron lasers (FEL). Such FELs may in particular serve as a radiation source for an illumination system of a projection exposure apparatus or of a projection exposure system, in particular of a projection exposure system with a plurality of scanners.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlraumresonators zu verbessern. Another object of the invention is to improve a method of manufacturing a cavity resonator.

Diese Aufgabe wird ein Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:

– Bereitstellen eines Grundkörpers;
– galvanisches Abscheiden mindestens einer Schicht auf dem Grundkörper,
– Entfernen des Grundkörpers zur Ausbildung eines Hohlraums,

wobei das galvanische Abscheiden bei einer Temperatur von höchstens 200°C, insbesondere höchstens 100°C geschieht. This task is a method with the following steps:

- Providing a body;
Galvanically depositing at least one layer on the base body,
Removing the main body to form a cavity,

wherein the electrodeposition occurs at a temperature of at most 200 ° C, in particular at most 100 ° C.

Das galvanische Abscheiden geschieht insbesondere bei einer Temperatur von höchstens 70°C, insbesondere höchstens 50°C. Es kann auch bei höchstens 30°C, insbesondere bei höchstens 25°C geschehen. The electrodeposition occurs in particular at a temperature of at most 70 ° C, in particular at most 50 ° C. It can also be at most 30 ° C, especially at most 25 ° C happen.

Hierdurch wird die Herstellung des Hohlraumresonators wesentlich vereinfacht. Dies führt insbesondere zu Kosteneinsparungen. Außerdem lässt sich die Qualität des Hohlraumresonators mit diesem Herstellungsverfahren deutlich verbessern. Der erfindungsgemäß hergestellte Hohlraumresonator hat insbesondere einen besonders hohen Q-Faktor. Für Details wird auf die Frage in der Beschreibung verwiesen. As a result, the production of the cavity resonator is substantially simplified. This leads in particular to cost savings. In addition, the quality of the cavity resonator can be significantly improved with this manufacturing method. The cavity resonator produced according to the invention has, in particular, a particularly high Q factor. For details, refer to the question in the description.

Der Grundkörper ist beispielsweise aus Aluminium. Er ist insbesondere aus einem Material, welches eine chemische Auflösung des Grundkörpers aus dem Hohlraum der Kavität ermöglicht. Er kann auch aus einem Material sein, welches ein Herausschmelzen aus dem Hohlraum ermöglicht, insbesondere aus einem Wood’schen Metall oder Roses Metall.The main body is made of aluminum, for example. It is in particular made of a material which allows a chemical dissolution of the body from the cavity of the cavity. It can also be made of a material which allows it to melt out of the cavity, in particular of a Wood's metal or Roses metal.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird auf dem Grundkörper zunächst eine Schicht aus Niob galvanisch abgeschieden. Bei dieser Schicht handelt es sich insbesondere um eine Schicht aus hochreinem Niob. Es kann auch direkt eine Schicht aus Nb₃Sn abgeschieden werden.According to one aspect of the invention, a layer of niobium is first electrodeposited on the base body. In particular, this layer is a layer of high-purity niobium. It is also possible to deposit a layer of Nb ₃ Sn directly.

Für die Abscheidung können eine oder mehrere der folgenden Alternativen vorgesehen sein:For the deposition, one or more of the following alternatives may be provided:

a) Abscheidung aus aprotischen Lösungsmittelna) deposition from aprotic solvents

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Abscheidung der Niobschicht auf dem Grundkörper ein Elektrolyt aus einer organischen Lösung mit mindestens einem Niobsalz, beispielsweise Niobhalogeniden oder organischen Niobverbindungen verwendet. According to a further aspect of the invention, an electrolyte of an organic solution with at least one niobium salt, for example niobium halides or organic niobium compounds, is used for depositing the niobium layer on the base body.

Bei der organischen Lösung kann es sich beispielsweise um Acetonitril oder Tetrahydrofuran handeln. Der Elektrolyt kann außerdem Leitsalze, beispielsweise Lithiumchlorid (LiCl) und/oder Kaliumchlorid (KCl) aufweisen. Die galvanisch Abscheidung der Niobschicht erfolgt insbesondere unter Sauerstoffabschluss. Die galvanische Abscheidung der Niobschicht erfolgt insbesondere unter Wasserabschluss.The organic solution may be, for example, acetonitrile or tetrahydrofuran. The electrolyte may also have conductive salts, for example, lithium chloride (LiCl) and / or potassium chloride (KCl). The galvanic deposition of the niobium layer takes place in particular with oxygen termination. The galvanic deposition of the niobium layer takes place, in particular, with exclusion of water.

b) Abscheidung aus ionischen Flüssigkeiten mit mind. einem Niobsalzb) Deposition from ionic liquids with at least one niobium salt

Als Kationen kann eine Auswahl aus folgenden Substanzen dienen: Imadazolium, Pyridinium, Pyrrolidinium, Guanidium, Uronium, Thiouronium, Morpholinium, Ammonium und Phosphonium. Diese Stoffe können insbesondere alkyliert sein. Cations may be selected from the following substances: imadazolium, pyridinium, pyrrolidinium, guanidium, uronium, Thiouronium, morpholinium, ammonium and phosphonium. These substances may in particular be alkylated.

Als Anionen können insbesondere Halogenide und komplexere Ionen, wie beispielsweise Tetrafluorobare, Tricluoracetate, Triflate, Hexafluorophosphate, Phospinate und Tosylate, sowie organische Ionen, wie beispielsweise Imide und Amide, dienen. As anions, in particular halides and more complex ions, such as tetrafluorobar, tricluoroacetates, triflates, hexafluorophosphates, phosphates and tosylates, and organic ions, such as imides and amides serve.

c) Abscheidung aus Dispersoidenc) Deposition from dispersoids

In die oben genannten Elektrolyte können Partikel oder Nanopartikel eingebracht sein, die die Eingeschaften der Schichten noch weiter verbessern, z.B. Gold-Partikel oder Titan oder VanadiumParticles or nanoparticles which further enhance the properties of the layers, e.g. Gold particles or titanium or vanadium

d) Strom-/Spannungs-ModulationDurch Modulation der Stromdichte (Pulsplating) d) Current / Voltage Modulation By Modulation Of Current Density (Pulse Plating)

sowie unterschiedliche Ionenkonzentrationen können Ionen mit unterschiedlichem Potential in zwei Schichten abgeschieden werden. As well as different ion concentrations, ions with different potential can be deposited in two layers.

Der Elektrolyt enthält Nb- und Sn-Salze. Er werden Nano-Multilayer-Schichten hergestellt, die bei erhöhten Temperaturen (Tempern) ineinander diffundieren und so Nb₃Sn bilden.The electrolyte contains Nb and Sn salts. It is manufactured nano-multilayer layers, which diffuse into each other at elevated temperatures (annealing) and thus form Nb ₃ Sn.

e) Multi-Layer-Schichten aus zwei Elektrolytene) Multi-layer layers of two electrolytes

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auf die Schicht aus Niob eine Schicht aus Zinn galvanisch abgeschieden. Die Schicht aus Zinn kann insbesondere im Verhältnis 1:3 zur Niob-Schicht aufgebracht werden. Beispielsweise kann auf eine Niobschicht mit einer Dicke von etwa 51 μm eine Zinnschicht mit einer Dicke von etwa 17 μm aufgebracht werden. Das Zinn kann in das Niob diffundieren. Es bildet sich insbesondere eine Niob3-Zinn-Legierung (Nb₃Sn-Legierung). Die Legierungsbildung kann durch Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 200°C bis 600°C unterstützt werden. Die Erhitzung ist insbesondere nach der galvanischen Abscheidung vorgesehen.According to another aspect of the invention, a layer of tin is electrodeposited onto the layer of niobium. The layer of tin can be applied in particular in the ratio 1: 3 to the niobium layer. For example, a tin layer having a thickness of about 17 μm can be applied to a niobium layer having a thickness of about 51 μm. The tin can diffuse into the niobium. In particular, a niobium-tin alloy (Nb ₃ Sn alloy) is formed. Alloying may be assisted by heating to a temperature in the range of 200 ° C to 600 ° C. The heating is provided in particular after the electrodeposition.

f) Legierungsabscheidungf) alloy deposition

Direkte Abscheidung von Nb3Sn aus einem Elektrolyt.Direct deposition of Nb3Sn from an electrolyte.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Grundkörper vor dem galvanischen Abscheiden der mindestens einen Schicht auf eine gewünschte Rauheit von höchstens 500 nm, insbesondere höchstens 300 nm, insbesondere höchstens 200 nm, insbesondere höchstens, 100 nm, insbesondere höchstens 50 nm, insbesondere höchstens 30 nm, insbesondere höchstens 20 nm, insbesondere höchstens 10 nm, insbesondere höchstens 5 nm, insbesondere höchstens 3 nm, insbesondere höchstens 2 nm, insbesondere höchstens 1 nm, insbesondere höchstens 0,5 nm, insbesondere höchstens 0,3 nm, insbesondere höchstens 0,2 nm, insbesondere höchstens 0,1 nm präpariert. Hierfür kann eine Beschichtung auf dem Grundkörper aufgebracht werden. Der Grundkörper kann beispielsweise mit einer NiP-Schicht (chemisch Nickel) beschichtet sein. Diese NiP-Schicht kann hervorragend poliert oder diamant-bearbeitet werden, um Rauigkeiten mit 0,2 nm RMS herzustellen.According to a further aspect of the invention, before the electrodeposition of the at least one layer, the base body is adjusted to a desired roughness of at most 500 nm, in particular at most 300 nm, in particular at most 200 nm, in particular at most, 100 nm, in particular at most 50 nm, in particular at most 30 nm, in particular at most 20 nm, in particular at most 10 nm, in particular at most 5 nm, in particular at most 3 nm, in particular at most 2 nm, in particular at most 1 nm, in particular at most 0.5 nm, in particular at most 0.3 nm, in particular at most 0 2 nm, in particular at most 0.1 nm prepared. For this purpose, a coating can be applied to the base body. The main body can be coated, for example, with a NiP (chemically nickel) layer. This NiP layer can be excellently polished or diamond machined to produce roughness with 0.2 nm RMS.

Eine derartig geringe Rauheit des Grundkörpers kann auch durch Polieren erreicht werden. Such a low roughness of the base body can also be achieved by polishing.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren weist die innerste Schicht der Kavität, welche den Hohlraum nach außen begrenzt, nach dem Herauslösen des Grundkörpers im Wesentlichen dieselbe Rauheit auf wie der Grundkörper. Ein weiteres Polieren der inneren Oberfläche kann daher entfallen. In the production method according to the invention, the innermost layer of the cavity, which delimits the hollow space to the outside, has substantially the same roughness as the basic body after the basic body has been detached. Further polishing of the inner surface can therefore be omitted.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, durch einen mehrfachen Wechsel der galvanischen Bäder ein Mehrschichtensystem (Multilayer) aus verschiedenen Materialien abzuscheiden. Ein derartiger Multilayer kann vorteilhafte Eigenschaften für den Betrieb der Kavität haben. Alternierend werden aus zwei Elektrolyten beispielsweise je 10 µm Nb und 3,3 µm Sn abgeschieden. Dieses Schichtsystem begünstigt beim anschließenden Tempern die Bildung einer homogenen Nb₃Sn-Schicht. Die Nb₃Sn-Schicht hat eine Dicke von mindestens 80 nm.According to a further aspect of the invention, it is provided to deposit a multilayer system (multilayer) of different materials by a multiple change of the galvanic baths. Such a multilayer may have advantageous properties for the operation of the cavity. Alternately, for example, 10 .mu.m Nb and 3.3 .mu.m. Sn are deposited from each of two electrolytes. This layer system favors the subsequent annealing, the formation of a homogeneous Nb ₃ Sn layer. The Nb ₃ Sn layer has a thickness of at least 80 nm.

Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, eine Strahlungsquelle, insbesondere eine Strahlungsquelle für ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage oder eines Projektionsbelichtungssystems, insbesondere eines Projektionsbelichtungssystems mit mehreren Scannern und einem Beschleuniger, insbesondere einem Teilchenbeschleuniger, insbesondere für Elektronen oder Positronen, zu verbessern. Further objects of the invention are to improve a radiation source, in particular a radiation source for an illumination system of a projection exposure apparatus or a projection exposure system, in particular a projection exposure system with a plurality of scanners and an accelerator, in particular a particle accelerator, in particular for electrons or positrons.

Diese Aufgaben werden durch eine Strahlungsquelle beziehungsweise einen Beschleuniger mit mindestens einem Hohlraumresonator gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus den vorhergehend für den Hohlraumresonator beschriebenen. These objects are achieved by a radiation source or an accelerator having at least one cavity resonator according to the preceding description. The advantages result from the previously described for the cavity resonator.

Bei der Strahlungsquelle handelt es sich insbesondere um eine EUV-Strahlungsquelle, das heißt um eine Strahlungsquelle, welche Strahlung im EUV-Bereich, insbesondere im Bereich von 5 nm bis 30 nm, insbesondere bei etwa 13,5 nm oder 6,7 nm emittiert. Bei der Strahlungsquelle handelt es sich insbesondere um einen Freie-Elektronen-Laser (FEL). In particular, the radiation source is an EUV radiation source, ie a radiation source which emits radiation in the EUV range, in particular in the range from 5 nm to 30 nm, in particular at approximately 13.5 nm or 6.7 nm. The radiation source is in particular a free-electron laser (FEL).

Bezüglich der allgemeinen Details einer derartigen Strahlungsquelle sei auf die US 2007/0 152 171 A1 verwiesen. Regarding the general details of such a radiation source is on the US 2007/0152171 A1 directed.

Weitere Details und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen: Further details and details of the invention will become apparent from the description of embodiments with reference to the drawings. Show it:

1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen exemplarischen Hohlraumresonator, 1 a schematic sectional view through an exemplary cavity resonator,

2 eine schematische Darstellung eines Grundkörpers zur Herstellung eines Hohlraumresonators, 2 a schematic representation of a base body for producing a cavity resonator,

3 eine schematische Darstellung der galvanischen Abscheidung einer Schicht auf dem Grundkörper, 3 a schematic representation of the galvanic deposition of a layer on the base body,

4 eine schematische Darstellung des Hohlraumresonators nach Auflösen des Grundkörpers, 4 a schematic representation of the cavity resonator after dissolution of the body,

5 eine Ausschnittsvergrößerung des Bereichs V aus der 4, und 5 an enlarged detail of the area V of the 4 , and

6 eine schematische Darstellung eines Freie-Elektronen-Lasers (FEL). 6 a schematic representation of a free-electron laser (FEL).

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlraumresonators 1 beschrieben. The following is a method of manufacturing a cavity resonator 1 described.

Zur Herstellung des Hohlraumresonators 1 wird zunächst ein Grundkörper 2 bereitgestellt. Der Grundkörper 2 hat gerade die Form eines späteren Hohlraums 3. Der Grundkörper 2 bildet insbesondere einen Formkörper beziehungsweise ein Negativ zur Herstellung des Hohlraums 3. Der Grundkörper 2 weist insbesondere gerade die Form des Innenvolumens des Hohlraums 3 auf. For the production of the cavity resonator 1 becomes first a basic body 2 provided. The main body 2 has just the shape of a later cavity 3 , The main body 2 forms in particular a shaped body or a negative for the production of the cavity 3 , The main body 2 In particular, it is precisely the shape of the internal volume of the cavity 3 on.

Der Grundkörper 2 kann beispielsweise aus Aluminium sein. Er ist insbesondere aus einem Material, welches chemisch aufgelöst oder ausgeschmolzen werden kann. The main body 2 may be, for example, aluminum. It is in particular of a material which can be chemically dissolved or melted out.

Der Grundkörper 2 kann insbesondere aus einem Opfermaterial sein. The main body 2 may in particular be a sacrificial material.

Der Grundkörper 2 weist eine Oberfläche auf, welche auf eine gewünschte Rauheit präpariert werden kann. Zur Erzielung der gewünschten Rauheit kann der Grundkörper 2 beschichtet und/oder poliert werden. Der Grundkörper 2 kann insbesondere eine Beschichtung aufweisen oder mit einer Beschichtung versehen werden. Er kann, insbesondere nach einer Präparierung, eine Oberflächenrauheit von höchstens 10 µm, insbesondere höchstens 5 µm, insbesondere höchstens 1 µm, insbesondere höchstens 500 nm, insbesondere höchstens 300 nm, insbesondere höchstens 200 nm, insbesondere höchstens 100 nm, insbesondere höchstens 50 nm, insbesondere höchstens 30 nm, insbesondere höchstens 20 nm, insbesondere höchstens 10 nm, insbesondere höchstens 5 nm, insbesondere höchstens 3 nm, insbesondere höchstens 2 nm, insbesondere höchstens 1 nm, insbesondere höchstens 0,5 nm, insbesondere höchstens 0,3 nm, insbesondere höchstens, nm, insbesondere höchstens 0,2 nm, insbesondere höchstens 0,1 nm aufweisen. Diese Angaben beziehen sich insbesondere auf die Bestimmung der Oberflächenrauheit nach EN ISO 25178 .The main body 2 has a surface which can be prepared to a desired roughness. To achieve the desired roughness of the main body 2 coated and / or polished. The main body 2 may in particular have a coating or be provided with a coating. It may, in particular after a preparation, have a surface roughness of at most 10 μm, in particular at most 5 μm, in particular at most 1 μm, in particular at most 500 nm, in particular at most 300 nm, in particular at most 200 nm, in particular at most 100 nm, in particular at most 50 nm, in particular at most 30 nm, in particular at most 20 nm, in particular at most 10 nm, in particular at most 5 nm, in particular at most 3 nm, in particular at most 2 nm, in particular at most 1 nm, in particular at most 0.5 nm, in particular at most 0.3 nm, in particular at most, nm, in particular at most 0.2 nm, in particular at most 0.1 nm. This information relates in particular to the determination of the surface roughness EN ISO 25178 ,

Auf den Grundkörper 2 wird galvanisch eine Schicht, insbesondere eine Niob-Schicht 4 aufgetragen. Die Niob-Schicht 4 kann vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 10 μm bis 500 μm aufweisen. Die Dicke beträgt allgemein mindestens 100 nm, insbesondere mindestens 500 nm, insbesondere mindestens 1 µm. Sie beträgt vorzugsweise höchstens 2 mm, insbesondere höchstens 1 mm, insbesondere höchstens 300 µm, insbesondere höchstens 100 µm.On the main body 2 is galvanically a layer, in particular a niobium layer 4 applied. The niobium layer 4 may preferably have a thickness in the range of 10 microns to 500 microns. The thickness is generally at least 100 nm, in particular at least 500 nm, in particular at least 1 μm. It is preferably at most 2 mm, in particular at most 1 mm, in particular at most 300 μm, in particular at most 100 μm.

Zur galvanischen Abscheidung der Niob-Schicht 4 auf dem Grundkörper 2 wird ein Elektrolyt 5 bereitgestellt. Der Elektrolyt 5 umfasst eine organische Lösung 12, beispielsweise Acetonitril oder Tetrahydrofuran. Der Elektrolyt 5 enthält außerdem Niobsalze, beispielsweise Niobhalogenide oder organische Niobverbindungen. Der Elektrolyt 5 kann außerdem weitere Leitsalze, beispielsweise Lithiumchlorid (LiCl) und/oder Kaliumchlorid (KCl), enthalten. For the galvanic deposition of the niobium layer 4 on the body 2 becomes an electrolyte 5 provided. The electrolyte 5 includes an organic solution 12 For example, acetonitrile or tetrahydrofuran. The electrolyte 5 also contains niobium salts, for example niobium halides or organic niobium compounds. The electrolyte 5 may also contain other conductive salts, for example lithium chloride (LiCl) and / or potassium chloride (KCl).

Die galvanische Abscheidung erfolgt insbesondere unter Sauerstoff- und Wasserabschluss. The galvanic deposition takes place in particular under oxygen and water.

Als Kationen können Imadazolium, Pyridinium, Pyrrolidinium, Guanidium, Uronium, Thiouronium, Morpholinium, Ammonium und Phosphonium verwendet werden. Imadazolium, pyridinium, pyrrolidinium, guanidium, uronium, thiouronium, morpholinium, ammonium and phosphonium can be used as cations.

Als Anionen können Halogenide und komplexere Ionen, wie beispielsweise Tetrafluorobare, Tricluoracetate, Triflate, Hexafluorophosphate, Phospinate und Tosylate, sowie organische Ionen, wie beispielsweise Imide und Amide, verwendet werden. As anions, halides and more complex ions such as tetrafluoroborane, tricloroacetates, triflates, hexafluorophosphates, phosphates and tosylates, as well as organic ions such as imides and amides can be used.

Zur galvanischen Beschichtung des Grundkörpers 2 ist dieser mit einem Minuspol 6 einer Stromquelle 7 elektrisch leitend verbunden. Eine Anode 9 ist in den Elektrolyt 5 getaucht und mit einem Pluspol 8 der Stromquelle 7 elektrisch leitend verbunden.For galvanic coating of the base body 2 is this with a negative pole 6 a power source 7 electrically connected. An anode 9 is in the electrolyte 5 dipped and with a positive pole 8th the power source 7 electrically connected.

Die Stromquelle 7 ist mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Steuereinheit steuerbar. Sie kann insbesondere gepulst betrieben werden. Durch Modulation der Stromdichte (Pulsplating) sowie durch unterschiedliche Ionenkonzentrationen können Ionen mit unterschiedlichem Potential in zwei Schichten abgeschieden werden. The power source 7 is controllable by means of a control unit, not shown in the figures. It can be operated in particular pulsed. By modulation of the current density (pulse plating) as well as by different ion concentrations For example, ions with different potentials can be deposited in two layers.

Der Elektrolyt 5 wird insbesondere bei einem Druck im Bereich von 90 kPa bis 110 kPa und auf einer Temperatur im Bereich von 10°C bis 100°C gehalten. Die Temperatur des Elektrolyts 5 liegt insbesondere unterhalb des Siedepunkts der organischen Lösung. Sie beträgt insbesondere höchstens 70°C, insbesondere höchstens 50°C, insbesondere höchstens 30°C, insbesondere bei höchstens 25°C. The electrolyte 5 is maintained in particular at a pressure in the range of 90 kPa to 110 kPa and at a temperature in the range of 10 ° C to 100 ° C. The temperature of the electrolyte 5 is in particular below the boiling point of the organic solution. It is in particular at most 70 ° C, in particular at most 50 ° C, in particular at most 30 ° C, in particular at most 25 ° C.

Mit Hilfe des Elektrolyten 5 wird zumindest die Niob-Schicht 4 auf dem Grundkörper 2 abgeschieden. Es ist auch möglich, direkt eine Schicht aus Nb₃Sn auf dem Grundkörper 2 abzuscheiden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, unterschiedliche Elektrolyten 5 bereitzustellen. Es ist insbesondere möglich, durch einen Wechsel, insbesondere durch einen mehrfachen Wechsel, der Elektrolyte 5 ein Schichtensystem (Multilayer) aus verschiedenen Materialien abzuscheiden. Es ist insbesondere möglich, ein Schichtensystem (Multilayer) abzuscheiden, welches später den Hohlraum 3 begrenzt, das heißt direkt an diesen angrenzt beziehungsweise die Innenseite des Hohlraumresonators bildet. Ein derartiger Multilayer kann zu vorteilhaften Eigenschaften für den Betrieb des Hohlraumresonators 1 führen. Eine äußere Lage aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit kann beispielsweise die thermische Last im Betrieb besser abführen als Niob. Die äußere Schicht kann auch eine höhere mechanische Stabilität als Niob bieten.With the help of the electrolyte 5 will at least be the niobium layer 4 on the body 2 deposited. It is also possible to directly apply a layer of Nb ₃ Sn on the base body 2 deposit. According to an advantageous embodiment, different electrolytes are provided 5 provide. It is in particular possible, by a change, in particular by a multiple change, the electrolytes 5 to separate a layer system (multilayer) from different materials. In particular, it is possible to deposit a layer system (multilayer), which later becomes the cavity 3 limited, that is directly adjacent to this or forms the inside of the cavity resonator. Such a multilayer can provide advantageous properties for the operation of the cavity resonator 1 to lead. For example, an outer layer of high conductivity material can better dissipate the thermal load during operation than niobium. The outer layer may also provide higher mechanical stability than niobium.

Auf die Niob-Schicht 4 kann insbesondere eine Zinn-Schicht aufgebracht werden. Die Zinn-Schicht kann insbesondere ebenfalls galvanisch abgeschieden werden. Sie kann ebenfalls im Elektrolyt 5 abgeschieden werden. Die Zinn-Schicht kann insbesondere im Verhältnis 1:3 relativ zur Niob-Schicht auf diese aufgebracht werden. Die Zinn-Schicht kann insbesondere ein Drittel der Dicke der Niob-Schicht 4 aufweisen. On the niobium layer 4 In particular, a tin layer can be applied. In particular, the tin layer can also be electrodeposited. It can also be in the electrolyte 5 be deposited. The tin layer can be applied to it in particular in the ratio 1: 3 relative to the niobium layer. The tin layer may in particular be one third of the thickness of the niobium layer 4 exhibit.

Das Zinn aus der Zinn-Schicht kann daraufhin in das Niob der Niob-Schicht 4 diffundieren und eine Niob-Zinn-Legierung 4a (Nb₃Sn-Legierung) bilden. Eine derartige Legierung hat eine besonders hohe Sprungtemperatur T_c. Die Sprungtemperatur T_c von Niob-Zinn liegt bei über 18 K und damit höher als die Sprungtemperatur von reinem Niob. Alternative Nioblegierungen, insbesondere Niob-Germanium (Nb₃Ge) oder Nioblegierungen mit Stickstoff, Sauerstoff oder AlGe sind ebenso möglich. Alternativ ist auch eine Schicht aus Magnesiumdiborid (MgB₂) möglich. MgB₂ hat eine Sprungtemperatur T_c von 39 K.The tin from the tin layer can then enter the niobium of the niobium layer 4 diffuse and a niobium-tin alloy 4a (Nb ₃ Sn alloy) form. Such an alloy has a particularly high transition temperature T _c . The transition temperature T _c of niobium-tin is above 18 K, which is higher than the transition temperature of pure niobium. Alternative niobium alloys, especially niobium germanium (Nb ₃ Ge) or niobium alloys with nitrogen, oxygen or AlGe are also possible. Alternatively, a layer of magnesium diboride (MgB ₂ ) is possible. MgB ₂ has a critical temperature T _c of 39 K.

Die Legierungsbildung kann durch Erhitzen (Tempern) unterstützt werden.The alloy formation can be assisted by heating (tempering).

Sodann kann auf die innerste Lage mit der Niob-Schicht 4 sowie der gegebenenfalls auf diese aufgebrachte Zinn-Schicht, insbesondere auf die Niob-Zinn-Schicht, eine Trennschicht 10 aufgetragen werden. Die Trennschicht 10 kann insbesondere aus Nickel sein. Die Trennschicht 10 kann auch aus Cobalt sein. Then can on the innermost layer with the niobium layer 4 as well as the optionally applied to this tin layer, in particular to the niobium-tin layer, a release layer 10 be applied. The separation layer 10 may in particular be nickel. The separation layer 10 can also be cobalt.

Die Trennschicht und die darauf folgende äußere Schicht werden ebenfalls galvanisch abgeschieden.The release layer and the subsequent outer layer are also electrodeposited.

Auf die Trennschicht 10 wird eine Stabilisierungsschicht 11 aufgebracht. Die Stabilisierungsschicht 11 sorgt für die mechanische Stabilität des Hohlraumresonators 1. Die Stabilisierungsschicht 11 ist aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit λ. Die Wärmeleitfähigkeit λ des Materials der Stabilisierungsschicht 11 beträgt insbesondere mindestens 100 W/mK, insbesondere mindestens 200 W/mK, insbesondere mindestens 300 W/mK, insbesondere mindestens 400 W/mK. On the separation layer 10 becomes a stabilizing layer 11 applied. The stabilization layer 11 ensures the mechanical stability of the cavity resonator 1 , The stabilization layer 11 is made of a material with a high thermal conductivity λ. The thermal conductivity λ of the material of the stabilization layer 11 is in particular at least 100 W / mK, in particular at least 200 W / mK, in particular at least 300 W / mK, in particular at least 400 W / mK.

Die Stabilisierungsschicht 11 kann aus Kupfer sein. Alternativ kann die Stabilisierungsschicht 11 auch aus Silber oder aus Kupfer und Diamant sein. The stabilization layer 11 can be made of copper. Alternatively, the stabilizing layer 11 also be made of silver or of copper and diamond.

Sie kann eine Dicke im Bereich von 1 mm bis 3 mm, insbesondere von etwa 2 mm aufweisen. It may have a thickness in the range of 1 mm to 3 mm, in particular of about 2 mm.

In einem finalen Schritt wird der Grundkörper 2 zur Ausbildung des Hohlraums 3 entfernt. Der Grundkörper 2 kann insbesondere chemisch aufgelöst werden. In a final step becomes the main body 2 for the formation of the cavity 3 away. The main body 2 can be dissolved in particular chemically.

Die dem Hohlraum 3 zugewandte, innere Oberfläche des Hohlraumresonators 1 weist nach dem Herauslösen des Grundkörpers 2 im Wesentlichen dieselbe Oberflächenrauheit auf wie der Grundkörper 2 direkt vor dem galvanischen Aufbringen der Niob-Schicht 4. Die innere Oberfläche des Hohlraumresonators 1 weist insbesondere nach dem Herauslösen des Grundkörpers 2 eine Oberflächenrauheit von höchstens 20 µm, insbesondere höchstens 10 µm, insbesondere höchstens 5 µm, insbesondere höchstens 2 µm, insbesondere höchstens 1 µm, insbesondere höchstens 500 nm, insbesondere höchstens 300 nm, insbesondere höchstens 200 nm, insbesondere höchstens 100 nm, insbesondere höchstens 50 nm, insbesondere höchstens 30 nm, insbesondere höchstens 20 nm, insbesondere höchstens 10 nm, insbesondere höchstens 5 nm, insbesondere höchstens 3 nm, insbesondere höchstens 2 nm, insbesondere höchstens 1 nm, insbesondere höchstens 0,5 nm, insbesondere höchstens 0,3 nm, insbesondere höchstens, nm, insbesondere höchstens 0,2 nm, insbesondere höchstens 0,1 nm auf. Ein weiteres Polieren der inneren Oberfläche kann daher entfallen. The the cavity 3 facing, inner surface of the cavity resonator 1 points after the extraction of the body 2 essentially the same surface roughness as the base body 2 directly before the galvanic application of the niobium layer 4 , The inner surface of the cavity resonator 1 points in particular after the extraction of the body 2 a surface roughness of at most 20 μm, in particular at most 10 μm, in particular at most 5 μm, in particular at most 2 μm, in particular at most 1 μm, in particular at most 500 nm, in particular at most 300 nm, in particular at most 200 nm, in particular at most 100 nm, in particular at most 50 nm, in particular at most 30 nm, in particular at most 20 nm, in particular at most 10 nm, in particular at most 5 nm, in particular at most 3 nm, in particular at most 2 nm, in particular at most 1 nm, in particular at most 0.5 nm, in particular at most 0.3 nm , in particular at most, nm, in particular at most 0.2 nm, in particular at most 0.1 nm. Further polishing of the inner surface can therefore be omitted.

Bei dem vorhergehend beschriebenen Herstellungsverfahren werden Schweißvorgänge, insbesondere aufwändiges Elektronenstrahlschweißen, weitestgehend vermieden. Dies erleichtert die Herstellung. Außerdem wird hierdurch die Qualität des Hohlraumresonators 1, insbesondere dessen Qualitäts-Faktor (Q-Faktor) verbessert. Es ist insbesondere möglich, Hohlraumresonatoren 1 mit Q-Faktoren von mehr als 2,5 × 10¹⁰, insbesondere mehr als 5 × 10¹⁰, insbesondere mehr als 7 × 10¹⁰, insbesondere mehr als 9 × 10¹⁰ gemessen bei einem Beschleunigungsgradienten von mindestens 10 MV/m herzustellen. In the manufacturing method described above, welding processes, in particular costly electron beam welding, are largely avoided. This facilitates the production. In addition, this is the quality of the cavity resonator 1 , in particular its quality factor (Q-factor) improved. It is particularly possible cavity resonators 1 with Q-factors of more than 2.5 × 10 ¹⁰ , in particular more than 5 × 10 ¹⁰ , in particular more than 7 × 10 ¹⁰ , in particular more than 9 × 10 ¹⁰ measured at an acceleration gradient of at least 10 MV / m produce.

Das vorhergehend beschriebene Herstellungsverfahren führt dazu, dass der Hohlraumresonator 1 auf den Innenseiten keine Nähte, insbesondere keine Schweißnähte, aufweist. Dies kann zu einer Steigerung des Q-Faktors führen.The manufacturing method described above results in that the cavity resonator 1 on the insides no seams, in particular no welds has. This can lead to an increase of the Q-factor.

Das vorhergehend beschriebene Herstellungsverfahren führt außerdem zu einer verbesserten Reinheit der innersten Schicht. The manufacturing method described above also leads to an improved purity of the innermost layer.

Im Folgenden werden weitere Details des Hohlraumresonators 1 beschrieben. Wie in der 1 exemplarisch dargestellt ist, weist der Hohlraumresonator eine Mehrzahl von Zellen 13 auf. Die Zellen 13 weisen eine ovale Form auf. Sie sind entlang einer Mittel-Längs-Achse 14 aneinandergereiht. Jeweils zwei benachbarte Zellen werden aufgrund ihrer Form auch als Hantel bezeichnet. Zwischen zwei Zellen 13 ist jeweils eine Verengung 15, welche auch als Iris bezeichnet wird, angeordnet. Im Bereich der Verengung 15 kann jeweils ein Versteifungsring 16 vorgesehen sein. Below are more details of the cavity resonator 1 described. Like in the 1 is shown as an example, the cavity has a plurality of cells 13 on. The cells 13 have an oval shape. They are along a central longitudinal axis 14 strung together. Each two adjacent cells are called dumbbells because of their shape. Between two cells 13 is a constriction 15 , which is also referred to as iris arranged. In the area of constriction 15 can each have a stiffening ring 16 be provided.

Der Hohlraumresonator 1 kann auch eine einzige Zelle 13 aufweisen.The cavity resonator 1 can also be a single cell 13 exhibit.

Der Hohlraumresonator 1 weist eine Einlassöffnung 17 auf. Er weist außerdem eine Inspektionsöffnung 18 auf. The cavity resonator 1 has an inlet opening 17 on. He also has an inspection opening 18 on.

Der Hohlraumresonator 1 bildet eine sich in Richtung der Mittel-Längs-Achse 14 erstreckende Strahlröhre 19. Die Strahlröhre 19 ist an beiden Enden offen. The cavity resonator 1 forms one in the direction of the central longitudinal axis 14 extending beam tube 19 , The ray tube 19 is open at both ends.

Ein derartiger Hohlraumresonator dient beispielsweise zur Beschleunigung eines Elektronenstrahls oder Positronenstrahls. Er findet insbesondere Anwendung in Strahlungsquellen vom Typ eines Freie Elektronenlasers (FEL). Da die innerste, den Hohlraum 3 begrenzende Schicht bei Temperaturen unterhalb der Sprungtemperatur T_c supraleitend ist, wird der Hohlraumresonator 1 vereinfachend auch als supraleitender Hohlraumresonator 1 oder supraleitende Kavität bezeichnet. Such a cavity resonator serves, for example, to accelerate an electron beam or positron beam. It finds particular application in radiation sources of the free electron laser (FEL) type. Because the innermost, the cavity 3 limiting layer at temperatures below the critical temperature T _{c is} superconducting, is the cavity resonator 1 simplifying as a superconducting cavity resonator 1 or superconducting cavity.

Im Betrieb wird im Hohlraum 3 des Hohlraumresonators 1 ein oszillierendes elektrisches Feld resonant angeregt. Je nach Geometrie des Hohlraumresonators 1 liegen die Schwingungsfrequenzen des Feldes bei einigen 100 MHz bis zu 15 GHz oder auch mehr. Die Elektronen oder Positronen können mit Hilfe des elektrischen Feldes beschleunigt werden. Sie können den Hohlraumresonator 1 mit höherer Energie als beim Eintritt in denselben verlassen. In operation, in the cavity 3 of the cavity resonator 1 an oscillating electric field resonantly excited. Depending on the geometry of the cavity resonator 1 the oscillation frequencies of the field are at some 100 MHz up to 15 GHz or even more. The electrons or positrons can be accelerated by means of the electric field. You can use the cavity resonator 1 leave with higher energy than when entering it.

Zur Quantifizierung der Qualität des Hohlraumresonators 1 dienen insbesondere die folgenden zwei Parameter: Der Qualitätsfaktor Q und der Beschleunigungsgradient. To quantify the quality of the cavity resonator 1 In particular, the following two parameters are used: the quality factor Q and the acceleration gradient.

Der Qualitätsfaktor Q gibt die Anzahl der Schwingungen N des elektrischen Feldes an, nach denen die im Hohlraumresonator 1 eingespeiste elektrische Leistung auf einen Wert von 1/e abgefallen ist, multipliziert mit einem Faktor 2π, Q = 2πN. The quality factor Q indicates the number of oscillations N of the electric field, according to those in the cavity resonator 1 fed electric power has dropped to a value of 1 / e multiplied by a factor 2π, Q = 2πN.

Der Q-Faktor der erfindungsgemäß hergestellten Hohlraumresonatoren 1 kann größer als 2,5 × 10¹⁰, insbesondere größer als 5 × 10¹⁰, insbesondere größer als 7 × 10¹⁰, insbesondere größer als 9 × 10¹⁰ sein. Q-Faktor und Gradient hängen voneinander ab. Die angegebenen Werte des Q-Faktors beziehen sich auf einen Beschleunigungsgradienten von mindestens 10 MV/m. The Q-factor of the cavity resonators made according to the invention 1 may be greater than 2.5 × 10 ¹⁰ , in particular greater than 5 × 10 ¹⁰ , in particular greater than 7 × 10 ¹⁰ , in particular greater than 9 × 10 ¹⁰ be. Q-factor and gradient depend on each other. The specified values of the Q-factor refer to an acceleration gradient of at least 10 MV / m.

Der Beschleunigungsgradient des erfindungsgemäß hergestellten Hohlraumresonators 1 kann größer als 20 MV/m, insbesondere größer als 30 MV/m sein. Es konnten Beschleunigungsgradienten von bis zu etwa 40 MV/m erreicht werden. Bei den erfindungsgemäßen Hohlraumresonatoren 1 ist die innerste galvanisch abgeschiedene Schicht beziehungsweise die innersten Schichten, welche gegebenenfalls eine Legierung bilden, aus einem Material mit einer kritischen Magnetfeldstärke von mindestens 200 mT, insbesondere mindestens 300 mT, insbesondere mindestens 400 mT, insbesondere mindestens 500 mT. Die kritische Magnetfeldstärke von Niob-Zinn liegt bei etwa 540 mT. The acceleration gradient of the cavity resonator produced according to the invention 1 can be greater than 20 MV / m, in particular greater than 30 MV / m. Acceleration gradients of up to about 40 MV / m could be achieved. In the cavity resonators according to the invention 1 is the innermost electrodeposited layer or the innermost layers, which optionally form an alloy, of a material having a critical magnetic field strength of at least 200 mT, in particular at least 300 mT, in particular at least 400 mT, in particular at least 500 mT. The critical magnetic field strength of niobium-tin is about 540 mT.

Der Hohlraumresonator 1 kann im Wesentlichen kontinuierlich betrieben werden (CW-Modus). Hierbei wird das Feld in der Kavität permanent angeregt. Das heißt es wird kontinuierlich RF-Leistung eingespeist, um Verluste auszugleichen.The cavity resonator 1 can essentially be operated continuously (CW mode). Here, the field in the cavity is permanently excited. That is, it is fed continuously RF power to compensate for losses.

Beim Betrieb des Hohlraumresonators 1 durchlaufen Elektronenpakete denselben insbesondere mit Wiederholungsraten im Bereich von Megahertz. During operation of the cavity resonator 1 In particular, electron packets travel through them at repetition rates in the megahertz range.

Im CW-Betrieb muss die Verlustleistung permanent nachgeführt werden. Gleichzeitig wird die produzierte Wärme abgeführt. Hierbei kommt der hohe Q-Faktor besonders vorteilhaft zur Geltung.In CW operation, the power loss must be permanently tracked. At the same time, the heat produced is dissipated. Here, the high Q-factor is particularly advantageous advantage.

Der Hohlraumresonator 1 umfasst mindestens eine aus einer Salzlösung galvanisch abgeschiedene Schicht, insbesondere eine aus einer Salzlösung galvanisch abgeschiedene Niob-Schicht 4. The cavity resonator 1 comprises at least one layer electrodeposited from a saline solution, in particular a niobium layer which is electrodeposited from a saline solution 4 ,

Die galvanische abgeschiedene Schicht kann insbesondere die innerste Schicht, welche den Hohlraum 3 begrenzt, bilden, das heißt direkt an diesen angrenzen beziehungsweise die innere Oberfläche des Hohlraumresonators 1 bilden. Die innerste Schicht, das heißt die innere Oberfläche des Hohlraumresenators 1, kann insbesondere durch eine Legierung aus mehreren galvanisch abgeschiedenen Schichten gebildet werden. The electrodeposited layer may in particular be the innermost layer which defines the cavity 3 limited form, that is directly adjacent to this or the inner surface of the cavity resonator 1 form. The innermost layer, that is the inner surface of the cavity resonator 1 , can be formed in particular by an alloy of a plurality of electrodeposited layers.

Die innerste Schicht des Hohlraumresonators 1 ist insbesondere aus einem Material mit einer Sprungtemperatur T_c von mindestens 9 K, insbesondere mindestens 10 K, insbesondere mindestens 12 K, insbesondere mindestens 15 K, insbesondere mindestens 18 K, insbesondere mindestens 20 K, insbesondere mindestens 25 K, insbesondere mindestens 30 K, insbesondere mindestens 35 K und insbesondere mindestens 40 K. The innermost layer of the cavity resonator 1 is in particular of a material with a transition temperature T _c of at least 9 K, in particular at least 10 K, in particular at least 12 K, in particular at least 15 K, in particular at least 18 K, in particular at least 20 K, in particular at least 25 K, in particular at least 30 K, in particular at least 35 K and in particular at least 40 K.

Die innerste Schicht des Hohlraumresonators 1 ist insbesondere aus einem der nachfolgenden Materialien: Niob, Niob-Zinn (Nb₃Sn), Magnesiumborid (MgB₂), NbN, NbTiN, V₃Si, Mo₃Re oder Nb₃Ge. The innermost layer of the cavity resonator 1 is in particular from one of the following materials: niobium, niobium-tin (Nb ₃ Sn), magnesium boride (MgB ₂ ), NbN, NbTiN, V ₃ Si, Mo ₃ Re or Nb ₃ Ge.

Der Hohlraumresonator 1 weist insbesondere einen mehrschichtigen (multilayer) Aufbau auf. Abgesehen von der innersten Schicht, welche bei Temperaturen unterhalb der Sprungtemperatur T_c supraleitend ist, kann der Hohlraumresonator 1 aus einem normal leitenden, kostengünstigeren Material, insbesondere aus Kupfer, sein. Insbesondere die Stabilisierungsschicht 11 kann aus einen kostengünstigeren Material sein. Sie ist insbesondere aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Diesbezüglich wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. The cavity resonator 1 has in particular a multi-layered (multilayer) structure. Apart from the innermost layer, which is superconducting at temperatures below the transition temperature T _c , the cavity resonator 1 from a normally conductive, less expensive material, in particular copper. In particular, the stabilizing layer 11 can be made of a less expensive material. It is in particular made of a material with a high thermal conductivity. In this regard, reference is made to the preceding description.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 6 eine Strahlungsquelle 20 mit dem Hohlraumresonator 1 beschrieben. The following is with reference to the 6 a radiation source 20 with the cavity resonator 1 described.

Bei der Strahlungsquelle 20 handelt es sich insbesondere um eine EUV-Strahlungsquelle, das heißt eine Strahlungsquelle 20 zur Emission eines Strahls 21 mit Beleuchtungsstrahlung mit einer Wellenlänge im EUV-Bereich, insbesondere mit Beleuchtungsstrahlung einer Wellenlänge im Bereich von 5 nm bis 30 nm, insbesondere von etwa 13,5 nm oder 6,7 nm. Bei der Strahlungsquelle 20 handelt es sich insbesondere um einen Freie-Elektronen-Laser (FEL). At the radiation source 20 in particular, it is an EUV radiation source, ie a radiation source 20 for emission of a jet 21 with illumination radiation having a wavelength in the EUV range, in particular with illumination radiation having a wavelength in the range of 5 nm to 30 nm, in particular of approximately 13.5 nm or 6.7 nm. In the radiation source 20 it is in particular a free-electron laser (FEL).

Die Strahlungsquelle 20 umfasst eine Elektronenstrahl-Versorgungseinrichtung 22 zur Zeugung eines Elektronenstrahls 23. The radiation source 20 includes an electron beam supply device 22 for the generation of an electron beam 23 ,

Die Strahlungsquelle 20 umfasst weiterhin eine, insbesondere mindestens eine, EUV-Generationseinrichtung 24. Die EUV-Generationseinrichtung 24 kann als Undulator oder Wiggler ausgeführt sein. The radiation source 20 furthermore comprises one, in particular at least one, EUV generation device 24 , The EUV generation facility 24 can be executed as undulator or wiggler.

Außerdem umfasst die Strahlungsquelle 20 den Hohlraumresonator 1. Der Hohlraumresonator 1 dient als Beschleuniger. In addition, the radiation source includes 20 the cavity resonator 1 , The cavity resonator 1 serves as an accelerator.

Die Elektronenstrahl-Versorgrungseinrichtung 22, die EUV-Generationseinrichtung 24 und der Hohlraumresonator 1 sind entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet. The electron beam supply device 22 , the EUV generation facility 24 and the cavity resonator 1 are aligned along a common axis.

Prinzipiell kann die Strahlungsquelle 20 auch mehrere Hohlraumresonatoren 1, insbesondere mehrere hintereinander geschaltete Hohlraumresonatoren 1, umfassen. Sie kann auch mehrere Buncher umfassen. Für unterschiedliche Alternativen und deren Details sei beispielsweise auf die US 2007/0 152 171 A1 verwiesen. In principle, the radiation source 20 also several cavity resonators 1 , in particular a plurality of cavity resonators connected in series 1 , include. It can also include several Buncher. For different alternatives and their details, for example, on the US 2007/0152171 A1 directed.

Die Strahlungsquelle 20 dient insbesondere als Strahlungsquelle für ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Die Strahlungsquelle 20 kann insbesondere als Strahlungsquelle für ein Projektionsbelichtungssystem mit einer Mehrzahl von Scannern dienen. The radiation source 20 serves in particular as a radiation source for an illumination system of a projection exposure apparatus for microlithography. The radiation source 20 In particular, it can serve as a radiation source for a projection exposure system with a plurality of scanners.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 02/190133 A1 [0003]
US 4115916 [0003]
US 2007/0152171 A1 [0045, 0104]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

EN ISO 25178 [0017]
ISO 25178 [0057]

Claims

Cavity resonator ( 1 ) comprising at least one layer electrodeposited from a saline solution ( 4 . 4a ).

Cavity resonator ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at least one electrodeposited layer ( 4 . 4a ) of a material with a transition temperature (T _c ) of at least 9 K.

Cavity resonator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one electrodeposited layer ( 4 . 4a ) is made of a material having a critical magnetic field strength of at least 200 mT.

Cavity resonator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an innermost layer ( 4 . 4a ) has a roughness of at most 20 microns.

Cavity resonator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a Q-factor of at least 5 × 10 ¹⁰ .

Method for producing a cavity resonator ( 1 ) comprising the following steps: 6.1. Providing a basic body ( 2 ), 6.2. electroplating at least one layer ( 4 . 4a ) on the base body ( 2 ), 6.3. Removing the main body ( 2 ) for forming a cavity ( 3 6.4. wherein the electrodeposition occurs at a temperature of at most 100 ° C.

Method according to claim 6, characterized in that on the basic body ( 2 ) first a layer ( 4 ) is deposited galvanically from niobium.

A method according to claim 7, characterized in that for the deposition of the layer of niobium ( 4 ) on the base body ( 2 ) a bath of an organic solution ( 12 ) is used with at least one niobium salt.

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that on the layer ( 4 ) a layer of tin is galvanically deposited from niobium.

Method according to one of claims 6 to 9, characterized in that the basic body ( 2 ) is prepared prior to the electrodeposition of the at least one layer to a desired roughness of at most 500 nm.

Radiation source ( 20 ) with a cavity resonator ( 1 ) according to one of claims 1 to 5.

Electron or positron accelerator with at least one cavity resonator ( 1 ) according to one of claims 1 to 5.