JP2001015296A - レーザプラズマｘ線発生装置 - Google Patents
レーザプラズマｘ線発生装置Info
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- JP2001015296A JP2001015296A JP2000125427A JP2000125427A JP2001015296A JP 2001015296 A JP2001015296 A JP 2001015296A JP 2000125427 A JP2000125427 A JP 2000125427A JP 2000125427 A JP2000125427 A JP 2000125427A JP 2001015296 A JP2001015296 A JP 2001015296A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターゲット層に覆われる基板構造体の交換を
不要とし、かつ高尖頭パワーの高繰り返しパルスレーザ
光による集光照射でも連続して安定高平均出力のパルス
Ｘ線を発生することができる。 【解決手段】 回転する回転体１１を極低温流体２１で
冷却し、回転体１１の表面に間隙を設けて囲む固定壁５
１を備え、この間隙空間に液化された希ガスなどによる
クライオ材３１を供給路３３から回転体１１の冷却され
た表面に向けて供給し、パルスレーザ光４１の集光照射
を受けてプラズマおよびパルスＸ線を発生するクライオ
ターゲット層３４を回転体１１の表面上に液体化状態ま
たは固体化状態の厚さほぼ１０〜５００μｍに形成して
いる。集光照射点４４は円筒形回転体１１の側面でも底
面でもよく、回転軸１２は軸方向またはその垂直方向に
往復移動してクライオ材３１の供給をクライオターゲッ
ト層３４上で移送する。
不要とし、かつ高尖頭パワーの高繰り返しパルスレーザ
光による集光照射でも連続して安定高平均出力のパルス
Ｘ線を発生することができる。 【解決手段】 回転する回転体１１を極低温流体２１で
冷却し、回転体１１の表面に間隙を設けて囲む固定壁５
１を備え、この間隙空間に液化された希ガスなどによる
クライオ材３１を供給路３３から回転体１１の冷却され
た表面に向けて供給し、パルスレーザ光４１の集光照射
を受けてプラズマおよびパルスＸ線を発生するクライオ
ターゲット層３４を回転体１１の表面上に液体化状態ま
たは固体化状態の厚さほぼ１０〜５００μｍに形成して
いる。集光照射点４４は円筒形回転体１１の側面でも底
面でもよく、回転軸１２は軸方向またはその垂直方向に
往復移動してクライオ材３１の供給をクライオターゲッ
ト層３４上で移送する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却して液体化ま
たは固体化した希ガスまたは化学的に不活性で室温では
ガス状のクライオ（低温）材をクライオターゲットとし
このクライオターゲットに高尖頭パワーを有する繰り返
しパルスレーザ光を集光照射して生じた高温高密度プラ
ズマからパルスＸ線を発生するレーザプラズマＸ線発生
装置に関し、特に、高尖頭パワーを有する繰り返しパル
スレーザ光の照射でも連続して安定した高い平均出力の
パルスＸ線を発生することができるレーザプラズマＸ線
発生装置に関する。
たは固体化した希ガスまたは化学的に不活性で室温では
ガス状のクライオ（低温）材をクライオターゲットとし
このクライオターゲットに高尖頭パワーを有する繰り返
しパルスレーザ光を集光照射して生じた高温高密度プラ
ズマからパルスＸ線を発生するレーザプラズマＸ線発生
装置に関し、特に、高尖頭パワーを有する繰り返しパル
スレーザ光の照射でも連続して安定した高い平均出力の
パルスＸ線を発生することができるレーザプラズマＸ線
発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高い尖頭パワーを有するパルスレーザ光
を直径１００μｍ以下の点に集光して、これを固体ター
ゲットに照射することにより高温高密度のレーザプラズ
マが生成され、このレーザプラズマから高い輝度のパル
スＸ線がレーザプラズマＸ線として放射されることは１
９７０年代から知られている。そして、レーザ光のパル
スエネルギーが向上すると共にその物理的特性の調査が
開始された。
を直径１００μｍ以下の点に集光して、これを固体ター
ゲットに照射することにより高温高密度のレーザプラズ
マが生成され、このレーザプラズマから高い輝度のパル
スＸ線がレーザプラズマＸ線として放射されることは１
９７０年代から知られている。そして、レーザ光のパル
スエネルギーが向上すると共にその物理的特性の調査が
開始された。
【０００３】レーザプラズマＸ線の応用については、１
９７４年、早くも医療応用として、米国特許明細書
「Ｐ．Ｊ．Ｍａｌｌｏｚｚｉ ｅｔａｌ；Ｕ．Ｓ．Ｐａ
ｔｅｎｔ４，０５８，４８６号（Ｎｏｖ．１５，１９７
７）」、および文献「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．４５，ｐｐ．１８９
１（１９７４）」に開示または提案されている。また、
１９７８年にはＤ．Ｊ．ＮａｇｅｌのグループがＸ線リ
ソグラフィー用光源への応用が可能であることを米国特
許明細書「Ｄ．Ｊ．Ｎａｇｅｌ ｅｔａｌ；Ｕ．Ｓ．Ｐ
ａｔｅｎｔ ４，１８４，０７８号（Ｊａｎ．１９８
０）」に開示している。その後、レーザ核融合研究の一
部としてレーザプラズマＸ線は精力的に研究され、Ｘ線
のスペクトル強度に対するレーザ波長、強度依存性また
はターゲット元素依存性などが明らかにされた。特に、
入射レーザのエネルギーからＸ線エネルギーへの全変換
効率は数パーセントから１０パーセントと極めて大きい
ことが判明し、数１００Ｈｚの高い繰り返し回数が可能
でかつ高エネルギーのパルスＹＡＧレーザの実現など、
レーザ技術の進展に伴い高い繰り返しによる高平均出力
を有するレーザプラズマＸ線の実用化に対する開発が行
われた。
９７４年、早くも医療応用として、米国特許明細書
「Ｐ．Ｊ．Ｍａｌｌｏｚｚｉ ｅｔａｌ；Ｕ．Ｓ．Ｐａ
ｔｅｎｔ４，０５８，４８６号（Ｎｏｖ．１５，１９７
７）」、および文献「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．４５，ｐｐ．１８９
１（１９７４）」に開示または提案されている。また、
１９７８年にはＤ．Ｊ．ＮａｇｅｌのグループがＸ線リ
ソグラフィー用光源への応用が可能であることを米国特
許明細書「Ｄ．Ｊ．Ｎａｇｅｌ ｅｔａｌ；Ｕ．Ｓ．Ｐ
ａｔｅｎｔ ４，１８４，０７８号（Ｊａｎ．１９８
０）」に開示している。その後、レーザ核融合研究の一
部としてレーザプラズマＸ線は精力的に研究され、Ｘ線
のスペクトル強度に対するレーザ波長、強度依存性また
はターゲット元素依存性などが明らかにされた。特に、
入射レーザのエネルギーからＸ線エネルギーへの全変換
効率は数パーセントから１０パーセントと極めて大きい
ことが判明し、数１００Ｈｚの高い繰り返し回数が可能
でかつ高エネルギーのパルスＹＡＧレーザの実現など、
レーザ技術の進展に伴い高い繰り返しによる高平均出力
を有するレーザプラズマＸ線の実用化に対する開発が行
われた。
【０００４】入射レーザが集光してプラズマを発生する
ターゲットとしては、米国特許明細書「Ｊ．Ｍ．Ｆｏｒ
ｓｙｔｈ ｅｔａｌ；Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ４，７０
０，３７１号（Ｏｃｔ．１３，１９８７）」に開示され
る円筒回転ドラムターゲットまたはテープターゲットが
ある。しかし、これらのターゲットはいずれも銅Ｃｕ、
アルミニウムＡｌ、金Ａｕなどの金属を主体とする固体
材料であるため，レーザ加熱によって蒸発した集光点近
傍の材料が周囲のチャンバー壁内面や放射されるレーザ
プラズマＸ線を集める高価なＸ線鏡の表面に堆積し、か
つ飛散した微粒子がＸ線鏡の表面に損傷を与えるなどの
問題がある。そのため短時間運転の研究用光源としての
み使用されている。すなわち、Ｘ線鏡の表面に堆積付着
したターゲット材の固体材料はＸ線を強く吸収するた
め、鏡の反射率が減少し、使用できるＸ線の実効強度が
時間と共に低下するためである。従って、定期的に高価
なＸ線鏡を交換する必要がある。
ターゲットとしては、米国特許明細書「Ｊ．Ｍ．Ｆｏｒ
ｓｙｔｈ ｅｔａｌ；Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ４，７０
０，３７１号（Ｏｃｔ．１３，１９８７）」に開示され
る円筒回転ドラムターゲットまたはテープターゲットが
ある。しかし、これらのターゲットはいずれも銅Ｃｕ、
アルミニウムＡｌ、金Ａｕなどの金属を主体とする固体
材料であるため，レーザ加熱によって蒸発した集光点近
傍の材料が周囲のチャンバー壁内面や放射されるレーザ
プラズマＸ線を集める高価なＸ線鏡の表面に堆積し、か
つ飛散した微粒子がＸ線鏡の表面に損傷を与えるなどの
問題がある。そのため短時間運転の研究用光源としての
み使用されている。すなわち、Ｘ線鏡の表面に堆積付着
したターゲット材の固体材料はＸ線を強く吸収するた
め、鏡の反射率が減少し、使用できるＸ線の実効強度が
時間と共に低下するためである。従って、定期的に高価
なＸ線鏡を交換する必要がある。
【０００５】また，ターゲットとして使用される回転ド
ラムまたはテープはそれ自体にレーザ光が繰り返し集光
照射されるため、これらのターゲットはいずれも蒸発磨
耗することにより寿命が短く、頻繁に交換する必要があ
る。
ラムまたはテープはそれ自体にレーザ光が繰り返し集光
照射されるため、これらのターゲットはいずれも蒸発磨
耗することにより寿命が短く、頻繁に交換する必要があ
る。
【０００６】従来、この種のレーザプラズマＸ線発生装
置では、上述した問題を解決する方法として，化学的に
不活性で室温ではガス状態の物質、例えば希ガスを冷却
して液体化または固体化したクライオ材をクライオター
ゲット層に形成して用いている。
置では、上述した問題を解決する方法として，化学的に
不活性で室温ではガス状態の物質、例えば希ガスを冷却
して液体化または固体化したクライオ材をクライオター
ゲット層に形成して用いている。
【０００７】例えば、図９に示されるような、冷却して
液体化または固体化したクライオ材によるクライオター
ゲットを連続供給する装置が、特開平１-６３４９号公
報（特許番号第２６１４４５７号）に開示されている。
この装置により、漸く長時間運転の実用に耐えうるレー
ザプラズマＸ線発生装置の目処がついた。
液体化または固体化したクライオ材によるクライオター
ゲットを連続供給する装置が、特開平１-６３４９号公
報（特許番号第２６１４４５７号）に開示されている。
この装置により、漸く長時間運転の実用に耐えうるレー
ザプラズマＸ線発生装置の目処がついた。
【０００８】すなわち、図９に示されるように、真空チ
ャンバー１１１０内部には連続移動する回転無端ベルト
１１２２を有するベルトコンベア１１２１が備えられ、
液体化または固体化したクライオ材が供給路１１３１か
ら回転無端ベルト１１２２の表面上に連続的に供給され
て付着しクライオターゲット層１１３２を形成する。
ャンバー１１１０内部には連続移動する回転無端ベルト
１１２２を有するベルトコンベア１１２１が備えられ、
液体化または固体化したクライオ材が供給路１１３１か
ら回転無端ベルト１１２２の表面上に連続的に供給され
て付着しクライオターゲット層１１３２を形成する。
【０００９】一方、パルスレーザ光１１４１は、入射口
１１４２から真空チャンバー１１１０内に入射し、移動
する回転無端ベルト１１２２表面上に付着したクライオ
ターゲット層１１３２に集光照射点１１４３を形成す
る。従って、集光照射点１１４３においてクライオター
ゲット層１１３２のクライオ材がプラズマ化してパルス
Ｘ線１１４５を放射し、パルスＸ線１１４５はＸ線射出
口１１４４を介して外部に取り出される。
１１４２から真空チャンバー１１１０内に入射し、移動
する回転無端ベルト１１２２表面上に付着したクライオ
ターゲット層１１３２に集光照射点１１４３を形成す
る。従って、集光照射点１１４３においてクライオター
ゲット層１１３２のクライオ材がプラズマ化してパルス
Ｘ線１１４５を放射し、パルスＸ線１１４５はＸ線射出
口１１４４を介して外部に取り出される。
【００１０】この集光照射点１１４３でプラズマ化して
穴をあけたクライオターゲット層１１３２には移動する
回転無端ベルト１１２２の表面上にクライオ材の供給路
１１３１からクライオ材が連続して供給され、クライオ
ターゲット層１１３２が復旧する。
穴をあけたクライオターゲット層１１３２には移動する
回転無端ベルト１１２２の表面上にクライオ材の供給路
１１３１からクライオ材が連続して供給され、クライオ
ターゲット層１１３２が復旧する。
【００１１】また、上述とは別のレーザプラズマＸ線発
生装置では、例えば、図１０に示されるような装置が特
開平９−３０６６９３号公報に開示されている。
生装置では、例えば、図１０に示されるような装置が特
開平９−３０６６９３号公報に開示されている。
【００１２】すなわち、真空チャンバー１２１０の内部
には、液体ヘリウムなどの冷却媒体１２１１により冷却
されたターゲット１２３２が備えられる一方、希ガスま
たは水などによるプラズマ発生用ガス１２３１が導入さ
れる。従って、冷却されたターゲット１２１１の表面に
プラズマ発生用ガス１２３１が吸着され固体または液体
のガス吸着層１２３２が形成される。一方、レーザ光１
２４１は、レーザ光導入窓１２４２を介してガス吸着層
１２３２上に集光照射され、ガス吸着層１２３２はガス
プラズマ１２４３を形成してＸ線を発生する。この際、
ターゲット１２１１上におけるレーザ光１２４１の集光
照射点は固定されているうえ、ターゲット１２１１は移
動しないので、レーザ光１１２４１はターゲット１２１
１の同一点を集光照射し続ける。
には、液体ヘリウムなどの冷却媒体１２１１により冷却
されたターゲット１２３２が備えられる一方、希ガスま
たは水などによるプラズマ発生用ガス１２３１が導入さ
れる。従って、冷却されたターゲット１２１１の表面に
プラズマ発生用ガス１２３１が吸着され固体または液体
のガス吸着層１２３２が形成される。一方、レーザ光１
２４１は、レーザ光導入窓１２４２を介してガス吸着層
１２３２上に集光照射され、ガス吸着層１２３２はガス
プラズマ１２４３を形成してＸ線を発生する。この際、
ターゲット１２１１上におけるレーザ光１２４１の集光
照射点は固定されているうえ、ターゲット１２１１は移
動しないので、レーザ光１１２４１はターゲット１２１
１の同一点を集光照射し続ける。
【００１３】この公開公報では、ガスプラズマ１２４３
の発生によりガス吸着層１２３２の表面には穴が生じる
が、ターゲット１２１１が冷却されているため、プラズ
マ発生用ガス１２３１がこの穴に吸着されるので、ガス
吸着層１２３２は常に平面性が保持され、ターゲット１
２１１には傷は付かない。また、液状のガス吸着層１２
３２により埋められ平面性を保持することができると記
載されている。更に、上述したレーザプラズマＸ線発生
装置は、真空チャンバー内のレーザ集光照射点から噴出
したクライオ材またはプラズマ発生用ガスのガス分子は
化学的に不活性であり、また微粒子などのクラスターも
極めて不安定なため、室温に保たれた真空チャンバー内
における内壁面またはＸ線鏡などのＸ線光学素子の表面
に堆積することがないと記載されている。
の発生によりガス吸着層１２３２の表面には穴が生じる
が、ターゲット１２１１が冷却されているため、プラズ
マ発生用ガス１２３１がこの穴に吸着されるので、ガス
吸着層１２３２は常に平面性が保持され、ターゲット１
２１１には傷は付かない。また、液状のガス吸着層１２
３２により埋められ平面性を保持することができると記
載されている。更に、上述したレーザプラズマＸ線発生
装置は、真空チャンバー内のレーザ集光照射点から噴出
したクライオ材またはプラズマ発生用ガスのガス分子は
化学的に不活性であり、また微粒子などのクラスターも
極めて不安定なため、室温に保たれた真空チャンバー内
における内壁面またはＸ線鏡などのＸ線光学素子の表面
に堆積することがないと記載されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述した回転無端ベル
トを用いてクライオターゲット層をレーザ集光点に運搬
するレーザプラズマＸ線発生装置では、次のような問題
点がある。
トを用いてクライオターゲット層をレーザ集光点に運搬
するレーザプラズマＸ線発生装置では、次のような問題
点がある。
【００１５】第１の問題点は、回転無端ベルトは、極低
温の回転体と接する際のみに冷却されるが、極低温にお
いて屈曲と延伸との作用を受けるため、回転無端ベルト
の寿命が短縮されることであり、更に、供給されるクラ
イオ材の付着面の温度を安定した低温に保持することが
困難なことである。
温の回転体と接する際のみに冷却されるが、極低温にお
いて屈曲と延伸との作用を受けるため、回転無端ベルト
の寿命が短縮されることであり、更に、供給されるクラ
イオ材の付着面の温度を安定した低温に保持することが
困難なことである。
【００１６】第２の問題点は、クライオ材の供給路から
供給を受けて回転無端ベルトに付着形成されるクライオ
ターゲット層では表面に沿っての厚さにおいて均一性が
得難いので、クライオターゲット層の表面の法線方向に
対するレーザ光の集光照射点の持つ相対位置が面の場所
により所定の位置から外れることがあり、発生するＸ線
の強度が安定しないことである。
供給を受けて回転無端ベルトに付着形成されるクライオ
ターゲット層では表面に沿っての厚さにおいて均一性が
得難いので、クライオターゲット層の表面の法線方向に
対するレーザ光の集光照射点の持つ相対位置が面の場所
により所定の位置から外れることがあり、発生するＸ線
の強度が安定しないことである。
【００１７】第３の問題点は、クライオ材供給路から供
給されるクライオ材が回転無端ベルトに付着する効率が
悪く密度の比較的高いクライオ材ガスがレーザ集光点近
傍にも存在することになるので、発生したＸ線がクライ
オ材ガス自身に再吸収され、Ｘ線の発生効率を低減させ
ることである。
給されるクライオ材が回転無端ベルトに付着する効率が
悪く密度の比較的高いクライオ材ガスがレーザ集光点近
傍にも存在することになるので、発生したＸ線がクライ
オ材ガス自身に再吸収され、Ｘ線の発生効率を低減させ
ることである。
【００１８】また、冷却媒体により冷却されたターゲッ
トにプラズマ発生用ガスを吸着させてガス吸着層を形成
するレーザプラズマＸ線発生装置にも次の問題点があ
る。
トにプラズマ発生用ガスを吸着させてガス吸着層を形成
するレーザプラズマＸ線発生装置にも次の問題点があ
る。
【００１９】すなわち、第４の問題点として、上記第３
の問題点と同様、真空チャンバー内のプラズマ発生用ガ
スが冷却されたターゲット近辺で、特にレーザ光の集光
照射点近傍に存在することになるので、発生したＸ線が
プラズマ発生用ガス自身に再吸収され、Ｘ線の発生効率
を低減させることである。
の問題点と同様、真空チャンバー内のプラズマ発生用ガ
スが冷却されたターゲット近辺で、特にレーザ光の集光
照射点近傍に存在することになるので、発生したＸ線が
プラズマ発生用ガス自身に再吸収され、Ｘ線の発生効率
を低減させることである。
【００２０】また、第５の問題点として、レーザ光によ
り発生した穴にプラズマ発生用ガスが吸着されることに
よりまたは周囲の液状吸着ガスの流入により、平面性を
修復することができるが、修復には有限の時間がかかる
ため、レーザ光のパルス間隔が１０ｍｓｅｃ以下、すな
わちパルス繰り返し周波数１００Ｈｚ以上では穴が成長
し、ターゲットの損傷を避けることができないことであ
る。従って、高平均出力動作に対して使用することがで
きないということである。
り発生した穴にプラズマ発生用ガスが吸着されることに
よりまたは周囲の液状吸着ガスの流入により、平面性を
修復することができるが、修復には有限の時間がかかる
ため、レーザ光のパルス間隔が１０ｍｓｅｃ以下、すな
わちパルス繰り返し周波数１００Ｈｚ以上では穴が成長
し、ターゲットの損傷を避けることができないことであ
る。従って、高平均出力動作に対して使用することがで
きないということである。
【００２１】一方、修復速度を短縮するためには真空チ
ャンバー内部のプラズマ発生用ガスの圧力（密度）を増
加させればよいが、上記第４の問題点のみならず、入射
レーザ光自身がレーザ光の集光照射点に到達する前に真
空チャンバー内部のプラズマ発生用ガスに吸収されてガ
ス放電を引き起こすため、レーザ光の集光照射点にガス
プラズマを発生することができなくなる。
ャンバー内部のプラズマ発生用ガスの圧力（密度）を増
加させればよいが、上記第４の問題点のみならず、入射
レーザ光自身がレーザ光の集光照射点に到達する前に真
空チャンバー内部のプラズマ発生用ガスに吸収されてガ
ス放電を引き起こすため、レーザ光の集光照射点にガス
プラズマを発生することができなくなる。
【００２２】更に、第６の問題点として、上記二つのレ
ーザプラズマＸ線発生装置に共通した問題は、クライオ
ターゲット層またはガス吸着層のレーザ光の集光照射点
からプラズマ発生によって気化されたクライオ材ガスの
量が高繰り返しパルスの動作では無視できない量とな
り、大きな排気量を有する真空ポンプを用いない限り上
記第４の問題を引き起こすことになる。
ーザプラズマＸ線発生装置に共通した問題は、クライオ
ターゲット層またはガス吸着層のレーザ光の集光照射点
からプラズマ発生によって気化されたクライオ材ガスの
量が高繰り返しパルスの動作では無視できない量とな
り、大きな排気量を有する真空ポンプを用いない限り上
記第４の問題を引き起こすことになる。
【００２３】本発明の課題は、このような問題点を解決
し、レーザ光の集光照射によりプラズマを発生するクラ
イオターゲット層に覆われる回転無端ベルト、またはガ
ス吸着層に覆われるターゲットの交換を不要とし、かつ
高尖頭パワーを有する繰り返しパルスレーザ光の照射で
も連続して安定した高い平均出力のパルスＸ線を発生す
ることができるレーザプラズマＸ線発生装置を提供する
ことである。
し、レーザ光の集光照射によりプラズマを発生するクラ
イオターゲット層に覆われる回転無端ベルト、またはガ
ス吸着層に覆われるターゲットの交換を不要とし、かつ
高尖頭パワーを有する繰り返しパルスレーザ光の照射で
も連続して安定した高い平均出力のパルスＸ線を発生す
ることができるレーザプラズマＸ線発生装置を提供する
ことである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザプラ
ズマＸ線発生装置は、冷却して液体化および固体化の少
なくとも一方となった化学的に不活性で室温ではガス状
のクライオ材をクライオターゲットとしこのクライオタ
ーゲットに高尖頭パワーを有する繰り返しパルスレーザ
光を集光照射して生じたプラズマからパルスＸ線を発生
するレーザプラズマＸ線発生装置において、回転軸を有
しかつ前記クライオターゲットの表面として熱伝導率の
よい円筒形側面および前記回転軸に垂直面を成す一つの
底面の少なくとも一方を有する回転体と、前記回転軸を
駆動して前記回転体を回転させる回転駆動機構と、前記
回転体の少なくとも前記表面を極低温に冷却する冷却手
段と、前記回転体の前記表面に前記クライオ材を供給し
て所定の厚さのクライオターゲット層を形成するターゲ
ット供給機構とを備えている。
ズマＸ線発生装置は、冷却して液体化および固体化の少
なくとも一方となった化学的に不活性で室温ではガス状
のクライオ材をクライオターゲットとしこのクライオタ
ーゲットに高尖頭パワーを有する繰り返しパルスレーザ
光を集光照射して生じたプラズマからパルスＸ線を発生
するレーザプラズマＸ線発生装置において、回転軸を有
しかつ前記クライオターゲットの表面として熱伝導率の
よい円筒形側面および前記回転軸に垂直面を成す一つの
底面の少なくとも一方を有する回転体と、前記回転軸を
駆動して前記回転体を回転させる回転駆動機構と、前記
回転体の少なくとも前記表面を極低温に冷却する冷却手
段と、前記回転体の前記表面に前記クライオ材を供給し
て所定の厚さのクライオターゲット層を形成するターゲ
ット供給機構とを備えている。
【００２５】このように、回転体を回転させることによ
って再生されたクライオターゲット層をパルスレーザ光
の集光照射点へ連続的に供給することができる。従っ
て、熱伝導率のよい回転体を極低温に冷却して回転体表
面にクライオターゲット層を形成する際、回転体の回転
速度、回転体表面の温度、回転体表面に供給するクライ
オ材の供給量などの設定によりクライオターゲット層の
厚さを適切に設定できる。また、回転体の回転によりパ
ルスレーザの集光照射点位置を逐次移動できるので、パ
ルスレーザの集光点に生じるプラズマによる回転体の損
傷を防止することができる。
って再生されたクライオターゲット層をパルスレーザ光
の集光照射点へ連続的に供給することができる。従っ
て、熱伝導率のよい回転体を極低温に冷却して回転体表
面にクライオターゲット層を形成する際、回転体の回転
速度、回転体表面の温度、回転体表面に供給するクライ
オ材の供給量などの設定によりクライオターゲット層の
厚さを適切に設定できる。また、回転体の回転によりパ
ルスレーザの集光照射点位置を逐次移動できるので、パ
ルスレーザの集光点に生じるプラズマによる回転体の損
傷を防止することができる。
【００２６】また、更に、前記回転軸と前記クライオタ
ーゲットの表面でパルスレーザ光を集光照射する点との
両者を面内に含む平面と前記集光照射する点で前記回転
体の表面に接する接平面との交叉によって交叉個所の軌
跡に形成される直線に平行な方向に前記回転軸を前記回
転体と共に往復移動させる軸駆動機構を備えることによ
り、新に形成されたクライオターゲット層を集光照射点
に常に供給できると共に集光照射点に生じるプラズマに
よる回転体の損傷をより効果的に防止できる。
ーゲットの表面でパルスレーザ光を集光照射する点との
両者を面内に含む平面と前記集光照射する点で前記回転
体の表面に接する接平面との交叉によって交叉個所の軌
跡に形成される直線に平行な方向に前記回転軸を前記回
転体と共に往復移動させる軸駆動機構を備えることによ
り、新に形成されたクライオターゲット層を集光照射点
に常に供給できると共に集光照射点に生じるプラズマに
よる回転体の損傷をより効果的に防止できる。
【００２７】一方、更に、間隙をもって前記回転体を囲
み前記間隙に前記クライオ材の注入を受けて閉じ込める
固定壁を備え、前記回転体の速度、周囲温度を含む環境
条件を設定して、回転する前記回転体の円筒形表面に付
着した前記クライオ材をほぼ均一の厚さに形成し前記ク
ライオターゲット層としている。従って、回転体の表面
に液体化状態または固体化状態のクライオターゲット層
を安定に形成することができると共にパルスレーザの集
光照射点にプラズマを常に同様な安定した条件で発生す
ることができる。
み前記間隙に前記クライオ材の注入を受けて閉じ込める
固定壁を備え、前記回転体の速度、周囲温度を含む環境
条件を設定して、回転する前記回転体の円筒形表面に付
着した前記クライオ材をほぼ均一の厚さに形成し前記ク
ライオターゲット層としている。従って、回転体の表面
に液体化状態または固体化状態のクライオターゲット層
を安定に形成することができると共にパルスレーザの集
光照射点にプラズマを常に同様な安定した条件で発生す
ることができる。
【００２８】また、上述の冷却手段が回転体の表面温度
をクライオ材の液化点以下に維持する一方、固定壁の温
度を最低でクライオ材の液化点に維持する保温構造を有
することにより、より安定したクライオターゲット層を
形成することができる。
をクライオ材の液化点以下に維持する一方、固定壁の温
度を最低でクライオ材の液化点に維持する保温構造を有
することにより、より安定したクライオターゲット層を
形成することができる。
【００２９】また、固定壁は入射するパルスレーザ光が
集光するクライオターゲット層の集光照射点近傍では発
生するパルスＸ線を外部へ放射する開口部を有し、かつ
この開口部は集光照射点の近傍周囲で固定壁内部から気
化したクライオ材の流出を妨げる形状を有しかつクライ
オターゲット層の表面に至る範囲の仕切壁を備えること
により、クライオ材ガスが集光照射点の近傍に拡散する
ことを防ぐので、放射されたＸ線がクライオ材ガスに再
吸収されることがない。
集光するクライオターゲット層の集光照射点近傍では発
生するパルスＸ線を外部へ放射する開口部を有し、かつ
この開口部は集光照射点の近傍周囲で固定壁内部から気
化したクライオ材の流出を妨げる形状を有しかつクライ
オターゲット層の表面に至る範囲の仕切壁を備えること
により、クライオ材ガスが集光照射点の近傍に拡散する
ことを防ぐので、放射されたＸ線がクライオ材ガスに再
吸収されることがない。
【００３０】また、上述の固定壁に連結しパルスレーザ
光を集光照射する前記クライオターゲットとなる前記回
転体の表面との間で摺動し、前記回転体の表面と前記ク
ライオターゲット層の厚さ分の間隙を調整可能な層厚調
整壁を備えることにより、クライオターゲット層を更に
安定した厚さに形成することができる。
光を集光照射する前記クライオターゲットとなる前記回
転体の表面との間で摺動し、前記回転体の表面と前記ク
ライオターゲット層の厚さ分の間隙を調整可能な層厚調
整壁を備えることにより、クライオターゲット層を更に
安定した厚さに形成することができる。
【００３１】更に、Ｘ線を放射する希ガスなどの原子番
号１０以上の重元素によるクライオ材に原子番号１０未
満の軽元素を混合してクライオターゲット層を形成する
ことにより、クライオターゲット層を形成するクライオ
材が気化してもＸ線を主に吸収する重元素の量を減らす
ことになる。一方、軽元素によるＸ線の吸収は相対的に
小さい。従って、プラズマの発生によって気化したクラ
イオ材ガス自身が、真空排気が不十分なためにＸ線の放
射経路に残留してＸ線を減衰させることを防止すること
ができる。
号１０以上の重元素によるクライオ材に原子番号１０未
満の軽元素を混合してクライオターゲット層を形成する
ことにより、クライオターゲット層を形成するクライオ
材が気化してもＸ線を主に吸収する重元素の量を減らす
ことになる。一方、軽元素によるＸ線の吸収は相対的に
小さい。従って、プラズマの発生によって気化したクラ
イオ材ガス自身が、真空排気が不十分なためにＸ線の放
射経路に残留してＸ線を減衰させることを防止すること
ができる。
【００３２】この場合、軽元素を混合しても、プラズマ
の温度が重元素のみの場合より高温になるため、結果と
して重元素からのＸ線量は減少せず、Ｘ線量は適切な混
合比では重元素のみの場合よりもむしろ増加する。
の温度が重元素のみの場合より高温になるため、結果と
して重元素からのＸ線量は減少せず、Ｘ線量は適切な混
合比では重元素のみの場合よりもむしろ増加する。
【００３３】また、重元素により構成される材料成分の
モル混合比は軽元素により構成される材料成分の数パー
セントから５０パーセントが好ましく、各材料成分の供
給量、周囲温度を含む環境条件の設定に基づいてモル混
合比の値を調整してクライオターゲット層が形成されて
いる。
モル混合比は軽元素により構成される材料成分の数パー
セントから５０パーセントが好ましく、各材料成分の供
給量、周囲温度を含む環境条件の設定に基づいてモル混
合比の値を調整してクライオターゲット層が形成されて
いる。
【００３４】また、上述した冷却手段の具体的な構成の
一つは、中空構造を有する前記回転体を冷却槽として前
記回転軸を同軸とする導入管および排気管を備え、前記
冷却槽は前記導入管を介して注入される低温液化ガスを
極低温流体として貯蓄し、前記排気管が前記冷却槽で気
化した低温液化ガスを排気している。また、冷却手段
は、前記導入管に前記冷却槽内の先端にノズルを有し、
前記導入管を介して注入される低温液化ガスが極低温流
体として前記冷却槽内の前記ノズルから放出される際に
断熱膨張して発生する極低温ガス流により冷却槽である
前記回転体の内壁を冷却する一方、前記排気管が気化し
た低温液化ガスを排気することが望ましい。更に、冷却
手段は、前記回転体の下部軸受け側を密閉格納する冷却
槽並びに極低温流体の導入管および排気管を備え、前記
冷却槽は前記導入管を介して注入される低温液化ガスを
極低温流体として貯蓄し、前記排気管が前記冷却槽で気
化した低温液化ガスを排気することでもよい。
一つは、中空構造を有する前記回転体を冷却槽として前
記回転軸を同軸とする導入管および排気管を備え、前記
冷却槽は前記導入管を介して注入される低温液化ガスを
極低温流体として貯蓄し、前記排気管が前記冷却槽で気
化した低温液化ガスを排気している。また、冷却手段
は、前記導入管に前記冷却槽内の先端にノズルを有し、
前記導入管を介して注入される低温液化ガスが極低温流
体として前記冷却槽内の前記ノズルから放出される際に
断熱膨張して発生する極低温ガス流により冷却槽である
前記回転体の内壁を冷却する一方、前記排気管が気化し
た低温液化ガスを排気することが望ましい。更に、冷却
手段は、前記回転体の下部軸受け側を密閉格納する冷却
槽並びに極低温流体の導入管および排気管を備え、前記
冷却槽は前記導入管を介して注入される低温液化ガスを
極低温流体として貯蓄し、前記排気管が前記冷却槽で気
化した低温液化ガスを排気することでもよい。
【００３５】また、前記クライオターゲットを前記回転
軸に垂直面を成す一つの底面とした際には、前記回転体
が円盤形状を有しても同様な効果を得ることができる。
軸に垂直面を成す一つの底面とした際には、前記回転体
が円盤形状を有しても同様な効果を得ることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００３７】図１は本発明の実施の一形態を示す説明用
の縦断面概要図である。
の縦断面概要図である。
【００３８】図１のレーザプラズマＸ線発生装置では、
真空チャンバー１０、円筒形の回転体１１、回転体１１
の回転軸１２，１３およびこの回転軸受け１４，１５、
回転体１１の回転および移動を駆動する回転駆動機構１
６および軸方向駆動機構１７、回転体１１の冷却手段と
して極低温流体２１、導入管２２および排気管２３、タ
ーゲット供給機構３０としてターゲット材であるクライ
オ材３１、回収槽３２、供給路３３、クライオターゲッ
ト層３４、および排気装置３５、並びに、レーザプラズ
マＸ線を発生する手段としてパルスレーザ光４１、レー
ザ集光機構４２、レーザ入射口４３、集光照射点４４、
パルスＸ線４５、Ｘ線鏡４６、およびＸ線出射口４７が
示されている。
真空チャンバー１０、円筒形の回転体１１、回転体１１
の回転軸１２，１３およびこの回転軸受け１４，１５、
回転体１１の回転および移動を駆動する回転駆動機構１
６および軸方向駆動機構１７、回転体１１の冷却手段と
して極低温流体２１、導入管２２および排気管２３、タ
ーゲット供給機構３０としてターゲット材であるクライ
オ材３１、回収槽３２、供給路３３、クライオターゲッ
ト層３４、および排気装置３５、並びに、レーザプラズ
マＸ線を発生する手段としてパルスレーザ光４１、レー
ザ集光機構４２、レーザ入射口４３、集光照射点４４、
パルスＸ線４５、Ｘ線鏡４６、およびＸ線出射口４７が
示されている。
【００３９】真空チャンバー１０の内部に円筒形表面を
有し中空で冷却槽となる熱導電率のよい回転体１１が水
平面に垂直な回転軸１２，１３を有し、回転軸１２，１
３は真空チャンバー１０に設けられた回転軸受け１４，
１５により支持されている。回転軸１２，１３は熱伝導
係数の小さい材質が好ましく、また回転軸受け１４，１
５は磁気軸受けが望ましいが、それらに限定されること
はない。
有し中空で冷却槽となる熱導電率のよい回転体１１が水
平面に垂直な回転軸１２，１３を有し、回転軸１２，１
３は真空チャンバー１０に設けられた回転軸受け１４，
１５により支持されている。回転軸１２，１３は熱伝導
係数の小さい材質が好ましく、また回転軸受け１４，１
５は磁気軸受けが望ましいが、それらに限定されること
はない。
【００４０】上部の回転軸１２は、回転軸受け１４の先
端部分である真空チャンバー１０の外部に、回転体１１
を回転させるモータおよび駆動歯車を含む回転駆動機構
１６、並びに回転体１１を回転軸方向に往復移動させる
モータおよび駆動歯車を含む軸方向駆動機構１７それぞ
れにより駆動されている。
端部分である真空チャンバー１０の外部に、回転体１１
を回転させるモータおよび駆動歯車を含む回転駆動機構
１６、並びに回転体１１を回転軸方向に往復移動させる
モータおよび駆動歯車を含む軸方向駆動機構１７それぞ
れにより駆動されている。
【００４１】また、回転軸１２は、液体窒素、液体アル
ゴンまたは液体ヘリウムなどの低温液化ガスを極低温流
体２１として回転体１１の中空内部に外部から導入する
導入管２２を中心軸位置に、かつ極低温流体２１の気化
ガスを排出回収する排気管２３を導入管２２の周囲に同
軸状にそれぞれ備えている。従って、極低温流体２１
は、導入管２２により導入されて回転体１１内部の中空
内部に液体として蓄積され、回転体１１の熱伝導を利用
して回転体１１の円筒形表面をクライオターゲットとな
るクライオ材３１の液化温度以下に冷却する。極低温流
体２１の気化ガスは排気管２３により排出される。
ゴンまたは液体ヘリウムなどの低温液化ガスを極低温流
体２１として回転体１１の中空内部に外部から導入する
導入管２２を中心軸位置に、かつ極低温流体２１の気化
ガスを排出回収する排気管２３を導入管２２の周囲に同
軸状にそれぞれ備えている。従って、極低温流体２１
は、導入管２２により導入されて回転体１１内部の中空
内部に液体として蓄積され、回転体１１の熱伝導を利用
して回転体１１の円筒形表面をクライオターゲットとな
るクライオ材３１の液化温度以下に冷却する。極低温流
体２１の気化ガスは排気管２３により排出される。
【００４２】一方、クライオ材３１はレーザプラズマを
発生させるレーザ光の集光照射対象であるターゲットの
材料である。クライオ材３１は液体化されて回収槽３２
に外部から補給されると共に内部に貯蔵され、供給路３
３により冷却された回転体１１の表面に供給されて液体
化または固体化の状態でクライオターゲット層３４を形
成する。クライオターゲット層３４が１０μｍ〜ほぼ５
００μｍの厚さに形成されるように、回転体１１の回転
速度、円筒形表面の温度、円筒形表面に供給するクライ
オ材３１の供給量などの環境条件が設定される。
発生させるレーザ光の集光照射対象であるターゲットの
材料である。クライオ材３１は液体化されて回収槽３２
に外部から補給されると共に内部に貯蔵され、供給路３
３により冷却された回転体１１の表面に供給されて液体
化または固体化の状態でクライオターゲット層３４を形
成する。クライオターゲット層３４が１０μｍ〜ほぼ５
００μｍの厚さに形成されるように、回転体１１の回転
速度、円筒形表面の温度、円筒形表面に供給するクライ
オ材３１の供給量などの環境条件が設定される。
【００４３】また、クライオターゲット層３４がプラズ
マ化された際にガス状となったクライオ材３１は、排気
装置３５により真空チャンバー１０の外へ排出回収さ
れ、クライオ材３１の回収槽３２へ送られ、冷却により
再液体化または再固体化されて引き続き真空チャンバー
１０内の回転体１１の表面に供給路３３を介して再度供
給される。更に、排気装置３５は、真空チャンバー１０
の内部を１３３×１０− ３Ｐａ以下の圧力に保持するよ
うに稼動している。
マ化された際にガス状となったクライオ材３１は、排気
装置３５により真空チャンバー１０の外へ排出回収さ
れ、クライオ材３１の回収槽３２へ送られ、冷却により
再液体化または再固体化されて引き続き真空チャンバー
１０内の回転体１１の表面に供給路３３を介して再度供
給される。更に、排気装置３５は、真空チャンバー１０
の内部を１３３×１０− ３Ｐａ以下の圧力に保持するよ
うに稼動している。
【００４４】他方、パルスレーザ光４１はレーザ集光機
構４２を介して真空チャンバー１０のレーザ入射口４３
から照射されクライオターゲット層３４の集光照射点４
４に到達する。次いで、集光照射点４４で発生したプラ
ズマから生じたパルスＸ線４５がＸ線鏡４６によりＸ線
出射口４７から射出される。
構４２を介して真空チャンバー１０のレーザ入射口４３
から照射されクライオターゲット層３４の集光照射点４
４に到達する。次いで、集光照射点４４で発生したプラ
ズマから生じたパルスＸ線４５がＸ線鏡４６によりＸ線
出射口４７から射出される。
【００４５】このように、回転体１１を回転させること
によってクライオターゲット層３４をパルスレーザ光４
１の集光照射点４４へ連続的に供給することができ、更
に回転軸１２、１３を回転体１１と共に回転軸と同一方
向に往復移動させることにより、回転体１１の円筒形表
面の軸方向に対する往復移動の範囲において新に形成さ
れたクライオターゲット層３４を集光照射点４４に常に
供給できることになる。従って、熱伝導率のよい回転体
１１を極低温に冷却して円筒形表面にクライオターゲッ
ト層３４を形成する際、回転体１１の回転速度、円筒形
表面の温度、円筒形表面に供給するクライオ材３１の供
給量などの設定によりクライオターゲット層３４の厚さ
を適切に形成することができる。また、回転体１１の回
転および軸方向の往復移動によりパルスレーザ光４１の
集光照射点４４の位置を逐次移動できるので、パルスレ
ーザ光４１の集光照射点４４の位置に生じるプラズマに
よる回転体１１の損傷を防止することができる。
によってクライオターゲット層３４をパルスレーザ光４
１の集光照射点４４へ連続的に供給することができ、更
に回転軸１２、１３を回転体１１と共に回転軸と同一方
向に往復移動させることにより、回転体１１の円筒形表
面の軸方向に対する往復移動の範囲において新に形成さ
れたクライオターゲット層３４を集光照射点４４に常に
供給できることになる。従って、熱伝導率のよい回転体
１１を極低温に冷却して円筒形表面にクライオターゲッ
ト層３４を形成する際、回転体１１の回転速度、円筒形
表面の温度、円筒形表面に供給するクライオ材３１の供
給量などの設定によりクライオターゲット層３４の厚さ
を適切に形成することができる。また、回転体１１の回
転および軸方向の往復移動によりパルスレーザ光４１の
集光照射点４４の位置を逐次移動できるので、パルスレ
ーザ光４１の集光照射点４４の位置に生じるプラズマに
よる回転体１１の損傷を防止することができる。
【００４６】次に、図２および図３に図１を併せ参照し
て、クライオターゲット層３４を均一の厚さに安定して
形成できる実施の一形態について説明する。
て、クライオターゲット層３４を均一の厚さに安定して
形成できる実施の一形態について説明する。
【００４７】図２が図１と相違する点は、固定壁５１が
設けられたことである。
設けられたことである。
【００４８】固定壁５１は、間隙をもって円筒形の回転
体１１を囲み、この間隙にクライオ材３１の注入を受け
て閉じ込めるものであり、効率のよい円筒形状を有して
いる。また、表面温度をガス液化点以下に冷却された回
転体１１の表面上に液体化状態または固体化状態の厚さ
１０μｍ〜５００μｍのクライオターゲット層３４を形
成するため、固定壁５１は、クライオ材３１の液化点と
ほぼ同じかまたはそれより高い温度に保つ必要がある。
従って、固定壁５１は室温である外気に触れている真空
チャンバー１０に結合する構造を有しており、必要であ
ればこのような温度を保持するため保温構造として保温
器５２が設けられる。上記説明では固定壁を円筒形とし
たが、円筒形に限定されるものではない。
体１１を囲み、この間隙にクライオ材３１の注入を受け
て閉じ込めるものであり、効率のよい円筒形状を有して
いる。また、表面温度をガス液化点以下に冷却された回
転体１１の表面上に液体化状態または固体化状態の厚さ
１０μｍ〜５００μｍのクライオターゲット層３４を形
成するため、固定壁５１は、クライオ材３１の液化点と
ほぼ同じかまたはそれより高い温度に保つ必要がある。
従って、固定壁５１は室温である外気に触れている真空
チャンバー１０に結合する構造を有しており、必要であ
ればこのような温度を保持するため保温構造として保温
器５２が設けられる。上記説明では固定壁を円筒形とし
たが、円筒形に限定されるものではない。
【００４９】回転体１１の円筒形表面がクライオ材３１
を充分に液体化または固体化する温度に冷却された後、
クライオ材３１のガスは、供給路３６により固定壁５１
に開けられた供給口から固定壁５１と回転体１１の表面
との間の空間に導入供給され、冷却された回転体１１の
表面にクライオターゲット層３４を１０μｍから約５０
０μｍの厚さで形成する。この際、固定壁５１内部にお
けるクライオ材３１のガスの圧力は、例えば、１３３×
１０−３Ｐａ〜１３３×１０＋２Ｐａの範囲に保ちつ
つ、クライオ材３１の供給路３６の途中に配置されたバ
ルブと回転体１１の表面温度との調整により付着速度を
選択する。回転体１１の表面に供給するクライオ材３１
はガスであると説明したが液体化されていてもよい。
を充分に液体化または固体化する温度に冷却された後、
クライオ材３１のガスは、供給路３６により固定壁５１
に開けられた供給口から固定壁５１と回転体１１の表面
との間の空間に導入供給され、冷却された回転体１１の
表面にクライオターゲット層３４を１０μｍから約５０
０μｍの厚さで形成する。この際、固定壁５１内部にお
けるクライオ材３１のガスの圧力は、例えば、１３３×
１０−３Ｐａ〜１３３×１０＋２Ｐａの範囲に保ちつ
つ、クライオ材３１の供給路３６の途中に配置されたバ
ルブと回転体１１の表面温度との調整により付着速度を
選択する。回転体１１の表面に供給するクライオ材３１
はガスであると説明したが液体化されていてもよい。
【００５０】更に、図２において複数のターゲット供給
機構を設け、ターゲット供給機構それぞれから温度、バ
ルブなどを調整して異なる種類の元素の混合比を調整し
たクライオ材を回転体に供給しクライオターゲット層を
形成することができる。すなわち、Ｘ線を放射する希ガ
スなどの原子番号１０以上の重元素、例えばアルゴンＡ
ｒ、クリプトンＫｒ、キセノンＸｅなどによるクライオ
材に原子番号１０未満の軽元素による、例えば水Ｈ２
Ｏ、炭酸ガスＣＯ２などを混合してクライオターゲット
層を形成することができる。勿論、クライオターゲット
層に用いる元素は例示した上記元素に限定されるもので
はない。
機構を設け、ターゲット供給機構それぞれから温度、バ
ルブなどを調整して異なる種類の元素の混合比を調整し
たクライオ材を回転体に供給しクライオターゲット層を
形成することができる。すなわち、Ｘ線を放射する希ガ
スなどの原子番号１０以上の重元素、例えばアルゴンＡ
ｒ、クリプトンＫｒ、キセノンＸｅなどによるクライオ
材に原子番号１０未満の軽元素による、例えば水Ｈ２
Ｏ、炭酸ガスＣＯ２などを混合してクライオターゲット
層を形成することができる。勿論、クライオターゲット
層に用いる元素は例示した上記元素に限定されるもので
はない。
【００５１】この構成により、クライオターゲット層を
形成するクライオ材が気化してもＸ線を主に吸収する重
元素の量を減らすことになる。一方、軽元素によるＸ線
の吸収は相対的に小さい。従って、プラズマの発生によ
って気化したクライオ材ガス自身が、真空排気が不十分
なためにＸ線の放射経路に残留してＸ線を減衰させるこ
とを防止することができる。
形成するクライオ材が気化してもＸ線を主に吸収する重
元素の量を減らすことになる。一方、軽元素によるＸ線
の吸収は相対的に小さい。従って、プラズマの発生によ
って気化したクライオ材ガス自身が、真空排気が不十分
なためにＸ線の放射経路に残留してＸ線を減衰させるこ
とを防止することができる。
【００５２】この場合、軽元素を混合しても、クライオ
ターゲット層に用いられる軽元素から発生するＸ線の放
射量は極めて少量で、その分がプラズマの加熱に有効に
使われる。従って、プラズマの温度が重元素のみの場合
より高温になるため、結果として重元素からのＸ線量は
減少せず、Ｘ線量は適切な混合比では重元素のみの場合
よりもむしろ増加する。
ターゲット層に用いられる軽元素から発生するＸ線の放
射量は極めて少量で、その分がプラズマの加熱に有効に
使われる。従って、プラズマの温度が重元素のみの場合
より高温になるため、結果として重元素からのＸ線量は
減少せず、Ｘ線量は適切な混合比では重元素のみの場合
よりもむしろ増加する。
【００５３】また、重元素により構成される材料成分の
モル混合比は軽元素により構成される材料成分の数パー
セントから５０パーセントが好ましく、各材料成分の供
給量、周囲温度を含む環境条件の設定に基づいてモル混
合比の値を調整してクライオターゲット層が形成されて
いる。
モル混合比は軽元素により構成される材料成分の数パー
セントから５０パーセントが好ましく、各材料成分の供
給量、周囲温度を含む環境条件の設定に基づいてモル混
合比の値を調整してクライオターゲット層が形成されて
いる。
【００５４】また、図３に示されるように、パルスレー
ザ光４１の集光照射点４４近傍では、パルスレーザ光４
１が固定壁５１に干渉されずに集光照射点４４に到達
し、かつ発生するパルスＸ線４５が固定壁５１に妨げら
れることなく外部に放射されるように、固定壁５１は、
集光照射点４４を中心として０．５ｃｍから５ｃｍ以下
の半径を有する開口部５３を備え、更に、回転体１１の
表面と固定壁５１との間に閉じ込めたクライオ材３１の
ガスが開口部５３から流出しないようにクライオターゲ
ット層３４の表面に接する縁を持った仕切壁５４を設け
ている。
ザ光４１の集光照射点４４近傍では、パルスレーザ光４
１が固定壁５１に干渉されずに集光照射点４４に到達
し、かつ発生するパルスＸ線４５が固定壁５１に妨げら
れることなく外部に放射されるように、固定壁５１は、
集光照射点４４を中心として０．５ｃｍから５ｃｍ以下
の半径を有する開口部５３を備え、更に、回転体１１の
表面と固定壁５１との間に閉じ込めたクライオ材３１の
ガスが開口部５３から流出しないようにクライオターゲ
ット層３４の表面に接する縁を持った仕切壁５４を設け
ている。
【００５５】クライオターゲット層３４へ入射されるパ
ルスレーザ光４１の光源は、高い尖頭パワーと高い繰り
返し型のパルスレーザ光源であり、一実施例において
は、レーザ波長１μｍ、パルスエネルギー０.７Ｊ〜１.
０J、 パルス幅１５ｎｓｅｃ、および繰り返し周波数
３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚのパルスレーザ光を放射して
いる。パルスレーザ光４１はクライオターゲット層３４
の表面に集光照射点４４として約１００μｍの集光径で
集光照射される。この場合、クライオターゲット層３４
の表面上でのレーザ強度は約１０１２Ｗ／ｃｍ２とな
る。
ルスレーザ光４１の光源は、高い尖頭パワーと高い繰り
返し型のパルスレーザ光源であり、一実施例において
は、レーザ波長１μｍ、パルスエネルギー０.７Ｊ〜１.
０J、 パルス幅１５ｎｓｅｃ、および繰り返し周波数
３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚのパルスレーザ光を放射して
いる。パルスレーザ光４１はクライオターゲット層３４
の表面に集光照射点４４として約１００μｍの集光径で
集光照射される。この場合、クライオターゲット層３４
の表面上でのレーザ強度は約１０１２Ｗ／ｃｍ２とな
る。
【００５６】この光強度ではプラズマ化したクライオ材
からＸ線が放射され、入射レーザエネルギーから放射Ｘ
線エネルギーへの変換効率は波長１１ｎｍのＸ線を強く
放射するキセノンクライオターゲットの場合、Ａ．Ｓｈ
ｉｍｏｕｒａ、Ｓ．Ａｍａｎｏ、Ｓ．Ｍｉｙａｍｏｔ
ｏ、および Ｔ．Ｍｏｃｈｉｚｕｋｉによる報告書「Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏ
ｌ．７２，ｐｐ．１６４（１９９８）」に示されるよう
に、約１％／ｎｍ／ステラジアンであることが実験的に
見い出されている。従って、１ｎｍの波長幅と３ステラ
ジアンの立体角で放射Ｘ線をＸ線鏡４６によってビーム
として取り出せばＸ線平均出力として９Ｗ〜９０Ｗの出
力が得られる。
からＸ線が放射され、入射レーザエネルギーから放射Ｘ
線エネルギーへの変換効率は波長１１ｎｍのＸ線を強く
放射するキセノンクライオターゲットの場合、Ａ．Ｓｈ
ｉｍｏｕｒａ、Ｓ．Ａｍａｎｏ、Ｓ．Ｍｉｙａｍｏｔ
ｏ、および Ｔ．Ｍｏｃｈｉｚｕｋｉによる報告書「Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏ
ｌ．７２，ｐｐ．１６４（１９９８）」に示されるよう
に、約１％／ｎｍ／ステラジアンであることが実験的に
見い出されている。従って、１ｎｍの波長幅と３ステラ
ジアンの立体角で放射Ｘ線をＸ線鏡４６によってビーム
として取り出せばＸ線平均出力として９Ｗ〜９０Ｗの出
力が得られる。
【００５７】パルスレーザを繰り返し周波数３００Ｈｚ
〜３０００Ｈｚで動作させ、安定なパルスＸ線４５を得
るには１パルス毎に新しいクライオターゲット層３４の
面を照射する必要がある。
〜３０００Ｈｚで動作させ、安定なパルスＸ線４５を得
るには１パルス毎に新しいクライオターゲット層３４の
面を照射する必要がある。
【００５８】そのため、クライオターゲット層３４の面
上での集光照射点から次の集光照射点までの距離を５０
０μｍにすると、半径Ｒ（ｃｍ）を有する回転体１１の
回転速度として毎分の回転数が「１５０／Ｒ」回〜「１
５００／Ｒ」回となる。この半径Ｒを７.５ｃｍとする
と毎分の回転数は２０回〜２００回であればよい。
上での集光照射点から次の集光照射点までの距離を５０
０μｍにすると、半径Ｒ（ｃｍ）を有する回転体１１の
回転速度として毎分の回転数が「１５０／Ｒ」回〜「１
５００／Ｒ」回となる。この半径Ｒを７.５ｃｍとする
と毎分の回転数は２０回〜２００回であればよい。
【００５９】パルスレーザ光４１の集光照射により集光
照射点４４を中心にクライオターゲットのクライオ材３
１が気化した後にはクライオターゲット層３４にクレー
ター状の痕跡が発生する。この痕跡に再度、または繰り
返してレーザ光を集光照射する場合にはプラズマの生成
が不安定になったり、極端な場合、クライオターゲット
層３４の底までクレーターの穴が貫通し、回転体１１の
表面を直接、加熱して蒸発させてしまう。
照射点４４を中心にクライオターゲットのクライオ材３
１が気化した後にはクライオターゲット層３４にクレー
ター状の痕跡が発生する。この痕跡に再度、または繰り
返してレーザ光を集光照射する場合にはプラズマの生成
が不安定になったり、極端な場合、クライオターゲット
層３４の底までクレーターの穴が貫通し、回転体１１の
表面を直接、加熱して蒸発させてしまう。
【００６０】従って、回転体１１を回転軸１２，１３に
より回転させるだけでなく回転の軸方向へ往復移動させ
ることによってクライオターゲット層３４の表面の同じ
場所を短時間内に重複してパルスレーザ光４１が照射し
ないようにしている。クレーター状の痕跡には回転中に
固定壁５１の内側間隙に存在するクライオ材のガスが直
ちに付着して修復される。
より回転させるだけでなく回転の軸方向へ往復移動させ
ることによってクライオターゲット層３４の表面の同じ
場所を短時間内に重複してパルスレーザ光４１が照射し
ないようにしている。クレーター状の痕跡には回転中に
固定壁５１の内側間隙に存在するクライオ材のガスが直
ちに付着して修復される。
【００６１】次に、図４に図２を併せ参照して層厚調整
壁５５について説明する。
壁５５について説明する。
【００６２】層厚調整壁５５は、固定壁５１に連結し回
転体１１の径方向に摺動可能で、回転体１１の円筒形表
面とクライオターゲット層３４の厚さ分の間隙を有する
ことにより、クライオターゲット層３４を更に安定した
厚さに形成する。すなわち、供給路３６から回転体１１
の表面に供給されたクライオ材３１は、厚めの厚さを有
するクライオターゲット層３４Ａを形成する。このクラ
イオターゲット層３４Ａは、回転によって移動する際に
層厚調整壁５５のエッジにより表面を削り取られて所定
の厚さを有するクライオターゲット層３４Ｂが得られる
ように制御される。
転体１１の径方向に摺動可能で、回転体１１の円筒形表
面とクライオターゲット層３４の厚さ分の間隙を有する
ことにより、クライオターゲット層３４を更に安定した
厚さに形成する。すなわち、供給路３６から回転体１１
の表面に供給されたクライオ材３１は、厚めの厚さを有
するクライオターゲット層３４Ａを形成する。このクラ
イオターゲット層３４Ａは、回転によって移動する際に
層厚調整壁５５のエッジにより表面を削り取られて所定
の厚さを有するクライオターゲット層３４Ｂが得られる
ように制御される。
【００６３】また、回転体１１の回転軸１２方向に対す
る層厚調整壁５５の長さは、回転体１１の長さまであれ
ばよいが、回転体１１の軸方向に対する往復移動範囲が
カバーできるだけであってもよい。
る層厚調整壁５５の長さは、回転体１１の長さまであれ
ばよいが、回転体１１の軸方向に対する往復移動範囲が
カバーできるだけであってもよい。
【００６４】次に、図５に図１を併せ参照して上述とは
別の冷却手段について説明する。
別の冷却手段について説明する。
【００６５】図１と相違する点は、回転体１１の内部空
間である冷却槽において、導入管２２の先端にノズル２
４を設け、極低温流体２１を放出噴射させることにより
断熱膨張した気化ガスによる極低温ガス流２５を発生さ
せていることである。極低温流体２１は、液体窒素、液
体アルゴン、または液体ヘリウム等の低温液化ガス、ま
たはこれら元素の低温高圧ガスでもよい。これら低温流
体がノズル２４から放出されることにより断熱膨張する
際に発生する極低温ガス流２５が回転体１１の内壁を冷
却することにより熱伝導を利用して回転体１１の表面を
冷却することができる。
間である冷却槽において、導入管２２の先端にノズル２
４を設け、極低温流体２１を放出噴射させることにより
断熱膨張した気化ガスによる極低温ガス流２５を発生さ
せていることである。極低温流体２１は、液体窒素、液
体アルゴン、または液体ヘリウム等の低温液化ガス、ま
たはこれら元素の低温高圧ガスでもよい。これら低温流
体がノズル２４から放出されることにより断熱膨張する
際に発生する極低温ガス流２５が回転体１１の内壁を冷
却することにより熱伝導を利用して回転体１１の表面を
冷却することができる。
【００６６】次に、図６に図１を併せ参照して上述とは
別の冷却手段について説明する。
別の冷却手段について説明する。
【００６７】図６が図１と相違する点は、回転体６１が
中空である必要はなく、少なくとも円筒形表面が熱伝導
率のよい材質であればよく、かつ、冷却手段が回転体６
１において回転軸６２，６３の軸方向である重力方向の
底部側半分以上の表面範囲を冷却していることである。
この結果、回転体６１の天井部側の表面部分をクライオ
材７１の液化点以下まで極低温化することができる。冷
却手段は、極低温流体８１を内部に貯えて内部に浸され
た回転体６１を直接冷却する冷却槽８２と極低温流体８
１を供給する導入管８３および気化ガスを排気回収する
排気管８４により構成されている。
中空である必要はなく、少なくとも円筒形表面が熱伝導
率のよい材質であればよく、かつ、冷却手段が回転体６
１において回転軸６２，６３の軸方向である重力方向の
底部側半分以上の表面範囲を冷却していることである。
この結果、回転体６１の天井部側の表面部分をクライオ
材７１の液化点以下まで極低温化することができる。冷
却手段は、極低温流体８１を内部に貯えて内部に浸され
た回転体６１を直接冷却する冷却槽８２と極低温流体８
１を供給する導入管８３および気化ガスを排気回収する
排気管８４により構成されている。
【００６８】図６においては、真空チャンバー６０の内
部で、回転体６１の底部側半分以上が冷却槽８２の内部
に挿入され、内部に貯蔵されている極低温流体８１に直
接浸っている。真空チャンバー６０の内部に露出する回
転体６１の表面には、クライオ材７１が供給されてクラ
イオターゲット層７４が形成される。クライオ材７１を
供給するターゲット供給機構７０およびパルスレーザ光
４１が集光照射点４４に照射されてプラズマおよびパル
スＸ線４５を発生するレーザプラズマＸ線発生の機構そ
れぞれについては図１とほぼ同様である。
部で、回転体６１の底部側半分以上が冷却槽８２の内部
に挿入され、内部に貯蔵されている極低温流体８１に直
接浸っている。真空チャンバー６０の内部に露出する回
転体６１の表面には、クライオ材７１が供給されてクラ
イオターゲット層７４が形成される。クライオ材７１を
供給するターゲット供給機構７０およびパルスレーザ光
４１が集光照射点４４に照射されてプラズマおよびパル
スＸ線４５を発生するレーザプラズマＸ線発生の機構そ
れぞれについては図１とほぼ同様である。
【００６９】クライオターゲット層７４が形成される真
空チャンバー６０の部分と、極低温流体８１を貯蔵する
冷却槽８２とはクライオ材７１と極低温流体８１との混
合を避けるため、隔壁８５が設けられている。
空チャンバー６０の部分と、極低温流体８１を貯蔵する
冷却槽８２とはクライオ材７１と極低温流体８１との混
合を避けるため、隔壁８５が設けられている。
【００７０】図６では、真空チャンバー内に隔壁をもっ
て冷却槽が備えられるように示されているが、両者が別
個のチャンバーで隔壁により結合される構成でもよい。
また、真空チャンバー内で図２に示したような固定壁を
設けることもできる。
て冷却槽が備えられるように示されているが、両者が別
個のチャンバーで隔壁により結合される構成でもよい。
また、真空チャンバー内で図２に示したような固定壁を
設けることもできる。
【００７１】次に、図７を参照して、パルスレーザ光１
４１の集光照射点１４４が図２とは異なる実施の一形態
について説明する。
４１の集光照射点１４４が図２とは異なる実施の一形態
について説明する。
【００７２】図７に示されるレーザプラズマＸ線発生装
置のＸ線連続発生部分では、パルスレーザ光１４１によ
りレーザプラズマＸ線を発生する手段、真空チャンバー
１１０、円筒形の回転体１１１、回転体１１１の回転軸
１１２、回転体１１１の回転を駆動する回転駆動機構１
１６、回転体１１１の回転軸と垂直方向に回転軸を駆動
する回転軸駆動機構１１７、回転体１１１の冷却手段、
クライオターゲット層１３４となるクライオ材を回転体
１１１に供給するターゲット供給機構１３０、並びに固
定壁１５１が備えられている。
置のＸ線連続発生部分では、パルスレーザ光１４１によ
りレーザプラズマＸ線を発生する手段、真空チャンバー
１１０、円筒形の回転体１１１、回転体１１１の回転軸
１１２、回転体１１１の回転を駆動する回転駆動機構１
１６、回転体１１１の回転軸と垂直方向に回転軸を駆動
する回転軸駆動機構１１７、回転体１１１の冷却手段、
クライオターゲット層１３４となるクライオ材を回転体
１１１に供給するターゲット供給機構１３０、並びに固
定壁１５１が備えられている。
【００７３】図７が図２と相違する点は、パルスレーザ
光１４１の集光照射点１４４を円筒形の回転体１１１の
底面表面とし、この集光照射点１４４の位置に固定壁１
５１の開口部を設けていることである。また他の一つの
点は、回転体１１１を回転させる機構、例えばモータお
よび駆動歯車を含む回転駆動機構１１６に加えて更に回
転体１１１を回転軸と垂直方向に往復移動させる回転軸
駆動機構１１７を設けていることである。この結果、パ
ルスレーザ光１４１の集光照射点１４４を円筒形の回転
体１１１の底面表面で広範囲に移動させることができ
る。この場合の回転軸駆動機構１１７は、例えばＯ（オ
ー）リングシールを用いて真空チャンバー１１０と結合
される。
光１４１の集光照射点１４４を円筒形の回転体１１１の
底面表面とし、この集光照射点１４４の位置に固定壁１
５１の開口部を設けていることである。また他の一つの
点は、回転体１１１を回転させる機構、例えばモータお
よび駆動歯車を含む回転駆動機構１１６に加えて更に回
転体１１１を回転軸と垂直方向に往復移動させる回転軸
駆動機構１１７を設けていることである。この結果、パ
ルスレーザ光１４１の集光照射点１４４を円筒形の回転
体１１１の底面表面で広範囲に移動させることができ
る。この場合の回転軸駆動機構１１７は、例えばＯ（オ
ー）リングシールを用いて真空チャンバー１１０と結合
される。
【００７４】このように、回転体１１１を回転させるこ
とによってクライオターゲット層１３４をパルスレーザ
光１４１の集光照射点１４４に連続的に供給することが
でき、更に回転軸１１２を回転体１１１と共に回転軸に
垂直方向に往復移動させることにより、円筒形の回転体
１１１における底面の往復移動の範囲において表面に新
に形成されたクライオターゲット層１３４を集光照射点
１４４に常に供給できることになる。
とによってクライオターゲット層１３４をパルスレーザ
光１４１の集光照射点１４４に連続的に供給することが
でき、更に回転軸１１２を回転体１１１と共に回転軸に
垂直方向に往復移動させることにより、円筒形の回転体
１１１における底面の往復移動の範囲において表面に新
に形成されたクライオターゲット層１３４を集光照射点
１４４に常に供給できることになる。
【００７５】従って、熱伝導率のよい回転体１１１を極
低温に冷却して円筒形表面にクライオターゲット層１３
４を形成する際、回転体１１１の回転速度、円筒形底面
の表面温度、円筒形底面の表面に供給するクライオ材の
供給量などの設定によりクライオターゲット層１３４の
厚さを適切に形成することができる。また、回転体１１
１の回転および回転軸に垂直な方向の往復移動によりパ
ルスレーザ光１４１の集光照射点１４４の位置を逐次移
動できるので、集光照射点１４４に生じるプラズマによ
る回転体１１１の損傷を防止することができる。
低温に冷却して円筒形表面にクライオターゲット層１３
４を形成する際、回転体１１１の回転速度、円筒形底面
の表面温度、円筒形底面の表面に供給するクライオ材の
供給量などの設定によりクライオターゲット層１３４の
厚さを適切に形成することができる。また、回転体１１
１の回転および回転軸に垂直な方向の往復移動によりパ
ルスレーザ光１４１の集光照射点１４４の位置を逐次移
動できるので、集光照射点１４４に生じるプラズマによ
る回転体１１１の損傷を防止することができる。
【００７６】次に、図８を参照して、図７に円盤状のタ
ーゲット部材を追加した場合の実施の一形態について説
明する。
ーゲット部材を追加した場合の実施の一形態について説
明する。
【００７７】図８が図７と相違する点は、円筒形の回転
体２１１の底面表面に熱伝導率のよい円盤状のターゲッ
ト部材２１９を密着させて、内部空間を冷却槽とする回
転体２１１およびターゲット部材２１９の熱伝導を利用
して回転体２１１と共にターゲット部材２１９の表面
を、クライオターゲット層２３４を形成するクライオ材
の液化温度以下に冷却することである。このため、関連
する固定壁２５１などの形状が相違している。このよう
な相違点を除き、同一名称で下二桁に同一番号符号を付
与された構成要素の機能については図７を参照した説明
と同一でありその説明は省略する。
体２１１の底面表面に熱伝導率のよい円盤状のターゲッ
ト部材２１９を密着させて、内部空間を冷却槽とする回
転体２１１およびターゲット部材２１９の熱伝導を利用
して回転体２１１と共にターゲット部材２１９の表面
を、クライオターゲット層２３４を形成するクライオ材
の液化温度以下に冷却することである。このため、関連
する固定壁２５１などの形状が相違している。このよう
な相違点を除き、同一名称で下二桁に同一番号符号を付
与された構成要素の機能については図７を参照した説明
と同一でありその説明は省略する。
【００７８】上記説明では、円盤状のターゲット部材は
回転体に密着させて設けるとしたが一体化した一つの内
部空間を有する回転体であってもよい。
回転体に密着させて設けるとしたが一体化した一つの内
部空間を有する回転体であってもよい。
【００７９】このように、上記記載では、図面それぞれ
を参照し適切な条件を示して説明しているが、図示され
説明された形状大きさおよび相互位置などの構成並びに
組み合わせについては、環境条件と共に相互に関連があ
るが上述した機能を満たす限り自由であり、本発明は上
記記載に限定されるものではない。
を参照し適切な条件を示して説明しているが、図示され
説明された形状大きさおよび相互位置などの構成並びに
組み合わせについては、環境条件と共に相互に関連があ
るが上述した機能を満たす限り自由であり、本発明は上
記記載に限定されるものではない。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、極
低温流体などにより冷却された熱伝導効率のよい回転体
の円筒形表面を、側面または裏面を問わずクライオター
ゲット層形成の基板とすると共に、回転体の回転および
回転軸の往復移動によりクライオ材の供給をクライオタ
ーゲット層上で移送するため、回転体の表面を損傷する
ことがなく、従って、回転体の交換は不必要になるとい
う効果がある。
低温流体などにより冷却された熱伝導効率のよい回転体
の円筒形表面を、側面または裏面を問わずクライオター
ゲット層形成の基板とすると共に、回転体の回転および
回転軸の往復移動によりクライオ材の供給をクライオタ
ーゲット層上で移送するため、回転体の表面を損傷する
ことがなく、従って、回転体の交換は不必要になるとい
う効果がある。
【００８１】また、クライオターゲット層の基板となる
回転体表面の温度は回転体表面が極低温流体などにより
直接冷却されるので容易に一定温度にでき、従って、安
定なターゲット層の形成と保持とが可能になるという効
果がある。
回転体表面の温度は回転体表面が極低温流体などにより
直接冷却されるので容易に一定温度にでき、従って、安
定なターゲット層の形成と保持とが可能になるという効
果がある。
【００８２】また、固定壁がクライオターゲット層を内
部に閉じ込めることによりクライオターゲットとなるク
ライオ材を極めて効率良くかつ均一に回転体表面に凝縮
付着させることが可能となり、更に仕切壁を持つ開口部
を設けることによってクライオターゲット層を形成しつ
つパルスレーザ光を高い周波数の繰り返しで集光照射で
きるので、レーザパルス光に呼応して半永久的にパルス
Ｘ線を準連続的に発生させることができる。また仕切壁
によってクライオ材ガスがパルスレーザ光の集光照射点
近傍または放射されるパルスＸ線の光路に拡散するのを
防止できるので，発生したパルスＸ線がクライオ材ガス
自身により再吸収されることにより実効利用できるパル
スＸ線の強度が低下するということがないという効果を
得ることができる。
部に閉じ込めることによりクライオターゲットとなるク
ライオ材を極めて効率良くかつ均一に回転体表面に凝縮
付着させることが可能となり、更に仕切壁を持つ開口部
を設けることによってクライオターゲット層を形成しつ
つパルスレーザ光を高い周波数の繰り返しで集光照射で
きるので、レーザパルス光に呼応して半永久的にパルス
Ｘ線を準連続的に発生させることができる。また仕切壁
によってクライオ材ガスがパルスレーザ光の集光照射点
近傍または放射されるパルスＸ線の光路に拡散するのを
防止できるので，発生したパルスＸ線がクライオ材ガス
自身により再吸収されることにより実効利用できるパル
スＸ線の強度が低下するということがないという効果を
得ることができる。
【００８３】上述の如く，本発明により、安定したクラ
イオターゲット層の形成および移送により、クライオタ
ーゲット層を表面に形成する基板構造体の交換を不要と
し、クライオ材ガス自身によるパルスＸ線の再吸収の問
題を解決するものであり、高尖頭パワーを有する繰り返
しパルスレーザ光の照射でも連続して安定した高い平均
出力のパルスＸ線を発生すると共に構造が簡単で半永久
的な寿命を持つ低コストで実用的なレーザプラズマＸ線
発生装置の提供を可能にしている。
イオターゲット層の形成および移送により、クライオタ
ーゲット層を表面に形成する基板構造体の交換を不要と
し、クライオ材ガス自身によるパルスＸ線の再吸収の問
題を解決するものであり、高尖頭パワーを有する繰り返
しパルスレーザ光の照射でも連続して安定した高い平均
出力のパルスＸ線を発生すると共に構造が簡単で半永久
的な寿命を持つ低コストで実用的なレーザプラズマＸ線
発生装置の提供を可能にしている。
【図１】本発明の実施の一形態を示す縦断面概要図であ
る。
る。
【図２】図１に固定壁を追加した実施の一形態を示す縦
断面概要図である。
断面概要図である。
【図３】図２における部分断面概要図である。
【図４】図２に層厚調整壁を追加した実施の一形態を示
す横断面概要図である。
す横断面概要図である。
【図５】本発明による図１，２とは別の冷却手段におけ
る実施の一形態を示す縦断面概要図である。
る実施の一形態を示す縦断面概要図である。
【図６】図５とも別の冷却手段における実施の一形態を
示す縦断面概要図である。
示す縦断面概要図である。
【図７】図１または図２と異なる実施の一形態を示す縦
断面概要図である。
断面概要図である。
【図８】図７に円盤状のターゲット部材を追加した場合
の実施の一形態を示す縦断面概要図である。
の実施の一形態を示す縦断面概要図である。
【図９】従来の一例を示す説明図である。
【図１０】従来の図９とは別の一例を示す説明図であ
る。
る。
１０、６０、１１０、２１０ 真空チャンバー １１、６１、１１１、２１１ 回転体 １２、１３、６２、６３、１１２、２１２ 回転軸 １４、１５、６４、６５ 回転軸受け １６、１１６ 回転駆動機構 １７、１１７ 回転軸駆動機構 ２１、８１ 極低温流体 ２２、８３ 導入管 ２３、８４ 排気管 ３０、７０、１３０、２３０ ターゲット供給機構 ３１、７１ クライオ材 ３２、７２ 回収槽 ３３、７３ 供給路 ３４、７４、１３４、２３４ クライオターゲット層 ３５、１３５ 排気装置 ４１、１４１ パルスレーザ光 ４２ レーザ集光機構 ４３、１４３ レーザ入射口 ４４、１４４ 集光照射点 ４５ パルスＸ線 ４６、１４６ Ｘ線鏡 ４７、１４７ Ｘ線出射口 ５１、１５１、２５１ 固定壁 ５２ 保温器 ５３、２５３ 開口部 ５４ 仕切壁 ５５ 層厚調整壁 ８２ 冷却槽 ８５ 隔壁
Claims (12)
- 【請求項１】 冷却して液体化および固体化の少なくと
も一方となった化学的に不活性で室温ではガス状のクラ
イオ材をクライオターゲットとしこのクライオターゲッ
トに高尖頭パワーを有する繰り返しパルスレーザ光を集
光照射して生じたプラズマからパルスＸ線を発生するレ
ーザプラズマＸ線発生装置において、回転軸を有しかつ
前記クライオターゲットの表面として熱伝導率のよい円
筒形側面および前記回転軸に垂直面を成す一つの底面の
少なくとも一方を有する回転体と、前記回転軸を駆動し
て前記回転体を回転させる回転駆動機構と、前記回転体
の少なくとも前記表面を極低温に冷却する冷却手段と、
前記回転体の前記表面に前記クライオ材を供給して所定
の厚さのクライオターゲット層を形成するターゲット供
給機構とを備えることを特徴とするレーザプラズマＸ線
発生装置。 - 【請求項２】 請求項１において、更に、前記回転軸と
前記クライオターゲットの表面でパルスレーザ光を集光
照射する点との両者を面内に含む平面と前記集光照射す
る点で前記回転体の表面に接する接平面との交叉によっ
て交叉個所の軌跡に形成される直線に平行な方向に前記
回転軸を前記回転体と共に往復移動させる軸駆動機構を
備えることを特徴とするレーザプラズマＸ線発生装置。 - 【請求項３】 請求項１において、更に、間隙をもって
前記回転体を囲み前記間隙に前記クライオ材の注入を受
けて閉じ込める固定壁を備え、前記回転体の速度、周囲
温度を含む環境条件を設定して、回転する前記回転体の
円筒形表面に付着した前記クライオ材をほぼ均一の厚さ
に形成し前記クライオターゲット層とすることを特徴と
するレーザプラズマＸ線発生装置。 - 【請求項４】 請求項３において、前記冷却手段が前記
回転体の表面温度を前記クライオ材の液化点以下に維持
する一方、前記固定壁の温度を最低で前記クライオ材の
液化点に維持する保温構造を有することを特徴とするレ
ーザプラズマＸ線発生装置。 - 【請求項５】 請求項３において、固定壁は入射する前
記パルスレーザ光が集光する前記クライオターゲット層
の集光照射点の近傍では発生するパルスＸ線を外部へ放
射する開口部を有し、かつこの開口部は前記集光照射点
の近傍周囲で固定壁内部から気化したクライオ材の流出
を妨げる形状を有しかつ前記クライオターゲット層の表
面に至る範囲の仕切壁を備えることを特徴とするレーザ
プラズマＸ線発生装置。 - 【請求項６】 請求項３において、固定壁に連結しパル
スレーザ光を集光照射する前記クライオターゲットとな
る前記回転体の表面との間で摺動し、前記回転体の表面
と前記クライオターゲット層の厚さ分の間隙を調整可能
な層厚調整壁を備えることを特徴とするレーザプラズマ
Ｘ線発生装置。 - 【請求項７】 請求項１において、クライオ材は、２種
類以上の材料成分を有する混合材であり、材料成分の少
なくとも一つは原子番号１０以上の重い元素であり、他
の材料成分に少なくとも一つの原子番号１０未満の軽い
元素を更に含む構成を有することを特徴とするレーザプ
ラズマＸ線発生装置。 - 【請求項８】 請求項７において、重い元素により構成
される材料成分のモル混合比は、前記軽い元素により構
成される材料成分の数パーセントから５０パーセントで
あり、各材料成分の供給量、周囲温度を含む環境条件の
設定に基づいて前記モル混合比の値を調整して前記クラ
イオターゲット層を形成することを特徴とするレーザプ
ラズマＸ線発生装置。 - 【請求項９】 請求項１において、回転体は中空構造を
有し、冷却手段は、前記回転体の中空部分を冷却槽とし
て前記回転軸を同軸とする導入管および排気管を備え、
前記冷却槽は前記導入管を介して注入される低温液化ガ
スを極低温流体として貯蓄し、前記排気管が前記冷却槽
で気化した低温液化ガスを排気することを特徴とするレ
ーザプラズマＸ線発生装置。 - 【請求項１０】 請求項１において、回転体は中空構造
を有し、冷却手段は、前記回転体の中空部分を冷却槽と
して前記回転軸を同軸とする導入管および排気管を備え
ると共に前記導入管は前記冷却槽内の先端にノズルを有
し、前記導入管を介して注入される低温液化ガスが極低
温流体として前記冷却槽内の前記ノズルから放出される
際に断熱膨張して発生する極低温ガス流が冷却槽である
前記回転体の内壁を冷却する一方、前記排気管が気化し
た低温液化ガスを排気することを特徴とするレーザプラ
ズマＸ線発生装置。 - 【請求項１１】 請求項１において、冷却手段は、前記
回転体の下部軸受け側を密閉格納する冷却槽並びに極低
温流体の導入管および排気管を備え、前記冷却槽は前記
導入管を介して注入される低温液化ガスを極低温流体と
して貯蓄し、前記排気管が前記冷却槽で気化した低温液
化ガスを排気することを特徴とするレーザプラズマＸ線
発生装置。 - 【請求項１２】 請求項１において、前記クライオター
ゲットを前記回転軸に垂直面を成す一つの底面とした際
には、前記回転体が円盤形状を有することを特徴とする
レーザプラズマＸ線発生装置。
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