JP2004037439A

JP2004037439A - 光学材料の耐照射損傷性を決定する方法および装置

Info

Publication number: JP2004037439A
Application number: JP2002238227A
Authority: JP
Inventors: Hexin Wang; ヘクシン　ヴァンク
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2004-02-05
Also published as: US20030223065A1; DE10225842A1; US6734970B2

Abstract

【課題】光学材料の耐照射損傷性を決定する方法および装置を提供する。
【解決手段】光学材料の耐照射損傷性を決定するために、光学材料内の幾つかのサンプル体積１２１１〜１２３３に、異なった測定または所定放射エネルギ密度を有する試験放射光線を同時に照射する。ここで、すべてのサンプル体積に用いられる放射が共通の放射源１３から生じている。照射されたサンプル体積の耐照射損傷性を表す少なくとも１つのパラメータが、測定放射光線を用いて測定される。測定放射光線も、試験放射光線を供給するものと同一の放射源から生じ、材料の耐照射損傷性は、それの耐照射損傷性パラメータと放射エネルギ密度との間の関数関係に基づいて決定され、その関数関係は、用いたさまざまな放射エネルギ密度でさまざまなサンプル体積において測定された耐照射損傷性パラメータの値を使用して決定される。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
本発明は、光学材料の幾つかのサンプル体積に、異なった測定または所定放射エネルギ密度を有する共通放射源から出た試験放射光線を同時に照射する段階と、測定放射光線を用いて被照射サンプル体積の耐損傷性を表す少なくとも１つのパラメータを測定する段階とを含む、光学材料の耐照射損傷性を決定する方法と、その方法を実行するのに適した装置とに関する。
【０００２】
光学素子内で機能する光学材料、すなわち、フッ化カルシウムまたは合成石英ガラスなどの材料の光学品質は、それらが浴びた全照射線量のために、耐用寿命全体で劣化することは周知である。たとえば、材料の透過率は、それが浴びた照射線量によってそれの耐用寿命全体で低下し、特に、紫外線レーザ放射を伴う用途の場合にも発生する現象でる。
【０００３】
したがって、光学材料の耐用寿命の予測などを行うために、使用中に受けた照射による損傷に対する光学材料の耐性を決定できる方法および装置が必要である。光学材料の一般的な耐用寿命より短い程度の長さの妥当な測定期間内に有意義な結果を得るための周知の方法では、通常使用で一般的に生じるものより相当に大きい放射エネルギ密度を用いてその光学材料のサンプルに照射する。そのような高い放射エネルギ密度範囲全体で得られた耐照射損傷性を表す１つまたは複数のパラメータを測定した結果を、通常使用で加えられる放射エネルギ範囲に外挿することによって、通常使用中の材料の耐照射損傷性に関する、たとえば、それの最大耐用寿命に関する報告を行うことができる。
【０００４】
その外挿には、さまざまな高放射エネルギ密度を用いた幾つかの測定を行う必要がある。得られるそのような測定の総数が大きいほど、また、用いる放射エネルギレベルが互いに大きく異なるほど、高い信頼性かつ有意味に、得られた測定結果を通常使用で一般的に生じる問題の放射エネルギ密度範囲に外挿することができる。これに関連して、周知の方法では、さまざまな放射エネルギ密度で光学材料の１つまたは複数のサンプルにおいて幾つかの測定を行い、あるサンプルに用いられるさまざまな放射エネルギ密度の各々が、専用の個別放射源か、さまざまな放射エネルギ密度でサンプルに順次照射する調節可能な出力を有する単一の放射源によって与えられる。
【０００５】
米国特許第６，０７５，６０７号は、パルスエキシマレーザ照射による損傷に対する光学材料の耐性のモデルベースの決定を行う方法を実行するためのその形式の方法および装置を記載しており、異なったエネルギ密度を照射したサンプルの耐照射損傷性を表すパラメータとして、吸収率または透過率の測定値を、一次関数依存性が適用される範囲、およびより高いエネルギ密度に対応した飽和領域の両方にわたって記録することによって、統計的または理論的方法を用いて、照射エネルギ密度またはレーザパルス数に対するそれらの吸収率または透過率の関数依存性を得る近似式を導出して相関させることができる。測定すべきサンプルは好ましくは、大きいブロックを劈開することによって得られる。
【０００６】
各測定用に所望の放射エネルギ密度を有する試験ビームを使用して、１つまたはさまざまなサンプルで繰り返し測定を行う必要がある他の光学材料耐照射損傷性決定方法および装置が、特許出願ＥＰ第０９０５５０５Ａ１号、ＪＰ第　　２００１−０９９７５３Ａ号、ＪＰ第２０００−０９９７５１Ａ号、ＪＰ第　　２０００−１８０３０１Ａ号、ＪＰ第１１−２３０８５９Ａ号、ＪＰ第１１−　１１８６６９Ａ号、ＪＰ第１０−２３２１８４Ａ号およびＪＰ第１０−　　　　２３２１９７Ａ号に開示されている。
【０００７】
特許出願ＪＰ第１１−２５８１０８Ａ号は、レーザ照射による損傷に対する光学材料の耐性を決定する方法および装置を記載しており、この場合、サンプルにさまざまな放射エネルギ密度でレーザビームが照射され、照射毎に、圧電センサを使用して吸収部分が決定され、この場合のサンプルは、基板と、反射防止フィルムまたは反射コーティングの形の光学コーティングとで構成されている。また、このサンプルを透過するか、それによって反射した照射部分は、コーティングのない基板材料だけからなる別のサンプルへ向けられる。１つの追加サンプルにそれぞれ反射および透過光を照射することもできる。各追加サンプルの前方にレンズを配置することができる。放射光線の吸収部分も、圧電センサを使用してこれらの他のサンプルの１つまたは両方において測定される。これらの他のサンプルの一方または両方において記録された測定結果を、コーティング付きサンプルにおいて得られた測定値と相関させることによって、コーティング付きサンプルの挙動を支配する関係の精度を改善することができる。
【０００８】
Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ第４３４７号１７７頁（２００１）のＣ．Ｋ．Ｖａｎ　　Ｐｅｓｋｉその他の雑誌記事「低レベル１９３ｎｍエキシマレーザを数千億パルス照射した溶融シリカの挙動（Ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　Ｆｕｓｅｄ　Ｓｉｌｉｃａ　Ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ　ｂｙ　Ｌｏｗ　Ｌｅｖｅｌ　１９３ｎｍ　Ｅｘｃｉｍｅｒ　Ｌａｓｅｒ　ｆｏｒ　Ｔｅｎｓ　ｏｆ　Ｂｉｌｌｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｐｕｌｓｅｓ）」は、低エネルギ密度で１９３ｎｍ波長のエキシマレーザ光線の数千億パルスを長時間にわたって照射した合成石英ガラスの挙動の研究結果を示している。これらの研究のため、石英ガラス材料の６個のサンプルを対応の試験機構上で前後に一直線に並べた。ＡｒＦレーザから放出された紫外線レーザビームをまず、第１体積部分を通過する第１ビームとして、前後に一直線に並んだ６個のサンプルを通るように案内し、次に、第２体積部分を通過する第２ビームとして、偏向させて６個のサンプルを逆の順序に通るように案内し、次に、第３体積部分を通過する第３ビームとして、反射させて６個のサンプルをもう一度通過するように案内し、最後に、第４体積部分を通過する第４ビームとして、再度偏向させて６個のサンプルを逆に通るように案内することによって、合計２４個のサンプル体積を生じ、第１ビームを照射される第１サンプル体積は０．２ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギ密度で照射され、その他のサンプル体積は、段階的に減少するエネルギ密度で連続的に照射された。研究は１３３日間にわたって行われ、それぞれ測定処理のために中断された。これらの測定処理中に、材料に対する照射の効果を３種類の方法、すなわち、第１に透過放射光線の波面ゆがみの干渉分光測定、第２に６３２ｎｍの波長での複屈折測定、第３にＦＴＩＲスペクトル分析を用いて調査した。
【０００９】
本発明の目的は、本発明の冒頭に述べた形式で、使用中に受ける照射による損傷に対する光学材料の耐性を相当に簡単な装置で相当に短期間に比較的確実に決定することができる方法および装置を提供することである。
【００１０】
本発明は、それぞれ請求項１または請求項６の特徴を有する、光学材料の耐照射損傷性を決定する方法および装置を提供することによって、この目的を達成する。
【００１１】
本発明に従った方法および本発明に従った装置の場合、光学材料の幾つかのサンプル体積には、同一放射源から出た試験放射光線が同時に照射され、サンプル体積には、異なった放射エネルギ密度を有する試験放射光線が照射される。やはり上記放射源から出た測定放射光線を使用して、耐照射損傷性を表す透過率および吸収率などの１つまたは複数のパラメータをサンプル体積で測定して、そのサンプル体積における放射エネルギ密度と相関させると、そのパラメータと放射エネルギ密度との間の関数関係に基づいて、光学材料の耐照射損傷度を決定することができ、この関数関係は、さまざまな放射エネルギ密度におけるさまざまなサンプル体積の耐照射損傷度パラメータの測定値を使用して決定される。
【００１２】
したがって、本発明は、比較的簡単な装置を使用して、特に単一の放射源を使用してさまざまな放射エネルギ密度における耐照射損傷度を表すパラメータの測定値を非常に迅速に得られるようにし、これから、特に高エネルギ密度を用いた場合、比較的短時間後に、光学材料の耐照射損傷度に関する、したがって、たとえば、使用された試験放射光線より相当に低い放射エネルギ密度が一般的に用いられる通常使用での予想耐用寿命に関する報告を確実に行うことができる。そのような耐用寿命の予想を行う時、好ましくは高エネルギ密度範囲にわたる試験中に決定された、放射エネルギ密度の関数として１つまたは複数の耐照射損傷性パラメータを表す関数関係を、その光学材料の通常使用中に加えられるエネルギ密度範囲に外挿することができる。この外挿は好ましくは、モデル援用で実行される。
【００１３】
請求項２または請求項７に従った本発明の別の実施形態によれば、測定放射光線は、試験放射光線の一部分の形でそれぞれのサンプル体積から取り出される、すなわち、測定は、試験放射光線を利用した照射によって同時に実行される。
【００１４】
サンプル体積は、請求項３および請求項８に記載された単一の試験サンプルの一部分でもよく、すなわち、試験放射光線が試験サンプルを通過した後、１つまたは複数の耐照射損傷性パラメータが、ビーム経路上に前後に並んだ試験サンプルの幾つかの部分体積で測定される。
【００１５】
あるいは、または追加して、試験放射光線が通るビーム経路に沿って前後に連続配置された個別の試験サンプルのサンプル体積の連続配置を形成してもよい。この方法の好都合な構造では、試験放射光線の放射エネルギ密度を制御状態で可変減衰することができる可変減衰器が、各対の連続配置試験サンプルの間に配置される（クレーム４およびクレーム９を参照）。そのような減衰器を使用することによって、試験の全期間にわたってさまざまなサンプル体積でのエネルギ密度をそれらの異なった初期値でほぼ一定に維持することができ、しかし、その期間中には材料の照射誘発老化のためにサンプル体積での試験放射光線エネルギ密度損失が一般的に低下するであろうが、これは、試験の開始時に減衰器を高い減衰係数に設定し、試験の進行に伴って低い減衰係数に設定し直すことによって補償することができる。
【００１６】
請求項５または請求項１０に従った本発明の別の実施形態によれば、透過率が耐照射損傷性パラメータとして使用される。それぞれのサンプル体積の透過率は、試験放射光線の透過割合から計算されるか、サンプル体積に向けられた測定ビームを使用して測定される。
【００１７】
本発明の好適な実施形態を図面に示し、以下に説明する。
【００１８】
図１に示された装置は、レーザ照射による損傷に対するフッ化カルシウムまたは石英ガラスなどの光学材料の耐性を決定して、たとえば、それらの材料で作製されて通常使用中に、特に可視光線または紫外線領域に入るレーザ光などの対応のレーザ放射を受ける鏡やレンズなどの光学素子の予想耐用寿命に関して報告するために使用される。そのような耐照射損傷性を決定するために、図１に示された装置の場合、立方体などの形の単一の試験サンプル１にレーザ３で発生した試験ビーム２を透過する。試験ビームは、球面鏡または放物面鏡４およびレンズアセンブリ５を備えたビームエクスパンダユニットを通るように案内されることによって形成され、それを通った試験ビームは、幅が広い集束ビームのプロファイルで現れて、試験サンプル１を通過する。
【００１９】
開口絞り８によって形成されて試験ビーム２に平行な走査ビーム７が、レーザ３によって放出された光ビームからビームスプリッタ６によって取り出される。別の半透過鏡９が、走査ビーム７を２つの部分ビーム７ａおよび７ｂに分割し、透過した部分ビーム７ｂは第１ビームエネルギ密度測定ユニット１０ａへ案内され、これを使用して、この透過部分ビーム７ｂの放射エネルギ密度を、したがって、半透過鏡９の所定の、または既知のビームスプリット比を使用して半透過鏡９によって反射された部分ビーム７ａの放射エネルギ密度も測定することができる。反射部分ビーム７ａが測定ビームを形成し、これは試験サンプル１で試験ビーム２のｘ方向に直交するｙ方向に沿った向きに進む。試験サンプル１を透過した測定ビームの部分７ｃは、第２放射エネルギ密度測定ユニット１０ｂへ案内される。そこで、試験ビーム２および測定ビーム７ａが通過した試験サンプル１の部分体積の透過率を、両測定ユニット１０ａおよび１０ｂからの信号で決定することができる。
【００２０】
図１に示された試験機構の他の構成部材は、測定ビーム７ａおよび／または透過走査ビーム７ｂを任意に遮断するための２つのコンピュータ制御式可動絞り　１１ａおよび１１ｂである。試験機構はまた、図示しない従来型密閉試験室内に配置されており、汚染を十分に除去するために、試験室内に窒素などの適当なフラッシングガスが導入される。
【００２１】
必要ならば、レーザ３が放出した光および／またはそれから分割された走査ビーム７の放射エネルギ密度などを直接測定で決定するために、１つまたは複数の追加の放射エネルギ密度測定ユニットを明確に図示しない方法で用いることができる。
【００２２】
図１に示された構造の基礎にある重要な基本的概念は、図１にはより明確に認識できるように正確な縮尺ではなく大きくして記号表示されている２つの試験体積１ａおよび１ｂを含む試験サンプル１の幾つかの前後に並んだ部分体積の透過率の、それに入射するエネルギ密度に対する依存度を測定することである。そのため、試験サンプル１のそれぞれの個別サンプル体積を走査するためにさまざまな設定位置へ正確に移動できるように、試験機構の一定の構成部材が、たとえば、ｚ方向に沿って移動可能なｘ−ｙ並進ステージ上に配置されている。特に、半透過鏡９と、測定ビームの透過部分７ｃを測定する測定ユニット１０ｂとは、図１に示された両方向矢印ｄｘ１によって示されているように、ｘ方向に沿って並進可能であるように構成されており、これによって、試験ビームのｘ方向に沿って前後に並べられたサンプル体積群を順次、測定ビーム７ａによって走査することができる。ｚ方向に沿って上下に並べられた試験サンプル１の幾つかの部分体積群を走査するために、図１に対応の両方向矢印ｄｚ１で示されているように、試験サンプルの高さがｚ方向に沿って並進可能である。
【００２３】
図１に示された例の場合、試験サンプル１の前方に位置する光学系４、５から送られた試験ビーム２は、試験サンプル１内でｚ方向に沿って平坦なプロファイルと、ｘ−ｙ方向に沿ってわずかに集束したプロファイルを有するようにセットアップされる。したがって、ｚ方向に上下に並べられた各サンプル体積が試験ビーム２からの同じ放射エネルギ密度と相関し、これによって分析誤差統計結果を改善することができる。試験ビーム２の方向に沿って順次並んだサンプル体積では、吸収および／または散乱損失によって減少してから先行サンプル体積を透過した部分だけが次のサンプル体積に到達するので、それらは試験ビーム２のｘ方向に沿って減少する放射エネルギ密度で照射される。しかし、設定されたビーム集束がこの効果を部分的に補償するため、試験ビームのｘ方向に沿ったそれぞれの最終サンプル体積は、試験ビーム２からの十分に高い分析可能なエネルギ密度で照射されるであろう。
【００２４】
耐照射損傷性を試験するために、試験サンプル１を図１に示された機構によってｚ方向に沿って一定の初期高さまで上昇させると、前後に並んだ第１群のサンプル体積が試験ビーム２の照射を順次受けて、測定ビーム７ａによって走査されることによって、それらの透過率の挙動を決定することができ、このために、試験ビーム２はさまざまなサンプル体積を高速で連続的に走査する。あるいは、測定ビーム７ａが対応数の平行測定ビームに分割され、対応数の放射エネルギ密度測定ユニット１０ｂが順次配置されている場合、これらのサンプル体積のすべてを同時に走査することも可能であることは明白である。この第１群のサンプル体積を測定し終わると、試験サンプル１がｚ方向に沿って位置決めし直されて、試験ビームのｘ方向に沿った第１群の上方または下方に位置する第２群の透過率の放射エネルギ密度に対する依存度を測定することができる。試験サンプル１の全体積が処理されるまで、この手順が繰り返される。
【００２５】
このように多数のサンプル体積についてさまざまな照射レベル、すなわち、さまざまな照射エネルギ密度において試験サンプル１で測定された透過率をアナライザユニットＡ_１によって分析し、このユニットは、試験サンプル１の光学材料の耐照射損傷性を決定し、測定値が、必要ならば、追加入力データも、入力信号Ｓ_Ｅの形でそれに供給される。求められている耐照射損傷性データＳ_ｂが出力部に得られる。アルゴリズム、特にモデル援用アルゴリズムをアナライザユニット　Ａ_１内で実行することができる。そのようなモデル援用シミュレーションは、実際には、３種類の放射エネルギ密度、たとえば、０．５ｍＪ／ｃｍ^２、　　　　１．５ｍＪ／ｃｍ^２および５ｍＪ／ｃｍ^２について得られる測定値で行うことができ、モデル援用分析の信頼度および精度を高めるために、非常に多くの異なった放射エネルギ密度で得られた測定値を記録することが好ましいであろう。モデリングにおいて、定常状態に到達したことを証明するか、約２×１０^９パルスなどの所定の最低レーザパルス数でサンプルを照射することが役立つことがわかるであろう。試験ビームのそれぞれのサンプル体積を透過した部分は、測定ビーム　７ａを使用した透過率の同時測定に基づいて決定することができると共に、試験ビームのビームプロファイル、たとえば、図１で設定された集束プロファイルが既知であるので、前後に一直線に並んだ個々のサンプル体積に対する試験ビームのｘ方向に沿った放射エネルギ密度の減少はそれから決定されるであろう。
【００２６】
分析は、試験ビーム２を使用した試験手順で用いられる高放射エネルギ密度範囲における透過率および放射エネルギ密度間の関数関係を、それから得られる測定結果に基づいて決定することと、決定されたこれらの関数関係を低放射エネルギ密度範囲に外挿することとを含む。試験ビーム２に対応する波長を有するレーザビームを案内するための光学系の鏡およびレンズなどを作製するために用いられている光学材料は、通常使用ではそのような低放射エネルギ密度を受ける。
【００２７】
図２は、光学材料の耐照射損傷性を決定するための試験機構を示しており、個々の試験サンプルが、試験中の幾つかのサンプル体積を形成する前後配置された試験サンプルの幾つかの平行な被照射列に配置されている。一例として、図２は、同様な構成の３列の場合を示し、各列には３つの試験サンプル１２_１１〜　　　１２_１３、１２_２１〜１２_２３および１２_３１〜１２_３３が前後に一直線に並べられて、順次照射される。
【００２８】
やはり試験放射光線は、関連の光学系を有する単一のレーザ源１３によって供給される。試験ビーム１７ａ〜１７ｃが、各試験サンプル列に１つずつ、幾つかの開口絞り１６ａ〜１６ｃの各々によって形成されるが、一連の半透過鏡　　　１５ａ〜１５ｄによって放出レーザビーム１４から取り出される。したがって、このように取り出された試験ビーム１７ａ〜１７ｃは、レーザ源１３からの距離が増加するのに伴って減少する異なったエネルギ密度を有する。個々の試験ビーム１７ａ、１７ｂ、１７ｃの各々の放射エネルギ密度は、開口絞りの出口で、また、試験サンプル１２_１１〜１２_３３の１つを透過した後に測定ユニット１８_１１〜　１８_３４の１つによっても測定され、このことが、測定ビームの所定部分が、各開口絞り１６ａ、１６ｂ、１６ｃの後および列の最終試験サンプル以外の各試験サンプルの後の半透過鏡１９_１１〜１９_３３によって取り出される理由である。
【００２９】
したがって、図２に示された試験機構の場合、試験放射光線の各試験サンプル１２_１１〜１２_３３を透過した部分が測定ユニット１８_１１〜１８_３４によって検出されるため、試験放射光線は同時に測定放射光線として機能する。試験ビーム　　　１７ａ、１７ｂ、１７ｃを高エネルギ密度で照射されることによる老化によって生じる試験サンプル１２_１１〜１２_３３の透過率の低下を完全に、または少なくともほぼ補償するために、各試験サンプル１２_１１〜１２_３３の前方に可変減衰器　　　２０_１１〜２０_３３が配置されている。これらの減衰器２０_１１〜２０_３３は、最初は比較的高い減衰係数に設定されており、光学列においてそれの後の試験サンプルの透過率の低下が見られる場合、試験手順の途中に対応の低い減衰係数に設定し直される。このように、各試験サンプルは、個々の試験サンプル１２_１１〜１２_３３の透過率が低下した場合でも、試験手順の全課程でほぼ一定である放射エネルギ密度を与えられる。減衰器２０_１１〜２０_３３を図２に示された各半透過鏡１９_１１〜　１９_３３と対応の試験サンプル１２_１１〜１２_３３との間に配置する代わりに、それぞれの測定ビームのビーム経路上の他の適当な場所、特に各試験サンプル１２_１１〜１２_３３の後に配置してもよい。
【００３０】
減衰器２０_１１〜２０_３３は、図３に上面図で概略的に示されている形式にすることができる。図３に示された減衰器２０は、中心Ｍまわりに回転可能なディスクで構成され、それに、ディスクの中心に心合わせされた共通円上に中心が位置する円形減衰ゾーン２１が形成されている。これらの減衰ゾーン２１は、それらを透過するレーザ光線に対して互いに異なる減衰係数を有し、ディスク２０を回転させることによって、それらを図２に示された構造のそれぞれの試験ビーム　　１７ａ、１７ｂ、１７ｃの経路内へ個別に移動させることができる。これらの減衰ゾーン２１は、ＣａＦ_２または同様の材料から、その表面をさまざまな程度に艶消しすることによって作製することができる。各減衰ゾーンの表面のこの艶消しは、従来方法によって達成でき、この場合、それぞれの透過率が校正などによって決定されるであろう。好都合な装置は、一方側だけを艶消した１枚のプレートか、一方側だけを艶消した２枚のプレートを、艶消し側を互いに間隔を置いて向き合わせて組み立てることによって形成された減衰ゾーンを含む。後者の実施形態の場合、艶消し表面が周囲空気から隔離され、したがってほこりが遮断される。これらの減衰器の別の例は、ＣａＦ_２などから作製された１つのウィンドウまたは幾つかの薄い研磨ウィンドウの積層体を含む。これらの装置はすべて、この形式の減衰器が試験処理中に大して劣化しないという好都合な特性を共有している。
【００３１】
被験光学材料の耐照射損傷性を決定するための、図２に示された試験機構を使用して試験サンプル１２_１１〜１２_３３について得られた試験結果のさらなる分析は、図１に示された試験機構の場合で説明したものと同じである。図２に示された例の場合、すべての試験サンプル１２_１１〜１２_３３に互いに異なったほぼ一定の放射エネルギ密度を有する試験ビーム１７ａ、１７ｂ、１７ｃが、試験時間を通して照射される。その結果、各試験サンプル１２_１１〜１２_３３は、試験放射光線に用いられた高放射エネルギ密度範囲にわたって耐照射損傷性を放射エネルギ密度の関数として表す透過率データ点を生じる。放射レーザビーム１４の形状およびエネルギ密度が一定であれば、図２に示された試験機構を使用して、透過率とそれが浴びた全照射線量との間の関数関係を説明する９個のデータ点が同時に得られるであろう。
【００３２】
これは、前述したようにして、高エネルギ密度で得られた９個のデータ点から導出された関係のモデル援用外挿などを使用して、通常使用で一般的に見られる低放射エネルギ密度範囲における光学材料の耐照射損傷性を決定するには十分であろう。必要ならば、試験放射光線を照射する試験サンプルを平行な３列より多くしたり、かつ／または各列に３個より多い試験サンプルを設けるか、あるいは、放出レーザビーム１４の放射エネルギ密度の変更を、必要ならば、異なったレーザ出力による別組の、たとえば９個のデータ点の測定および分析と組み合わせることによって、データ点の数を増やしてもよい。簡略化した装置の場合、それぞれが順次照射される少なくとも２つの試験サンプルを有する１列または平行な２列だけを設けても十分であろう。
【００３３】
必要な入力データを、特にそれぞれの放射エネルギ密度測定ユニット１８_１１〜１８_３４から送られた出力信号Ｓ_１１〜Ｓ_３４を受け取るアナライザユニットＡ_２がそのデータを分析して、上記のように、求める耐照射損傷性データＳ_ｂをそれから導出することができる。
【００３４】
好適なサンプルの実施形態の上記説明から明らかなように、本発明は、幾つかのサンプル体積に、それぞれのサンプル体積によって異なる測定または所定放射エネルギ密度を有する試験放射光線を同時に照射することによって、光学材料の耐照射損傷性を比較的迅速かつ正確に決定することができ、試験放射光線および測定放射光線の両方を供給するために単一の放射源が必要なだけである。光学材料の耐照射損傷性を表す１つまたは複数のパラメータが、各照射サンプル体積で測定される。関係するパラメータは、上記の例の場合のようにそれらの透過性および／または他のパラメータ、たとえば、それらの吸収性でよく、図１および図２に示されたサンプル実施形態の混合型で、幾つかの試験サンプルを図２に示したように配置し、各試験サンプルの幾つかのサンプル体積を図１に示されたように測定することも実現可能である。透過率測定を用いた図示のサンプル実施形態に加えて、反射率測定を用いた実施形態、すなわち、第２サンプル体積以降の各サンプル体積に、光学列においてそれに先行するサンプル体積によって反射された放射光線を照射する実施形態も実現可能である。さらに、必要ならば、図１に示された試験サンプルの照射に用いられる集束ビームの代わりに、別のビーム形状を有するビームを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ照射による損傷に対する光学材料の耐性を、試験サンプルの幾つかの部分体積で実施された耐性試験に基づいて決定する装置の概略斜視図である。
【図２】レーザ照射による損傷に対する光学材料の耐性を、それぞれのビーム経路上に前後に一直線に並べられ、減衰器を割り当てられている個別試験サンプルの幾つかの平行群で実施された耐性試験に基づいて決定する別の装置の概略斜視図である。
【図３】図２に示された減衰器の１つの概略上面図である。
【符号の説明】
１　試験サンプル
２　試験ビーム
３　レーザ
４　放物面鏡
５　レンズアセンブリ
６　ビームスプリッタ
７　走査ビーム
９　半透過鏡
１３　レーザ源
１４　放出レーザビーム
２０　減衰器
２１　減衰ゾーン

Claims

光学材料の幾つかのサンプル体積（１ａ、１ｂ、１２_１１〜　１２_３３）に、異なった測定または所定放射エネルギ密度を有する試験放射光線　（２、１７ａ）を同時に照射し、ここで、すべてのサンプル体積に用いられる試験放射光線が共通の放射源（３、１３）から生じており、また、
それぞれの耐照射損傷性を表す少なくとも１つのパラメータを測定することによって、光学材料の耐照射損傷性を決定する方法であって、
測定放射光線が、試験放射光線と同一の放射源（３、１３）から生じ、
光学材料の耐照射損傷性は、その耐損傷性パラメータと放射エネルギ密度との間の関数関係に基づいて決定され、その関数関係は、さまざまな放射エネルギ密度でさまざまなサンプル体積（１ａ、１ｂ、１２_１１〜１２_３３）において測定された耐損傷性パラメータの値から決定されることを特徴とする方法。
測定放射光線は、試験放射光線の一部をそれぞれのサンプルから取り出すことによって形成される請求項１記載の方法。
サンプル（１）の幾つかの小体積が、サンプル体積として用いられる請求項１または２に記載の方法。
試験放射光線の１つまたは複数の平行な照射分岐線上に順次配置された幾つかのサンプル（１２_１１〜１２_３３）が設けられており、それぞれ個々のサンプルに割り当てられた可変減衰器（２０_１１〜２０_３３）によって、試験期間を通して各サンプルを通過する放射エネルギ密度がほぼ一定に保持される請求項２または３に記載の方法。
透過率が、照射損傷パラメータとして使用され、各サンプル体積に入射した試験放射光線または各サンプル体積に向けられた個別の測定ビーム（７ａ）のいずれかが測定放射光線として機能する請求項１乃至４に記載の方法。
光学材料の幾つかのサンプル体積（１ａ、１ｂ、１２_１１〜　１２_３３）に、異なった測定または所定放射エネルギ密度を有する共通放射源から出た試験放射光線を同時に照射する手段（３〜５、１３）と、
測定放射光線を用いて被照射サンプル体積の耐損傷性を表す少なくとも１つのパラメータを測定する手段（１０ａ、１０ｂ、１８_１２〜１８_３４）とを有する、光学材料の耐照射損傷性を決定する装置であって、
試験放射光線を供給する放射源（３、１３）が、測定放射光線も供給することと、
さまざまな放射エネルギ密度でさまざまなサンプル体積（１ａ、１ｂ、　　　１２_１１〜１２_３３）において測定された耐損傷性パラメータの値を使用して、耐損傷性パラメータと放射エネルギ密度との間の関数関係を決定すると共に、このように決定された関数関係に基づいて、光学材料の耐照射損傷性を決定する分析装置（Ａ１、Ａ２）が設けられていることとを特徴とする装置。
さらに、測定放射光線として使用するために、試験放射光線の一部を取り出す手段を有する請求項６に記載の装置。
さらに、サンプル（１）に試験放射光線を照射し、そのサンプルのさまざまなサンプル体積（１ａ、１ｂ）の耐損傷性パラメータを測定する機構を有する請求項７に記載の装置。
さらに、試験放射光線が通る経路に沿って順次配置された幾つかの個別サンプル（１２_１１、１２_１２、１２_１３）に照射する機構を有しており、各サンプルに可変減衰器（２０_１１、２０_１２、２０_１３）が割り当てられている請求項７または８に記載の装置。
耐照射損傷性を測定する手段は、サンプル体積に入射した試験放射光線または関係する各サンプル体積に向けられた個別の測定ビーム　　（７ａ）の透過部分を得ることによって、各サンプル体積の透過率を測定できるように構成されている請求項６乃至９に記載の装置。