JP2005332788A - レーザープラズマｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 極低温に冷却した回転円筒体の外表面にクライオターゲット層を形成しパルスレーザー光を集光照射してパルスＸ線を発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、低温による回転円筒体のロックを防止し、駆動負荷の増大を防止して、安定してパルスＸ線を発生できるようにする。
【解決手段】 クライオ化カバー５の外表面にヒータ５０を取り付ける。また、回転ドラム部８のパルスレーザー光が集光照射される位置に結晶固定溝３１を設け、回転ドラム部８の外径を結晶固定溝３１を設けた部分以外で縮小する。そして、クライオ化カバー５内表面のターゲットガス供給口４を挟む両側に、不連続にオリフィスを形成してそれらオリフィスの間に運転時に略密閉状態となる空間３４を形成する尖頭ローレット状の環状突起３５、３６を設ける。また、照射フランジ４０には、ターゲット材を削り落とすエッジ部４１を設ける。
【選択図】 図３

Description

この出願の発明は、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザ光を、固体標的物質をターゲットとして集光照射することにより、高温高密度プラズマを生成し、該高温高密度プラズマからパルスＸ線（レーザープラズマＸ線）を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置に関し、特に、化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材を液体窒素等により極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却し、固体化し結晶となって回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成して、そのクライオターゲット層をパルスレーザー光照射のターゲットとするレーザープラズマＸ線発生装置に関するものである。

高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を、固体標的物質をターゲットとして集光照射することにより、高温高密度プラズマを生成し、該高温高密度プラズマからパルスＸ線（レーザープラズマＸ線）を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置として、本発明者らが開発した、Ｋｅ（キセノン）等の化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をクライオ化カバー内に供給し、液体窒素等により極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却し、固体化し結晶となって回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成して、そのクライオターゲット層をパルスレーザー光照射のターゲットとするレーザープラズマＸ線発生装置が従来から知られている（特許文献１、２参照。）。

このレーザープラズマＸ線発生装置においては、回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体表面が面方向へ移動して、回転円筒体表面上で集光照射点が移動し、その間、ターゲット材が連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層は修復される。そして、所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光が、順次、クライオターゲット層表面の修復した箇所へ集光照射され、パルスＸ線が連続的に繰り返し発生する。
特開２００１−３５７９９７号公報 特開２００１−３５７９９８号公報

しかし、上記従来のレーザープラズマＸ線発生装置では、時間の経過とともにクライオ化カバーの温度がどんどん下がり、長時間運転すると、ガス状態にて供給するターゲット材が固化温度以下となって供給口が詰まることがあり、また、供給口が詰まらないまでも、クライオ化カバー内の温度がターゲットガスの固化温度以下に下がると、ターゲット材の固体化の速度が大となって回転円筒体表面への付着量が増え、クライオ化カバーとの隙間が詰まって回転円筒体がロックされてしまう。

また、特にレーザー照射後のクライオターゲット層の修復を安定して速やかに行えるよう、パルスレーザー光が集光照射される位置にオリフィスにより略密封状態の空間を区画して、ガス状態のターゲット材を高い圧力に保持しようとする場合、そうした略密封状態の空間を区画するオリフィスを形成するよう尖頭環状の突起をカバーの内表面に設けることになるが、低温により回転円筒体表面のクライオターゲット層が過剰に成長すると、ロックに至らないまでも、尖頭環状の突起が過剰に固化付着したターゲット材を削りながら移動することによる抵抗が大きくなるため、装置駆動の負荷が増大して安定した運転が阻害される恐れがあり、故障等を誘発する恐れがある。

本発明は、こうした問題点を解決するもので、カバー内で回転する極低温に冷却した回転円筒体の周りに化学的に不活性で室温ではガス状態であるキセノンガス等のターゲット材を供給し、冷却し、固体化したクライオターゲット層として回転円筒体の外表面に付着させ、パルスレーザー光を集光照射してパルスＸ線を発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、低温による回転円筒体のロックを防止し、駆動負荷の増大を防止して、安定してパルスＸ線を発生できるようにすることを目的とする。

請求項１に係る発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、略円筒状のカバーと、該カバーの内側で回転する回転円筒体を備え、前記カバーに設けたターゲット材供給口から化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を、前記ターゲット材供給口から供給する前記ターゲット材の供給により修復させ、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、前記カバーの外表面にヒータを取り付け、該ヒータの制御により前記カバー内を略一定の温度に保持することを特徴とする。

このレーザープラズマＸ線発生装置は、回転円筒体周囲のカバーに設けたターゲット材供給口から、Ｋｅ（キセノン）等の化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材が、ガス状態にてカバー内に供給される。そして、そのガス状態のターゲット材が、極低温に冷却された回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面に接触して、冷却され、固体化し結晶となって付着し、堆積して、クライオターゲット層を形成する。そして、そのクライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有するパルスレーザー光が集光照射されることにより、高温高密度プラズマが生成され、該高温高密度プラズマからパルスＸ線が発生する。そして、回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対して、回転円筒体の外表面が面方向へ移動して、回転円筒体の外表面に形成されたクライオターゲット層上で集光照射点が移動し、その間、ターゲット材が連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層の修復が行われる。

そして、このレーザープラズマＸ線発生装置では、カバー内がヒータの制御により略一定の温度に保持される。そのため、低温によりガス状態のターゲット材が供給口近傍で固体化して供給口が詰まるのを防止でき、また、低温による回転円筒体表面へのターゲット材付着量の増大を抑えて、回転円筒体のロックを防止し、駆動負荷の増大を防止することができる。

請求項２に係る発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、略円筒状のカバーと、該カバーの内側で回転する回転円筒体を備え、前記カバーに設けたターゲット材供給口から化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を、前記ターゲット材供給口から供給する前記ターゲット材の供給により修復させ、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、前記カバーの内表面の前記ターゲット材供給口を挟んで軸方向両側で、前記回転円筒体の外表面の前記パルスレーザー光が集光照射される位置の軸方向両端を越える位置に、前記カバーの内表面の内側に不連続にオリフィスを形成する尖頭ローレット状の環状突起を設けたことを特徴とする。

このレーザープラズマＸ線発生装置は、回転円筒体周囲のカバーに設けたターゲット材供給口から、Ｋｅ（キセノン）等の化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材が、ガス状態にてカバー内に供給される。そして、そのガス状態のターゲット材が、カバー内表面の環状突起が形成するオリフィスにより軸方向両側が区画された空間において、極低温に冷却された回転円筒体の外表面に接触して、冷却され、固体化し結晶となって付着し、堆積して、クライオターゲット層を形成する。そして、そのクライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有するパルスレーザー光が集光照射されることにより、高温高密度プラズマが生成され、該高温高密度プラズマからパルスＸ線が発生する。そして、回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対して、回転円筒体の外表面が面方向へ移動して、回転円筒体の外表面に形成されたクライオターゲット層上で集光照射点が移動し、その間、ターゲット材が連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層の修復が行われる。

そして、このレーザープラズマＸ線発生装置では、環状突起は、尖頭ローレット状で、カバー内表面の内側のオリフィスが不連続であるが、ローレット状であって凹凸が小さいため、オリフィスが途切れる部分でも回転円筒体との隙間は小さくて、固体化したターゲット材で直ちに塞がれ、オリフィス間の空間は略密封状態となる。そして、ガス状態で供給されたターゲット材は、その略密封状態の空間で高い圧力に保持されることにより、速やかに固体化し結晶となって付着する。そのため、クライオターゲット層は速やかに修復される。また、低温により回転円筒体表面のクライオターゲット層が成長すると、環状突起が固化付着したターゲット材を削りながら移動することになるが、環状突起はローレット状で、同時に削る量が限られるため、抵抗はさほど大きくならず、駆動負荷の増大を防止でき、安定した運転を保持でき、故障等の誘発を防止できる。

請求項３に係る発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、請求項２に係る上記レーザープラズマＸ線発生装置において、ターゲット材供給口を円周方向に間隔を開けて複数個配置したことを特徴とする。ターゲット材供給口をこのように円周方向に間隔を開けて複数個配置することにより、クライオターゲット層の全域に略均等にターゲット材を供給することができ、全域で速やかに修復することができる。

請求項４に係る発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、請求項２、３に係る上記レーザープラズマＸ線発生装置において、回転円筒体の外表面のパルスレーザー光が集光照射される位置にターゲット材を堆積させる結晶固定溝を設けたことを特徴とする。この場合、回転円筒体周囲のカバーに設けたターゲット材供給口から、Ｋｅ（キセノン）等の化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材が、ガス状態にて、回転円筒体外表面の結晶固定溝に向けて供給される。そして、そのガス状態のターゲット材は、極低温に冷却された回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面に接触して、冷却され、固体化し結晶となって付着し、堆積して、結晶固定溝内にクライオターゲット層を形成する。その際、回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面は回転円筒体の内面に近くて、回転円筒体の内部に導入される冷媒との間の熱伝達性が良く、冷却されやすいため、ターゲット材は速やかに固体化し結晶となって付着する。そのため、クライオターゲット層の修復は速くなり、かつ、溝内に保持されることにより、パルスレーザー光照射による熱衝撃や回転円筒体の上下移動に対してターゲット材が剥がれ落ちにくくなる。

請求項５に係る発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、請求項４に係る上記レーザープラズマＸ線発生装置において、回転円筒体の外径を、結晶固定溝を設けた部分以外で縮小し、カバーとの間隙を広げたことを特徴とする。このように構成することで、固化付着したターゲット材を不必要に削ることによる駆動負荷の増大を防止できる。

請求項６に係る発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、真空チャンバー内に配置された略円筒状のカバーと、該カバーの内側で回転する回転円筒体を備え、前記カバーに設けたターゲット材供給口から化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を、前記カバーに取り付けたフランジの開口を通して集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を、前記ターゲット材供給口から供給する前記ターゲット材の供給により修復させ、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、前記照射フランジに、前記回転ドラム部外表面に一定の厚さを超えて付着したターゲット材を削り落としてクライオターゲット層と前記カバーの内表面との間隙を一定に保持可能とするエッジ部を設けたことを特徴とする。

このレーザープラズマＸ線発生装置は、回転円筒体周囲のカバーに設けたターゲット材供給口から、Ｋｅ（キセノン）等の化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材が、ガス状態にてカバー内に供給される。そして、そのガス状態のターゲット材が、極低温に冷却された回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面に接触して、冷却され、固体化し結晶となって付着し、堆積して、クライオターゲット層を形成する。そして、そのクライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有するパルスレーザー光が集光照射されることにより、高温高密度プラズマが生成され、該高温高密度プラズマからパルスＸ線が発生する。そして、回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対して、回転円筒体の外表面が面方向へ移動して、回転円筒体の外表面に形成されたクライオターゲット層上で集光照射点が移動し、その間、ターゲット材が連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層の修復が行われる。

そして、このレーザープラズマＸ線発生装置では、照射フランジのエッジ部により、回転ドラム部外表面に一定の厚さを超えて付着したターゲット材を削り落として、クライオターゲット層とカバー内表面との間隙を一定に保持し、クライオターゲット層とカバー内表面との接触によるロックを防止し、駆動負荷の増大を防止することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、低温によりガス状態のターゲット材が供給口近傍で固体化して供給口が詰まるのを防止でき、また、低温による回転円筒体表面へのターゲット材付着量の増大を抑えて、回転円筒体のロックを防止し、駆動負荷の増大を防止することができる。

図１〜４は、本発明の実施の形態の一例を示している。図１はこの実施の形態のレーザープラズマＸ線発生装置の全体概略構成を示す模式図、図２はその要部詳細構成図、図３はＡ−Ａ断面図である。

この実施の形態のレーザープラズマＸ線発生装置は、図１に模式的に示すように、真空チャンバー１の内部に、化学的に不活性で室温でガス状のターゲット材（以下、ターゲットガスという。）を移送するターゲットガス供給管２と、パルスレーザー光の集光照射口３とターゲットガス供給口４（ターゲット材供給口）とを備えたクライオ化カバー５（カバー）が配置され、ターゲットガス供給管２がクライオ化カバー５の内部にターゲットガスを導入するよう接続され（図１は概略構成を示すもので、実際には後述のとおりターゲットガス分配部を介して接続される。）、そのクライオ化カバー５の内側に回転円筒体６が回転方向および軸方向移動可能に設置されている。なお、図示の例は、縦型で、真空チャンバー１に対し回転円筒体６を上下方向に配置した装置であるが、同様の構造で回転円筒体６を横に倒した横型の装置としてもよい。

回転円筒体６は内部が空洞で、回転方向および軸方向へ駆動するための回転シャフト部７と、クライオターゲット層を形成させる回転ドラム部８とで構成されている。そして、回転円筒体６の内部に、回転シャフト部７を貫通して回転ドラム部８の内部に達するよう冷媒導入パイプ９が挿入されている。

前記回転シャフト部７は真空チャンバー１の壁部を貫通して外部へ延設されている。そして、その貫通部分には、Ｏリング、磁性流体などの真空シール部１０が設けられている。

回転円筒体６の回転シャフト部７は、真空シール部１０と接触するため、熱伝導の悪い材料で作られている。また、回転ドラム部８は液体窒素、ヘリウムガス等の冷媒で内部から冷却して外表面を極低温に保つため、熱伝導の良い材料で作られている。

また、前記回転円筒体６を回転方向または軸方向へ移動させるための駆動装置として、あるいは回転方向および軸方向の移動を組み合わせた駆動を行う駆動装置として、回転方向駆動装置１１と軸方向駆動装置１２が設置され、それらが回転シャフト部７にそれぞれ連結されている。

そして、真空チャンバー１の側方に、高尖頭パワーを有する所定周波数のパルスレーザー光を発生するパルスレーザー光発生装置１３が設置されている。このパルスレーザー光発生装置１３から出力されるパルスレーザー光１６は、レーザー集光レンズ１４を通して、真空チャンバー１の側壁に設けられた入射口１５から入射され、回転ドラム部８の外表面近傍に位置する空間的に固定された集光照射点１７に集光する。

パルスレーザー光の集光照射口３は、パルスレーザー光１６の集光照射とそれにより発生するＸ線の射出のための必要最低限の大きさの穴で形成される。

また、回転円筒体６は、回転ドラム部８で挟んで回転シャフト部７側と先端側（図示の例では下端）がそれぞれ単数個または複数個の軸受１９、２０により支承されている。これらの軸受１９、２０は、スラスト用、ラジアル用、またはスラスト用とラジアル用を組合わせた軸受、あるいは、スラスト用とラジアル用を組合せたものと同等の性能を有する軸受である。

このレーザープラズマＸ線発生装置には、パルスレーザー光１６の集光照射によるプラズマ化により後述のクライオターゲット層の表面に発生したクレータを検出する光学画像検出器２１と、その検出信号に基づくクレータの位置座標とパルスレーザー光１６の集光照射点１７の位置座標を比較して、パルスレーザ光１６の集光照射点１７が回転ドラム部８の外表面上で所定の軌跡を描くように回転方向駆動装置１１および軸方向駆動装置１２を制御し回転円筒体６の移動位置を制御する位置制御装置２２が設けられ、また、パルスレーザー光１６の集光照射を回転円筒体６の移動に同期させる同期制御装置２３が設けられている。

また、真空チャンバー１には真空ポンプ等の真空装置２４が接続され、クライオ化カバー５にはターゲットガス供給管２を介して加圧したターゲットガスを供給するターゲットガス供給装置２５が接続されている。

パルスレーザー光１６の集光照射によるプラズマ生成により発生したパルスＸ線は、パルスＸ線集光鏡（図示せず）で集光反射し、Ｘ線射出口（図示せず）から真空チャンバー１の外部へ取り出される。

このレーザープラズマＸ線発生装置の要部構成は、詳細には、例えば図２および図３に示すとおりで、駆動機構により上下方向および回転方向へ駆動される回転シャフト部７の下端延設部分に回転ドラム部８が連結され、その回転ドラム部８の底部中央に下方へ突設した下部シャフト部２６が設けられて、この下部シャフト部２６が、軸受ホルダー２７に保持された軸受２０で支持されている。これら回転シャフト７、回転ドラム部８および下部シャフト部２６により回転円筒体６が構成される。

回転円筒体６は、例えば毎秒１回転しながら軸方向に１ｍｍ上昇し、３回転分上昇すると、下降に転じて次の３回転は毎秒１回転しながら１回転毎に１ｍｍ下降し、３回転分下降すると、また上昇に転じ、以下、その繰り返しで回転しつつ上下するよう制御される（ただし、回転円筒体６の移動パターンは、その他、回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせによる任意のパターンであってよい。）。これにより、空間的に固定された集光照射点１７に対し、回転円筒体６は回転ドラム部８の外表面が面方向へ移動する。そして、その移動範囲は、回転円筒体６が例えば上記のように毎秒１回転で１ｍｍ上下する場合は回転方向に全周で、上下（軸方向）に３ｍｍであり、パルスレーザー光の集光照射によって発生するクレータ穴の径が例えば約０．６ｍｍであるので、例えば上下に５ｍｍ弱が、パルスレーザー光の集光照射によりクライオターゲットがプラズマ化される範囲である。

そして、回転ドラム部８の外表面には、ターゲットガス供給口４からターゲットガスが供給される位置、すなわちパルスレーザー光が集光照射される位置に、パルスレーザー光の集光照射によりクライオターゲットがプラズマ化される上記回転方向に全周で上下に例えば５ｍｍ弱の範囲にわたって、ターゲットガス供給口４から供給されたターゲット材を堆積させる結晶固定溝３１が設けられている。結晶固定溝３１の深さは例えば約０．５ｍｍである。また、回転ドラム部８は、結晶固定溝３１を設けた部分以外で外径が縮小され、クライオ化カバー５との間隙が広がるよう構成されている。

そして、クライオ化カバー５の内表面には、ターゲットガス供給口４を挟んで軸方向両側（上下）の、回転ドラム部８の外表面の結晶固定溝３１の軸方向両端を越える位置に、回転ドラム部８の外表面の周りに不連続にオリフィス３２、３３を形成し、それら上下のオリフィス３２、３３により軸方向両側が区画される空間３４を構成するよう、尖頭ローレット状の環状突起３５、３６が設けられている。結晶固定溝３１の上下の幅が約５ｍｍ弱の場合、オリフィス３２、３３の間の距離は例えば約７ｍｍが好適である。ターゲットガス供給口４は、円周方向に間隔を開けて複数個（この例では図に示すように４個）配置されている。ターゲット材供給口４をこのように円周方向に間隔を開けて複数個配置することにより、クライオターゲット層の全域に略均等にターゲット材を供給することができ、全域で速やかに修復することができる。

また、クライオ化カバー５には、回転ドラム部８の外表面の所定位置に対向する位置に集光照射口３を形成する照射フランジ４０が取り付けられている。そして、この照射フランジ４０には、集光照射口３が形成された内端部の周方向外縁に、回転ドラム部８の外表面に一定の厚さを超えて付着したターゲット材を削り落とするよう、エッジ部４１が設けられている。

そして、クライオ化カバー５の外表面には、ターゲットガス供給口４の周辺部にヒータ５０が取り付けられている。このヒータ５０は、クライオ化カバー５内を略一定の温度に保持するよう制御するものである。

このレーザープラズマＸ線発生装置は、冷媒導入パイプ９により回転ドラム部８の内部に冷媒としての液体窒素が導入され、回転ドラム部８が冷却されて、その外表面が極低温に保持される。そして、化学的に不活性で室温でガス状態であるターゲット材（クリプトン、キセノン、アルゴン等の希ガス等）がガス状態でターゲットガスとしてターゲットガス供給管２により供給され、各ターゲットガス供給口４から、回転ドラム部８の結晶固定溝３１に向けて噴出する。そして、結晶固定溝３１の壁面に接触して、冷却され、固体化し結晶となって付着し、堆積して、結晶固定溝３１内にクライオターゲット層Ｔを形成する。

そして、パルスレーザー光発生装置１３により、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザ光が、照射フランジ４０の集光照射口３を通して入射し、回転ドラム部８の外表面近傍に位置する空間的に固定された集光照射点１７において、結晶固定溝３１内のクライオターゲット層Ｔの表面に集光照射され、そのパルスレーザー光の集光照射により、高温高密度プラズマが生成し、その高温高密度プラズマからパルスＸ線が発生する。また、回転ドラム部８は回転シャフト部７と一体に回転方向および軸方向へ移動し、それにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点１７に対して、回転ドラム部８の外表面が面方向へ移動し、結晶固定溝３１内のクライオターゲット層Ｔの表面でパルスレーザー光の集光照射点１７が所定の軌跡を描いて移動し、その間、ターゲットガスが連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層Ｔが修復され、所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光の集光照射により、パルスＸ線が連続的に繰り返し発生する。

そして、このレーザープラズマＸ線発生装置では、クライオ化カバー５内をヒータ５０の制御により略一定の温度に保持することでで、低温によりガス状態のターゲット材が供給口近傍で固体化してターゲットガス供給口４が詰まるのを防止でき、また、低温による回転ドラム部８表面へのターゲット材付着量の増大を抑えて、回転円筒体６のロックを防止し、駆動負荷の増大を防止することができる。

また、クライオカバー５の内表面に設置した環状突起３５、３６は、尖頭ローレット状で、回転ドラム部８の外表面の周りのオリフィス３２、３３が不連続であるが、ローレット状であるので凹凸が小さく、オリフィス３２、３３が途切れる部分でも回転ドラム部８との隙間は小さくて、固体化したターゲット材で運転後直ちに塞がれ、オリフィス３２、３３間の空間３４は略密封状態となるため、ガス状態で供給されたターゲット材は、その略密封状態となった空間３４で高い圧力に保持され、速やかに固体化し結晶となって付着する。そのため、クライオターゲット層Ｔは速やかに修復される。

また、上記空間３４に供給されたターゲットガスの一部は洩れて、結晶固定溝３１でない部分の回転ドラム部８表面で結晶化し付着するが、この結晶固定溝３１でない部分の回転ドラム部８表面に付着したターゲット材は、回転円筒体６の移動に伴ない環状突起３５、３６によって削り落とされ、回転ドラム部８の全周にわたってターゲット材の付着が均等となる。そのため、回転円筒体６移動時の負荷が小さくなる。ただし、結晶固定溝３１内に堆積したターゲット材は脱落しにくく、パルスレーザー光が集光照射される位置に厚みの大きいクライオターゲット層Ｔが安定して保持され、安定して修復される。また、低温により回転ドラム部８表面のクライオターゲット層Ｔが成長すると、環状突起３５、３６が、固化付着したターゲット材を削りながら移動することになるが、環状突起３５、３６はローレット状で、同時に削る量が限られるため、抵抗はさほど大きくならず、駆動負荷の増大を防止でき、安定した運転を保持でき、故障等の誘発を防止できる。また、回転ドラム部８の外径が、結晶固定溝３１を設けた部分以外で縮小され、クライオ化カバー５との間隙が広がっているため、固化付着したターゲット材を不必要に削ることによる駆動負荷の増大を防止できる。

また照射フランジ４０のエッジ部４１でターゲット材が削り落とされることにより、クライオターゲット層Ｔとクライオ化カバー５の内表面との接触によるロックを防止し、駆動負荷の増大を防止することができる。

以上、実施の形態の一例およびその変更例を説明したが、本発明はそれらに限定されるものではなく、発明の技術的思想の範囲において適宜構成を変更して実施できることは勿論である。

本発明の実施の形態のレーザープラズマＸ線発生装置の全体概略構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態のレーザープラズマＸ線発生装置の要部詳細構成図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ 真空チャンバー
２ ターゲットガス供給管
３ 集光照射口
４ ターゲットガス供給口
５ クライオ化カバー
６ 回転円筒体
７ 回転シャフト部
８ 回転ドラム部
9 冷媒導入パイプ
１１ 回転方向駆動装置
１２ 軸方向駆動装置
１３ パルスレーザー光発生装置
１５ 入射口
１６ パルスレーザー光
１７ 集光照射点
２２ 位置制御装置
２３ 同期制御装置
２４ 真空装置
２５ ターゲットガス供給装置
３１ 結晶固定溝
３２、３３ オリフィス
３４ 空間
３５、３６ 尖頭ローレット状の環状突起
４０ 照射フランジ
４１ エッジ部
５０ ヒータ
Ｔ クライオターゲット層

Claims (6)

1. 略円筒状のカバーと、該カバーの内側で回転する回転円筒体を備え、前記カバーに設けたターゲット材供給口から化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を、前記ターゲット材供給口から供給する前記ターゲット材の供給により修復させ、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、
   前記カバーの外表面にヒータを取り付け、該ヒータの制御により前記カバー内を略一定の温度に保持することを特徴とするレーザープラズマＸ線発生装置。
2. 略円筒状のカバーと、該カバーの内側で回転する回転円筒体を備え、前記カバーに設けたターゲット材供給口から化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を、前記ターゲット材供給口から供給する前記ターゲット材の供給により修復させ、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、
   前記カバーの内表面の前記ターゲット材供給口を挟んで軸方向両側で、前記回転円筒体の外表面の前記パルスレーザー光が集光照射される位置の軸方向両端を越える位置に、前記カバーの内表面の内側に不連続にオリフィスを形成する尖頭ローレット状の環状突起を設けたことを特徴とするレーザープラズマＸ線発生装置。
3. ターゲット材供給口を円周方向に間隔を開けて複数個配置したことを特徴とする請求項２記載のレーザープラズマＸ線発生装置。
4. 前記回転円筒体の外表面の前記パルスレーザー光が集光照射される位置にターゲット材を堆積させる結晶固定溝を設けたことを特徴とする請求項２または３記載のレーザープラズマＸ線発生装置。
5. 前記回転円筒体の外径を、前記結晶固定溝を設けた部分以外で縮小し、前記カバーとの間隙を広げたことを特徴とする請求項４記載のレーザープラズマＸ線発生装置。
6. 真空チャンバー内に配置された略円筒状のカバーと、該カバーの内側で回転する回転円筒体を備え、前記カバーに設けたターゲット材供給口から化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を、前記カバーに取り付けたフランジの開口を通して集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を、前記ターゲット材供給口から供給する前記ターゲット材の供給により修復させ、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、
   前記照射フランジに、前記回転ドラム部外表面に一定の厚さを超えて付着したターゲット材を削り落としてクライオターゲット層と前記カバーの内表面との間隙を一定に保持可能とするエッジ部を設けたことを特徴とするレーザープラズマＸ線発生装置。

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