JP2016524798A - プラズマセル内の対流を制御するための方法及びシステム - Google Patents

プラズマセル内の対流を制御するための方法及びシステム Download PDF

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Abstract

対流を制御するためのプラズマセルは、ガス体積のプラズマ発生領域内にプラズマを発生させるために、照明源からの照明を受光するように構成された透過素子を含む。また、プラズマセルは、プラズマのプルームを上方向に向けるように構成された内部流路を含むプラズマ発生部より上に設置された上部流れ制御素子と、ガスをプラズマ発生領域へと上方向に向けるように構成された内部流路を含むプラズマ発生領域より下に設置された下部流れ制御素子と、を含む。上部流れ制御素子及び下部流れ制御素子は、プラズマ発生領域より上の領域からプラズマ発生領域より下の領域にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路を形成するために、透過素子内に配置される。

Description

関連出願の相互参照
本願は、次に掲げる出願（複数を含む）（「関連出願」）からの最先の利用可能で有効な出願日（複数を含む）の利益に関連し、かつそれを主張する（例えば、仮特許出願以外の特許出願に関して最先の利用可能な優先日を主張する、または関連出願（複数を含む）のありとあらゆる親出願、祖父出願、曾祖父出願などに関して、仮特許出願の３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）下での利益を主張する）。
関連出願
ＵＳＰＴＯ追加法的要件のために、本願は、「ＰＬＡＳＭＡ ＣＥＬＬ ＦＬＯＷ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題された、２０１３年５月２９日に、Ｉｌｙａ Ｂｅｚｅｌ、Ａｎａｔｏｌｙ Ｓｈｃｈｅｍｅｌｉｎｉｎ、及びＭａｔｔｈｅｗ Ｄｅｒｓｔｉｎｅを発明者として指定して出願された、米国仮特許出願第６１／８２８，５７４号の米国仮特許出願の正規の（非仮）特許出願を構成する。
本発明は、一般的に、プラズマベースの光源に関し、より具体的には、ガス流れ制御能力を有するプラズマセルに関する。
限りなく小型のデバイス特徴を有する集積回路に対する需要が増加し続けていることに伴い、これらの限りなく縮小し続けるデバイスの検査のために使用される改善された照明源に対する要求が増し続けている。そのような照明源には、レーザ持続プラズマ源が含まれる。レーザ持続プラズマ光源は、高出力広帯域光をもたらすことが可能である。レーザ持続光源は、レーザ照射の焦点をガス体積に合わせることによって、アルゴンまたはキセノン等のガスを、光を放出することが可能なプラズマ状態に励起するように作用する。この効果は、通常、プラズマの「ポンピング」と称される。従来のプラズマセルは、プラズマを発生させるために使用されるガスを含有させるためのプラズマバルブを含む。一般に実装されたプラズマバルブは、不安定なガス流れを示す。不安定な流れは、通常、「空気の小刻みな動き」の結果として、プラズマにおけるノイズをもたらす。さらに、空気の小刻みな動きによって生じたプラズマ崩壊は、だんだん大きなバルブ形状因子とともに成長する傾向がある。
米国特許出願公開第２０１３／０１０６２７５号
したがって、上記に特定されたような欠陥を修正するためのシステム及び方法を提供することが望ましいであろう。
本発明の例示的な実施形態に従う、対流を制御するためのプラズマセルが開示される。１つの実施形態において、プラズマセルは、１つ以上の開口を有する透過素子を含んでもよい。別の実施形態において、プラズマセルは、透過素子の１つ以上の開口に設置され、透過素子内に、ガス体積を含有させるために透過素子の内部体積を囲い込むように構成された１つ以上のフランジを含んでもよい。別の実施形態において、透過素子は、ガス体積のプラズマ発生領域内にプラズマを発生させるために、照明源からの照明を受光するように構成され、プラズマは広帯域放射を放出し、プラズマセルの透過素子は、照明源によって発生させられた照明の少なくとも一部、及びプラズマによって放出された広帯域放射の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透明である。別の実施形態において、プラズマセルは、プラズマ発生領域より上かつ透過素子内に設置される上部流れ制御素子を含んでもよく、上部流れ制御素子は、プラズマのプルームの少なくとも一部を上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む。別の実施形態において、プラズマセルは、プラズマ発生領域より下かつ透過素子内に設置される下部流れ制御素子を含んでもよく、下部流れ制御素子は、ガスをプラズマ発生領域へと上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む。別の実施形態において、上部流れ制御素子及び下部流れ制御素子は、プラズマ発生領域より上の領域からプラズマ発生領域より下の領域にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路を形成するために、透過素子内に配置される。
本発明のさらに例示的な実施形態に従う、対流を制御するためのプラズマセルが開示される。１つの実施形態において、プラズマセルは、プラズマバルブ内のガス体積のプラズマ発生領域内にプラズマを発生させるために、照明源からの照明を受光するように構成されたプラズマバルブを含んでもよく、プラズマは広帯域放射を放出し、プラズマバルブは照明源によって発生させられた照明の少なくとも一部、及びプラズマによって放出された広帯域放射の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透明である。別の実施形態において、プラズマセルは、プラズマ発生領域より上かつプラズマバルブ内に設置される上部流れ制御素子を含んでもよく、上部流れ制御素子は、プラズマのプルームの少なくとも一部を上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む。別の実施形態において、プラズマセルは、プラズマ発生領域より下かつプラズマバルブ内に設置される下部流れ制御素子を含んでもよく、下部流れ制御素子は、ガスをプラズマ発生領域へと上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む。別の実施形態において、上部流れ制御素子及び下部流れ制御素子は、プラズマ発生領域より上の領域からプラズマ発生領域より下の領域にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路を形成するために、プラズマバルブ内に配置される。
本発明のさらに例示的な実施形態に従う、対流を制御するためのプラズマセルが開示される。１つの実施形態において、プラズマセルは、１つ以上の開口を有する透過素子を含んでもよい。別の実施形態において、プラズマセルは、透過素子の１つ以上の開口に設置され、透過素子内に、ガス体積を含有させるために透過素子の内部体積を囲い込むように構成された１つ以上のフランジを含んでもよい。別の実施形態において、透過素子は、ガス体積のプラズマ発生領域内にプラズマを発生させるために、照明源からの照明を受光するように構成され、プラズマは広帯域放射を放出し、プラズマセルの透過素子は、照明源によって発生させられた照明の少なくとも一部、及びプラズマによって放出された広帯域放射の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透明である。別の実施形態において、プラズマセルは、透過素子内に設置される１つ以上の流れ制御素子を含んでよい。別の実施形態において、１つ以上の流れ制御素子は、ガスを選択された方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む。別の実施形態において、１つ以上の流れ制御素子は、プラズマ発生領域より上の領域からプラズマ発生領域より下の領域にガスを移送するために１つ以上のガス帰還流路を形成するために、透過素子内に配置される。
本発明のさらに例示的な実施形態に従う、プラズマセルにおける対流を制御するためのシステムが開示される。１つの実施形態において、本システムは、照明を発生させるように構成された照明源を含んでもよい。別の実施形態において、本システムは、１つ以上の開口を有する透過素子を含むプラズマセルを含んでもよい。別の実施形態において、本システムは、透過素子の１つ以上の開口に設置され、透過素子内に、ガス体積を含有させるために透過素子の内部体積を囲い込むように構成された１つ以上のフランジを含んでよい。別の実施形態において、透過素子は、ガス体積のプラズマ発生領域内にプラズマを発生させるために、照明源からの照明を受光するように構成され、プラズマは広帯域放射を放出し、プラズマセルの透過素子は、照明源によって発生させられた照明の少なくとも一部、及びプラズマによって放出された広帯域放射の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透明である。別の実施形態において、本システムは、プラズマ発生領域より上かつ透過素子内に設置される上部流れ制御素子を含んでもよく、上部流れ制御素子は、プラズマのプルームの少なくとも一部を上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む。別の実施形態において、本システムは、プラズマ発生領域より下かつ透過素子内に設置される下部流れ制御素子を含んでもよく、下部流れ制御素子は、ガスをプラズマ発生領域へと上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む。別の実施形態において、上部流れ制御素子及び下部流れ制御素子は、プラズマ発生領域より上の領域からプラズマ発生領域より下の領域にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路を形成するために、透過素子内に配置される。別の実施形態において、本システムは、プラズマセル内に含有されたガス体積内にプラズマを発生させるために、照明源からの照明の焦点をガス体積に合わせるように配置されたコレクタ素子を含む。
本発明のさらに例示的な実施形態に従う、プラズマセルにおける対流を制御するための方法が開示される。１つの実施形態において、本方法は、照明を発生させることを含んでもよい。別の実施形態において、本方法は、プラズマセル内に、ガス体積を含有させることを含んでもよい。別の実施形態において、本方法は、発生させられた照明の少なくとも一部の焦点を、プラズマセルの透過素子を通して、プラズマセル内に含有されたガス体積の中へ合わせることを含んでもよい。別の実施形態において、本方法は、焦点を合わせられた発生させられた照明の、プラズマセル内に含有されたガス体積の少なくとも一部による吸収を介してプラズマを形成することによって、広帯域放射を発生させることを含んでもよい。別の実施形態において、本方法は、プラズマセルの透過素子を通して、広帯域放射の少なくとも一部を透過させることを含んでもよい。別の実施形態において、本方法は、上部流れ制御素子の１つ以上の内部流路を用いて、プラズマのプルームの少なくとも一部を上方向に向けることを含んでもよい。別の実施形態において、本方法は、下部流れ制御素子の１つ以上の内部流路を用いて、ガスをプラズマ発生領域へと上方向に向けることを含んでもよい。別の実施形態において、本方法は、１つ以上のガス帰還流路を用いて、プラズマ発生領域より上の領域からプラズマ発生領域より下の領域にガスを移送することを含んでもよい。
先述の一般的な説明及び後述の詳細な説明は両方とも、例示及び説明するものにすぎず、特許請求される本発明を必ずしも制限するものではないことが理解されるべきである。本明細書に組み込まれ、その一部をなす添付の図面は、一般的な説明とともに本発明の実施形態を図示し、本発明の原理を説明する役割を果たす。
本開示の多くの利点は、添付の図面を参照することによって、当業者により良く理解され得る。
本発明の一実施形態に従う、光維持プラズマを形成するためのシステムのハイレベルな概略図である。 本発明の一実施形態に従う、１つ以上の流れ制御素子に装備されたプラズマセルのハイレベルな概略図である。 本発明の一実施形態に従う、１つ以上の流れ制御素子に装備されたプラズマセルのハイレベルな概略図である。 本発明の一実施形態に従う、放射線遮蔽としての役割を果たすように配置された上部流れ制御素子のハイレベルな概略図である。 本発明の一実施形態に従う、反射性材料でコーティングされた内部流路を含む上部流れ制御素子のハイレベルな概略図である。 本発明の一実施形態に従う、上部流れ制御素子の外部表面上の旋条特徴を含む上部流れ制御素子のハイレベルな概略図である。 本発明の一実施形態に従う、上部流れ制御素子の内部流路の表面上の旋条特徴を含む上部流れ制御素子のハイレベルな概略図である。 本発明の一実施形態に従う、１つ以上の流れ制御素子に装備されたプラズマセルの断面図である。 本発明の一実施形態に従う、プラズマセルにおける対流を制御するための方法を示すフロー図である。
これより、添付の図面に示される、開示された主題に対して詳細に参照がなされる。
図１Ａ〜２を概して参照すると、プラズマセル内で対流を制御するためのシステム及び方法が、本開示に従って記載される。本開示の実施形態は、光持続プラズマ光源による放射の発生を対象とする。本発明の実施形態は、プラズマセル内でプラズマを持続するために使用されるポンピング光（例えば、レーザ源からの光）及びプラズマによって放出される広帯域放射の両方に対して透明である透過素子（またはバルブ）が装備されたプラズマセルを提供する。本開示のさらなる実施形態は、上部流れ制御素子及び下部流れ制御素子を用いて、プラズマセルを通してガス及び／またはプラズマ流れを提供する。これらの制御素子は、プラズマセルのプラズマ発生領域中へのガス流れを制御し、また、プラズマ発生領域より上の領域からプラズマ発生領域より下の領域への冷却ガスの帰還を制御することを助ける役割を果たし得る。本発明の実施形態は、ガス帰還ループにおけるガス流れを制御する（例えば、速度を制御する）ことができ、プラズマセルがプラズマをポンピングするために使用される光伝播（例えば、レーザ伝播）の領域を通して定常流れパターンを維持するのを可能にする。本開示の実施形態はまた、プラズマセルの能動冷却／加熱素子、ならびに熱または機械ポンプ等の対流増大素子を介して、プラズマセルを通してガス流速の能動的制御を提供することもできる。
図１Ａ〜１Ｈは、本発明の実施形態に従う、広帯域照明を放出するのに適している光持続プラズマを形成するためのシステム１００を示す。不活性ガス種内のプラズマの発生は、概して、２００７年４月２日に出願された米国特許出願第１１／６９５，３４８号、及び２００６年３月３１日に出願された米国特許出願第１１／３９５，５２３号に記載されており、これらは、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。種々のプラズマセル設計及びプラズマ制御機構は、２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号に記載されており、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。プラズマの発生はまた、概して、２０１４年３月２５日に出願された米国特許出願第１４／２２４，９４５号に記載されており、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
１つの実施形態において、システム１００は、赤外線放射等であるが、これに限定されない、選択された波長または波長範囲の照明を発生させるように構成された照明源１０１（例えば、１つ以上のレーザ）を含む。別の実施形態において、システム１００は、プラズマ１０４を発生または維持するために、プラズマセル１０２を含む。別の実施形態において、プラズマセル１０２は、透過素子１０８を含む。１つの実施形態において、透過素子１０８は、プラズマセル１０２内に含有されたガス体積のプラズマ発生領域１１１内にプラズマ１０４を発生させるために、照明源１０１からの照明を受光するように構成される。この点において、透過素子１０８は、照明源１０１によって発生させられた照明に対して少なくとも部分的に透明であり、照明源１０１によって送達される（例えば、光ファイバー連結を介して送達されるか、または自由空間連結を介して送達される）照明が透過素子１０８を通ってプラズマセル１０２に透過することを可能にする。別の実施形態において、照明源１０１からの照明を吸収する際、プラズマ１０４は、広帯域放射（例えば、広帯域ＩＲ、広帯域可視、広帯域ＵＶ、広帯域ＤＵＶ、及び／または広帯域ＥＵＶ放射）を放出する。別の実施形態において、プラズマセル１０２の透過素子１０８は、プラズマ１０４によって放出された広帯域放射の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透明である。
別の実施形態において、プラズマセル１０２は、１つ以上の流れ制御素子を含む。１つの実施形態において、プラズマセル１０２の１つ以上の流れ制御素子は、上部流れ制御素子１０６を含む。１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６は、上部偏向器を含む。例えば、上部流れ制御素子１０６は、所望の経路に沿ってプルーム／ガス流れを偏向させるのに適しているプルーム及び／またはガス流れ偏向器を含み得る。別の実施形態において、プラズマセル１０２の１つ以上の流れ制御素子は、下部流れ制御素子１０７を含む。別の実施形態において、下部流れ制御素子１０７は、下部偏向器を含む。例えば、下部流れ制御素子１０７は、所望の経路に沿ってガス流れを偏向させるのに適しているガス流れ誘導部を含み得る。
別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６は、１つ以上の内部流路１０９ａを含む。例えば、上部流れ制御素子１０６の１つ以上の内部流路１０９ａは、プラズマ１０４のプルームを上方向に向ける役割を果たし得る。別の例として、図１Ｂ及び１Ｃに示されるように、上部流れ制御素子１０６の１つ以上の内部流路１０９ａは、プラズマからの熱ガス１１２を上方向に向ける役割を果たし得る。別の実施形態において、下部流れ制御素子１０７は、１つ以上の内部流路１０９ｂを含む。例えば、図１Ｂ及び１Ｃに示されるように、下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ｂは、プラズマ１０４のガスを上方向に及び／またはガスを上方向に向ける役割を果たし得る。
１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び下部流れ制御素子１０７は、プラズマ発生領域１１１より上の領域からプラズマ発生領域１１１より下の領域にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路１１０を形成するために、透過素子１０８内に配置される。例えば、下部内部流路１０９ｂは、ガスをプラズマ発生区域１１１へと上方向に向け得る。次いで、上部内部流路１０９ａは、プラズマ１０４のプルーム及び／またはプラズマ１０４からの熱ガスを上部流れ制御素子１０６より上の領域へと上方向に向け得る。次いで、上部流れ制御素子１０６より上の領域に運ばれたガスは、冷却（例えば、自然冷却または熱交換素子１２６（例えば、熱交換器）による冷却を行い得る。さらに、ガスは、流れ制御素子１０６、１０７の外表面及びプラズマセル１０２（例えば、透過素子１０８、フランジ１２２、１２４等）の内壁によって画定される１つ以上のガス帰還流路１１０を介してプラズマセル１０２の下部部分にさらに向けられ得る。本明細書においてさらに詳細に論じられるように、本明細書に記載され、かつ図１Ｂ及び１Ｃに示されるガス流れループは、１つ以上のガスポンプ（例えば、熱ポンプまたは機械ポンプ）を介して増大され得る。
１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０７は、１つ以上の上部循環ループ１１８を形成するように構成される。例えば、図１Ｂ及び１Ｃに示されるように、上部流れ制御素子１０６は、上部循環ループ１１８を形成するために、透過素子１０８（及び終端上部部分（例えば、上部フランジ１２２））内に配置され得る。
１つの実施形態において、下部流れ制御素子１０６は、１つ以上の下部循環ループ１２０を形成するように構成される。例えば、図１Ｂ及び１Ｃに示されるように、下部流れ制御素子１０６は、下部循環ループ１２０を形成するために、透過素子１０８（及び終端下部部分（例えば、下部フランジ１２４））内に配置され得る。
別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び下部流れ制御素子１０７は、１つ以上の上部循環ループ１１８から１つ以上の下部循環ループ１２０にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路１１０を形成するために、透過素子１０８内に配置される。この点において、上部流れ制御素子１０６、下部流れ制御素子、及び透過素子１０８の内壁によって、少なくとも一部において帰還流路１１０として形成されたものの１つ以上は、１つ以上の上部循環ループ１１８を１つ以上の下部循環ループ１２０と流体的に連結する役割を果たし得る。
この点において、上部流れ制御素子１０６及び下部流れ制御素子１０７は、プラズマ１０４のプルームからのガス１１２の流れとプラズマ１０４に送達されるガス１１４の流れとの均衡を保つように構成され得る。例えば、上部流れ制御素子１０６及び下部流れ制御素子１０７は、プラズマ１０４のプルームからのガス１１２の流れとプラズマ１０４に送達されるガス１１４の流れとの均衡を保つのに適した様式で、透過素子１０８の内壁に対して成形され得る及び／または位置付けられ得る。別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び下部流れ制御素子１０７は、１つ以上の中央循環ループ１１６のガス流量を選択されたレベルまたはそれより下に維持するために、プラズマ１０４のプルームからのガス１１２の流れとプラズマ１０４に送達されるガス１１４の流れとの均衡を保つように構成され得る。プラズマ１０４に向かう下部流れ制御素子１０７を通るガス流れ１１４及び上部制御素子１０６を通るガス流れ１１２が、吸引流れ１１３を誘発し得、これにより中央循環ループ１１６内の流れの安定性を与え得ることが、本明細書において留意される。ガス帰還ループ１１０内のガス流れの速度の低下が、照明源１０１からの光伝播（例えば、レーザ伝播）の全領域を通して定常流れパターンを維持するのに役立ち得ることが認識される。さらに、プラズマ１０４に送達されるガスの量とプラズマ１０４のプルームからのガス流れとの均衡を保つことにより、１つ以上の中央循環ループ１１６のガス流れの流量の最小化（または少なくとも低下）をもたらし得る。中央循環ループ１１６の流量のそのような最小化、または少なくとも低下が、流れ（例えば、層流流れ）における安定性の増加をもたらし得ることが、本明細書においてさらに留意される。
上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７が、本開示を通して記載されるように、所望のガス流れ帰還流路を構築するのに適した任意の形状を呈し得ることが、本明細書において認識される。１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、実質的には、１つ以上の幾何学的形状で構成されている。別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、対称である。１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、円筒状に対称である。１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、１つ以上の円錐部分（例えば、錐体、切頂錐体等）を含んでもよい。別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、１つ以上の円筒部分（例えば、円筒）を含んでもよい。別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、複合構造体を有してもよい。例えば、図１Ｂ〜Ｃに示されるように、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の複合構造体は、円錐部分及び円筒部分を含んでもよい。上記の説明及び図１Ａ〜１Ｃに示される実施形態が、限定されないが、単に例示目的のために提供されることが、本明細書においてさらに留意される。上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、例えば、円錐体、切頂円錐体、円筒、角柱（例えば、三角柱、台形柱体、平行六面体、六角柱、八角柱等）、先細角柱、楕円、錐台等であるが、これらに限定されない、当該技術分野で既知の任意の幾何学的形状、幾何学的形状の一部、または幾何学的形状の組み合わせを含み得る。
１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、円筒状に対称でない。円筒状に対称でないプラズマセル１０２における構造体の使用は、水平面におけるガス流れを安定化させるのに役立ち得ることが、本明細書において留意される。例えば、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、長方形断面を有する構造体を含んでもよい。別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、非対称である。
図１Ｂ及び１Ｃに示されるように、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂが、所望のガス流れループを構築するのに適した任意の形状を呈し得ることが、本明細書においてさらに認識される。上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂが、当該技術分野で既知の任意の技術によって形成され得ることが、本明細書において認識される。例えば、内部流路１０９ａ、１０９ｂは、１つ以上の制御素子１０６、１０７の鋳造または成形プロセス中に形成され得る。別の例として、内部流路１０９ａ、１０９ｂは、１つ以上の制御素子１０６、１０７の機械加工プロセス中に形成され得る。
１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７において形成される１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂは、当該技術分野で既知の任意の幾何学的形状を有し得る。１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂは、非対称である。別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂは、対称である。
１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂは、円筒状に対称である。１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂは、１つ以上の円錐部分（例えば、錐体、切頂錐体等）を含んでもよい。別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂは、１つ以上の円筒部分（例えば、円筒）を含んでもよい。別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂは、複合構造体を有してもよい。例えば、図１Ｂ〜Ｃに示されるように、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂの複合構造体は、円錐部分及び円筒部分を含んでもよい。上記の説明及び図１Ａ〜１Ｃに示される実施形態が、限定されないが、単に例示目的のために提供されることが、本明細書においてさらに留意される。上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂは、例えば、円錐体、切頂円錐体、円筒、角柱（例えば、三角柱、台形柱体、平行六面体、六角柱、八角柱等）、先細角柱、楕円、錐台等であるが、これらに限定されない、当該技術分野で既知の任意の幾何学的形状、幾何学的形状の一部、または幾何学的形状の組み合わせを含み得る。
別の実施形態において、１つ以上の対流増大素子１１５は、下部流れ制御素子１０７の上部流れ制御素子１０６の１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂ内に設置される。例えば、図１Ｂ及び１Ｃに示されるように、対流増大素子１１５は、下部流れ制御素子１０７の内部流路１０９ｂ内に設置される。別の例として、示されていないが、対流増大素子１１５は、上部流れ制御素子１０６の内部流路１０９ａ内に設置されてもよい。
１つの実施形態において、１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂ内に設置される１つ以上の対流増大素子１１５は、１つ以上のガスポンプを含んでもよいが、これらに限定されない。１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂ内の１つ以上のガスポンプの使用が、プラズマ１０４に向けられる対流流れを増大し得ることが、本明細書において留意される。例えば、下部流れ制御素子１０７の内部流路１０９ｂは、プラズマ１０４にガス流れを提供するために対流増大素子１１５を含んでもよい。別の実施形態において、１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂ内に設置される１つ以上の対流増大素子１１５は、１つ以上の熱ガスポンプを含んでもよいが、これらに限定されない。熱ポンプが、当該技術分野で既知の任意の形状を呈し得ることが、本明細書において留意される。例えば、１つ以上の内部流路１０９ａ、１０９ｂ内に設置される１つ以上の対流増大素子１１５は、加熱棒（例えば、円筒、先細状の棒等）または加熱パイプ（図１Ｂ及び１Ｃに示される）を含んでもよいが、これらに限定されない。本発明の熱ポンプが、当該技術分野で既知の任意の材料から形成され得ることがさらに留意される。例えば、１つ以上の対流増大素子は、タングステン、アルミニウム、銅等から形成されてもよいが、それらから形成される必要はない。さらに、熱ポンプとして使用される加熱棒または加熱パイプが、プラズマ１０４からの放射の吸収によって加熱され得ることが、本明細書において認識される（図１Ｅを参照のこと）。
別において、下部流れ制御素子１０７はそれ自体、プラズマ１０４にガス流れを起こすために加熱されてもよい。例えば、下部流れ制御素子１０７は、プラズマ１０４からの放射によって加熱され得るか、または外部熱源によって（例えば、熱交換器（図示せず）を介して）加熱され得る。
他の実施形態において、１つ以上の対流増大素子１１５は、ホロージェット、機械ポンプ、または外部再循環ポンプを含んでもよいが、これらに限定されない。例えば、下部流れ制御素子１０７の内部流路１０９ｂは、プラズマ１０４にガス流れを提供するために、ホロージェット、機械ポンプ、機械送風機（例えば、磁気的に連結された扇風機）、外部再循環ポンプ、のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
プラズマセル１０２の上部流れ制御素子１０６、下部流れ制御素子１０７、及び１つ以上の対流増大素子１１５は、当該技術分野で既知の任意の様式で機械的に安定化され得ることが、本明細書において留意される。例えば、明瞭さの理由のために示されてはいないが、プラズマセル１０２は、プラズマセル１０２の上部流れ制御素子１０６、下部流れ制御素子１０７、及び１つ以上の対流増大素子１１５を機械的に固定するために使用される１つ以上の安定化構造体を含んでもよい。いくつかの実施形態において、１つ以上の対流増大素子１１５は、流れ制御素子１０６、１０７の内壁に機械的に連結され得る。他の実施形態において、１つ以上の対流増大素子１１５は、フランジ１２２、１２４に機械的に連結され得る。
別の実施形態において、図１Ｃに示されるように、プラズマセル１０２は、１つ以上の熱制御素子を含んでもよい。例えば、１つ以上の温度制御素子は、プラズマセル１０２の内側または外側に設置されてもよい。温度制御素子は、プラズマセル１０２、プラズマ１０４、ガス、透過素子１０８（もしくはバルブ）、１つ以上のフランジ１２２、１２４、上部流れ制御素子１０６、下部流れ制御素子１０７、１つ以上の対流増大素子１１５、及び／またはプラズマプルーム（図示せず）の温度を制御するために使用される当該技術分野で既知の任意の温度制御素子を含んでもよい。
１つの実施形態において、１つ以上の温度制御素子は、プラズマセル１０２に対して外部の媒体（例えば、外部のヒートシンク）に熱エネルギーを移送することによって、プラズマセル１０２、プラズマ１０４、ガス、透過素子１０８（もしくはバルブ）、１つ以上のフランジ１２２、１２４、上部流れ制御素子１０６、下部流れ制御素子１０７、１つ以上の対流増大素子１１５、及び／またはプラズマのプラズマプルームを冷却するために使用してもよい。１つの実施形態において、温度制御素子は、プラズマセル１０２、プラズマ１０４、ガス、透過素子１０８（もしくはバルブ）、１つ以上のフランジ１２２、１２４、上部流れ制御素子１０６、下部流れ制御素子１０７、１つ以上の対流増大素子１１５、及び／またはプラズマプルームを冷却するための冷却素子を含んでもよいが、これらに限定されない。
１つの実施形態において、プラズマセル１０２は、プラズマセル１０２の一部分に／から、外部の媒体から／に、熱を移送するために適している熱交換器１２６を含んでもよい。例えば、図１Ｃに示されるように、熱交換器１２６は、プラズマセル１０２内に及び上部流れ制御素子１０６に近接して位置付けられ得る。この点において、熱交換器１２６は、上部流れ制御素子１０６（ならびに上部流れ制御素子１０６によって制御されたガス及び／またはプルーム）からの熱を外部の媒体に容易に移送することができる。別の例として、示されていないが、熱交換器１２６は、プラズマセル１０２内に及び下部流れ制御素子１０７に近接して位置付けられ得る。この点において、熱交換器１２６は、熱を、下部流れ制御素子１０６に／から、外部の媒体から／に、熱を容易に移送することができる。
別の実施形態において、プラズマセル１０２は、１つ以上の冷却フィードスルー１２８、１３０（例えば、水冷却または加熱パイプ）を含んでもよい。１つの実施形態において、１つ以上の冷却フィードスルー１２８、１３０は、上部流れ制御素子１０６及び／または１つ以上の下部流れ制御素子１０７からの熱を外部の媒体に移送することができる。別の実施形態において、１つ以上の冷却フィードスルー１２８、１３０（例えば、水冷却または加熱パイプ）は、熱交換器１２６と熱連通して取り付けられてもよい。例えば、熱交換器１２６は、上部流れ制御素子１０６または下部流れ制御素子１０７と熱連通して取り付けられてもよい。同様に、１つ以上の冷却フィードスルー１２８、１３０は、熱交換器１２６からの熱を外部の媒体に移送し、それにより、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７に能動的な冷却経路を提供してもよい。上部流れ制御素子１０６の場合は、熱制御素子（例えば、熱交換器１２６及び冷却フィードスルー１２８）が、ガス帰還流路１１０を介して冷却ガス帰還を促進し得ることが、本明細書において留意される。この点において、熱交換器１２６及び冷却フィードスルー１２８は、上部流れ制御素子１０６の内部流路１０９ａを流出する場合、ガス／プルームを冷却する役割を果たし得る。冷却時、ガスは、１つ以上のガス帰還ループ１１０を介してプラズマ１０４より下の領域に帰還し、下部流れ制御素子１０７を介してプラズマ発生領域１１１に戻ってくる。熱制御素子によって行われる冷却（もしくは加熱）の量の調節及び／または１つ以上の対流増大素子１１５によって行われる熱ポンピングを通して、プラズマセル１０２（またはユーザーインターフェースを介したプラズマセルのユーザー）が、プラズマセル１０２の様々な部分においてガス流量を能動的に制御し得ることが、本明細書においてさらに認識される。
熱伝達素子の利用は、概して、２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号に記載されており、これは、その全体が上述の参照により組み込まれる。熱伝達素子の利用はまた、概して、２０１０年５月２６日に出願された米国特許出願第１２／７８７，８２７号にも記載されており、これは、その全体が上述の参照により組み込まれる。熱伝達素子の利用はまた、概して、２０１４年３月２５日に出願された米国特許出願第１４／２２４，９４５号にも記載されており、これは、その全体が上述の参照により組み込まれる。
図１Ｄは、本発明の実施形態に従う、構成要素１３１をプラズマ１０４（または照明源）によって放出された放射から少なくとも部分的に遮蔽するように配置された上部流れ制御素子１０６の簡易化した概略図を示す。例えば、上部流れ制御素子１０６は、プラズマ１０４によって放出された放射の少なくとも一部を吸収または反射するように位置付けられ、それによって、構成要素１３１を放射線誘発分解から遮蔽することができる。構成要素１３１は、放射線分解に供されるプラズマセル１０２の任意の構成要素を含み得ることが本明細書において留意される。例えば、構成要素は、透過素子１０８とフランジ１２２との間に真空を形成するために使用される密封物を含んでもよいが、これに限定されない。図１Ｄは、上部流れ制御素子１０６に焦点を合わせているが、下部流れ制御素子１０７もまた、構成要素をプラズマ１０４（または照明源１０１）によって放出された放射から少なくとも部分的に遮蔽するように配置され得ることが本明細書において認識される。
図１Ｅは、本発明の一実施形態に従う、反射性材料１３３でコーティングされた内部流路１０９ａの壁を含む上部流れ制御素子１０６の簡易化された概略図を示す。例えば、上部流れ制御素子１０６の内部流路１０９ａは、プラズマ１０４によって放出された放射（例えば、ＶＵＶ、ＤＵＶ、ＵＶ及び／または可視）の所望のスペクトル範囲に反射する材料１３３でコーティングされ得る。例えば、上部流れ制御素子１０６は、プラズマ１０４によって放出された放射の一部に反射する金属材料でコーティングされ得る。この点において、コーティングされた内部流路１０９ａは、プラズマ１０４によって放出された放射への導波路としての機能を果たし、放射を選択された標的に誘導することができる。例えば、図１Ｅに示されるように、内部流路１０９ａの壁上に設置されたコーティング層１３３は、放射を熱ポンプ１３５に誘導する役割を果たし得る。この点において、誘導された放射は、本明細書において上述されるように、熱ポンプ１３５を加熱する役割を果たし得る。上述の説明は、上部流れ制御素子１０９ａの内部流路１０９における反射層１３３の実装に焦点を合わせているが、これは下部流れ制御素子１０９ｂにまで及び得ることが本明細書において留意される。例えば、示されていないが、下部流れ制御素子１０７の内部流路１０９ｂは、プラズマ１０４によって放出された放射（例えば、ＶＵＶ、ＤＵＶ、ＵＶ、及び／または可視）の所望のスペクトル範囲に反射する材料でコーティングされ得る。流れ制御素子１０６、１０７の内部流路１０９ａ、１０９ｂの壁をコーティングするために使用されるコーティング材料は、ＶＵＶ、ＤＵＶ、ＵＶ、及び／または可視放射を誘導するために使用される当該技術分野で既知の任意の金属または非金属材料を含み得ることが本明細書において留意される。
図１Ｆ及び１Ｇは、プラズマセル１０２内のガスの流れに回転または渦巻き運動を与えるように構成された上部流れ制御素子１０６または下部流れ制御素子１０７の外部表面または内部表面上に形成される１つ以上の特徴の概略図を示す。１つの実施形態において、図１Ｆに示されるように、上部流れ制御素子１０６は、プラズマセル１０２内のガスの流れに回転または渦巻き運動を与えるのに適している上部流れ制御素子１０６（または下部流れ制御素子１０７）の内部表面上に形成される１つ以上の特徴を含んでもよい。例えば、上部流れ制御素子１０６の内部流路１０９ａの内壁は、内部流路１０９ａを流れるガスに回転または渦巻き運動を与えるように構成された旋条特徴１３６を含んでもよい。別の実施形態において、示されていないが、下部流れ制御素子１０７は、プラズマセル１０２内でガスの流れに回転または渦巻き運動を与えるのに適している下部流れ制御素子１０７の内部表面上に形成される１つ以上の特徴を含んでもよい。例えば、下部流れ制御素子１０７の内部流路１０９ｂの内壁はまた、内部流路１０９ｂを流れるガスに回転または渦巻き運動を与えるように構成された旋条特徴１３６を含んでもよい。
別の実施形態において、図１Ｇに示されるように、上部流れ制御素子１０６は、プラズマセル１０２内のガスの流れに回転または渦巻き運動を与えるのに適している上部流れ制御素子１０６（または下部流れ制御素子１０７）の外部表面上に形成される１つ以上の特徴を含んでもよい。例えば、上部流れ制御素子１０６の外壁は、プラズマセル１０２を流れるガスに回転または渦巻き運動を与えるように構成された旋条特徴１３８を含んでもよい。別の実施形態において、示されていないが、下部流れ制御素子１０７は、プラズマセル１０２内のガスの流れに回転または渦巻き運動を与えるのに適している下部流れ制御素子１０７の内部表面上に形成される１つ以上の特徴を含んでもよい。例えば、下部流れ制御素子１０７の外壁はまた、プラズマセル１０２を流れるガスに回転または渦巻き運動を与えるように構成された旋条特徴１３８を含んでもよい。
上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、所望の一連の加熱、電気的、及び機械的特性を構築するために、当該技術分野で既知の任意の好適な材料から構成され得ることが、本明細書において認識される。１つの実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、金属材料から形成され得る。例えば、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７がプラズマセル１０２の電極としての機能をも果たすような多目的である状況において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、電極に好適な材料から構成され得る。例えば、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、アルミニウム、銅等を含んでもよいが、これらに限定されない。別の実施形態において、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、非金属材料から形成され得る。例えば、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、プラズマセル１０２において使用されるガスまたはガス混合物が金属を有することができない場合には、非金属材料から構成され得る。例えば、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、セラミック材料を含んでもよいが、これらに限定されない。
図１Ｂ及び１Ｃを再度参照すると、別の実施形態において、透過素子１０８は、１つ以上の開口（例えば、上部及び下部開口）を有し得る。別の実施形態において、１つ以上のフランジ１２２、１２４は、透過素子１０８の１つ以上の開口１２２、１２４で設置される。１つの実施形態において、１つ以上のフランジ１２２、１２４は、プラズマセル１０２の透過素子１０８の本体内に、ガス体積を含有させるために透過素子１０８の内部体積を囲い込むように構成される。１つの実施形態において、１つ以上の開口は、透過素子１０８の１つ以上の末端部分に位置し得る。例えば、図１Ｂ及び１Ｃに示されるように、第１の開口は、透過素子１０８の第１の末端部分（例えば、上部部分）に位置し得るが、一方、第２の開口は、透過素子１０８の第１の末端部分と反対側の第２の末端部分（例えば、下部部分）に位置し得る。別の実施形態において、図１Ｂ及び１Ｃに示されるように、１つ以上のフランジ１２２、１２４は、透過素子の１つ以上の末端部分で透過素子１０８を終端させるように配置される。例えば、第１のフランジ１２２は、第１の開口で透過素子１０８を終端させるように位置付けられ得、一方、第２のフランジ１２４は、第２の開口で透過素子１０８を終端させるように位置付けられ得る。別の実施形態において、第１の開口及び第２の開口は、透過素子１０８の内部体積が第１の開口から第２の開口に継続するように、互いに流体連通している。別の実施形態において、示されていないが、プラズマセル１０２は、１つ以上の密閉物を含む。１つの実施形態において、密閉物は、透過素子１０８の本体と１つ以上のフランジ１２２、１２４との間に密閉物を提供するように構成される。プラズマセル１０２の密閉物は、当該技術分野で既知の任意の密閉物を含んでもよい。例えば、密閉物は、ろう付け、弾性シール、Ｏリング、Ｃリング、金属シール等を含んでもよいが、これらに限定されない。１つの実施形態において、密閉物は、１つ以上の軟質金属合金、例えば、インジウム系合金を含んでもよい。別の実施形態において、密閉物は、インジウムコーティングしたＣリングを含んでもよい。フランジが付いたプラズマセルにおけるプラズマの発生はまた、２０１４年３月３１日に出願された米国特許出願第１４／２３１，１９６号に記載されており、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、図１Ａ〜１Ｃ及び１Ｅに示されるように、透過素子１０８を含むプラズマセル１０２に焦点を合わせるが、これは、限定されず、例示として解釈されるべきであることが本明細書において留意される。プラズマセル１０２は、プラズマ１０４を開始する及び／または維持するのに適している多くのガス含有構造体を含んでもよい。例えば、プラズマセル１０２は、プラズマ１０４を開始する及び／または維持するのに適しているプラズマバルブ（図示せず）を含んでもよいが、これに限定されない。流れ制御素子１０６、１０７及びプラズマセル１０２の関連内部構造体に関して本明細書に記載される様々な構成要素及び構造体が、プラズマバルブを実装する実施形態にまで及び得ることが本明細書においてさらに留意される。プラズマバルブの実装は、概して、２００７年４月２日に出願された米国特許出願第１１／６９５，３４８号、２００６年３月３１に出願された米国特許出願第１１／３９５，５２３号、及び２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号において記載されており、これらはそれぞれ、それらの全体が参照により本明細書において上述に組み込まれる。
１つの実施形態において、プラズマセル１０２は、好適な照明の吸収の際に、プラズマを発生させるのに適している当該技術分野で既知の任意の選択されたガス（例えば、アルゴン、キセノン、水銀等）を含有し得る。１つの実施形態において、照明源１０１からの照明１０３の焦点をガス体積に合わせることにより、透過素子１０８内のガスまたはプラズマの１つ以上の選択された吸収線を通じてエネルギーが吸収され、それによって、ガス種を「ポンピング」して、プラズマを発生または持続する。別の実施形態において、示されていないが、プラズマセル１０２は、透過素子１０８の内部体積１０３内のプラズマ１０４を開始するために一連の電極を含むことができ、それによって、照明源１０１からの照明源１０３が、電極による点火後のプラズマ１０４を維持する。別の実施形態において、上述のように、上部流れ制御素子１０６及び／または下部流れ制御素子１０７は、透過素子１０８の内部体積内のプラズマ１０４を開始するためにプラズマセル１０２の電極としての機能を果たすように構成することができ、それによって、照明源１０１からの照明源１０３が、電極による点火後のプラズマ１０４を維持する。
システム１００は、多様なガス環境においてプラズマ１０４を開始及び／または持続するために利用し得ることが本明細書において企図される。１つの実施形態において、プラズマ１０４を開始及び／または持続するために使用されるガスは、不活性ガス（例えば、希ガスもしくは非希ガス）または非不活性ガス（例えば、水銀）を含み得る。別の実施形態において、プラズマ１０４を開始及び／または持続するために使用されるガスは、ガスの混合物（例えば、不活性ガスの混合物、不活性ガスと非不活性ガスの混合物、または非不活性ガスの混合物）を含み得る。例えば、プラズマ１０４を発生させるために使用されるガス体積は、アルゴンを含み得ることが、本明細書において予期される。例えば、ガスは、５ａｔｍを超過した圧力（例えば、２０〜５０ａｔｍ）下に置かれる実質的に純粋なアルゴンガスを含み得る。別の例では、ガスは、５ａｔｍを超過した圧力（例えば、２０〜５０ａｔｍ）下に置かれる実質的に純粋なクリプトンガスを含み得る。別の例では、ガス１０３は、アルゴンガスと追加のガスの混合物を含み得る。
本発明は、多くのガスにまで及び得ることがさらに留意される。例えば、本発明における実装に適しているガスは、Ｘｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｈｅ、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｈ２、Ｄ２、Ｆ２、ＣＨ４、１つ以上の金属ハロゲン化物、ハロゲン、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｎａ、Ａｒ：Ｘｅ、ＡｒＨｇ、ＫｒＨｇ、ＸｅＨｇ等を含んでもよいが、これらに限定されない。一般的に、本発明は、任意の光ポンププラズマ発生システムにまで及ぶと解釈されるべきであり、かつ、プラズマセル内のプラズマを持続するのに適している任意の種類のガスにまで及ぶとさらに解釈されるべきである。
システム１００の透過素子１０８（またはバルブ）は、プラズマ１０４によって発生させられた放射に対して少なくとも部分的に透明である当該技術分野で既知の任意の材料から形成され得る。１つの実施形態において、システム１００の透過素子１０８は、プラズマ１０４によって発生させられたＶＵＶ放射に対して少なくとも部分的に透明である当該技術分野で既知の任意の材料から形成され得る。別の実施形態において、システム１００の透過素子１０８は、プラズマ１０４によって発生させられたＤＵＶ放射に対して少なくとも部分的に透明である当該技術分野で既知の任意の材料から形成され得る。別の実施形態において、システム１００の透過素子１０８は、プラズマ１０４によって発生させられたＵＶ放射に対して少なくとも部分的に透明である当該技術分野で既知の任意の材料から形成され得る。別の実施形態において、システム１００の透過素子１０８は、プラズマ１０４によって発生させられた可視光に対して少なくとも部分的に透明である当該技術分野で既知の任意の材料から形成され得る。
別の実施形態において、透過素子１０８（またはバルブ）は、照明源１０１からの放射１０３（例えば、ＩＲ放射）に対して透明である当該技術分野で既知の任意の材料から形成され得る。別の実施形態において、透過素子１０８（またはバルブ）は、照明源１０１（例えば、ＩＲ源）からの放射及び透過素子１０８の体積内に含有されたプラズマ１０４によって放出された放射（例えば、ＶＵＶ放射、ＤＵＶ放射、ＵＶ放射、及び／または可視放射）の両方に対して透明である当該技術分野で既知の任意の材料から形成され得る。いくつかの実施形態において、透過素子１０８（またはバルブ）は、低ＯＨ含有量の溶融シリカガラス材料から形成され得る。他の実施形態において、透過素子１０８（またはバルブ）は、高ＯＨ含有量の溶融シリカガラス材料から形成され得る。例えば、透過素子１０８（またはバルブ）は、ＳＵＰＲＡＳＩＬ１、ＳＵＰＲＡＳＩＬ２、ＳＵＰＲＡＳＩＬ３００、ＳＵＰＲＡＳＩＬ３１０、ＨＥＲＡＬＵＸ ＰＬＵＳ、ＨＥＲＡＬＵＸ−ＶＵＶ等を含んでもよいが、これらに限定されない。他の実施形態において、透過素子１０８（またはバルブ）は、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、結晶水晶、及びサファイアを含んでもよいが、これらに限定されない。ＣａＦ２、ＭｇＦ２、結晶水晶、及びサファイア等であるが、これらに限定されない材料は、短波長放射（例えば、λ＜１９０ｎｍ）に対して透明性を与えることが本明細書において留意される。本発明のガラスバルブにおける実装に適している様々なガラスは、Ａ．Ｓｃｈｒｅｉｂｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｑｕａｒｔｚ Ｇｌａｓｓ ｆｏｒ ＶＵＶ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｌａｍｐｓ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３８（２００５），３２４２−３２５０において詳細に論じられ、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
透過素子１０８（またはバルブ）は、当該技術分野で既知の任意の形状を呈し得る。１つの実施形態において、図１Ｂ及び１Ｃに示されるように、透過素子１０８は、円筒形を有し得る。別の実施形態において、示されていないが、透過素子１０８は、球形または楕円形を有し得る。別の実施形態において、示されていないが、透過素子１０８は、複合形状を有し得る。例えば、透過素子１０８の形状は、２つ以上の形状の組み合わせからなり得る。例えば、透過素子１０８の形状は、プラズマ１０４を含有させるように配置された球または楕円の中心部分、ならびに１つ以上の球または楕円の中心部分より上及び／またはそれより下に延在する１つ以上の円筒部分、からなり得、それによって、１つ以上の円筒部分は、１つ以上のフランジ１２２、１２４に連結される。図１Ｂに示されるように、透過素子１０８が円筒形である場合は、透過素子１０８の１つ以上の開口は、円筒形状の透過素子１０８の末端部分に位置し得る。この点において、透過素子１０８は、中空の円筒の形態をとり、それによって、流路は、第１の開口（上部開口）から第２の開口（下部開口）に延在する。別の実施形態において、透過素子１０８の壁（複数を含む）とともに第１のフランジ１２２及び第２のフランジ１２４は、透過素子１０８の流路内に、ガス体積を含有させる役目を果たす。この配置は、本明細書において上述されるように、様々な透過素子１０８の形状にまで及び得ることが本明細書において認識される。
プラズマバルブがプラズマセル１０２内に実装される状況において、プラズマバルブもまた、当該技術分野で既知の任意の形状を呈し得る。１つの実施形態において、プラズマバルブは、円筒形を有し得る。別の実施形態において、プラズマバルブは、球形または楕円形を有し得る。別の実施形態において、プラズマバルブは、複合形状を有し得る。例えば、プラズマバルブの形状は、２つ以上の形状の組み合わせからなり得る。例えば、プラズマバルブの形状は、プラズマ１０４を含有させるように配置された球または楕円の中心部分、ならびに球または楕円の中心部分より上及び／またはそれより下に延在する１つ以上の円筒部分、からなり得る。
別の実施形態において、システム１００は、照明源１０１から発する照明の焦点をプラズマセル１０２の透過素子１０８（またはバルブ）内に含有されたガス体積に合わせるように構成されたコレクタ／反射素子１０５を含む。コレクタ素子１０５は、照明源１０１から発する照明の焦点をプラズマセル１０２内に含有されたガス体積に合わせるのに適している当該技術分野で既知の任意の物理的構成を呈し得る。１つの実施形態において、図１Ａに示されるように、コレクタ素子１０５は、照明源１０１からの照明１０３を受光し、照明１０３の焦点をプラズマセル１０２内に含有されたガス体積に合わせるのに適している反射内部表面を有する凹状領域を含み得る。例えば、図１Ａに示されるように、コレクタ素子１０５は、反射内部表面を有する楕円形のコレクタ素子１０５を含み得る。
別の実施形態において、コレクタ素子１０５は、プラズマ１０４によって放出された広帯域照明１４２（例えば、ＶＵＶ放射、ＤＵＶ放射、ＵＶ放射、及び／または可視放射）を集光し、かつ、広帯域照明を１つ以上の追加の光学素子（例えば、フィルター１５０、ホモジナイザ１５２等）に向けるように配置される。例えば、コレクタ素子１０５は、プラズマ１０４によって放出されたＶＵＶ広帯域放射、ＤＵＶ放射、ＵＶ放射、または可視放射のうちの少なくとも１つを集光し、かつ、広帯域照明１４２を１つ以上の下流の光学素子に向け得る。この点において、プラズマセル１０２は、ＶＵＶ放射、ＵＶ放射、及び／または可視放射を、検査ツールまたは計測ツール等であるが、これらに限定されない、当該技術分野で既知の任意の光学的特徴づけシステムの下流の光学素子に送達し得る。システム１００のプラズマセル１０２は、ＤＵＶ放射、ＶＵＶ放射、ＵＶ放射、及び可視放射が含まれるが、これらに限定されない、様々なスペクトル範囲において有用な放射を放出し得ることが本明細書において留意される。
１つの実施形態において、システム１００は、種々の追加の光学素子を含んでもよい。１つの実施形態において、一連の追加的な光学系は、プラズマ１０４から発する広帯域光を集光するように構成された収集光学系を含んでもよい。例えば、システム１００は、コレクタ素子１０５からの照明を、ホモジナイザ１５２等であるが、これに限定されない、下流の光学系に向けるように配置されたコールドミラー１４８を含んでもよい。
別の実施形態において、一連の光学系は、システム１００の照明経路または集光経路のいずれかに沿って取り付けられた１つ以上のレンズ（例えば、レンズ１４４）を含んでもよい。１つ以上のレンズは、照明源１０１からの照明の焦点をプラズマセル１０２内のガス体積に合わせるために利用され得る。あるいは、１つ以上の追加のレンズは、プラズマ１０４から発する広帯域光の焦点を選択された標的（図示せず）に合わせるために利用され得る。
別の実施形態において、一連の光学系は、回転ミラー１４６を含んでもよい。１つの実施形態において、回転ミラー１４６は、照明源１０１からの照明１０３を受光し、この照明を、コレクタ素子１０５を介してプラズマセル１０２内に含有されたガス体積に向けるように配置され得る。別の実施形態において、コレクタ素子１０５は、ミラー１４６から照明を受光し、照明をコレクタ素子１０５（例えば、楕円形のコレクタ素子）の焦点に合わせるように配置され、プラズマセル１０２の透過素子１０８（またはバルブ）が位置する。
別の実施形態において、一連の光学系は、光がプラズマセル１０２に入射する前に照明をフィルターにかける、またはプラズマ１０４から光が発光した後に照明をフィルターにかけるために、照明経路または集光経路のいずれかに沿って取り付けられた１つ以上のフィルター１５０を含んでもよい。上述されかつ図１Ａに例示されるように、システム１００の一連の光学系は、単に例示のために提供されており、限定的に解釈されるべきでないことが本明細書において留意される。多くの同等または追加の光学的構成が本発明の範囲内で利用され得ることが予期される。
別の実施形態において、システム１００の照明源１０１は、１つ以上のレーザを含んでもよい。一般的に、照明源１０１は、当該技術分野で既知の任意のレーザシステムを含んでもよい。例えば、照明源１０１は、電磁スペクトルの赤外線、可視、または紫外線の部分において放射を放出することが可能な、当該技術分野で既知の任意のレーザシステムを含んでもよい。１つの実施形態において、照明源１０１は、連続波（ＣＷ）レーザ照射を放出するように構成されたレーザシステムを含んでもよい。例えば、照明源１０１は、１つ以上のＣＷレーザ源を含んでもよい。例えば、プラズマセル１０２内のガスがアルゴンであるか、またはアルゴンを含む状況において、照明源１０１は、１０６９ｎｍで放射を放出するように構成されたＣＷレーザ（例えば、ファイバレーザまたはディスクＹｂレーザ）を含んでもよい。この波長は、アルゴンにおける１０６８ｎｍの吸収線に適合し、そのため、アルゴンガスをポンピングするために特に有益であることが留意される。ＣＷレーザの上記の記載が限定的ではなく、当該技術分野で既知の任意のＣＷレーザが本発明の文脈において実装されてもよいことが本明細書において留意される。
別の実施形態において、照明源１０１は、１つ以上のダイオードレーザを含んでもよい。例えば、照明源１０１は、プラズマセル１０２内に含有されるガス種の任意の１つ以上の吸収線と一致する波長の放射を放出する１つ以上のダイオードレーザを含んでもよい。一般的に、照明源１０１のダイオードレーザは、ダイオードレーザの波長が当該技術分野で既知の任意のプラズマの任意の吸収線（例えば、イオン性転移線）またはプラズマ製造ガスの任意の吸収線（例えば、高励起中性転移線）に同調されるように、実装のために選択されてもよい。このため、所与のダイオードレーザ（またはダイオードレーザのセット）の選択は、システム１００のプラズマセル１０２内に含有されるガスのタイプにより異なるであろう。
別の実施形態において、照明源１０１は、イオンレーザを含んでもよい。例えば、照明源１０１は、当該技術分野で既知の任意の希ガスイオンレーザを含んでもよい。例えば、アルゴン系プラズマの場合、アルゴンイオンをポンピングするために使用される照明源１０１は、Ａｒ＋レーザを含んでもよい。
別の実施形態において、照明源１０１は、１つ以上の周波数変換レーザシステムを含んでもよい。例えば、照明源１０１は、１００ワット超の電力レベルを有するＮｄ：ＹＡＧまたはＮｄ：ＹＬＦレーザを含んでもよい。別の実施形態において、照明源１０１は、広帯域レーザを含んでもよい。別の実施形態において、照明源は、変調されたレーザ照射またはパルス状レーザ照射を放出するように構成されたレーザシステムを含んでもよい。
別の実施形態において、照明源１０１は、プラズマ１０４に対して実質的に定電力でレーザ光を提供するように構成された１つ以上のレーザを含んでもよい。別の実施形態において、照明源１０１は、プラズマ１０４に対して変調されたレーザ光を提供するように構成された１つ以上の変調されたレーザを含んでもよい。別の実施形態において、照明源１０１は、プラズマに対してパルス状レーザ光を提供するように構成された１つ以上のパルス状レーザを含んでもよい。
別の実施形態において、照明源１０１は、１つ以上の非レーザ源を含んでもよい。一般的に、照明源１０１は、当該技術分野で既知の任意の非レーザ光源を含んでもよい。例えば、照明源１０１は、電磁スペクトルの赤外線、可視、または紫外線の部分において放射を放出することが可能な、赤外線、可視、または紫外線の部分において離散的にまたは継続的に放射を放出することが可能な、当該技術分野で既知の任意の非レーザシステムを含んでもよい。
別の実施形態において、照明源１０１は、２つ以上の光源を含んでもよい。１つの実施形態において、照明源１０１は、またはそれ以上の数のレーザを含んでもよい。例えば、照明源１０１（または照明源）は、複数のダイオードレーザを含んでもよい。別の例として、照明源１０１は、複数のＣＷレーザを含んでもよい。さらなる実施形態において、２つ以上のレーザの各々は、システム１００のプラズマセル１０２内のガスまたはプラズマの異なる吸収線に同調されるレーザ照射を放出してもよい。
図１Ｈは、本発明の一実施形態に従う、プラズマセル１０２の断面図を示す。図１Ｈに示されるように、本明細書において上述されるように、そして本明細書において上述される様々な素子及び特性に加えて、１つの実施形態において、プラズマセル１０２は、内部流路１０９ａが装備されている上部流れ制御素子１０６を含む。別の実施形態において、プラズマセル１０２は、内部流路１０９ｂが装備されている下部流れ制御素子１０７を含む。別の実施形態において、プラズマセル１０２は、光源１０１（図１Ｈ中に図示せず）からの光を透過するのに適しており、かつプラズマ１０４から下流光学素子に広帯域放射を透過するのにさらに適している透過素子１０８を含む。別の実施形態において、プラズマセル１０２は、上部フランジ１２２及び下部フランジ１２４を含む。別の実施形態において、上部フランジ１２２及び下部フランジ１２４は、１つ以上の連接棒１４０を介して機械的に連結することができ、それにより、プラズマセル１０２を密封する。フランジが付いたプラズマセルの使用は、２０１４年３月３１日に出願された米国特許出願第１４／２３１，１９６号に記載されており、これは、その全体が参照により本明細書において上述に組み込まれる。
本開示は、上部及び下部流れ制御素子１０６、１０７の両方の文脈において、システム１００及びプラズマセルに焦点を合わせているが、これは、本発明における限定ではないことが、本明細書において留意される。むしろ、本明細書において上記に提供される説明は、単に例示として解釈されるべきである。１つの実施形態において、システム１００のプラズマセル１０２は、透過素子１０８内に設置される単一流れの１つ以上の流れ制御素子（例えば、単一流れ制御素子）を含んでもよい。別の実施形態において、１つ以上の流れ制御素子（例えば、単一流れ制御素子）は、ガスを選択された方向（例えば、上方向、下方向等）に向けるように構成された１つ以上の内部流路（例えば、本明細書において上述される内部流路１０９ａ、１０９ｂと同様に）を含んでもよい。別の実施形態において、１つ以上の流れ制御素子（例えば、単一流れ制御素子）は、プラズマ発生領域１１１より上の領域からプラズマ発生領域よりも下の領域にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路（例えば、本明細書において上述されるガス帰還流路１１０と同様に）を形成するために、透過素子１０８内に配置されてもよい。システム１００及び方法２００に関して本開示を通して記載される様々な構成要素及び実施形態が本実施形態にまで及ぶと解釈されるべきであることがさらに留意される。
図２は、プラズマセルにおける対流を制御するための方法２００で行われるステップを示すフロー図である。出願人は、システム１００の文脈において本明細書において上述される実施形態及び実施可能技術が方法２００にまで及ぶと解釈されるべきであることに留意する。しかしながら、方法２００が、システム１００のアーキテクチャに限定されないことがさらに留意される。例えば、方法２００のステップの少なくとも一部が、プラズマバルブが装備されたプラズマセルを利用するために行われ得ることが認識される。
第１のステップ２０２において、照明が発生させられる。例えば、図１Ａに示されるように、照明源１０１は、プラズマ１０４を形成するために、選択されたガス（例えば、アルゴン、キセノン、水銀等）をポンピングするのに適している照明１０３を発生させてもよい。例えば、照明源は、赤外線放射源、可視放射源、または紫外線放射源を含んでもよいが、これらに限定されない。
第２のステップ２０４において、ガス体積が含有される。例えば、図１Ａ〜１Ｈに示されるように、ガス体積１０３（例えば、アルゴン、キセノン、水銀等）は、１つ以上のフランジ１２２、１２４を用いて、透過素子１０８の末端（複数を含む）を終端させることによって透過素子１０８の内部体積内に含有される。別の例として、ガス体積は、プラズマバルブ（図示せず）を用いて含有され得る。
第３のステップ２０６において、発生させられた照明の少なくとも一部の焦点は、プラズマセル１０２の透過素子１０８を通して、プラズマセル１０２の透過素子１０８内に含有されたガス体積に合わせられる。例えば、図１Ａに示されるように、一般に、楕円形の内部反射面を有するコレクタ素子１０５は、照明源１０１からの照明１０３を透過素子１０８の内部体積とともに含有されたガス体積に向けるように配置され得る。この点において、透過素子１０８は、照明源１０１からの照明１０３の一部に対して少なくとも部分的に透明である。
第４のステップ２０８において、広帯域放射が発生させられる。例えば、広帯域放射は、プラズマセル１０２の透過素子１０８の内部体積内に含有されたガス体積によって焦点を合わせ、発生させられた照明の吸収によってプラズマを形成することによって発生させられる。第５のステップ２１０において、プラズマ１０４のプルーム（またはガス）の少なくとも一部は、上部流れ制御素子１０６の１つ以上の内部流路１０９ａを用いて、上方向に向けられる。
第６のステップ２１２において、ガスは、下部流れ制御素子１０７の１つ以上の内部流路１０９ｂを用いて、プラズマ発生領域１０４へと上方向に向けられる。第７のステップ２１４において、ガスは、１つ以上のガス帰還流路１１０を用いて、プラズマ発生領域より上の領域（例えば、上部循環ループ）からプラズマ発生領域より下の領域（例えば、下部循環ループ）に移送される。
本明細書において記載された主題は、他の構成要素内に含有されるか、または他の構成要素に接続された異なる構成要素を示す場合もある。このような示されたアーキテクチャは単に例示的なものであり、実際には、同一の機能性を達成する他の多くのアーキテクチャが実装され得ることが理解されるべきである。概念的な意味では、同一の機能性を達成する構成要素の任意の配置が、所望の機能性が達成されるように、効果的に「関連付け」られている。したがって、特定の機能性を達成するように組み合わされた本明細書における任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間の構成要素を問わず、所望の機能性が達成されるように互いに「関連付け」られたものとして見なされ得る。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素は、所望の機能性を達成するように互いに「接続されて」いる、または「連結されて」いるものとして見なされ得、そのように関連付けられ得ることが可能な任意の２つの構成要素は、所望の機能性を達成するように互いに「連結可能」であると見なされ得る。連結可能な特定の実施例は、物理的に連結可能な及び／または物理的に相互作用する構成要素及び／または無線相互作用可能な及び／または無線相互作用する構成要素及び／または論理的に相互作用可能な及び／または論理的に相互作用する構成要素を含むが、これらに限定されない。
本開示及びそれに伴う多くの利点は、上述の説明によって理解されると考えられ、開示された主題から逸脱することなく、またはその材料の利点のすべてを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構成、及び配置において種々の変更を行われ得ることは明白である。記載される形態は、単なる説明のためのものであり、そのような変更を包含し、含むことが以下の特許請求の範囲の意図である。さらにまた、本発明が添付の特許請求の範囲によって定義されることが理解されるべきである。

Claims (54)

  1. 対流を制御するためのプラズマセルであって、
    １つ以上の開口を有する透過素子と、
    前記透過素子の前記１つ以上の開口に設置され、前記透過素子内のガス体積を含有させるために前記透過素子の内部体積を囲い込むように構成された１つ以上のフランジと、
    前記透過素子が、前記ガス体積のプラズマ発生領域内にプラズマを発生させるために、照明源からの照明を受光するように構成され、前記プラズマが広帯域放射を放出し、前記プラズマセルの前記透過素子が、前記照明源によって発生させられた前記照明の少なくとも一部、及び前記プラズマによって放出された前記広帯域放射の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透明であることと、
    前記プラズマ発生領域より上かつ前記透過素子内に設置された上部流れ制御素子であって、前記プラズマのプルームの少なくとも一部を上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む、上部流れ制御素子と、
    前記プラズマ発生領域より下かつ前記透過素子内に配置された下部流れ制御素子であって、ガスを前記プラズマ発生領域へと上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む、下部流れ制御素子と、を備え、
    前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子が、前記プラズマ発生領域より上の領域から前記プラズマ発生領域より下の領域にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路を形成するために、前記透過素子内に配置される、プラズマセル。
  2. 前記上部流れ制御素子が、上部偏向器を備える、請求項１に記載のプラズマセル。
  3. 前記下部流れ制御素子が、下部偏向器を備える、請求項１に記載のプラズマセル。
  4. 前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子のうちの少なくとも１つが、円筒状に対称である、請求項１に記載のプラズマセル。
  5. 前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子のうちの少なくとも１つが、円錐部分及び円筒部分の少なくとも１つを含む、請求項４に記載のプラズマセル。
  6. 前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子のうちの少なくとも１つが、円筒対称性を示さない、請求項１に記載のプラズマセル。
  7. 前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子が、前記プラズマの前記プルームからのガスの流れと前記プラズマに送達されるガスの流れとの均衡を保つように構成される、請求項１に記載のプラズマセル。
  8. 前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子が、前記透明素子内の中央循環ループのガス流量を選択されたレベルまたはそれより下に維持するために、前記プラズマの前記プルームからのガスの流れと前記プラズマに送達されたガスの流れとの均衡を保つように構成される、請求項７に記載のプラズマセル。
  9. 前記上部流れ制御素子及び前記透過素子が、１つ以上の上部循環ループを形成するように配置される、請求項１に記載のプラズマセル。
  10. 前記下部流れ制御素子及び前記透過素子が、１つ以上の下部循環ループを形成するように配置される、請求項１に記載のプラズマセル。
  11. 前記１つ以上のガス帰還流路が、上部循環ループから下部循環ループにガスを移送するように構成される、請求項１に記載のプラズマセル。
  12. 前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子のうちの少なくとも１つが、金属材料から形成される、請求項１に記載のプラズマセル。
  13. 前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子のうちの少なくとも１つが、非金属材料から形成される、請求項１に記載のプラズマセル。
  14. 前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御のうちの少なくとも１つが、前記プラズマセルのうちの１つ以上の構成要素を放射から遮蔽するように構成される、請求項１に記載のプラズマセル。
  15. 前記上部ガス制御素子の前記１つ以上の内部流路のうちの少なくとも１つが、１つ以上の反射性材料でコーティングされる、請求項１に記載のプラズマセル。
  16. 前記透過素子内のガスの流れに回転運動を与えるように構成された、前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子のうちの少なくとも１つの外部表面及び内部表面のうちの少なくとも１つの上に形成される１つ以上の特徴をさらに備える、請求項１に記載のプラズマセル。
  17. 前記１つ以上の特徴が、
    前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子のうちの少なくとも１つの外部表面及び内部表面のうちの少なくとも１つの内側に形成された旋条特徴を備える、請求項１６に記載のプラズマセル。
  18. 前記下部流れ制御素子が、ガスを前記プラズマ発生領域へと上方向にポンピングするために加熱される、請求項１に記載のプラズマセル。
  19. 前記下部流れ制御素子の前記内部流路内に設置された１つ以上の対流増大素子をさらに備える、請求項１に記載のプラズマセル。
  20. 前記下部流れ制御素子の前記内部流路内に設置された前記１つ以上の対流増大素子が、
    前記下部流れ制御素子の前記内部流路内に設置された１つ以上のガスポンプを備える、請求項１に記載のプラズマセル。
  21. 前記１つ以上のガスポンプが、
    １つ以上の熱ポンプを備える、請求項２０に記載のプラズマセル。
  22. 前記１つ以上の熱ポンプが、
    １つ以上の加熱棒及び１つ以上の加熱パイプのうちの少なくとも１つを備える、請求項２１に記載のプラズマセル。
  23. 前記１つ以上の熱ポンプが、前記プラズマからのプラズマ放射の吸収によって加熱される、請求項２１に記載のプラズマセル。
  24. 前記１つ以上のガスポンプが、
    １つ以上の機械ポンプを備える、請求項２０に記載のプラズマセル。
  25. 前記上部流れ制御素子の前記内部流路内に設置された１つ以上の対流増大素子をさらに備える、請求項１に記載のプラズマセル。
  26. 前記上部流れ制御素子の前記内部流路内に設置された前記１つ以上の対流増大素子が、
    前記上部流れ制御素子の前記内部流路内に設置された１つ以上のガスポンプを備える、請求項２５に記載のプラズマセル。
  27. 前記１つ以上のガスポンプが、
    １つ以上の熱ポンプを備える、請求項２６に記載のプラズマセル。
  28. 前記１つ以上の熱ポンプが、
    １つ以上の加熱棒及び１つ以上の加熱パイプのうちの少なくとも１つを備える、請求項２７に記載のプラズマセル。
  29. 前記１つ以上の熱ポンプが、前記プラズマからの放射の吸収によって加熱される、請求項２７に記載のプラズマセル。
  30. 前記透過素子内に設置され、かつ前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子のうちの少なくとも１つに隣接して位置付けられる、１つ以上の熱制御素子をさらに備える、請求項１に記載のプラズマセル。
  31. 前記１つ以上の熱制御素子が、
    前記透過素子内に設置され、かつ前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子のうちの少なくとも１つに隣接して位置付けられる、１つ以上の熱交換器素子を備える、請求項３０に記載のプラズマセル。
  32. 前記１つ以上の熱制御素子が、
    前記１つ以上の上部流れ制御素子及び前記１つ以上の下部流れ制御素子のうちの少なくとも１つからの熱を移送するように構成された１つ以上の冷却フィードスルーを備える、請求項３０に記載のプラズマセル。
  33. １つ以上の外部制御素子をさらに備える、請求項１に記載のプラズマセル。
  34. 前記透過素子のうちの前記１つ以上の開口が、
    前記透過素子の第１の末端部における第１の開口と、
    前記第１の末端部と反対側の前記透過素子の第２の末端部における第２の開口と、を備える、請求項１に記載のプラズマセル。
  35. 前記透過素子が、実質的に円筒形、実質的に球形、及び実質的に楕円形のうちの少なくとも１つを有する少なくとも一部を含む、請求項１に記載のプラズマセル。
  36. 前記透過素子が、複合の幾何学的形状を有する、請求項１に記載のプラズマセル。
  37. 前記１つ以上のフランジが、
    第１の開口に設置された第１のフランジと、
    第２の開口に設置された第２のフランジと、を含み、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジが、前記透過素子内に前記ガス体積を含有させるように構成される、請求項１に記載のプラズマセル。
  38. 前記透過素子が、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、結晶水晶、サファイア、及び溶融シリカのうちの少なくとも１つから形成される、請求項１に記載のプラズマセル。
  39. 前記照明源が、
    １つ以上のレーザを含む、請求項１に記載のプラズマセル。
  40. 前記１つ以上のレーザが、１つ以上の赤外レーザを含む、請求項３９に記載のプラズマセル。
  41. 前記１つ以上のレーザが、ダイオードレーザ、連続波レーザ、または広帯域レーザのうちの少なくとも１つを含む、請求項３９に記載のプラズマセル。
  42. 前記１つ以上のレーザが、前記プラズマに対して実質的に定電力でレーザ光を提供するように構成された１つ以上のレーザを含む、請求項３９に記載のプラズマセル。
  43. 前記１つ以上のレーザが、前記プラズマに対して変調されたレーザ光を提供するように構成された１つ以上の変調されたレーザを含む、請求項３９に記載のプラズマセル。
  44. 前記１つ以上の変調されたレーザが、前記プラズマに対してパルス状のレーザ光を提供するように構成された１つ以上のパルス状のレーザを含む、請求項４３に記載のプラズマセル。
  45. 前記ガスが、不活性ガス、非不活性ガス、及び２つ以上のガスの混合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のプラズマセル。
  46. 対流を制御するためのプラズマセルであって、
    プラズマバルブであって、前記プラズマバルブ内のガス体積のプラズマ発生領域内にプラズマを発生させるために、照明源からの照明を受光するように構成され、前記プラズマが広帯域放射を放出し、前記プラズマバルブが、前記照明源によって発生させられた前記照明の少なくとも一部、及び前記プラズマによって放出された前記広帯域放射の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透明である、プラズマバルブと、
    前記プラズマ発生領域より上かつ前記プラズマバルブ内に設置された上部流れ制御素子であって、前記プラズマのプルームの少なくとも一部を上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む、上部流れ制御素子と、
    プラズマ発生領域より下かつ前記プラズマバルブ内に設置された下部流れ制御素子であって、ガスを前記プラズマ発生領域へと上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む、下部流れ制御素子と、を備え、
    前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子が、前記プラズマ発生領域より上の領域から前記プラズマ発生領域より下の領域にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路を形成するために、前記プラズマバルブ内に配置される、プラズマセル。
  47. 対流を制御するためのプラズマセルであって、
    １つ以上の開口を有する透過素子と、
    前記透過素子の前記１つ以上の開口に設置され、前記透過素子内のガス体積を含有させるために前記透過素子の内部体積を囲い込むように構成された１つ以上のフランジと、
    前記透過素子が、前記ガス体積のプラズマ発生領域内にプラズマを発生させるために、照明源からの照明を受光するように構成され、前記プラズマが広帯域放射を放出し、前記プラズマセルの前記透過素子が、前記照明源によって発生させられた前記照明の少なくとも一部、及び前記プラズマによって放出された前記広帯域放射の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透明であることと、
    前記透過素子内に設置された１つ以上の流れ制御素子であって、ガスを選択された方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む、１つ以上の流れ制御素子と、を備え、
    前記１つ以上の流れ制御素子が、前記プラズマ発生領域より上の領域から前記プラズマ発生領域より下の領域にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路を形成するために、前記透過素子内に配置される、プラズマセル。
  48. プラズマセルにおける対流を制御するためのシステムであって、
    照明を発生させるように構成された照明源と、
    １つ以上の開口を有する透過素子を含むプラズマセルと、
    前記透過素子の前記１つ以上の開口に設置され、前記透過素子内のガス体積を含有させるために前記透過素子の内部体積を囲い込むように構成された１つ以上のフランジと、
    前記透過素子が、前記ガス体積のプラズマ発生領域内にプラズマを発生させるために、照明源からの照明を受光するように構成され、前記プラズマが広帯域放射を放出し、前記プラズマセルの前記透過素子が、前記照明源によって発生させられた前記照明の少なくとも一部、及び前記プラズマによって放出された前記広帯域放射の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透明であることと、
    前記プラズマ発生領域より上かつ前記透過素子内に設置された上部流れ制御素子であって、前記プラズマのプルームの少なくとも一部を上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む、上部流れ制御素子と、
    前記プラズマ発生領域より下かつ前記透過素子内に設置された下部流れ制御素子であって、ガスを前記プラズマ発生領域へと上方向に向けるように構成された１つ以上の内部流路を含む、下部流れ制御素子と、
    前記上部流れ制御素子及び前記下部流れ制御素子が、前記プラズマ発生領域より上の領域から前記プラズマ発生領域より下の領域にガスを移送するための１つ以上のガス帰還流路を形成するために、前記透過素子内に配置されることと、
    前記プラズマセル内に含有された前記ガス体積内にプラズマを発生させるために、前記照明源からの前記照明を前記ガス体積に集中させるように配置されたコレクタ素子と、を備える、システム。
  49. 前記コレクタ素子が、前記発生させられたプラズマによって放出される前記広帯域放射の少なくとも一部を集光し、１つ以上の追加の光学素子に前記広帯域照明を向けるように配置される、請求項４８に記載のシステム。
  50. 前記コレクタ素子が、楕円形のコレクタ素子を含む、請求項４８に記載のシステム。
  51. 前記照明源が、１つ以上のレーザを含む、請求項４８に記載のシステム。
  52. 前記１つ以上のレーザが、１つ以上の赤外レーザを含む、請求項５１に記載のシステム。
  53. 前記１つ以上のレーザが、ダイオードレーザ、連続波レーザ、または広帯域レーザのうちの少なくとも１つを含む、請求項５１に記載のシステム。
  54. プラズマセル内の対流を制御するための方法であって、
    照明を発生させることと、
    プラズマセル内に、ガス体積を含有させることと、
    前記発生させられた照明の少なくとも一部の焦点を、前記プラズマセルの透過素子を通して、前記プラズマセル内に含有された前記ガス体積の中へ合わせることと、
    前記焦点を合わせられた発生させられた照明の、前記プラズマセル内に含有された前記ガス体積の少なくとも一部による吸収を介してプラズマを形成することによって、広帯域放射を発生させることと、
    前記プラズマセルの前記透過素子を通して、前記広帯域放射の少なくとも一部を透過させることと、
    上部流れ制御素子の１つ以上の内部流路を用いて、前記プラズマのプルームの少なくとも一部を上方向に向けることと、
    下部流れ制御素子の１つ以上の内部流路を用いて、ガスを前記プラズマ発生領域へと上方向に向けることと、
    １つ以上のガス帰還流路を用いて、前記プラズマ発生領域より上の領域から前記プラズマ発生領域より下の領域にガスを移送することと、を含む、方法。
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