JP2019511819A5

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Publication number: JP2019511819A5
Application number: JP2018550810A
Authority: JP
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2020-05-07
Anticipated expiration: 2037-03-27

Claims

高輝度レーザ維持プラズマ広帯域光源であって、
ガス封じ込め構造と、
そのガス封じ込め構造内に封じ込められている中性ガスの弱吸収線に少なくとも近い波長の照明が含まれるポンプビームを生成するよう構成されたポンプレーザと、
前記ガス封じ込め構造の中心又はその付近に位置する略楕円形ビームウェスト内に前記ポンプビームを集束させるよう構成された１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系と、
プラズマにより放射された広帯域輻射を前記楕円形ビームウェストの長軸に対し略整列している方向において収集するよう構成された１個又は複数個の第１集光光学系と、
を備える光源。
請求項１に記載の光源であって、更に、
プラズマ点火装置を備える光源。
請求項２に記載の光源であって、前記プラズマ点火装置が、
一組の電極及びパルスレーザのうち少なくとも一方を備える光源。
請求項１に記載の光源であって、前記ガス封じ込め構造が、
プラズマバルブ、プラズマセル及びプラズマチャンバのうち少なくとも１個を備える光源。
請求項１に記載の光源であって、前記ガスが、
不活性ガス、非不活性ガス、並びに二種類以上のガスの混合物のうち、少なくとも一種類を含む光源。
請求項５に記載の光源であって、前記ガスが、
キセノン、アルゴン及び水銀のうち少なくとも一種類を含む光源。
請求項１に記載の光源であって、前記ポンプレーザが、
ファイバレーザ及び固体レーザのうち少なくとも一方を備える光源。
請求項１に記載の光源であって、前記ポンプビームの光波長が約１０７０ｎｍである光源。
請求項１に記載の光源であって、更に、
前記中性ガスにより吸収されない波長の光が含まれる第２ポンプビームを生成するよう構成された第２ポンプレーザを備え、その第２ポンプレーザの出射波長が前記プラズマ内のイオン化ガスにより吸収される光源。
請求項９に記載の光源であって、前記第２ポンプビームの光波長が５１５ｎｍ〜５４０ｎｍである光源。
請求項１に記載の光源であって、前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が、
非円筒面レンズ及び非球面レンズのうち少なくとも一方を備える光源。
請求項１に記載の光源であって、前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が、
前記ガス封じ込め構造及び前記ポンプレーザのうち少なくとも一方の形状により引き起こされた収差を補償するよう構成された収差補償器を備える光源。
請求項１に記載の光源であって、前記楕円形ビームウェストが少なくとも１０の長軸短軸比を有する光源。
請求項１３に記載の光源であって、前記楕円形ビームウェストの短軸に対応する方向においては０．５超の数値開口（ＮＡ）で、またその楕円形ビームウェストの長軸に対応する方向においては０．２未満のＮＡで集束させるよう、前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が構成されている光源。
請求項１３に記載の光源であって、前記楕円形ビームウェストの短軸が５μｍ未満となりその楕円形ビームウェストの長軸が５０μｍ〜５００μｍとなるよう前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が構成されている光源。
請求項１に記載の光源であって、前記広帯域輻射を前記楕円形ビームウェストの長軸に対し略整列している方向において収集するよう前記第１集光光学系が構成されている光源。
請求項１に記載の光源であって、更に、
ガス封じ込め構造を挟み前記第１集光光学系の逆側に配置された反射器を備え、前記ポンプレーザのビームウェストと略重複するプラズマへと広帯域輻射を遡行集束させるようその反射器が構成されている光源。
請求項１に記載の光源であって、更に、
吸収されなかったポンプレーザ照明を前記ポンプレーザのビームウェストと略重複するプラズマの方に反射及び集束させるよう構成された反射器を備える光源。
請求項１に記載の光源であって、更に、
前記プラズマにより放射された照明をガス封じ込め構造を挟み前記第１集光光学系の逆側にて収集するよう構成された第２集光光学系を備える光源。
高輝度広帯域光を生成する方法であって、
ガス封じ込め構造内にガス塊を準備するステップと、
そのガス封じ込め構造内ガス塊内のプラズマに点火するステップと、
ガス封じ込め構造内ガスの弱中性吸収線に少なくとも近い波長を有する照明が含まれるポンプレーザビームを生成するステップと、
そのポンプレーザビームを１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系で以て整形し集束させることで、ガス封じ込め構造の中心に少なくとも近いところに所在する楕円形ビームウェストを形成するステップと、
前記プラズマにより放射された広帯域輻射をその楕円形ビームウェストの長軸に対し略整列している方向において収集するステップと、
を有する方法。
請求項２０に記載の方法であって、ガス封じ込め構造内ガス塊内のプラズマに点火するステップが、
一組の電極からの交流放電で以てガス封じ込め構造内ガス塊内のプラズマに点火するステップを含む方法。
請求項２０に記載の方法であって、ガス封じ込め構造内ガス塊内のプラズマに点火するステップが、
パルスレーザでガス封じ込め構造内ガス塊内のプラズマに点火するステップを含む方法。
請求項２０に記載の方法であって、準備されるガスが、
不活性ガス、非不活性ガス、並びに二種類以上のガスの混合物のうち、少なくとも一種類を含む方法。
請求項２３に記載の方法であって、前記ガスが、
キセノン、アルゴン及び水銀のうち少なくとも一種類を含む方法。
請求項２０に記載の方法であって、前記ポンプレーザビームがファイバレーザ及び固体レーザのうち一方で生成される方法。
請求項２４に記載の方法であって、前記ポンプレーザビームの波長が約１０７０ｎｍである方法。
請求項２０に記載の方法であって、更に、
前記ガスにより吸収されない出射波長を有する第２ポンプレーザビームを生成するステップを有し、その第２ポンプレーザビームの出射波長が前記プラズマ内のイオン化ガスにより吸収される方法。
請求項２７に記載の方法であって、前記第２ポンプレーザビームの光波長が５１５ｎｍ〜５４０ｎｍである方法。
請求項２０に記載の方法であって、前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が、
非円筒面レンズ及び非球面レンズのうち少なくとも一方を備える方法。
請求項２０に記載の方法であって、前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が、
前記ガス封じ込め構造及び前記ポンプレーザのうち少なくとも一方の形状により引き起こされた収差を補償するよう構成された収差補償器を備える方法。
請求項２０に記載の方法であって、前記楕円形ビームウェストが少なくとも１０の長軸短軸比を有する方法。
請求項３１に記載の方法であって、前記楕円形ビームウェストの短軸に対応する方向においては０．５超の数値開口（ＮＡ）で、またその楕円形ビームウェストの長軸に対応する方向においては０．２未満のＮＡで集束させるよう、前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が構成される方法。
請求項３２に記載の方法であって、前記楕円形ビームウェストの短軸が５μｍ未満となりその楕円形ビームウェストの長軸が５０μｍ〜５００μｍとなるよう前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が構成される方法。
請求項２０に記載の方法であって、前記広帯域輻射を前記楕円形ビームウェストの長軸に対し略整列している方向において収集するよう第１集光光学系が構成される方法。
請求項２０に記載の方法であって、更に、
ガス封じ込め構造を挟み第１集光光学系の逆側に配置された反射器で以て、前記ポンプレーザビームのビームウェストと略重複するプラズマへと広帯域輻射を後方反射させるステップを有する方法。
請求項２０に記載の方法であって、更に、
吸収されなかったポンプレーザ照明を前記ポンプレーザビームのビームウェストと略重複するプラズマの方に反射及び集束させるステップを有する方法。
請求項２０に記載の方法であって、更に、
前記プラズマにより放射された広帯域輻射をガス封じ込め構造を挟み第１集光光学系の逆側にて第２集光光学系で収集するステップを有する方法。
請求項２０に記載の方法であって、前記楕円形ビームウェストの長軸の方向においてはガウシアンより平坦なビームプロファイルが生成されるよう、前記アナモルフィック照明光学系が更に構成される方法。
計量システムであって、
光源と、
スペクトロメータと、
を備え、
前記スペクトロメータが、
前記光源が、
ガス封じ込め構造と、
プラズマ点火装置と、
前記ガス封じ込め構造内に封じ込められている中性ガスの弱吸収線に近い波長の照明を含むポンプビームを生成するよう構成されたポンプレーザと、
ガス封じ込め構造の中心又はその付近に位置する略楕円形ビームウェスト内に前記ポンプビームを集束させるよう構成された１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系と、
プラズマにより放射された広帯域輻射を前記楕円形ビームウェストの長軸に対し略整列している方向において収集するよう構成された１個又は複数個の第１集光光学系と、
を含み、
前記スペクトロメータが分散素子と検出器アレイとを含み、
前記計量システムが、前記光源からの広帯域輻射をサンプルに向け、前記サンプルで反射した広帯域輻射を前記スペクトロメータに向けるように構成された、
計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記プラズマ点火装置が、一組の電極及びパルスレーザのうち少なくとも一方を備える計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記ガス封じ込め構造が、
プラズマバルブ、プラズマセル及びプラズマチャンバのうち少なくとも１個を備える計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記ガスが、
不活性ガス、非不活性ガス、並びに二種類以上のガスの混合物のうち、少なくとも一種類を含む計量システム。
請求項４２に記載の計量システムであって、前記ガスが、
キセノン、アルゴン及び水銀のうち少なくとも一種類を含む計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記ポンプレーザが、
ファイバレーザ及び固体レーザのうち少なくとも一方を備える計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記ポンプビームの光波長が約１０７０ｎｍである計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記光源が更に、
前記中性ガスにより吸収されない波長の光が含まれる第２ポンプビームを生成するよう構成された第２ポンプレーザを備え、その第２ポンプレーザの出射波長が前記プラズマ内のイオン化ガスにより吸収される、計量システム。
請求項４６に記載の計量システムであって、前記第２ポンプビームの光波長が５１５ｎｍ〜５４０ｎｍである計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が、
非円筒面レンズ及び非球面レンズのうち少なくとも一方を備える、計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が、
前記ガス封じ込め構造及び前記ポンプレーザのうち少なくとも一方の形状により引き起こされた収差を補償するよう構成された収差補償器を備える、計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記楕円形ビームウェストが少なくとも１０の長軸短軸比を有する計量システム。
請求項５０に記載の計量システムであって、前記楕円形ビームウェストの短軸に対応する方向においては０．５超の数値開口（ＮＡ）で、またその楕円形ビームウェストの長軸に対応する方向においては０．２未満のＮＡで集束させるよう、前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が構成されている、計量システム。
請求項５０に記載の計量システムであって、前記楕円形ビームウェストの短軸が５μｍ未満となりその楕円形ビームウェストの長軸が５０μｍ〜５００μｍとなるよう前記１個又は複数個のアナモルフィック照明光学系が構成されている、計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記広帯域輻射を前記楕円形ビームウェストの長軸に対し略整列している方向において収集するよう前記第１集光光学系が構成されている、計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記光源が更に、
ガス封じ込め構造を挟み前記第１集光光学系の逆側に配置された反射器を備え、前記ポンプレーザのビームウェストと略重複するプラズマへと広帯域輻射を遡行集束させるようその反射器が構成されている、計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記光源が更に、
吸収されなかったポンプレーザ照明を前記ポンプレーザのビームウェストと略重複するプラズマの方に反射及び集束させるよう構成された反射器を備える、計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、更に、
前記プラズマにより放射された照明をガス封じ込め構造を挟み前記第１集光光学系の逆側にて収集するよう構成された第２集光光学系を備える、計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記アナモルフィック照明光学系が、前記楕円形ビームウェストの長軸の方向においてはガウシアンより平坦なビームプロファイルを生成するように更に構成される、計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記分散素子が、一方向においては波長に関連づけて、直交方向においてはサンプル源に対する前記広帯域輻射の入射角に関連づけて、前記サンプルで反射した広帯域輻射を分散させるように構成された、計量システム。