JP7193182B2

JP7193182B2 - 軟ｘ線光源

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Publication number: JP7193182B2
Application number: JP2021536731A
Authority: JP
Inventors: ウェイリュウ; ルイツェン; チングオシェ; ペンシャオ
Original assignee: Raycan Technology Co Ltd
Current assignee: Raycan Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2039-10-29
Also published as: EP3905857A1; WO2020134500A1; EP3905857A4; US20220030692A1; US11751318B2; JP2022516049A; CN111385951B; CN111385951A

Description

本発明は軟Ｘ線の分野に関し、より具体的には軟Ｘ線光源に関する。

Ｘ線は、約０．０１～１００オングストロームの範囲の非常に短い波長の一種の電磁放射であり、紫外線とガンマ線との間にある。Ｘ線は高透過能力を示し、可視光に対して不透明な様々な材料を透過することができる。より短い波長のＸ線はより大きなエネルギーを表し、硬Ｘ線としても知られている。より長い波長のＸ線はより低いエネルギーを表し、軟Ｘ線として知られている。一般的に言えば、Ｘ線は、０．１オングストローム未満の波長の場合には超硬Ｘ線として知られ、０．１～１０オングストロームの範囲の波長の場合には硬Ｘ線として知られ、１０～１００オングストロームの範囲の波長の場合には軟Ｘ線として知られている。

近年、軟Ｘ線は多くの科学分野において広く用いられてきた。特に軟Ｘ線顕微鏡画像化及び軟Ｘ線投影リソグラフィ技術の分野において、破片が少なく、輝度が高く、安定性の高い軟Ｘ線がますます必要とされている。加えて、原子分光法、分子分光法、プラズマ物理学又は他の主題において、軟Ｘ線光源は通常科学実験に不可欠ものとして要求され、したがって、軟Ｘ線光源の応用への需要は急速に増加してきた。

早期の段階において、レーザプラズマ軟Ｘ線光源は固体の金属ターゲットを採用しており、これにより多くの金属破片が生じることになり、これによりひいては光源に隣接する光学部品が損傷する可能性があり、正常な機能を発揮することが不可能になって、効果が大きく低下し、実験又は機器における光路の正常の動作が不可能になる。技術の発展とともに、したがって、液体マイクロ流体ターゲットが広く用いられ始めてきた。先行技術において、ガス液化は主に、作動ガスが通過するパイプと半導体冷凍装置とを接触させることによって実現される。この種の冷凍装置には２つの欠点がある。第１に、半導体冷凍装置の冷凍能力は、高圧下でも、液化点の低いいくつかの作動ガス（例えば、通常の圧力下で液化点が－１９６℃の窒素）を液化するレベルに到達することができない。第２に、冷凍装置は、スパイラルガスパイプと半導体冷凍シートの金属熱伝導板との間の接触を用いても高い熱伝達効率を示さないという点で高い効率を示さず、その結果、ガスパイプにおける温度と冷凍シートの温度との間に不一致が生じる。ほとんどの液化点の低い作動ガスでは、液化に成功した後でも、蒸発及び凝縮効果のため窒素の結晶化が起こることになり、低温液体流の安定した噴射を維持することが困難になる。

一方、先行技術の解決策においては、液体マイクロ流専用の収集装置がない。代わりに、空のポンプパイプのみが液体流の垂直位置の下のキャビティの底部に接続され、そのため真空ターゲットチャンバ内の真空度を高レベルに維持することができない。軟Ｘ線は長波長で空気中の吸収性が強い低エネルギーＸ線のものであるため、真空ターゲットチャンバ内の真空の不足により、レーザプラズマによって生じた軟Ｘ線が部分的に吸収されることになり、したがって光の光強度が弱まることになる。

加えて、先行技術の解決策においては、固定された調整不可能な構造の液体マイクロ流体ターゲット装置が提供され、この場合、ノズルの位置は固定され、設置後に調整不可能である。しかしながら、軟Ｘ線顕微鏡のような軟Ｘ線の様々な用途には、高度な幾何学的対称性の光源が要求される。光源装置の製造誤差又は機器の経年劣化によるノズル位置のずれがあれば、これは機器の適用に直接影響し、適用性能が低下することになる。

要するに、先行技術における液体マイクロ流体ターゲットレーザプラズマの軟Ｘ線光源には、液体マイクロ流体ターゲットの不十分な冷凍性能、低い液体流安定性、並びにレーザプラズマのサイズ、空間安定性、及び輝度の点で低い性能等の欠点があり、これらは適用要件を満たしていない可能性がある。

本発明の目的は、上記の技術的問題のうちの少なくとも１つを解決することができる軟Ｘ線光源を提供することである。

上記の技術的課題に対処するため、本開示において、真空ターゲットチャンバ、冷凍キャビティ、及びノズルを含み、冷凍キャビティ及びノズルが真空ターゲットチャンバに受容され、ノズルが冷凍キャビティに配置されている軟Ｘ線光源であって、真空ターゲットチャンバがＴ分岐管とマルチチャネル管とを含む、軟Ｘ線光源が提案される。Ｔ分岐管は、互いに対向する第１の出口及び第２の出口、並びに第１の出口と第２の出口との間に位置する第３の出口を有し、第１の出口が、冷媒入口パイプ、冷媒出口パイプ、及び作動ガスパイプがそれぞれ貫通して冷凍キャビティに接続されている取付け板に接続され、第３の出口が真空抜取り装置に接続されている。マルチチャネル管は、互いに対向する頂部開口及び底部開口、並びに頂部開口と底部開口との間に位置する複数の側部開口を含み、頂部開口が第２の出口に緊密に接続され、底部開口には真空出口が設けられ、ノズルが側部開口の位置に対応する位置を有し、ノズルの下には真空出口に配置されたアダプタによって取り付けられている溝が設けられ、溝が真空出口と連通している。

本願の一実施形態によれば、冷凍キャビティの下に、ノズルに接続されたアダプタが配置されている。

本願の一実施形態によれば、ノズルには温度センサが設けられている。

本願の一実施形態によれば、アダプタには、冷凍キャビティに接続された熱伝導ロッドが設けられている。

本願の一実施形態によれば、アダプタには、冷凍キャビティと連通する熱伝導管が設けられている。

本願の一実施形態によれば、溝が、アダプタに固定的に接続された錐台の頂部に設けられている。

本願の一実施形態によれば、抵抗線のようなヒータがノズルの周囲に設けられている。

本願の一実施形態によれば、軟Ｘ線光源は、取付け板、ベローズ、及び三次元変位機構を含む。取付け板は、真空ターゲットチャンバの上方に配置され、取付け板を貫通する冷媒入口パイプ、冷媒出口パイプ、及び作動ガスパイプを備え、冷媒入口パイプ及び冷媒出口パイプが冷凍キャビティと連通し、作動ガスパイプが冷凍キャビティを通過してノズルに接続されている。ベローズは、取付け板と真空ターゲットチャンバとの間に配置され、冷媒入口パイプ、冷媒出口パイプ、及び作動ガスパイプがすべてベローズを通過する。三次元変位機構は、取付け板と真空ターゲットチャンバとの間に配置されている。

本開示における一実施形態によれば、三次元変位機構が、第１の変位調整器、第２の変位調整器、及び第３の変位調整器を含み、これらが取付け板と真空ターゲットチャンバとの間に配置され、それぞれ、取付け板の動きを３つの相互に垂直な方向において制御する。

本願の一実施形態によれば、軟Ｘ線光源は、互いに平行に配置されてベローズの周りに嵌められた第１の取付け板、第２の取付け板、及び第３の取付け板をさらに含み、第１の取付け板が第３の変位調整器によって取付け板に可動に固定され、第２の取付け板が第２の変位調整器によって第１の取付け板に可動に固定されるとともに第１の変位調整器によって第３の取付け板に可動に固定され、第３の取付け板が真空ターゲットチャンバに固定されている。

本願の一実施形態によれば、第１の変位調整器が、第３の取付け板に固定された第１のブラケットと、第１の取付け板に固定されて第２の取付け板と位置を合わせた第１のプッシャと、第１の方向において第３の取付け板に固定された第１のレールと、第２の取付け板の下側に固定されて第１のレールと摺動可能に協働する第１のレール溝と、を含む。

本願の一実施形態によれば、第２の変位調整器が、第２の取付け板に固定された第２のブラケットと、第２の取付け板に固定されて第１の取付け板と位置を合わせた第２のプッシャと、第１の方向に垂直な第２の方向において第２の取付け板に固定された第２のレールと、第１の取付け板の下側に固定されて第２のレールと摺動可能に協働する第２のレール溝と、を含む。

本願の一実施形態によれば、第１の変位調整器が、第１の取付け板に固定されて第１の方向及び第２の方向に垂直な第３の方向に均一に配置された複数のネジと、複数のナットと、を含み、取付け板は、ナットとネジの係合によってネジに固定されている。

本願の一実施形態によれば、第１の変位調整器が、第１の方向及び第２の方向に垂直な第３の方向に配置された複数のステッピング装置を有することができ、取付け板は、ステッピング装置によって第１の取付け板に固定されている。

本願の一実施形態によれば、第１のプッシャ又は第２のプッシャがマイクロメータヘッドを有することができる。

本願の一実施形態によれば、作動ガスパイプが、断面積が拡大された凝縮キャビティを形成する部分を有し、凝縮キャビティが少なくとも部分的に冷凍キャビティ内に位置している。

上記の欠点に対処するため、本開示における軟Ｘ線光源には、冷却という目的のため、冷凍キャビティ内の冷媒と作動ガスが通過する貫通パイプとの間の直接接触が設けられている。冷凍効果は冷媒の選択時に調整することができ、これは例えば極低温に到達し、したがって、液体窒素のような、比較的低い液化点を有する作動ガスを液化することができる。液体流の安定性を向上させるため、ノズルの周囲の抵抗線によってノズルの出口で加熱が実施される。一方、本開示において、マルチチャネル真空システムが提案されており、このシステムでは、ノズルの下の金属錐台が真空ポンプパイプラインと協働して、真空度を減少させて軟Ｘ線の消費を引き起こすことになる流動過程中の低温マイクロ流のさらなる気化を防止する一方、キャビティ内の高度な真空を維持するようにキャビティ内のガスを抜取るため、真空ターゲットチャンバのキャビティの上方にさらなる一組の真空ポンプが配置されている。加えて、この装置には、ノズルの位置をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に調整するこのような三次元変位機構が設けられ、これによって光源の幾何学的位置の調整を実現している。

本開示における実施形態及び現状技術を説明するという目的のため、実施形態又は現状技術を参照して添付の図面をこれから説明する。図示するような図面は、本開示に記載するようないくつかの実施形態の単なる例示であることが明らかである。創造的な作業を伴わずに、図示するような図面に対する様々な代替案を理解することができるということが当業者によって理解されるべきである。
本開示における一実施形態による軟Ｘ線光源の概略斜視図である。三次元変位機構を示す、図１による軟Ｘ線光源の概略部分拡大斜視図である。図１による軟Ｘ線光源の概略部分断面斜視図である。上部部分のみが示されている、図１による軟Ｘ線光源の概略断面図である。下部部分のみが示されている、図１による軟Ｘ線光源の概略断面図である。ノズル及び加熱装置を示す、図５による軟Ｘ線光源の概略部分拡大斜視図である。図１による軟Ｘ線光源に接続された外部装置の概略図である。

次において、実施形態を参照して本願をこれからさらに説明する。次の実施形態は、限定された目的ではなく例示のためのみのものであることが理解されるべきである。

特に、部品又は要素が他の部品又は要素「に配置」されていると記載されるとき、それは他の部品又は要素に直接配置され得る、又はそこに中間の部品又は要素があり得る。部品又は要素が他の部品又は要素に「接続又は結合」されていると記載されるとき、それは他の部品又は要素に直接接続又は結合され得る、又はそこに中間の部品又は要素がある。本明細書で用いられる「接続又は結合」という用語は、電気的接続若しくは結合及び／又は機械的若しくは物理的接続若しくは結合を含むことができる。本明細書で用いられる「～を含む（comprise）又は～を含む（include）」という用語は、特徴、ステップ、部品又は要素の存在を指すが、１又は２以上のさらなる特徴、ステップ、部品、又は要素の存在又は追加を排除するものではない。本明細書で用いられる「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目の１又は２以上のありとあらゆる組合せを含む。

他に指示しない限り、本明細書で用いられるすべての技術及び科学用語は、本開示に関連する技術分野における当業者によって通常に理解されるような一般的な意味を有する。本明細書で用いられる用語は、具体的な実施形態を説明することを目的とするが、本発明を限定するように意図されるものではない。

加えて、本明細書で用いられる「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、説明という目的のためのみの、類似の対象を互いに区別するものであり、これらはその順序を表さず、これらは相対的な重要性の指示又は暗示として理解することもできない。加えて、本開示における説明において、他に指定しない限り、「複数の」は２又は３以上を意味する。

図１は、本願の一実施形態による軟Ｘ線光源の三次元概略図である。図１から、本願において提供される軟Ｘ線光源は、三次元変位機構、真空ターゲットチャンバ、冷凍機構、及び光発生機構を含むことが分かり、そのことは図面を参照してこれらを詳細に説明する。

図１において、三次元変位装置は、板形状の取付け板１０、ベローズ６０、第１のフランジ３０、第１の変位調整器７０、第２の変位調整器８０、及び第３の変位調整器１４を含む。ベローズ６０は円筒形状であり、その軸方向に拡張可能及び折畳み可能であるように構成されている。ベローズ６０は、取付け板１０の下面に配置された封止された頂部と、第１のフランジ３０に緊密に接続された底部部分とを有し、取付け板１０、ベローズ６０、及び第１のフランジ３０が閉じた、実質的に円筒状の空間を形成するようになっている。円筒状の空間は、Ｚ軸方向として定義される、図を示す紙に対して縦の方向である縦中心線と、それぞれＸ軸及びＹ軸方向として定義されるＺ軸方向に垂直な平面内の２つの相互に垂直な方向と、を有する。第１のフランジ３０には、Ｚ軸方向に延在する複数の第１のネジ２４が設けられている。第１のネジの頂部には、第１の変位調整器７０を備えた環状の第３の取付け板２３が配置されている。第３の取付け板２３と同じ形状を有してこれに平行な第２の取付け板２２が設けられている。第２の取付け板２２は、第３の取付け板２３の上方に配置され、第１の変位調整器７０によって第３の取付け板２３に接続されている。第２の取付け板２２には第２の変位調整器８０が設けられている。第１の取付け板２１は、第２の取付け板２２と同じ形状を有してこれに平行である。第１の取付け板２１は第２の取付け板２２の上方に配置され、第２の変位調整器８０によって第２の取付け板２２に接続されている。第１の取付け板２１、第２の取付け板２２、及び第３の取付け板２３は、実質的に互いに積み重ねられ、それぞれ、同じサイズの貫通孔を有し、ベローズ６０が受容されている。第１の取付け板２１には、Ｚ軸方向に延在する複数の、例えば３本の、第２のネジ１５が設けられ、これに取付け板１０が、第３の変位調整器としての調整ナット１４によって固定され、これは、取付け板１０の位置をＺ軸方向において調整するように構成されている。取付け板１０には、作動ガスパイプ１１、冷媒出口パイプ１２、及び冷媒入口パイプ１３も設けられ、これらは、外側から取付け板１０を貫通し、ベローズ６０内へ挿入されている。

さらに、図１において、真空ターゲットチャンバは、３つの出口、すなわち、頂部出口、底部出口、及び側部出口を含むＴ分岐管４０、及びマルチチャネル管５０を含む。頂部出口と底部出口との間には、Ｚ軸方向に延在する円筒状の空間が設けられ、これと側部出口が連通している。頂部出口には第２のフランジ４１が配置され、側部出口には第３のフランジ４２が配置され、底部出口には第４のフランジ４３が配置されている。第１のフランジ３０及び第２のフランジ４１は、ガスケット及びボルトによって互いに緊密に接続されている。マルチチャネル管５０は、上部開口、下部開口、及び複数の側部開口を含む。上部開口と下部開口との間には、Ｚ軸方向に延在する円筒状の空間が設けられ、これと側部開口が連通している。一方、上部開口には第５のフランジ５１が配置され、下部開口には第６のフランジ５３が配置され、側部開口にはそれぞれのフランジ５２、５４などが配置されている。第５のフランジ５１及び第４のフランジ３１は、ガスケット及びボルトによって互いに緊密に接続されている。第６のフランジ５３には、その中央部分に真空排気口５１１が設けられている。第１のフランジ３０が第２のフランジ４１に緊密に接続されている場合、第１のフランジ３０の上方のベローズ６０内の円筒状の空間は、第２のフランジ４１の下のＴ分岐管４０内の円筒状の空間と連通していないことが当業者によって留意されるべきである。第４のフランジ４３が第５のフランジ５１に緊密に接続されている場合、第４のフランジ４３の上方のＴ分岐管４０内の円筒状の空間は、第５のフランジ５１の下のマルチチャネル管５０内の円筒状の空間と連通している。マルチチャネル管５０の側面上の複数の側部開口に配置されて、ＣＣＤホルダ５５、ＣＣＤアダプタ５６、レーザシールド５７、観察窓５８、５９などがあり得るが、これらは当業者によって通常に用いられ、詳述しない。

さらに、図２は、図１による軟Ｘ線光源の概略部分拡大斜視図である。図２に示すように、第１のフランジ３０及び第２のフランジ４１には、円周方向の縁部に隣接して均等に分布したボルト穴が設けられ、これらを通して固定ボルトが挿入されて第１のフランジ３０と第２のフランジ４１との間に緊密な接続を形成する。複数の第１のネジ２４によって、第１のフランジ３０は第３の取付け板２３に固定的に接続され、後者の２つが互いに対して可動でないようになっている。第１の変位調整器７０は、第１のブラケット７１、第１のプッシャ７２、第１のレール７３、及び第１のレール溝７４（図４）を含む。第１のブラケット７１はＬ形状の形態であり、一端が第３の取付け板２３に固定され、他端が上方に突出し、第３の取付け板２３が位置している平面に垂直である。第１のプッシャ７２は、第１のブラケット７１の他端にＸ軸方向に配置され、第２の取付け板２２と位置を合わせて、第１のプッシャ７２の移動が第２の取付け板２２を移動させるように駆動するようにする。第３の取付け板２３の上面上に配置され、Ｘ軸方向に沿って延在する２つの第１のレール７３があり、２つの第１のレール７３は、ベローズ６０に対して対称に配置されて互いに平行である。第２の取付け板２２の下面には、第１のレール７３と協働するように構成された第１のレール溝７４（図４）が設けられている。第１のガイドレール７３は第１のガイド溝７４に受容され、第１のガイド溝７４に沿って摺動可能である。第１のプッシャ７２が移動すると、第２の取付け板２２は第１のガイドレール７３に沿ってＸ軸方向に摺動する。第２の変位調整器８０は、第２のブラケット８１、第２のプッシャ８２、第２のレール８３、及び第２のレール溝を含む。第２のブラケット８１はＬ形状の形態であり、一端が第２の取付け板２２に固定され、他端が上方に突出し、第１の取付け板２１が位置している平面に垂直である。第２のプッシャ８２は、第２のブラケット８１の他端にＹ軸方向に配置され、第１の取付け板２１と位置を合わせて、第２のプッシャ８２の移動が第１の取付け板２１を移動させるように駆動するようにする。第２の取付け板２２の上面上に配置され、Ｙ軸方向に沿って延在する２つの第２のレール８３があり、２つの第２のレール８３は、ベローズ６０に対して対称に配置されて互いに平行である。第１の取付け板２１の下面には、第２のレール８３と協働するように構成された第２のレール溝が設けられている。第２のガイドレール８３は、第２のガイド溝に受容され、第２のガイド溝に沿って摺動可能である。第２のプッシャ８２が移動すると、第１の取付け板２１は第２のガイドレール８３に沿ってＹ軸方向に摺動する。ベローズ６０は円筒形状を有し、その軸方向に拡張可能及び折畳み可能であるように構成され、ベローズ６０の封止された頂部部分は取付け板１０の下面上に配置され、取付け板１０は調整ナット１４を通じて第２のネジ１５に固定され、第１のプッシャ７１及び第２のプッシャ８２がそれぞれ調整されると、取付け板１０がこれに応じてＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動し、第３の変位調整器１４が調整されると、取付け板１０がこれに応じてＺ軸方向に沿って移動するようになっている。

さらに、図３は、図１による軟Ｘ線光源の概略部分断面斜視図である。図４は、図１による軟Ｘ線光源の概略断面図である。図５は、図１による軟Ｘ線光源の概略断面図である。図３と組み合わせて図４及び図５を参照すると、取付け板１０には、作動ガスパイプ１１、冷媒出口パイプ１２、及び冷媒入口パイプ１３も設けられ、これらは外側から取付け板１０を貫通してベローズ６０内へ挿入されている。冷凍機構は、円筒形状の形態であることができ、真空ターゲットチャンバに受容される冷凍キャビティ４４、冷媒入口パイプ１３、及び冷媒出口パイプ１２を含む。具体的には、冷凍キャビティ４４は、Ｔ分岐管４０の内側からマルチチャネル管５０の内側へ延在し、冷媒入口パイプ１３及び冷媒出口パイプ１２はそれぞれ、取付け板１０の頂部からベローズ６０の内側を通り、第１のフランジ３０及び第２のフランジ４１を通過し、ひいては冷凍キャビティ４４の頂部と連通してこれに固定されて、冷媒が冷媒入口パイプ１３から冷凍キャビティ４４内へ送達されて冷凍キャビティ４４内の温度を下げることができるようになる一方、冷凍キャビティ４４において生じたガスが、冷凍キャビティ４４から冷媒出口パイプ１２を通して排出される。作動ガスパイプ１１は、取付け板の頂部からベローズ６０の内側、第１のフランジ３０、第２のフランジ４１、及び冷凍キャビティ４４を通過し、冷凍キャビティ４４を通過した後、作動ガスパイプ１１は次いでノズルに接続される。作動ガスパイプ１１は、冷凍キャビティ４４に少なくとも部分的に位置する拡大断面積を備えた凝縮キャビティ１１１を形成する中間部分を有する。作動ガスパイプ１１の内側部分は、冷凍キャビティ４４の内側部分と接触していないことが留意されるべきである。窒素のような作動ガスは、作動ガスパイプ１１を通してノズルに送達されてその過程において液化され、作動ガスがノズルから流出するときには液化されているようになっている。作動ガス中の水分は、凝縮キャビティ１１を通過するときに凝縮され、進行する作動ガスの純度が維持されて、ノズルが詰まることを防止するようになっている。

図６は、図５による軟Ｘ線光源の概略部分拡大斜視図である。図３と組み合わせて図６に示すように、光発生機構は、冷凍キャビティ４４の下に配置され、アダプタ３５によってこれに固定されたノズル３６を含む。ノズル３６は作動ガスパイプ１１と連通し、液体に凝縮された作動ガスがノズル３６から流出するようになっている。アダプタ３５は通常、迅速かつ正確な温度伝達のための金属アダプタの形態である。アダプタ３５の周囲には、ノズル３６の周囲の温度変化をリアルタイムで監視するための温度センサ３１が配置され、この温度センサは、取付け板１０の頂部に設けられたプラグ１７の１つによって外部デバイスに接続されている。冷凍キャビティ４４の下方には、抵抗線３４が配置されている抵抗線ホルダ３３を備えた接続片３２が配置され、抵抗線の一部分は、ノズル３６の側面を包囲するらせん状の形である。抵抗線３４は、導電線によって取付け板１０の頂部に設けられた他のプラグ１７に接続されて、抵抗線への電力供給を容易にしている。抵抗線３４の加熱は、冷媒液体の蒸発及び凝縮によって引き起こされる温度低下を補償することができるが、低温液体の周囲環境の高度な真空を破壊することはなく、マイクロ液体流の安定性がさらに向上し、同時に、ノズル３６が凝縮によって遮断されると、抵抗線３４の加熱により目詰まりの解消が促進されるようになる。ノズルの下方には、実質的に１５ｍｍの距離で、金属錐台３７が設けられ、これは、ノズル３６から流出する残余液体を受容するため、金属錐台３７の中空の内部部分と連通する溝をその頂部で有する。金属錐台３７は、軟Ｘ線の消費を低減するよう、その蒸発により真空度に大きな影響を与える残余液体を適時に排出するように設計されている。金属錐台３７の下部は、金属アダプタ５１３及び金属コネクタ５１２によって真空排気口５１１にさらに接続され、真空排気口５１１を通して上記の残余液体を引き出すことができるようになっている。金属アダプタ５１３には、Ｚ軸方向に延在して冷凍キャビティ４４に接続されて、金属アダプタ５１３、金属錐台３７及びノズル３６の温度を熱伝達によって平衡化する熱伝導ロッド３８も設けられ、真空ターゲットチャンバ内の真空度を減少させて軟Ｘ線の輝度に影響を与えないように、温度変化によって残余液体がその状態を変化させないことが保証されるようになっているということが留意されるべきである。又は、金属アダプタ５１３には、Ｚ軸方向に延在して冷凍キャビティ４４に接続された熱伝導管３８が設けられ、真空ターゲットチャンバ内の真空度を減少させて軟Ｘ線の消費につながることになる、流動過程中の低温液体マイクロ流のさらなる気化を防止するため、冷凍キャビティ４４内の冷媒を金属アダプタ５１３及び金属錐台３７に送達してこれらの温度と冷凍キャビティ４４内の温度を平衡化することができるようになっている。

ノズル３６は冷凍キャビティ４４に固定され、これがひいては冷媒入口パイプ１３、冷媒出口パイプ１２、及び作動ガスパイプ１１によって取付け板１０に固定されているため、第１の変位調整器７０、第２の変位調整器８０及び第３の変位調整器１４によってノズル３６の幾何学的位置の多軸調整を実現することができ、真空ターゲットチャンバ内のノズルを光源の動作中にＸ、Ｙ、及びＺ軸方向に調整することができるようになり、液体マイクロ流の位置を制御し、最終的に、軟Ｘ線光源の位置を調整するという目的を実現することができるようになる。

図７は、図１による軟Ｘ線光源に接続された外部装置の概略図である。図７に示すように、軟Ｘ線光源はまた、冷媒の入力を自動的に制御して冷凍キャビティ内の安定した圧力を維持するための低温ソレノイドバルブ３を備えた配送パイプ２を通して冷媒入口パイプ１３に接続された冷媒容器１を含む。軟Ｘ線光源は、ヒータ７を備えた高温緩衝キャビティ６を備えた真空配送管２００を通して冷媒出口パイプ１２に接続された分子真空ポンプ４をさらに含む。高温緩衝キャビティ６と分子真空ポンプ４との間には真空ソレノイドバルブ５が配置されている。抜取られた低温冷媒を高温緩衝キャビティ６及びヒータ７によって加熱することによって、過度に低温の冷媒が真空ソレノイドバルブ５及び分子真空ポンプ４を損傷することを防止する。真空ソレノイドバルブ５は、冷凍キャビティ内の圧力が低すぎると閉じられ、冷凍キャビティ内の圧力が高すぎると開かれるよう、真空閾値を設定するように構成することができ、冷凍キャビティ内の温度の制御を実現することができるようになっている。冷凍キャビティ４４内の冷媒は、分子真空ポンプ４によって循環させて置き換わることができ、比較的低い冷凍温度をノズルで実現することができ、より高い冷凍効率で正確に調整することができるようになり、窒素のような、液化点が非常に低いいくつかのガスを液化することができ、より長い噴霧距離でより安定した噴霧を達成することができるようになり、そのため軟Ｘ線光源がより安定し、様々なタイプのガスターゲットに適用可能である。マルチチャネル管５０には、その側面に真空ゲージインターフェース５１０も設けられ、真空ゲージインターフェース５１０を通して真空ゲージがマルチチャネル管５０に接続されてマルチチャネル管５０内の真空度を測定する。光発生機構はまた、マルチチャネル管５０の側面上の出口の１つに配置された入口を備えた高エネルギーレーザパルス発生器を含む。出口の上には、高エネルギーレーザパルス１００がマルチチャネル管５０内のノズル３６で集束して液体マイクロ流に衝撃を与えることを可能にするためのレーザ集束レンズ８が配置され、液体マイクロ流がプラズモン化されて軟Ｘ線が生じるようになる。マルチチャネル管５０及びＴ分岐管４０内の真空度を維持するため、Ｔ分岐管４０上の第３のフランジ４２及びマルチチャネル管５０の底部の真空排気口５１１は真空抜取り装置に接続されている。真空抜取り出口がそれぞれ真空ターゲットチャンバの上端及び下端に配置されていることを考慮すると、それによって、真空ターゲットチャンバ内の真空度を高レベルに維持することができる。

本願における技術的解決策において言及される第１の変位調整器及び第２の変位調整器はマイクロメータヘッドとすることができ、第３の変位調整器は他のステッピング装置、すなわち、電気変位テーブルのような、ミクロン精度で線形変位を手動又は自動で調整することができる任意の調整装置に置き換えることができるということが、本発明の範囲内に入ることを当業者によって留意されるべきである。ノズルは耐低温性ガラスノズルで作製することができ、アダプタ部品、アダプタ、及び金属錐台は耐低温性金属材料で作製することができるということが当業者によって留意されるべきである。高エネルギーレーザパルスは、高エネルギーナノ秒パルスレーザ装置によって生じさせることができ、又はフェムト秒パルスレーザ装置などのような他の高エネルギー短パルスレーザ光源によって生じさせることができるが、これはここでは詳述しない。本開示における真空ポンプは、真空ターゲットチャンバ内で高度の真空を達成するよう、イオンポンプ、ルーツポンプなどのいずれかから選択することができる。作動ガスは好ましくは窒素である。しかしながら、窒素はレーザプラズマを生じさせるためのターゲット物質の１つにすぎない。アルコール、キセノン、及び他の物質のような、特定の強度の軟Ｘ線を放射するレーザプラズマを生じさせることができる、気体又は液体を含む、任意の他の物質は、本発明の範囲に入ることになる。

上で説明してきたものは本開示における好ましい実施形態にすぎず、本発明の範囲を限定するように意図されるものではない。本開示における上記実施形態に対して様々な代替物を作製することができる。この点において、請求項及び説明に従ってなされたいかなる簡単な又は同等の変更又は修正も、請求項に規定されるような本発明の範囲内に入る。本開示において詳細に説明していないものは従来技術である。

Claims

真空ターゲットチャンバ、冷凍キャビティ、及びそこから液体マイクロ流が流出するノズルを含み、前記冷凍キャビティ及び前記ノズルが前記真空ターゲットチャンバに受容され、前記ノズルが前記冷凍キャビティに配置されている軟Ｘ線光源であって、前記真空ターゲットチャンバが、
互いに対向する第１の出口及び第２の出口、並びに前記第１の出口と前記第２の出口との間に位置する第３の出口を有し、前記第１の出口が、冷媒入口パイプ、冷媒出口パイプ、及び作動ガスパイプがそれぞれ貫通して前記冷凍キャビティに接続されている取付け板に接続され、前記第３の出口が真空抜取り装置に接続されている、Ｔ分岐管と、
互いに対向する頂部開口及び底部開口、並びに前記頂部開口と前記底部開口との間に位置する複数の側部開口を含み、前記頂部開口が前記第２の出口に緊密に接続され、前記底部開口には真空出口が設けられ、前記ノズルが前記側部開口の位置に対応する位置を有し、前記ノズルの下には前記真空出口に配置されたアダプタによって取り付けられている溝が設けられ、前記溝が前記真空出口と連通している、マルチチャネル管と、
前記側部開口の少なくとも１つに配置されている高エネルギーレーザパルス発生器であって、前記液体マイクロ流に衝撃を与えるために高エネルギーレーザパルスを生じさせ、それにより前記液体マイクロ流をプラズモン化して、その結果軟Ｘ線を生じさせるように構成されている、前記高エネルギーレーザパルス発生器
を含むことを特徴とする、
前記軟Ｘ線光源。
冷凍キャビティの下に、ノズルに接続されたアダプタが配置されている、
請求項１に記載の軟Ｘ線光源。
ノズルには温度センサが設けられている、
請求項１に記載の軟Ｘ線光源。
アダプタには、冷凍キャビティに接続された熱伝導ロッドが設けられている、
請求項１に記載の軟Ｘ線光源。
アダプタには、冷凍キャビティと連通する熱伝導管が設けられている、
請求項１に記載の軟Ｘ線光源。
溝が、アダプタに固定的に接続された錐台の頂部に設けられている、
請求項１に記載の軟Ｘ線光源。
ノズルの周囲にヒータが設けられている、
請求項１に記載の軟Ｘ線光源。
取付け板であって、真空ターゲットチャンバの上方に配置され、前記取付け板を貫通する冷媒入口パイプ、冷媒出口パイプ、及び作動ガスパイプを備え、前記冷媒入口パイプ及び前記冷媒出口パイプが冷凍キャビティと連通し、前記作動ガスパイプが前記冷凍キャビティを通過してノズルに接続されている、前記取付け板と、
前記取付け板と前記真空ターゲットチャンバとの間に配置されたベローズであって、前記冷媒入口パイプ、前記冷媒出口パイプ、及び前記作動ガスパイプがすべて前記ベローズを通過する、ベローズと、
前記取付け板と前記真空ターゲットチャンバとの間に配置された三次元変位機構と、
をさらに含む、
請求項１に記載の軟Ｘ線光源。
三次元変位機構が、第１の変位調整器、第２の変位調整器、及び第３の変位調整器を含み、これらが取付け板と真空ターゲットチャンバとの間に配置され、それぞれ、前記取付け板の動きを３つの相互に垂直な方向において制御する、
請求項８に記載の軟Ｘ線光源。
互いに平行に配置されてベローズの周りに嵌められた第１の取付け板、第２の取付け板、及び第３の取付け板をさらに含み、前記第１の取付け板が第３の変位調整器によって取付け板に可動に固定され、前記第２の取付け板が第２の変位調整器によって前記第１の取付け板に可動に固定されるとともに第１の変位調整器によって前記第３の取付け板に可動に固定され、前記第３の取付け板が真空ターゲットチャンバに固定されている、
請求項９に記載の軟Ｘ線光源。
第１の変位調整器が、第３の取付け板に固定された第１のブラケットと、第１の取付け板に固定されて第２の取付け板と位置を合わせた第１のプッシャと、第１の方向において前記第３の取付け板に固定された第１のレールと、前記第２の取付け板の下側に固定されて前記第１のレールと摺動可能に協働する第１のレール溝と、を含む、
請求項１０に記載の軟Ｘ線光源。
第２の変位調整器が、第２の取付け板に固定された第２のブラケットと、前記第２の取付け板に固定されて第１の取付け板と位置を合わせた第２のプッシャと、第１の方向に垂直な第２の方向において前記第２の取付け板に固定された第２のレールと、前記第１の取付け板の下側に固定されて前記第２のレールと摺動可能に協働する第２のレール溝と、を含む、
請求項１１に記載の軟Ｘ線光源。
第１の変位調整器が、第１の取付け板に固定されて第１の方向及び第２の方向に垂直な第３の方向に均一に配置された複数のネジと、複数のナットと、を含み、取付け板は、前記ナットと前記ネジの係合によって前記ネジに固定されている、
請求項１２に記載の軟Ｘ線光源。
第１の変位調整器が、第１の方向及び第２の方向に垂直な第３の方向に配置された複数のステッピング装置を有し、取付け板は、前記ステッピング装置によって第１の取付け板に固定されている、
請求項１２に記載の軟Ｘ線光源。
第１のプッシャ又は第２のプッシャがマイクロメータヘッドを有する、
請求項１１又は１２に記載の軟Ｘ線光源。
作動ガスパイプが、断面積が拡大された凝縮キャビティを形成する部分を有し、前記凝縮キャビティが少なくとも部分的に冷凍キャビティに位置している、
請求項１に記載の軟Ｘ線光源。