JPH06119998A - Atomic oxygen beam generating device - Google Patents
Atomic oxygen beam generating deviceInfo
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- JPH06119998A JPH06119998A JP26603792A JP26603792A JPH06119998A JP H06119998 A JPH06119998 A JP H06119998A JP 26603792 A JP26603792 A JP 26603792A JP 26603792 A JP26603792 A JP 26603792A JP H06119998 A JPH06119998 A JP H06119998A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、低地球周回軌道上の宇
宙環境において、宇宙飛行体の表面暴露部材が受ける原
子状酸素による衝撃をシュミレートするのに利用される
原子状酸素ビームの発生装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an atomic oxygen beam generator used for simulating an impact of atomic oxygen on a surface exposed member of a spacecraft in a space environment on a low earth orbit. It is about.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スペースシャトルや宇宙ステーションが
飛行する高度（低地球周回軌道）では、宇宙線や紫外線
の影響で酸素分子が解離され、わずかに存在する大気の
組成は原子状の酸素がその主成分を占めていることが知
られている。１９８１年から始まったスペースシャトル
の飛行実験により低地球周回軌道における宇宙飛行体の
表面暴露部材の劣化現象が顕著に認識されるようになっ
た。2. Description of the Related Art At a high altitude (low Earth orbit) that a space shuttle or a space station flies, oxygen molecules are dissociated by the influence of cosmic rays and ultraviolet rays, and atomic oxygen is the main constituent of the slightly existing atmosphere. It is known to occupy ingredients. Space shuttle flight experiments that began in 1981 have made it possible to notice the deterioration phenomenon of surface exposed members of spacecraft in low earth orbit.
【０００３】宇宙飛行体の表面は高真空、紫外線、放射
線等における厳しい複合環境に曝されるが、軌道速度約
８［ｋｍ／ｓ］に対応するエネルギー（約５［ｅＶ］）
で表面に入射してくる化学反応性の高い原子状酸素の衝
撃による表面反応が表面部材劣化の主要原因と考えられ
ている。スペースシャトルの飛行高度における原子状酸
素の流束は約１０19［個／ｍ2・ｓ］に達している。The surface of a spacecraft is exposed to a severe compound environment such as high vacuum, ultraviolet rays, and radiation, but energy (about 5 [eV]) corresponding to an orbital velocity of about 8 [km / s].
It is considered that the surface reaction due to the impact of highly reactive atomic oxygen incident on the surface is the main cause of the deterioration of the surface member. The flux of atomic oxygen at the space shuttle flight altitude has reached about 10 19 [pieces / m 2 · s].
【０００４】このような背景から宇宙飛行体の表面部材
劣化現象の解析を行うため、地上でこのような環境を模
擬するための原子状酸素ビーム発生装置の開発が熱望さ
れており、多くの機関で開発が進められている。In order to analyze the surface member deterioration phenomenon of a spacecraft from such a background, it is eagerly desired to develop an atomic oxygen beam generator for simulating such an environment on the ground, and many organizations Is being developed at.
【０００５】この原子状酸素ビーム発生装置に要求され
る基本事項は、ビームの成分が中性の原子状酸素である
こと、運動エネルギーが軌道速度約８［ｋｍ／ｓ］に対
応する５［ｅＶ］であること、流束が低地球周回軌道上
の値１０17〜１０19［個／ｍ2・ｓ］程度以上であるこ
とを満足することである。The basic requirements for this atomic oxygen beam generator are that the beam component is neutral atomic oxygen and that the kinetic energy is 5 [eV corresponding to an orbital velocity of about 8 [km / s]. ], That is, the flux is a value on the low earth orbit of 10 17 to 10 19 [pieces / m 2 · s] or more.
【０００６】これまで開発されてきた原子状酸素ビーム
発生装置としては、超音速ノズル方式、イオンビーム方
式、さらにはＣＯ2レーザ推進方式などがある。The atomic oxygen beam generators that have been developed so far include a supersonic nozzle system, an ion beam system, and a CO 2 laser propulsion system.
【０００７】これらの中で原子状酸素ビーム発生装置に
要求される条件全てを満たすことのできる装置は未だ報
告されていないが、ＣＯ2レーザ方式が運動エネルギー
および流束の点で優れており、近年最も興味がもたれて
いる。Among these, a device capable of satisfying all the conditions required for an atomic oxygen beam generator has not been reported yet, but the CO 2 laser system is excellent in terms of kinetic energy and flux, Has been most interested in recent years.
【０００８】第２図は、ＣＯ2レーザ推進方式の原子状
酸素ビーム発生装置の一例を示すものである。真空槽２
内に設置されたノズル２３に酸素ガスを供給する高速分
子線バルブ２５と、前記ノズル２３内の酸素ガスにＣＯ
2レーザを照射するＣＯ2レーザ発振器２６を備えてお
り、酸素供給管２４を経て高速分子線バルブ２５により
ノズル２３内に供給された酸素ガスにＣＯ2レーザを照
射して酸素ガスをブレークダウン（絶縁破壊）させる。
このとき酸素分子が膨張し、原子状酸素に解離すること
により生じたブラストウェーブ（爆発波）よって、原子
状酸素が方向性を持って流れ、真空槽２内の試料ホルダ
１０に固定した試料９に照射するようになっている。FIG. 2 shows an example of a CO 2 laser propulsion type atomic oxygen beam generator. Vacuum tank 2
A high-speed molecular beam valve 25 for supplying oxygen gas to the nozzle 23 installed in the nozzle 23 and a CO gas for the oxygen gas in the nozzle 23.
It has a CO 2 laser oscillator 26 for irradiating two laser, through the oxygen supply pipe 24 to the oxygen gas supplied into the nozzle 23 by high molecular beam bulb 25 is irradiated with a CO 2 laser oxygen gas breakdown ( Dielectric breakdown).
At this time, the oxygen molecules expand and dissociate into atomic oxygen, and the blast wave (explosive wave) causes the atomic oxygen to flow in a directional manner, so that the sample 9 fixed to the sample holder 10 in the vacuum chamber 2 It is designed to irradiate.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第２図
に示すように、原子状酸素と解離されなかった酸素分子
は試料９に向かって同方向に流れて行くため、発生した
原子状酸素が酸素分子と衝突を繰り返して運動エネルギ
ーを失い、原子状酸素は原子状酸素どうしで再結合を起
こし、酸素分子に戻ってしまう。このため大きな原子状
酸素ビームの流束を得るためには、大出力のＣＯ2レー
ザを入力して多くの酸素分子を解離し、多くの原子状酸
素を発生させなければならない。従って、ＣＯ2レーザ
推進方式にあってはＣＯ2レーザ装置が非常に大型にな
りレーザの容量も大きくする必要がある。さらに図示し
たようにレーザ光を試料の後方から入射させる必要があ
るため、流束の大きくなる中心部には試料を置くことが
できないという問題点がある。However, as shown in FIG. 2, the oxygen molecules that have not been dissociated with the atomic oxygen flow toward the sample 9 in the same direction, so that the generated atomic oxygen is oxygen. Loss of kinetic energy due to repeated collisions with molecules, atomic oxygen recombines between atomic oxygen, and returns to oxygen molecules. Therefore, in order to obtain a large atomic oxygen beam flux, it is necessary to input a high-power CO 2 laser to dissociate many oxygen molecules and generate many atomic oxygen. Therefore, in the CO 2 laser propulsion system, the CO 2 laser device becomes very large and it is necessary to increase the laser capacity. Further, as shown in the drawing, since the laser light needs to be incident from the rear of the sample, there is a problem that the sample cannot be placed in the central portion where the flux is large.
【００１０】この発明は、これらの問題点に着目してな
されたもので、酸素ガスを効率よく利用することが可能
で、原子状酸素ビームの流束や運動エネルギーの調整範
囲が広く、種々の条件でのシュミレートが可能で、しか
も比較的安価でコンパクトな原子状酸素ビーム発生装置
を提供することを目的としている。The present invention has been made by paying attention to these problems. It is possible to efficiently use oxygen gas, and the range of adjustment of the flux and kinetic energy of an atomic oxygen beam is wide and various It is an object of the present invention to provide a relatively inexpensive and compact atomic oxygen beam generator that can be simulated under the conditions.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】真空槽内の一端に設置さ
れた試料ホルダと、該真空槽内の他端に設置され、一端
部より試料ホルダ方向の他端部に近づくにつれ開口面積
が大きくなるノズルと、該ノズル一端部の開口部に通じ
る第１の通路管と、該通路管に酸素供給管を通して酸素
ガスを供給する高速分子線バルブと、該通路管方向にレ
ーザパルス光を発するレーザ発振器と、該レーザ発振器
と該通路管の間に設置され、前記レーザ発振器より発せ
られたレーザパルス光を前記通路管に集光させて、該第
１の通路管に供給された酸素ガスに照射する集光装置
と、前記通路管に設置された酸素供給管と対向する位置
から、通路管側方に通じる第２通路管を設けたことを特
徴とする原子状酸素ビーム発生装置とすることにより上
記問題を解決するものである。[Means for Solving the Problems] A sample holder installed at one end in a vacuum chamber, and a sample holder installed at the other end in the vacuum chamber, with the opening area increasing from one end toward the other end in the sample holder direction. A nozzle, a first passage pipe communicating with an opening at one end of the nozzle, a high-speed molecular beam valve for supplying oxygen gas to the passage pipe through an oxygen supply pipe, and a laser emitting laser pulse light in the passage pipe direction. An oscillator is provided between the laser oscillator and the passage tube, and laser pulse light emitted from the laser oscillator is focused on the passage tube to irradiate the oxygen gas supplied to the first passage tube. And a second passage pipe communicating from the position facing the oxygen supply pipe installed in the passage pipe to the lateral side of the passage pipe, thereby providing an atomic oxygen beam generator. To solve the above problem It is.
【００１２】[0012]
【作用】本発明に係わる原子状酸素ビーム発生のメカニ
ズムは、ＣＯ2レーザ推進方式と基本的に同様で、レー
ザエネルギーによる酸素ガスのブレイクダウンによるも
のである。しかし、本発明においてはエネルギーの供給
を小型で安価なパルスレーザ光で行い、さらに赤外線用
集光レンズでレーザ光を絞りエネルギー密度を高め、ノ
ズルに設置された酸素ガス供給管に対向する位置に第１
の通路管よりノズルの側面に通じる第２通路管を設けて
解離されなかった酸素ガス分子を排気することにより、
効率よく酸素ガスを解離させるものである。The mechanism of generating the atomic oxygen beam according to the present invention is basically the same as that of the CO 2 laser propulsion system, and is due to the breakdown of oxygen gas by the laser energy. However, in the present invention, the energy is supplied by a small and inexpensive pulsed laser beam, the laser beam is further narrowed down by an infrared condenser lens to increase the energy density, and the energy is supplied to a position facing the oxygen gas supply pipe installed in the nozzle. First
By providing a second passage pipe communicating with the side face of the nozzle from the passage pipe of, the oxygen gas molecules that have not been dissociated are exhausted,
It efficiently dissociates oxygen gas.
【００１３】[0013]
【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。第１
図は、本発明の一実施例であり、図に示す原子状酸素ビ
ーム発生装置１は、真空槽２の左端側内部にノズル３が
設置されており、ノズル３の左の第１の通路管３ａには
酸素ガス供給管４を介して高速分子線バルブ５からの酸
素ガス供給管４と対面する位置に配置に径１［ｍｍ］の
第２通路管８が設けられており、酸素ガスの一部が第２
通路管を経て図中上方へ抜けられるようになっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. First
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In an atomic oxygen beam generator 1 shown in the figure, a nozzle 3 is installed inside the left end side of a vacuum chamber 2, and a first passage pipe on the left side of the nozzle 3 is provided. The 3a is provided with a second passage pipe 8 having a diameter of 1 [mm] at a position facing the oxygen gas supply pipe 4 from the high-speed molecular beam valve 5 via the oxygen gas supply pipe 4. Part is second
It can be pulled out upward in the figure through the passage pipe.
【００１４】前記真空槽２の外部左方には、ＹＡＧレー
ザ発振器６が設けてあると共に、該ＹＡＧレーザ発振器
６と前記真空層２との中間位置には集光装置である赤外
線用顕微鏡レンズ７が配置してあり、ＹＡＧレーザ発振
器６から発せられたレーザパルス光を絞って、前記ノズ
ル３の第１の通路管３ａに集光させ、該レーザパルス光
を前記第１の通路管に供給されてくる酸素ガスに照射で
きるようになっている。A YAG laser oscillator 6 is provided on the left side outside the vacuum chamber 2, and an infrared microscope lens 7 as a light condensing device is provided at an intermediate position between the YAG laser oscillator 6 and the vacuum layer 2. Is arranged, the laser pulse light emitted from the YAG laser oscillator 6 is narrowed down and focused on the first passage tube 3a of the nozzle 3, and the laser pulse light is supplied to the first passage tube. It can be irradiated with incoming oxygen gas.
【００１５】また、真空層２の外部には、前記ＹＡＧレ
ーザ発振器６の動作をコントロールするレーザコントロ
ーラー１２と前記高速分子線バルブ５をコントロールす
るＰＳＶコントローラー１１とが、またそれらを同期さ
せて制御するＴＴＬシグナルディレイコントローラー１
３が設置されている。これらの制御装置について以下に
述べる。Further, outside the vacuum layer 2, a laser controller 12 for controlling the operation of the YAG laser oscillator 6 and a PSV controller 11 for controlling the high-speed molecular beam valve 5 are controlled in synchronization with each other. TTL signal delay controller 1
3 are installed. These control devices will be described below.
【００１６】電源１６につながったスイッチ１５を入
れ、ＴＴＬシグナルディレイコントローラ１３を起動さ
せると、まずＴＴＬシグナルディレイコントローラ１３
からＰＳＶコントローラ１１に高分子線バルブ５を開閉
させる信号が送られる。さらに、ある一定時間経過後
（実施例では約９００［μｓｅｃ］）、ＴＴＬシグナル
ディレイコントローラ１３よりレーザコントローラ１２
にも信号が送られる。When the switch 15 connected to the power supply 16 is turned on and the TTL signal delay controller 13 is activated, first, the TTL signal delay controller 13 is started.
A signal for opening and closing the polymer wire valve 5 is sent from the PSV controller 11. Further, after a certain time has passed (about 900 [μsec] in the embodiment), the TTL signal delay controller 13 causes the laser controller 12 to
Is also sent a signal.
【００１７】最初に信号を受けたＰＳＶコントローラ１
１は高速分子線バルブ５を開き、酸素ガスをノズル３内
に送り込み、ついで、一定時間後に信号を受けたレーザ
コントローラ１２はノズル３ａ部に向けて送り込まれた
酸素ガスに、レーザがタイミング良く照射するようにレ
ーザパルスを発生させる。スイッチ１５を切りＴＴＬシ
グナルディレイコントローラ１３を停止させるまで、こ
の動作は設定された周期（実施例では約５［ヘルツ］）
で繰り返される。PSV controller 1 which first receives a signal
1, the high-speed molecular beam valve 5 is opened, oxygen gas is sent into the nozzle 3, and then the laser controller 12 which receives a signal after a fixed time irradiates the oxygen gas sent toward the nozzle 3a portion with the laser in good timing. Laser pulse is generated so that Until the switch 15 is turned off and the TTL signal delay controller 13 is stopped, this operation is performed at a set cycle (about 5 [Hertz] in the embodiment).
Is repeated.
【００１８】本発明のＴＴＬ（トランジスタ−トランジ
スタ ロジック）シグナルディレイコントローラ１３
は、デジタルＩＣの一方式で、トランジスタでロジック
回路を組んで、トランジスタを論理の０／１の最小単位
とするような論理回路である。The TTL (transistor-transistor logic) signal delay controller 13 of the present invention
Is a logic circuit in which a logic circuit is formed by transistors to form a transistor as a minimum unit of 0/1 in logic, which is one type of digital IC.
【００１９】本実施例は以上のように構成されているた
め、上記原子状酸素ビーム発生装置を起動させると、高
速分子線バルブ５より酸素ガス供給管４を通って酸素ガ
スが供給されると同時に、ＰＳＶコントローラー１１よ
りＴＴＬシグナルディレイコントローラー１３に信号が
送られ、酸素ガスが３ａにちょうど到達したときにレー
ザが３ａに照射されるように、ある一定の時間（約８０
０〜１０００μ秒）をおいてレーザパルス光が発せられ
るように、ＴＴＬシグナルディレイコントローラー１３
からレーザコントローラー１２にシグナルが送られる。Since this embodiment is constructed as described above, when the atomic oxygen beam generator is activated, oxygen gas is supplied from the high-speed molecular beam valve 5 through the oxygen gas supply pipe 4. At the same time, a signal is sent from the PSV controller 11 to the TTL signal delay controller 13 so that the laser is irradiated to the 3a when the oxygen gas has just reached the 3a.
TTL signal delay controller 13 so that the laser pulse light is emitted after 0 to 1000 μsec.
Sends a signal to the laser controller 12.
【００２０】そして、ＹＡＧレーザ発振器６により発せ
られたレーザパルス光は、矢印Ａのように赤外線用顕微
鏡レンズ７に入射し、数μｍ〜数十μｍの径に絞られて
ノズル３の第１の通路管３ａに集光され、酸素導入管４
を経て、高速分子線バルブ５から該第１の通路管３ａに
パルス状に導入された酸素ガスは、ＹＡＧレーザ発振器
６からのレーザパルス光のエネルギーによりブレークダ
ウンされプラズマ状態となる。発生した酸素プラズマ
は、レーザパルス光から更にエネルギーを吸収し、高密
度プラズマとなり、原子状酸素に解離される。そして、
該酸素プラズマが断熱膨張することによりプラズマの持
つ熱エネルギーが、原子状酸素の運動エネルギーに変換
され、原子状酸素はある一定の方向に流れを持つビーム
状となって、図中矢印Ｃに示す方向に試料ホルダ１０に
固定された解析用試料９に照射される。この時３ａに照
射された酸素ガスの中で、パルスレーザ光により解離さ
れなかった酸素ガス分子は、導入された方向の流れに沿
って上方の第２通路管８を通じて抜けて行く。ここで、
前記第２通路管がないと、解離されなかった酸素ガス分
子と解離された原子状酸素は試料９に向かって同方向に
流れて行きながら衝突を繰り返すため、再結合して酸素
分子になり、原子状酸素ビームは発生しにくい。The laser pulse light emitted from the YAG laser oscillator 6 enters the infrared microscope lens 7 as shown by arrow A, is narrowed down to a diameter of several μm to several tens of μm, and is emitted from the first nozzle 3 of the nozzle 3. The oxygen introduction tube 4 is focused on the passage tube 3a.
The oxygen gas, which has been introduced into the first passage tube 3a through the high-speed molecular beam valve 5 in a pulsed manner, is broken down by the energy of the laser pulsed light from the YAG laser oscillator 6 into a plasma state. The generated oxygen plasma further absorbs energy from the laser pulse light, becomes high-density plasma, and is dissociated into atomic oxygen. And
Adiabatic expansion of the oxygen plasma converts the thermal energy of the plasma into kinetic energy of atomic oxygen, and the atomic oxygen becomes a beam having a flow in a certain direction, as shown by arrow C in the figure. The analysis sample 9 fixed to the sample holder 10 is irradiated in the direction. At this time, the oxygen gas molecules not dissociated by the pulsed laser light in the oxygen gas irradiated to 3a pass through the upper second passage pipe 8 along the flow in the introduced direction. here,
Without the second passage tube, the oxygen gas molecules that were not dissociated and the dissociated atomic oxygen repeatedly collide while flowing toward the sample 9 in the same direction, so that they are recombined into oxygen molecules, Atomic oxygen beam is hard to generate.
【００２１】第３図は、縦軸に原子状酸素ビームの運動
エネルギーを、横軸に高速分子線バルブ作動シグナルと
レーザパルス光発生シグナルの間隔時間をとり、この関
係を表したものである。第２図中に示した数値は原子状
酸素の運動エネルギーを速度に換算したものである。こ
れより、高速分子線バルブ作動シグナルとレーザパルス
光発生シグナルの間隔時間を調節することによって、原
子状酸素の速度を変えることができるため、様々な宇宙
環境をシュミレートできることがわかった。FIG. 3 shows this relationship, with the vertical axis representing the kinetic energy of the atomic oxygen beam and the horizontal axis representing the interval time between the high-speed molecular beam valve actuation signal and the laser pulse light generation signal. The numerical values shown in FIG. 2 are obtained by converting the kinetic energy of atomic oxygen into velocity. From this, it was found that the velocity of atomic oxygen can be changed by adjusting the time interval between the fast molecular beam valve actuation signal and the laser pulsed light generation signal, so that various space environments can be simulated.
【００２２】原子状酸素ビームの分析には一般に銀薄膜
が用いられる。銀は酸素分子とはほとんど反応せず、酸
化物を生成しないことが知られているが、原子状酸素に
対しては強い酸化反応を示し、通常原子状酸素ビームの
流束の計測には、この酸化反応による銀薄膜の質量増加
から算出する方法が用いられている。A silver thin film is generally used for the analysis of the atomic oxygen beam. It is known that silver hardly reacts with oxygen molecules and does not generate oxides, but it shows a strong oxidation reaction to atomic oxygen, and usually the atomic oxygen beam flux is measured by The method of calculating from the mass increase of the silver thin film by this oxidation reaction is used.
【００２３】第４図に本発明の装置を用いて、原子状酸
素の酸化反応による銀薄膜の重量変化を求めた状況を示
す。この得られた第４図のデータよりＶ．Ｍａｔｉｊａ
ｓｅｖｉｃ，Ｅ．Ｌ．Ｇａｒｗｉｎ＆Ｒ．Ｈ．Ｈａｍｍ
ｏｎｄ（Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．ｖｏｌ．６
１．Ｎｏ．６，１９９０，１７４７−１７４９）による
方法で算出すると、本実施例の原子状酸素ビーム発生装
置のビーム流束は約７．６×１０16［個／ｍ2・ｓ］で
あり、低地球軌道上の値に近いものが得られている。FIG. 4 shows a situation in which the weight change of the silver thin film due to the oxidation reaction of atomic oxygen was obtained by using the apparatus of the present invention. Based on the obtained data of FIG. Matija
sevic, E .; L. Garwin & R. H. Hamm
ond (Rev. Sci. Instrument. vol. 6
1. No. 6, 1990, 1747-1749), the beam flux of the atomic oxygen beam generator of this example is about 7.6 × 10 16 [units / m 2 · s], The value close to the above value is obtained.
【００２４】本発明実施例においてはＹＡＧレーザ発振
器によるレーザパルス光を用いたが、他のレーザ発振器
を用いても本発明の効果は得られる。Although the laser pulsed light from the YAG laser oscillator is used in the embodiments of the present invention, the effect of the present invention can be obtained by using other laser oscillators.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、真空槽内の一端に設置された試料ホルダと、該真空
槽内の他端に設置され、一端部より試料ホルダ方向の他
端部に近づくにつれ開口面積が大きくなるノズルと、該
ノズル一端部の開口部に通じる第１の通路管と、該通路
管に酸素供給管を通して酸素ガスを供給する高速分子線
バルブと、該通路管方向にレーザパルス光を発するレー
ザ発振器と、前記レーザ発振器より発せられたレーザパ
ルス光を、前記通路管に集光させて、該第１の通路管に
供給された酸素ガスに照射する集光装置と、前記通路管
に設置された酸素供給管と対向する位置から、通路管側
方に通じる第２通路管を設けたことを特徴とする原子状
酸素ビーム発生装置としたため、高速分子線バルブより
導入された酸素ガスを効率よく原子状酸素に解離するこ
とができると共に、原子状酸素ビームの流束や運動エネ
ルギーの調節範囲が広いために種々の条件でのシュミレ
ートが可能となる。また本発明の構成とすることにより
比較的安価でコンパクトな原子状酸素ビーム発生装置を
提供できるという効果が得られる。As described above, according to the present invention, the sample holder installed at one end in the vacuum chamber and the sample holder installed at the other end in the vacuum chamber in the direction from the one end toward the sample holder. A nozzle whose opening area increases toward the end, a first passage pipe communicating with the opening at one end of the nozzle, a high-speed molecular beam valve for supplying oxygen gas to the passage pipe through an oxygen supply pipe, and the passage A laser oscillator that emits laser pulse light in a tube direction, and a laser pulse light that is emitted from the laser oscillator is condensed on the passage tube and is condensed on the oxygen gas supplied to the first passage tube. A high-speed molecular beam valve, because an atomic oxygen beam generator is provided with a device and a second passage pipe communicating to the side of the passage pipe from a position facing the oxygen supply pipe installed in the passage pipe. More introduced oxygen gas The it is possible to dissociate efficiently atomic oxygen, it is possible to simulate at various conditions for adjusting the range of atomic oxygen beam flux and kinetic energy is large. Further, by adopting the configuration of the present invention, it is possible to obtain the effect of providing a relatively inexpensive and compact atomic oxygen beam generator.
【００２６】また、上記の効果に加えて酸素ガス導入と
レーザパルス光入射方向が同じであるため、試料ホルダ
に穴を開ける必要がなく、流束の大きな部分にも試料を
設置することが可能であるため、現有の装置への取付が
比較的安価でコンパクトであるという効果もある。In addition to the above effects, since the oxygen gas introduction and the laser pulse light incident direction are the same, it is not necessary to make a hole in the sample holder, and the sample can be set even in a large flux portion. Therefore, there is an effect that it is relatively inexpensive and compact to be attached to the existing device.
【図１】本発明に係わる原子状酸素ビーム発生装置の一
実施例である。FIG. 1 is an embodiment of an atomic oxygen beam generator according to the present invention.
【図２】原子状酸素ビームのスピード（運動エネルギ
ー）と高速分子線バルブ作動シグナルとレーザパルス光
発生シグナルの間隔時間との関係を示す。FIG. 2 shows the relationship between the speed (kinetic energy) of an atomic oxygen beam, the fast molecular beam valve actuation signal, and the time interval between laser pulse light generation signals.
【図３】原子状酸素の酸化反応による銀薄膜の重量変化
の様子を示す。FIG. 3 shows a change in weight of a silver thin film due to an oxidation reaction of atomic oxygen.
【図４】ＣＯ2レーザ推進方式の原子状酸素ビーム発生
装置の概要を示す。FIG. 4 shows an outline of a CO 2 laser propulsion type atomic oxygen beam generator.
１ 原子状酸素ビーム発生装置 ２ 真空槽 ３ ノズル ３ａ 第１の通路管 ３ｂ ノズルの開口部 ４ 酸素ガス供給管 ５ 高速分子線バルブ ６ ＹＡＧパルスレーザ発振器 ７ 赤外線用顕微鏡レンズ ８ 第２通路管 ９ 照射試料 １０ 試料ホルダ １１ ＰＳＶコントローラー １２ レーザコントローラー １３ ＴＴＬシグナルディレイコントローラー １４ 真空ポンプ １５ スイッチ １６ 電源 ２３ ノズル ２４ 酸素ガス供給管 ２５ 高速分子線バルブ ２６ ＣＯ2レーザ発振器1 Atomic Oxygen Beam Generator 2 Vacuum Chamber 3 Nozzle 3a First Passage Pipe 3b Nozzle Opening 4 Oxygen Gas Supply Pipe 5 High Speed Molecular Beam Valve 6 YAG Pulse Laser Oscillator 7 Infrared Microscope Lens 8 Second Passage Pipe 9 Irradiation Sample 10 Sample holder 11 PSV controller 12 Laser controller 13 TTL signal delay controller 14 Vacuum pump 15 Switch 16 Power supply 23 Nozzle 24 Oxygen gas supply pipe 25 High-speed molecular beam valve 26 CO 2 laser oscillator
Claims (1)
と、該真空槽内の他端に設置され、一端部より試料ホル
ダ方向の他端部に近づくにつれ開口面積が大きくなるノ
ズルと、該ノズル一端部の開口部に通じる第１の通路管
と、該通路管に酸素供給管を通して酸素ガスを供給する
高速分子線バルブと、該通路管方向にレーザパルス光を
発するレーザ発振器と、該レーザ発振器と該通路管の間
に設置され、前記レーザ発振器より発せられたレーザパ
ルス光を前記通路管に集光させて、該第１の通路管に供
給された酸素ガスに照射する集光装置と、前記通路管に
設置された酸素供給管と対向する位置から、通路管側方
に通じる第２通路管を設けたことを特徴とする原子状酸
素ビーム発生装置。1. A sample holder installed at one end in a vacuum chamber, and a nozzle installed at the other end in the vacuum chamber, the opening area of which increases as the distance from the one end to the other end in the sample holder direction increases. A first passage tube communicating with an opening at one end of the nozzle, a high-speed molecular beam valve for supplying oxygen gas to the passage tube through an oxygen supply tube, a laser oscillator for emitting laser pulse light in the direction of the passage tube, A light concentrator installed between the laser oscillator and the passage tube for condensing laser pulse light emitted from the laser oscillator on the passage tube and irradiating the oxygen gas supplied to the first passage tube. And an atomic oxygen beam generator characterized in that a second passage pipe communicating with a side of the passage pipe is provided from a position facing the oxygen supply pipe installed in the passage pipe.
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