JPH08213192A - Ｘ線発生装置およびその発生方法 - Google Patents
Ｘ線発生装置およびその発生方法Info
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- JPH08213192A JPH08213192A JP1575195A JP1575195A JPH08213192A JP H08213192 A JPH08213192 A JP H08213192A JP 1575195 A JP1575195 A JP 1575195A JP 1575195 A JP1575195 A JP 1575195A JP H08213192 A JPH08213192 A JP H08213192A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 励起レーザ光のエネルギーを一定とした状態
でＸ線発生量の変調を可能とする。 【構成】 短パルスレーザ光２を放出するレーザ光源１
と、短パルスレーザ光２を高ピークパワーを有する主パ
ルスレーザ光４と主パルスレーザ光４と同期しかつ主パ
ルスレーザ光４よりもピークパワーの小さい副パルスレ
ーザ光５とに２分割するビームスプリッタ３と、主パル
スレーザ光４と副パルスレーザ光５との時間間隔を制御
する遅延回路６と、真空容器１２内に配設されかつ時間
間隔の遅れた主パルスレーザ光４および副パルスレーザ
光５を照射させてＸ線を発生させる金属ターゲット９と
を有して構成されている。
でＸ線発生量の変調を可能とする。 【構成】 短パルスレーザ光２を放出するレーザ光源１
と、短パルスレーザ光２を高ピークパワーを有する主パ
ルスレーザ光４と主パルスレーザ光４と同期しかつ主パ
ルスレーザ光４よりもピークパワーの小さい副パルスレ
ーザ光５とに２分割するビームスプリッタ３と、主パル
スレーザ光４と副パルスレーザ光５との時間間隔を制御
する遅延回路６と、真空容器１２内に配設されかつ時間
間隔の遅れた主パルスレーザ光４および副パルスレーザ
光５を照射させてＸ線を発生させる金属ターゲット９と
を有して構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ誘起プラズマか
ら放射されるＸ線の発生量を制御するＸ線発生装置およ
びその発生方法に関するものである。
ら放射されるＸ線の発生量を制御するＸ線発生装置およ
びその発生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高強度レーザ光を金属表面に照射するこ
とにより、金属表面近傍に形成されるプラズマから発生
するＸ線は、高効率高輝度Ｘ線光源として有望視されて
いる[M.M.Murnane et al.,Science 251,531(1991)]。特
にレーザ光として超短パルスレーザ光を用いることによ
り、高い光強度を比較的低いエネルギーにて実現するこ
とが可能である。Ｘ線強度を任意に変調するような素子
は、現状では存在せず、高輝度Ｘ線を用いた分光などを
行う際にＸ線強度を変調または任意に制御するために
は、発生するＸ線量を制御することが必要である。
とにより、金属表面近傍に形成されるプラズマから発生
するＸ線は、高効率高輝度Ｘ線光源として有望視されて
いる[M.M.Murnane et al.,Science 251,531(1991)]。特
にレーザ光として超短パルスレーザ光を用いることによ
り、高い光強度を比較的低いエネルギーにて実現するこ
とが可能である。Ｘ線強度を任意に変調するような素子
は、現状では存在せず、高輝度Ｘ線を用いた分光などを
行う際にＸ線強度を変調または任意に制御するために
は、発生するＸ線量を制御することが必要である。
【０００３】このための手段として、励起レーザパルス
の光エネルギーを制御することが必要である。サブピコ
秒の超短パルスレーザ光を励起光とする場合には、発生
するＸ線量は励起光エネルギーのおおよそ二乗に比例す
ることが知られている[O.R.Wood,II et al.,Appl.Phys.
Lett.53,654(1988)]。
の光エネルギーを制御することが必要である。サブピコ
秒の超短パルスレーザ光を励起光とする場合には、発生
するＸ線量は励起光エネルギーのおおよそ二乗に比例す
ることが知られている[O.R.Wood,II et al.,Appl.Phys.
Lett.53,654(1988)]。
【０００４】しかしながら、一般に使用されるパルスエ
ネルギーは、数１０ｍＪと高く、このような高強度レー
ザパルス光の強度を制御することは、使用される光学素
子の破壊閾値を高くすることが必要となる。さらに分散
などの影響を抑えるために厚い光学素子を使用すること
ができない。このために高強度レーザ光の強度を変調し
て使用することは容易ではない。
ネルギーは、数１０ｍＪと高く、このような高強度レー
ザパルス光の強度を制御することは、使用される光学素
子の破壊閾値を高くすることが必要となる。さらに分散
などの影響を抑えるために厚い光学素子を使用すること
ができない。このために高強度レーザ光の強度を変調し
て使用することは容易ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術においては、Ｘ線発生量を制御するためにレ
ーザパルスのエネルギーを制御することが必要である
が、高エネルギーの光パルス強度を任意に制御すること
は困難であった。
た従来技術においては、Ｘ線発生量を制御するためにレ
ーザパルスのエネルギーを制御することが必要である
が、高エネルギーの光パルス強度を任意に制御すること
は困難であった。
【０００６】したがって、本発明は前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、励
起レーザ光のエネルギーを一定とした状態でＸ線発生量
の変調を可能とするＸ線発生装置およびその発生方法を
提供することにある。
を解決するためになされたものであり、その目的は、励
起レーザ光のエネルギーを一定とした状態でＸ線発生量
の変調を可能とするＸ線発生装置およびその発生方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明によるＸ線発生装置は、短パルスレーザ
光を高ピークパワーを有する主パルスレーザ光と主パル
スレーザ光と同期しかつ主パルスレーザ光よりもピーク
パワーの小さい副パルスレーザ光とに２分割するビーム
スプリッタと、主パルスレーザ光と副パルスレーザ光と
の時間間隔を制御する遅延回路と、時間間隔が制御され
た主パルスレーザ光および副パルスレーザ光を照射させ
てＸ線を発生させる金属ターゲットとを有して構成され
ている。
るために本発明によるＸ線発生装置は、短パルスレーザ
光を高ピークパワーを有する主パルスレーザ光と主パル
スレーザ光と同期しかつ主パルスレーザ光よりもピーク
パワーの小さい副パルスレーザ光とに２分割するビーム
スプリッタと、主パルスレーザ光と副パルスレーザ光と
の時間間隔を制御する遅延回路と、時間間隔が制御され
た主パルスレーザ光および副パルスレーザ光を照射させ
てＸ線を発生させる金属ターゲットとを有して構成され
ている。
【０００８】また、本発明によるＸ線発生方法は、短パ
ルスレーザ光を高ピークパワーの主パルスレーザ光とこ
の主パルスレーザ光よりもピークパワーの小さい副パル
スレーザ光とからなる２連パルス化し、金属ターゲット
に照射させてＸ線を発生させる際に副パルスレーザ光を
照射させた後に主パルスレーザ光を照射させるようにし
たものである。
ルスレーザ光を高ピークパワーの主パルスレーザ光とこ
の主パルスレーザ光よりもピークパワーの小さい副パル
スレーザ光とからなる２連パルス化し、金属ターゲット
に照射させてＸ線を発生させる際に副パルスレーザ光を
照射させた後に主パルスレーザ光を照射させるようにし
たものである。
【０００９】
【作用】本発明においては、高ピークパワーの主パルス
レーザ光とピークパワーの小さい副パルスレーザ光とに
２分割して先に副パルスレーザ光を金属ターゲットに照
射することによって予備プラズマが発生し、この予備プ
ラズマに主パルスレーザ光が照射することにより、加熱
されてＸ線が発生し、副パルスレーザ光と主パルスレー
ザ光との時間間隔の制御により発生するＸ線量が変調さ
れる。
レーザ光とピークパワーの小さい副パルスレーザ光とに
２分割して先に副パルスレーザ光を金属ターゲットに照
射することによって予備プラズマが発生し、この予備プ
ラズマに主パルスレーザ光が照射することにより、加熱
されてＸ線が発生し、副パルスレーザ光と主パルスレー
ザ光との時間間隔の制御により発生するＸ線量が変調さ
れる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明によるＸ線発生装置の一実施
例による構成を説明する図である。図１において、１は
短パルスレーザ光２を放出する短パルスレーザ光源、３
は短パルスレーザ光２を主パルスレーザ光４と副パルス
レーザ光５とに２分割する第１のビームスプリッタ、６
は主パルスレーザ光４と副パルスレーザ光５との時間間
隔を制御する遅延回路である。
説明する。図１は、本発明によるＸ線発生装置の一実施
例による構成を説明する図である。図１において、１は
短パルスレーザ光２を放出する短パルスレーザ光源、３
は短パルスレーザ光２を主パルスレーザ光４と副パルス
レーザ光５とに２分割する第１のビームスプリッタ、６
は主パルスレーザ光４と副パルスレーザ光５との時間間
隔を制御する遅延回路である。
【００１１】また、７は遅延した主パルスレーザ光４を
反射させるとともに副パルスレーザ光５を通過させる第
２のビームスプリッタ、８は第２のビームスプリッタ７
により反射された主パルスパルスレーザ光４および副パ
ルスレーザ光５を集光させる集光レンズ、９は例えばア
ルミニウム板などにより形成された円形状の金属ターゲ
ット、１０は副パルスレーザ光５の照射により生じる予
備プラズマ、１１は金属ターゲット９から発生するＸ
線、１２は内部に金属ターゲット９が収容された真空容
器、１３，１４，１５は第１のビームスプリッタ３によ
り分割して透過された副パルスレーザ光５を第２のビー
ムスプリッタ７に導入させるためのミラーである。
反射させるとともに副パルスレーザ光５を通過させる第
２のビームスプリッタ、８は第２のビームスプリッタ７
により反射された主パルスパルスレーザ光４および副パ
ルスレーザ光５を集光させる集光レンズ、９は例えばア
ルミニウム板などにより形成された円形状の金属ターゲ
ット、１０は副パルスレーザ光５の照射により生じる予
備プラズマ、１１は金属ターゲット９から発生するＸ
線、１２は内部に金属ターゲット９が収容された真空容
器、１３，１４，１５は第１のビームスプリッタ３によ
り分割して透過された副パルスレーザ光５を第２のビー
ムスプリッタ７に導入させるためのミラーである。
【００１２】このような構成において、短パルスレーザ
光源１から放出された短パルスレーザ光２は、第１のビ
ームスプリッタ３により高いピークパワーを有する主パ
ルスレーザ光４とこの主パルスレーザ光４に同期しかつ
主パルスレーザ光４よりも微弱な副パルスレーザ光５と
に２分割される。分割された副パルスレーザ光５は、ミ
ラー１３，１４，１５により反射され、第２のビームス
プリッタ７を通過して集光レンズ８により集光されて真
空容器１２内に収容された金属ターゲット９に照射され
る。
光源１から放出された短パルスレーザ光２は、第１のビ
ームスプリッタ３により高いピークパワーを有する主パ
ルスレーザ光４とこの主パルスレーザ光４に同期しかつ
主パルスレーザ光４よりも微弱な副パルスレーザ光５と
に２分割される。分割された副パルスレーザ光５は、ミ
ラー１３，１４，１５により反射され、第２のビームス
プリッタ７を通過して集光レンズ８により集光されて真
空容器１２内に収容された金属ターゲット９に照射され
る。
【００１３】この金属ターゲット９に副パルスレーザ光
５が照射されると、この金属ターゲット９の表面近傍に
低温度の予備プラズマ１０が形成される。この場合、副
パルスレーザ光５の強度は、予備プラズマ１０を形成す
るが、Ｘ線１１を発生させ得ない程度に弱く設定する。
また、予備プラズマ１０は、形成された初期状態におい
ては、体積は小さく、また、密度はほぼ固体同様に高
い。しかし、予備プラズマ１０中のイオンが拡散するた
めに時間の経過とともに次第に密度を低下させながら、
その体積を膨張させる。
５が照射されると、この金属ターゲット９の表面近傍に
低温度の予備プラズマ１０が形成される。この場合、副
パルスレーザ光５の強度は、予備プラズマ１０を形成す
るが、Ｘ線１１を発生させ得ない程度に弱く設定する。
また、予備プラズマ１０は、形成された初期状態におい
ては、体積は小さく、また、密度はほぼ固体同様に高
い。しかし、予備プラズマ１０中のイオンが拡散するた
めに時間の経過とともに次第に密度を低下させながら、
その体積を膨張させる。
【００１４】一方、第１のビームスプリッタ３により反
射されたピークパワーの高い主パルスレーザ光４は、遅
延回路６に入射され、この遅延回路６により時間間隔が
調整されて出射される。この場合、主パルスレーザ光４
は、副パルスレーザ光５に対して時間間隔が遅れて出射
される。この時間間隔が遅れて出射された主パルスレー
ザ光４は、第２のビームスプリッタ７により反射され、
集光レンズ８により集光されて真空容器１２内の金属タ
ーゲット９に照射される。この場合、主パルスレーザ光
４は、金属ターゲット９に対して先に照射された副パル
スレーザ光５よりも時間間隔が遅れて照射されることに
なる。
射されたピークパワーの高い主パルスレーザ光４は、遅
延回路６に入射され、この遅延回路６により時間間隔が
調整されて出射される。この場合、主パルスレーザ光４
は、副パルスレーザ光５に対して時間間隔が遅れて出射
される。この時間間隔が遅れて出射された主パルスレー
ザ光４は、第２のビームスプリッタ７により反射され、
集光レンズ８により集光されて真空容器１２内の金属タ
ーゲット９に照射される。この場合、主パルスレーザ光
４は、金属ターゲット９に対して先に照射された副パル
スレーザ光５よりも時間間隔が遅れて照射されることに
なる。
【００１５】ここで、副パルスレーザ光５に対して遅れ
て照射される主パルスレーザ光４は、金属ターゲット９
の表面近傍に形成された予備プラズマ１０の最大密度が
臨界密度を超えている限りにおいては、金属ターゲット
９を直接照射せず、予備プラズマ１０を加熱することに
なる。この際に主パルスレーザ光４が予備プラズマ１０
に侵入可能なのは、主パルスレーザ光４の波長によって
決まるプラズマの電子密度が臨界密度以下の領域であ
り、臨界密度の部分で反射される。
て照射される主パルスレーザ光４は、金属ターゲット９
の表面近傍に形成された予備プラズマ１０の最大密度が
臨界密度を超えている限りにおいては、金属ターゲット
９を直接照射せず、予備プラズマ１０を加熱することに
なる。この際に主パルスレーザ光４が予備プラズマ１０
に侵入可能なのは、主パルスレーザ光４の波長によって
決まるプラズマの電子密度が臨界密度以下の領域であ
り、臨界密度の部分で反射される。
【００１６】前述したように予備プラズマ１０が拡散す
るので、主パルスレーザ光４が予備プラズマ１０に侵入
して加熱し得る領域は、副パルスレーザ光５と主パルス
レーザ光４との時間間隔にしたがって拡大する。このこ
とは、副パルスレーザ光５と主パルスレーザ光４との時
間間隔が大きくなるに伴って主パルスレーザ光４から予
備プラズマ１０へのエネルギー移行量が増大することを
意味している。
るので、主パルスレーザ光４が予備プラズマ１０に侵入
して加熱し得る領域は、副パルスレーザ光５と主パルス
レーザ光４との時間間隔にしたがって拡大する。このこ
とは、副パルスレーザ光５と主パルスレーザ光４との時
間間隔が大きくなるに伴って主パルスレーザ光４から予
備プラズマ１０へのエネルギー移行量が増大することを
意味している。
【００１７】一方、プラズマから発生するＸ線１１の量
は、予備プラズマ１０に吸収される主パルスレーザ光４
のエネルギーにほぼ比例すると考えられるので、副パル
スレーザ光５と主パルスレーザ光４との時間間隔を遅延
回路６によって制御することにより、予備プラズマ１０
による主パルスレーザ光４のエネルギー吸収量を制御す
ることが可能となり、発生するＸ線１１のＸ線量を制
御，変調することが可能となる。
は、予備プラズマ１０に吸収される主パルスレーザ光４
のエネルギーにほぼ比例すると考えられるので、副パル
スレーザ光５と主パルスレーザ光４との時間間隔を遅延
回路６によって制御することにより、予備プラズマ１０
による主パルスレーザ光４のエネルギー吸収量を制御す
ることが可能となり、発生するＸ線１１のＸ線量を制
御，変調することが可能となる。
【００１８】なお、前述した実施例においては、主パル
スレーザ光４および副パルスレーザ光５を集光させる集
光レンズ８が真空容器１２の外側の光路上に配設された
構造について説明したが、この集光レンズ８が真空容器
１２の光導入用窓に配設される構造または真空容器１２
の内部の光路上に配設される構造においても前述と同様
の作用効果が得られることは言うまでもない。
スレーザ光４および副パルスレーザ光５を集光させる集
光レンズ８が真空容器１２の外側の光路上に配設された
構造について説明したが、この集光レンズ８が真空容器
１２の光導入用窓に配設される構造または真空容器１２
の内部の光路上に配設される構造においても前述と同様
の作用効果が得られることは言うまでもない。
【００１９】図２は、金属ターゲット９として円形状の
アルミニウム板を使用したときに実際に観測されたＸ線
１１の発生量のパルス時間間隔に対する依存性を示した
ものである。図２から明かように副パルスレーザ光５と
主パルスレーザ光４とのパルス時間間隔τD を制御する
ことにより、発生するＸ線量が制御，変調されており、
本実施例による有効性が明かである。
アルミニウム板を使用したときに実際に観測されたＸ線
１１の発生量のパルス時間間隔に対する依存性を示した
ものである。図２から明かように副パルスレーザ光５と
主パルスレーザ光４とのパルス時間間隔τD を制御する
ことにより、発生するＸ線量が制御，変調されており、
本実施例による有効性が明かである。
【００２０】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
励起用短パルスレーザ光のエネルギーを一定とした状態
でＸ線発生量を変調し得るＸ線発生装置が実現可能とな
るという極めて優れた効果が得られる。
励起用短パルスレーザ光のエネルギーを一定とした状態
でＸ線発生量を変調し得るＸ線発生装置が実現可能とな
るという極めて優れた効果が得られる。
【００２１】また、本発明によるＸ線発生装置の構成に
よれば、Ｘ線強度の調整が必要な各種Ｘ線分析装置への
レーザプラズマＸ線応用および高輝度Ｘ線を用いた分析
・分光装置などへの応用においても貢献できるという極
めて優れた効果が得られる。
よれば、Ｘ線強度の調整が必要な各種Ｘ線分析装置への
レーザプラズマＸ線応用および高輝度Ｘ線を用いた分析
・分光装置などへの応用においても貢献できるという極
めて優れた効果が得られる。
【００２２】また、本発明によるＸ線発生方法によれ
ば、主パルスレーザ光と副パルスレーザ光とからなる２
連パルス化された励起光において、２パルスレーザ光間
の時間間隔を制御することにより、Ｘ線発生量を変調す
ることができるという極めて優れた効果が得られる。
ば、主パルスレーザ光と副パルスレーザ光とからなる２
連パルス化された励起光において、２パルスレーザ光間
の時間間隔を制御することにより、Ｘ線発生量を変調す
ることができるという極めて優れた効果が得られる。
【図１】 本発明によるＸ線発生装置の一実施例による
構成およびＸ線発生方法を説明する図である。
構成およびＸ線発生方法を説明する図である。
【図２】 本発明によるＸ線発生装置を用いて実際に観
測されたＸ線の発生量のパルス時間間隔に対する依存性
を示す図である。
測されたＸ線の発生量のパルス時間間隔に対する依存性
を示す図である。
１…短パルスレーザ光源、２…短パルスレーザ光、３…
第１のビームスプリッタ、４…主パルスレーザ光、５…
副パルスレーザ光、６…遅延回路、７…第２のビームス
プリッタ、８…集光レンズ、９…金属ターゲット、１０
…予備プラズマ、１１…Ｘ線、１２…真空容器、１３，
１４，１５…ミラー。
第１のビームスプリッタ、４…主パルスレーザ光、５…
副パルスレーザ光、６…遅延回路、７…第２のビームス
プリッタ、８…集光レンズ、９…金属ターゲット、１０
…予備プラズマ、１１…Ｘ線、１２…真空容器、１３，
１４，１５…ミラー。
Claims (2)
- 【請求項１】 短パルスレーザ光を高ピークパワーを有
する主パルスレーザ光と前記主パルスレーザ光と同期し
かつ前記主パルスレーザ光よりもピークパワーの小さい
副パルスレーザ光とに２分割するビームスプリッタと、 前記主パルスレーザ光と副パルスレーザ光との時間間隔
を制御する遅延回路と、 前記時間間隔が制御された主パルスレーザ光および副パ
ルスレーザ光を照射させてＸ線を発生させる金属ターゲ
ットと、を備えたことを特徴とするＸ線発生装置。 - 【請求項２】 短パルスレーザ光を高ピークパワーの主
パルスレーザ光と前記主パルスレーザ光よりもピークパ
ワーの小さい副パルスレーザ光とからなる２連パルス化
し、金属ターゲットに照射させてＸ線を発生させる際に
前記副パルスレーザ光を照射させた後に前記主パルスレ
ーザ光を照射させることを特徴とするＸ線発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1575195A JPH08213192A (ja) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Ｘ線発生装置およびその発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1575195A JPH08213192A (ja) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Ｘ線発生装置およびその発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213192A true JPH08213192A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=11897484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1575195A Pending JPH08213192A (ja) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Ｘ線発生装置およびその発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08213192A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005017274A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Northrop Grumman Corp | 先行パルスにより強化されたレーザ生成プラズマｅｕｖ光源 |
| FR2859545A1 (fr) * | 2003-09-05 | 2005-03-11 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif de lithographie par rayonnement dans l'extreme utraviolet |
| JP2007033437A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-02-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高エネルギー電子発生方法及びそれを用いた高エネルギー電子発生装置並びに高エネルギーｘ線発生方法及びそれを用いた高エネルギーｘ線発生装置 |
| JP2008204815A (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Komatsu Ltd | 極端紫外光源装置 |
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| JP2021009982A (ja) * | 2018-07-11 | 2021-01-28 | レーザーテック株式会社 | 光源、検査装置、ｅｕｖ光の生成方法及び検査方法 |
-
1995
- 1995-02-02 JP JP1575195A patent/JPH08213192A/ja active Pending
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