KR101962300B1 - 유체 제트를 발생시키기 위한 방법 및 장치와 제트를 플라즈마로 변환하기 위한 시스템 및 상기 시스템의 용도 - Google Patents

유체 제트를 발생시키기 위한 방법 및 장치와 제트를 플라즈마로 변환하기 위한 시스템 및 상기 시스템의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체 제트를 발생시키기 위한 방법 및 장치뿐만 아니라 상기 유체 제트를 플라즈마로 변환시키기 위한 방법 및 시스템과 상기 시스템의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 방법은 고압의 급속 솔레노이드 밸브(5)와 그런 후 상기 솔레노이드 밸브의 배출구 개구에 실장된 파이프(7)를 이용해 서브밀리미터 크기이고 원자밀도가 1020/㎤ 보다 큰 펄스형 유체 제트(F)를 발생하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 플라즈마 발생기 분야에 이용될 수 있다.

Description

유체 제트를 발생시키기 위한 방법 및 장치와 제트를 플라즈마로 변환하기 위한 시스템 및 상기 시스템의 용도{Method and arrangement for generating a jet of fluid, method and system for transforming the jet into plasma, and uses of said system}
본 발명은 강한 원자밀도로 유체 제트를 발생시키기 위한 방법 및 장치뿐만 아니라 이런 유체 제트를 레이저빔에 의해 플라즈마로 변환시키기 위한 시스템 및 변환 시스템을 적용하기 위한 방법에 관한 것이다.
이런 타입의 방법 및 시스템은 이미 공지되어 있으나, 이들 제트 및 레이저빔들과 이들 유체 제트의 상호작용으로 인해 발생할 수 있는 제트들의 잠재적인 기술적 가능성의 효율적 이용을 보장하기 위해 충분한 속도 및 원자밀도로 유체 제트를 얻을 가능성을 제공하지 못한다.
본 발명의 목적은 이 단점에 대한 개선 방안을 찾는 것이다.
이 목적을 달성하기 위해 고밀도 유체 제트를 발생하기 위한 방법은 고압의 패스트 솔레노이드 밸브에 이어 상기 솔레노이드 밸브의 배출개구에 장착된 노즐 파이프에 의해, 치수가 밀리미터 이하이며 원자밀도가 1020/㎤인 펄스형 유체 제트를 발생하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 방법은 유체 제트의 원자밀도가 1021/㎤ 이상의 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 방법은 유체가 헬륨과 같은 가스인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 방법은 유체가 응집 제트와 같은 이상성(biphasic)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 방법은 유체가 물과 같은 액체인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상술한 방법을 적용하기 위해 강한 원자밀도의 유체 제트를 발생하기 위한 장치는 가압 유체의 소스, 솔레노이드 밸브를 통한 유체의 통과를 위해 채널을 개폐하기 고압의 솔레노이드 밸브, 및 상기 솔레노이드 밸브에 의해 발생된 펄스형 유체 제트를 가속시키고 구조화하도록 적용된 노즐 파이프를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 장치는 솔레노이드 밸브가 솔레노이드와 상기 솔레노이드 밸브를 통한 유체 통과를 위해 채널을 신속히 개폐하기 위한 모바일 요소를 포함하고, 상기 솔레노이드 밸브는 솔레노이드에 의해 발생된 자기장의 영향 하에서 채널을 개방하기 위한 위치에서 이 채널에 측면으로 변위될 수 있고, 가압 유체의 영향을 받아 채널을 폐쇄하기 위한 위치로 복귀가 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 장치는 채널 주위의 갭이 채널에 수직으로 지향되고 채널을 개방하기 위한 위치를 향해 모바일 요소의 변위를 야기하도록 의도된 자기장 성분을 발생하는 결과를 갖는 비대칭을 모바일 요소에 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 플라즈마를 발생하는 방법에 관한 것으로, 유체 제트가 사용되고, 레이저 빔이 상기 유체 제트에 수직으로 지향된 레이저가 진공챔버 내부의 노즐 파이프를 떠나는 유체 제트에 작용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 플라즈마를 발생하는 방법은 강한 원자밀도를 갖는 펄스형 유체 제트가 발생되나, 충분히 폭이 작아서 챔버내 진공을 발생하기 위해 터보분자타입의 펌프와 같은 초고속펌프가 이용될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 플라즈마를 발생하는 방법은 챔버 내부에 10-7 바 크기의 진공이 발생되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 플라즈마를 발생하는 방법을 적용하기 위해 플라즈마를 발생하는 시스템으로서, 가압 유체 소스, 유체 제트를 발생하는 장치, 노즐 파이프, 레이저 빔이 상기 노즐 파이프의 배출구에서 유체 제트에 작용하는 레이저, 제트를 발생하는 장치가 위치되고 유체 제트에 레이저의 충돌을 발생시키는 진공챔버를 구비하는 것을 특징으로 하고, 챔버 내부에 진공을 발생시키기 위해 터보분자펌프와 같은 초속타입의 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 플라즈마를 발생하는 시스템을 적용하기 위한 방법으로서, 시스템은 모든 이온들은 대략 에너지가 같고 레이저 방향으로 고속인 협소한 스펙트럼을 갖는 이온빔을 발생하고 레이저에 수직한 방향으로 고속으로 넓은 스펙트럼을 갖는 이온들을 방출하기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 시스템을 적용하는 방법은 수 피코세컨드 크기의 하나 또는 다수의 짧은 펄스들과 수 피코세컨드의 펄스들 간의 간격으로 구성된 강한 레이저빔이 이용되고, 이 레이저 빔은 초고속으로 이 레이저에 대한 과임계 밀도를 가지며 유체 제트에 집속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 시스템을 적용하는 방법은 플라즈마를 나가는 고속의 이온빔은 빔이 각 충돌시 손상시키는 표면의 재생을 허용하기 위해 수십에서 수백 마이크로미터의 알루미늄 시트와 같은 모바일 필터를 이점적으로 이용해 레이저 축에서 필터되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 고속의 빔을 발생하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템을 적용하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 시스템을 적용하는 방법은 강한 레이저 펄스가 짧은 기간에 약간 발산하는 전자빔을 발생하기 위해 고속으로 1019원자/㎤의 크기 밀도와 같이 고밀도로 유체 제트에 집속되며, 이 빔은 공간상으로 재집속되고 재집속된 빔이 언듈레이터를 통해 지나는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 시스템을 적용하는 방법은 언듈레이터를 교차하는 빔이 전자들을 편향시키고 유일하게 X선 빔만 얻어지게 하는 장치를 지나는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 시스템을 적용하는 방법은 교번하는 극성을 갖는 일련의 자석들로 구성된 언듈레이터가 사용되어 전자들이 상기 언듈레이터를 자날 때 물결치고 빔 방향으로 X선을 전방으로 방사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 시스템을 적용하는 방법은 X선 스펙트럼 범위가 교번하는 자석들의 주기 및 이들의 힘을 변화시킴으로써 변해지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 플라즈마를 발생하는 시스템을 적용하기 위한 방법으로서, 시스템은 고속 감마빔을 발생하기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 시스템을 적용하기 위한 방법은 고속 감마빔이 고속의 그리고 1019원자/㎤ 크기의 밀도와 같은 강한 밀도를 갖는 가스 제트와 강한 레이저 펄스의 상호작용에 의해 발생된 플라즈마로부터 얻은 고속 전자빔을 변환시킴으로써 발생되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 시스템을 적용하기 위한 방법은 강한 레이저 펄스가 가스 제트에 집속되고 제트의 길이에 맞는 초점길이를 갖는 포커싱 광학기들이 이용되어 레이저가 어떠한 여과 없이 규칙적으로 전파되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 시스템을 적용하기 위한 방법은 모바일 컨버터의 원자들에 충돌함으로써 전자들의 속도 저하로 인해 감마선이 방출되게 하기 위해 전자빔이 모바일 컨버터에 의해 충돌하는 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 시스템을 적용하기 위한 방법은 전자들을 편향시키고 고속의 감마선 빔을 얻기 위해 쌍극 자석과 같이 장치가 이용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 플라즈마를 발생하는 시스템을 적용하기 위한 방법으로서, 상기 시스템은 유체 제트에 의해 레이저의 강한 펄스의 시간상 클리닝을 달성하기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 방법은 클리닝된 레이저 펄스가 펄스의 기생광이 플라즈마의 분열을 야기하지 않고 이 광에 반투명하며 유체 제트에 의해 반사된 레이저 펄스의 유용한 부분에 의해서만 상기 분열이 단지 발생되도록 레이저의 파장에 대해 과임계 밀도를 갖는 유체 제트에 입사하게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 플라즈마를 발생하는 시스템을 적용하기 위한 방법으로서, 이 시스템은 레이저 펄스의 시공간 압축을 발생하기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 방법은 압축된 강한 레이저 펄스가 고속의 그리고 1019원자/㎤ 크기의 밀도와 같은 강한 밀도를 갖는 가스 제트에 집속되고 플라즈마내 짧은 파장들의 더 느린 전파로 인해 시간에 걸쳐 펄스의 재압축이 야기되도록 펄스 스펙트럼의 짧은 파장들이 큰 파장들 전에 플라즈마에 도착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명은 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부도면을 참조로 한 하기의 설명 동안 더 잘 이해되고 다른 목적 및 상세한 이점들도 더욱더 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 따른 장치의 솔레노이드 밸브와 노즐 파이프 어셈블리의 사시도 및 축횡단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 이와 같은 솔레노이드 밸브의 동작 원리를 설명하기 위해 도 1에 따른 설비에 이용될 수 있는 솔레노이드 밸브의 또 다른 형태의 두 개의 개략 축횡단면도이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 따른 노즐 파이프의 3개 도면들로서, 도 4a는 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 선 IV-IV을 따른 축횡단면도이며, 도 4c는 도 4b에서 원으로 둘러싸인 세부 내용들을 확대한 도면이다.
도 5는 슈퍼차저에 의해 발생된 압력(P) 대 유체 제트의 밀도(D)를 곡선으로 도시한 것이다.
도 6은 유체밀도 대 반경(R)을 곡선으로 도시한 것이다.
도 7은 레이저 방향으로 더 큰 속도로 협소한 스펙트럼을 갖는 이온빔을 발생하고 폭넓은 스펙트럼 및 레이저에 수직 방향으로 더 큰 속도로 이온을 방출하도록 의도된 본 발명의 제 1 응용을 도시한 개략도이다.
도 8은 더 큰 속도로 X 빔의 발생을 허용하는 본 발명의 제 2 응용을 나타낸 개략도이다.
도 9는 더 큰 속도로 감마빔의 발생을 허용하는 본 발명의 다른 응용을 나타낸 개략도이다.
도 10은 강한 레이저 펄스인 경우 클리닝을 허용하는 본 발명의 또 다른 응용을 더 나타낸 개략도이다.
도 1은 고속으로 밀리미터 또는 서브밀리미터이고 1019원자/㎤ 보다 더 클 수 있으며 1021원자/㎤ 이상까지 범위에 이를 수 있는 강한 밀도의 유체 제트의 상호작용에 의한 플라즈마를 발생하는 장치를 도시한 것이다. 시스템은 본래 가스와 같은 유체 소스(1), 가령, 헬륨, 또는 수퍼차지(2)로 전달된 후 강하게 가압된 유체를 화살표(F)로 표시되고 수 마이크로 초의 기간과 상술한 1019원자/㎤ 이상의 밀도를 갖는 연속 펄스들로 형성된 펄스형 유체 제트를 발생하기 위한 장치(4)로 보내는 물과 같은 액체를 포함한다.
발생장치(4)는 솔레노이드 밸브(5)를 포함하고, 상기 밸브의 모바일 요소는 관성이 매우 낮고 따라서 응답시간이 매우 짧다. 예로서, 솔레노이드 밸브의 개폐는 아마 3밀리세컨드 미만으로, 즉, 약 300Hz 속도로 달성된다. 나중에 더 상세히 기술되는 이 솔레노이드 밸브는 전기제어장치(6)에 의해 컨트롤된다. 노즐 파이프(7)는 예컨대 솔레노이드 밸브의 배출구에 나사고정되는 어댑터(8)를 통해 솔레노이드 밸브의 배출구에 실장된다. 발생장치(4)는 가령 터보분자타입(10)의 초고속펌프에 의해 예컨대 10- 7바(bar)로 진공이 발생되는 밀봉챔버(9)에 가두어진다. 레이저와 챔버내에 남이 있는 공기 분자간에 상호작용을 방지하기 위해 반드 필요하지는 않지만 바람직하게는 이 크기 이하의 상당한 진공이 바람직하다.
노즐 파이프(7)에 의해 발생장치(4)는 솔레노이드 밸브가 작동될 경우 유체의 흐름을 가속시키고 구조를 제공할 수 있도록 적용되므로, 이 흐름은 조작가 바라는 속성들을 노즐 파이프의 배출구에 갖게 된다.
파이프(7)를 나간 유체 제트가 플라즈마로 변환되어야 하는 경우, 화살표(L)로 상징화된 레이저빔이 노즐 파이프를 나가는 화살표(F)로 물질화된 유체 제트에 작용하게 야기된다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에서 4로 표시된 고속의 강한 밀도를 갖는 유체 제트를 발생하는 장치를 예로서 도시한 것이다. 도 2a 및 도 2b는 솔레노이드 밸브를 4로, 어댑터를 8로, 노즐 파이프를 7로 나타낸다. 참조번호 12는 솔레노이드 밸브를 제어하기 위한 장치에 대한 커넥터를 나타낸다.
전기밸브(5)는 중심에서 채널(16)에 의해 축방향으로 교차되고, 이 채널과 솔레노이드 사이에서 자화가능 재료의 벽(20)을 나가면서 이에 따라 전압이 가해질 경우, 즉, 전류가 이를 통해 흐르면, 솔레노이드에 의해 발생된 자기장 선이 이를 통해 지나는 채널 주위로 동축으로 위치된 솔레노이드(18)를 수용하는 원통형 바디를 포함한다. 커넥터(12)는 원통형 바디에 대해 방사형 선단부품 형태로 만들어진다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 벽(20)은 도시된 예에서 열자기재료의 볼(24)을 수용하고 밸브의 축방향 채널을 개폐하기 위한 모바일 요소를 형성하는 밸브챔버(22)의 경계를 바디(14)에 정한다. 챔버는 충분히 넓어서 채널의 축에 수직하게 모바일 요소(24)이 측방향으로 이동하게 한다.
따라서 챔버는 벽(20)과 중심이 채널(16)을 챔버(22)로 개방하는 실질적인 평면벽(26)에 의해 상기 벽(20)에 수직하게 도면에서 상단에 측면으로 경계가 정해진다. 28로 표시된 채널의 이 부분은 노즐 파이프(7)와 소통하는 상부 채널부(29)보다 더 협소하다. 휴지(休止) 상태에서, 솔레노이드 밸브에 전압이 가해지지 않을 경우, 모바일 요소(24)가 채널(28)을 방해하며, 챔버(22)내 채널의 개방영역은 이를 위해 이 요소(24)를 밀봉하기 위한 씰을 형성하도록 구성된다.
횡벽(26)에 축방향으로 마주보는 측면에, 챔버(22)는 요소(24)와 짝맞는 구형 캡 형태를 갖는 오목면(30)을 가지며, 본 명세서에서는 그 중심에 오버프레서(2)와 소통하도록 의도된 폭넓은 채널부(32)에 의해 형성된 채널(16)을 개방한다. 이를 위해, 솔레노이드 밸브는 축방향 연결 선단부(34)를 포함한다.
볼(24) 형태의 요소는 요소가 채널부(28)를 막음으로써 채널(16)을 폐쇄한 시트(26)의 중앙 위치와 채널이 개방되어 오버프레서(2)로부터 노줄 파이프(7)로 가압된 유체가 흐르게 하는 시트의 측면으로 이동된 위치 사이에서 측면으로 변위될 수 있다.
채널(16)을 개방하기 위한 이 측면 변위는 솔레노이드에 의해 발생된 자기장의 영향 하에서 솔레노이드(18)에 전압을 가함으로써 얻어진다. 이를 위해, 자기장은 모바일 요소(24)에 채널에 수직으로 지향된 구성요소를 가져야 한다. 이 구성요소는 볼(24)에서 벽(20)의 갭 부분에 불규칙성을 만듦으로써 얻어진다. 따라서, 이를 위해, 이 벽은 볼에, 인서트(36 및 37)를 포함하며, 상기 인서트는 도면에서 볼(24)의 좌우측에 각각 위치해 있다. 이들 인서트는 벽(20)의 나머지와는 다른 자기감도를 갖는다. 도면에 도시된 바와 같이 이들 인서트에 다양한 형태를 제공함으로써, 자기장에 수직 성분을 발생하는 자기회로에 비대칭이 발생되어, 볼의 측면 변위를 초래한다. 솔레노이드에 전압을 가하는 목적으로, 볼은 챔버에서 중앙 위치로 복귀된다.
도 3a 및 도 3b는 또 다른 형태이나 구조 및 동작 타입이 동일한 솔레노이드 밸브를 개략도시하고 있으나 상술한 했던 것을 나타낸다. 실제로, 도 3a는 채널을 막기 위한 위치에 채널(16)을 막기 위한 볼(24)을 도시한 것이고, 도 3b는 솔레노이드(18)에 의해 발생된 자기장의 영향하에 채널을 열기 위해 측면으로 이동된 위치에 이 볼을 도시한 것이다. 도 3b는 인서트(36,37)에 의해 발생된 갭의 비대칭으로 인해 볼에서 측면 돌출부를 갖는 자기장 선을 38로 도시하고 있다. 그러므로, 볼(24)에서 자기장은 채널(16)에 수직한 성분을 가지며 이에 따라 채널은 이 볼의 측면 변위력을 발생한다.
따라서, 솔레노이드에 전압이 가해지면, 바디(24)는 자기장의 비대칭으로 인해 정지위치로부터 시트(26)의 측면으로 스위치되며, 유체가 자유롭게 채널(16)을 통해 순환하게 한다. 전압 공급을 멈추자마자, 바디(24)는 순환유체의 마찰로 인해 정지위치로 다시 스위치 되며, 채널(16)의 폐쇄를 확실히 한다.
스위칭 시스템은 빠른 응답을 보장한다. 예로서, 솔레노이드 밸브의 개폐는 3 밀리세컨드 미만으로, 따라서 약 300Hz 속도로 달성될 수 있고, 솔레노이드에 의해 전개된 자기력으로 가령 400바의 크기의 유체 의해 그 시트에 대하여 가압된 모바일 바디가, 즉, 볼(24)이 이동되며, 유체는 실온에서 1000 바까지 증가할 수 있다. 제어가능한 전력 공급기는 조작자에 의해 조절될 수 있는 기간 동안 가령 1 피코세컨드로 필요한 전력을 전달할 가능성을 제공한다. 이는 볼(24)의 진동 주기 및 이에 따라 솔레노이드 밸브로 지나가는 유체량, 즉, 유속 및 최종적으로 솔레노이드 벨브가 배출구에서 노즐 파이프(7)로 전달할 수 있는 밀도를 미세하게 변화할 가능성을 제공한다. 또한, 진동 주기 세트에 대해, 솔레노이드의 유입구에서 유체의 압력과 이에 따라 배출구에서 유속을 변화시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 솔레노이드 밸브에 부착된 어댑터(8)를 통해 솔레노이드 밸브의 배출구에 위치된 배출구 파이프(7)를 도시한 것이다. 어댑터는 밸브의 배출구에 나사고정된다.
노즐 파이프(7)는 어댑터(8)에 부착되고 나사로 솔레노이드 밸브에 부착된 캡(45)에 의해 어댑터에 고정되며, 관통구는 45로 표시되어 있다. 고압 서킷의 밀봉을 보장하기 위해 금속링에 의해 둘러싸인 원형 고무 개스킷(45)이 제공되는 것에 유의해야 한다. 금속링은 어댑터에 대해 개스킷의 균일한 압착을 보장하고 고압이 가해질 경우 개스킷의 이동을 막는다.
도시된 예에서, 노즐 파이프는 디스크 형태를 갖는 베이스(38)와 배출구 오리피스(41) 방향으로 수축되는 원추형 관형부(40)를 포함하고, 베이스의 중앙부는 솔레노이드 밸브를 가로지르는 채널(16)과 정렬되고 압력을 받아 유체를 통하게 하기 위한 중앙 오리피스(39)를 통하는 구멍이 나있으며, 원추형 관형부의 선단부는 짧은 원통부(44)를 통해 노즐 파이프의 원추형 내부 공간(43)의 안쪽과 소통된다. 따라서, 파이프는 초음속 흐름을 야기하는 수렴/발산 타입이다. 물론, 또 다른 타입의 파이프들, 가령 음속 또는 아음속(亞音速)의 유체 흐름을 발생할 수 있는 원통형 배출구 오리피스를 갖는 노즐 파이프가 고려될 수 있다.
도 4의 파이프에 대해, 치수와 관련해, 예로서 수렴각(α) 및 발산각(β)은 모두 40°크기이며 수렴 및 발산부 사이 작은 원통부(44)의 직경은 0.1mm 직경을 가질 수 있다. 발산 원추부(42)는 배출구에서 직경이 0.4mm일 수 있다.
배출구 파이프가 설비된 유체 제트를 발생하는 장치의 사용은 제트의 폭과 제트의 밀도가 별개인 주목할 만한 이점을 갖는다. 도 5 및 도 6은 이것의 별도의 설명을 제공한다.
도 5는 밀도(D) 대 압력(P)을 도시한 것이다. 밀도가 정규화되는 반면 압력은 바(bar)로 표시된다. 점들은 측정치들이다. 밀도 대 압력의 시간종속적 변화는 밀도가 점차적으로 압력에 따라 증가하는 것을 나타내는 직선으로 나타내질 수 있다.
도 6은 다수의 높이들, 즉, 길이방향 축에 수직하게 길이방향 축으로부터 제트의 밀도의 감소인 파이프의 배출구로부터의 거리를 나타낸다. 곡선 a, b, 및 c는 각각 100 마이크로미터, 200 마이크로미터 및 300 마이크로미터의 높이들에 대해 이루어진 것이다. 세로좌표는 정규화된 값의 형태로, 즉, 매번 최대 밀도를 바탕으로 한 밀도(D)를 나타낸다. 가로좌표는 제트에 수직한 방향으로 위치(R)를 마이크로미터 단위로 정의한다. 도 5는 압력을 변화시킴으로써 피크 밀도를 연속적으로 변화시킬 수 있음을 나타낸 것이며, 레이저가 빔에 작용하는 높이를 선택함으로써 주어진 폭, 즉, 반경을 선택할 수 있는 것이 도 6에서 나타난다.
그러므로, 높이가 설정되고 이에 따라 폭이 설정되면, 밀도를 자유롭게 별개로 변화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 큰 밀도 유체를 발생하기 위한 장치 전체는 밀봉챔버(9)에 한정되어 있기 때문에 2차 진공하에서 동작된다. 장치는 전달된 스루풋에 따라 고속으로 작동한다. 속도는 스루풋이 상대적으로 작을 경우 높을 수 있고 낮은 속도인 경우에 유속이 높은데, 이는 펌핑된 챔버의 부피와 진공펌프의 출력에 기인한 것으로, 터보분자타입에 이점적이다.
상술한 바와 같이, 노즐 파이프는 흐름에 구조를 준다. 흐름의 크기는 플라즈마의 크기를 결정한다. 노즐 파이프에 공급되는 압력은 밀도를 결정한다. 따라서, 주어진 파이프에 대해, 압력과 길이를 별개로 변경함으로써 밀도를 바꿀 수 있다.
레이저 빔의 영향은 더 강한 밀도의 유체 펄스들 영역에서 노즐 파이프의 배출구로부터 아주 작은 거리로, 가령 100에서 200 마이크로미터의 크기로 행해지는 것에 유의해야 한다. 레이저빔은 펄스들에 집속될 것이다. 따라서 펄스에 대한 충격 방향으로 직경이 수축되는 빔이 약간 코니시티(conicity)를 가지면, 전면(46)은 배출구의 축에 수직인 대신에 각(γ)만큼 배출구로부터 약간 후방으로 기울어질 수 있어, 레이저빔이 노즐 파이프 배출구에 가능한 한 가까운 펄스에 작용할 수 있다.
사용된 유체에 대해, 헬륨과 같은 가스가 이점적으로 사용되나 임의의 다른 가스의 사용도 고려될 수 있다. 또한 플라즈마와 레이저 간에 효율적 결합을 위해 적용되는 액체를 이용할 수 있다.
이로써 얻어진 시스템은 고속으로 일련의 펄스들과 티타늄:사파이어 레이저에 대해 1019/㎤ 보다 더 크게 1021/㎤ 의 임계 원자밀도까지 될 수 있는 강한 밀도로 형성된 유체 제트를 만들 가능성을 제공한다. 속도는 수 헤르쯔보다 크고 심지어 300 헤르쯔 이상까지 클 수 있다. 가스는 실온에서 400바의 압력으로 오버프레서에 의해 제공될 수 있다. 이 압력은 클 수 있으며 필요하다면 1,000바까지 이를 수 있다. 이는 상술한 바와 같이, 챔버 내부에 지배적인 압력은 10- 7바이다. 밸브에 의해 발생된 펄스들의 짧은 기간으로 인해 그리고 강한 밀도와 파이프의 작은 치수로 인해 유체 펄스들의 낮은 질량에도 불구하고, 가령 이들 펌프들을 악화시키지 않고도 터보분자타입의 진공펌프에 의해 챔버 내부에 이 진공을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 장치에 의해 발생될 수 있는 고속과 높은 밀도의 제트로, 본 발명은 지금까지 조사될 수 없었던 밀도와 유체 제트 속도 영역을 조사할 수 있다. 따라서, 본 발명은 다수의 적용들을 열어두며, 이들 중 일부는 이하 예로서 기술될 것이다.
이들 적용들은 2개의 주요 적용분야들, 즉 한편으로는 입자의 발생과 방사 및 다른 한편으로는 강한 레이저 빔의 형성으로 나누어진다.
개략도인 도 7을 참조하면, 레이저 방향으로 고속으로 협소한 스펙트럼을 가진 이온빔을 만들고 레이저에 수직한 방향으로 고속의 넓은 스펙트럼을 가진 이온을 방출하기 위한 방법 및 시스템이 제일 먼저 기술된다. 스펙트럼은 상기 스펙트럼의 평균 에너지(E)에 대해 상대적으로 에너지(ΔE)의 변화가 1% 미만일 경우 좁아지는 것으로 생각된다.
이를 위해, 수 피코세컨드 미만의 펄스당 기간과 수 피코세컨드의 펄스들 간의 기간으로 하나 또는 다수의 짧은 펄스들로 구성된 예컨대 1017W/㎠에서 1022W/㎠의 강한 레이저빔이 사용된다. 이 펄스는 이미 구조화된 펄스들 포함한 CO2 레이저에 대한 최종 증폭기에 의해 또는 보다 일반적으로 주요 펄스를 서브분할한 후 상기 분할 후에 얻어진 각 서브펄스를 소정의 지연만큼 지연시킴으로써 광경로에 그 자체로 잘 알려진 방식의 효율적인 방법으로 구성될 수 있다. 강한 구조화된 펄스는 유체와 충돌시 유체로부터 플라즈마를 발생시킨다. 즉, 레이저의 영향이 약 1 J/㎠를 넘어서자마자 플라즈마의 "분열"에 의해 이온과 전자로 형성된 자유 전하를 만든다.
물론, 다수의 서브펄스들로 형성된 구조화 펄스 대신 단일 펄스를 또한 이용할 수 있다. 단일 펄스보다 구조화 펄스를 이용하는 이점은 평균출력이 동일하나 피크 출력이 낮은 레이저에 의해 타겟의 침강을 용이하게 한다는 것이다. 실제로, 각 펄스는 플라즈마에 가해지고 이에 따라 산만하게 뚫어지는 방사 압력에 의해 피스톤과 같이 행동하며, 이 힘은 강도를 광속으로 나눈 값에 비례한다. 망치와 못처럼, 이 연이은 장치로 재료를 천공하는 것이 더 쉬어진다. 이는 필수적인 것이 아니라 단지 레이저 펄스당 평균 출력면에서 더 경제적이다.
이런 효과적인 천공은 레이저가 전체 공간을 통해 가열되고 플라즈마 물리학에 의해 레이저의 전파 방향으로 지향되고, 모든 이온들이 수 퍼센트내에 준 동일한 에너지를 갖는 협소한 스펙트럼을 갖는 이온빔들을 발생할 확률을 제공하는 플라즈마의 전자들로 에너지를 전달하게 한다. 이온 방출도 또한 주로 레이저의 전파 방향에 수직하게 있으나, 이는 지향빔의 형태가 아니며 방출된 스펙트럼은 넓다.
그러므로, 도 7에 따른 장치는 따라서 고속으로 그리고 이 레이저에 대한 과임계 밀도의 유체 제트에 집속된 구조화되거나 그렇지 않은 펄스를 가진 레이저를 포함하는 것이 고려될 수 있다. CO2 레이저의 경우, 밀도는 1019/㎤이고, 티타늄:사파이어 레이저에 대해 밀도는 1021/㎤이다. 도 7에서, 집속된 구조화 레이저빔이 50으로 표시되어 있다. 52로 표시된 고속의 유체 제트에 대한 레이저의 충돌로 레이저의 축에 고속으로 협소한 스펙트럼을 가진 이온빔(54)이 발생되고 수직방향으로 넓은 스펙트럼(55)이 방출하게 된다.
레이저를 필터하기 위해, 순환필터(57), 가령 1cm/s 이상의 속도로 진행하는 수 십에서 수백 마이크로미터 두께의 알루미늄 시트가 사용되며, 이는 레이저가 각 충돌에서 손상되는 표면을 새로 공급할 확률을 제공한다. 도 7은 협소한 스펙트럼을 가지고 이로써 59로 얻어진 고속의 이온빔을 도시한 것이다.
이 빔은 분량을 쌓는데, 즉, 스펙트럼이 협소하기 때문에 소정의 두께로 재료에 에너지를 보내는데 이용될 수 있다. 넓은 방출(55)은 플라즈마와 같이 강한 전기장으로 영역들을 탐색하는데 이용될 수 있다. 장 기울기 콘트라스트로 코딩된 맵이 얻어진다.
도 8은 본 발명의 또 다른 적용, 즉 언듈레이터에 재집속된 고속의 전자빔을 주사함으로써 고속의 X 빔을 발생하는 하는 것을 도시한 것이다.
61로 표시된 강한 레이저 펄스가 고속으로 그리고 약 1019원자/㎤ 밀도로 가스 제트(63)에 집속된다. 제트 길이에 맞는 초점길이를 갖는 광학 포커싱이 사용되어 레이저가 이들을 여과 없이, 즉, 갈라지는 번개와 같은 폭발 없이 규칙적으로 전파된다. 실험실에서 실험에 따르면 레이저의 경로에 소정의 전자들이 레이저 장에 의해 "갇힐" 수 있는, 즉, 이들이 레이저를 따르고 전파 방향으로 모두 고에너지로 가속화되는 것으로 나타났다. 전자들의 최종 에너지는 레이저의 지나간 자국을 쫓아 갇히도록 전자들이 주입되는 제트 영역에 따른다. 전자들의 에너지는 제트의 진입시 주입 영역이 국소화될 때 높아질 것이고 배출구에서 국소화되는 경우 상대적으로 더 낮아질 것이다. 전자들은 약간 발산빔(65) 형태의 플라즈마로부터 나오며 레이저 펄스의 기간에 따른 기간에 맞춰 실행된다. 고속빔(65)은 사중극자 자석(67) 또는 직렬로 실장된 다수의 사중극자 자석들에 의해 공간상 재집속된다. 다수의 사중극들을 이용해 전자들의 경로가 재집속되게 교정을 연이어 수행할 수 있으며, 이는 기술적으로 실행하기가 더 간단하고 단일의 더 강력한 사중극자 자석을 이용하는 것보다 에러가 덜 발생한다. 자석의 자기장 값은 입사빔 전자의 에너지로 분산과 관련 있다. 재집속되고 따라서 69로 표시된 수렴 전자빔이 언듈레이터(71)로 주입된다. 언듈레이터는 전자들이 통과시 물결치고 가속된 전자에 의한 복사 방출의 물리적 원리에 따라 전방으로 X선을 방사하도록 번갈은 극성들을 가진 연이은 자석들로 구성된다. 번갈은 자석들의 주기와 이들의 출력은 X선 방출의 스펙트럼 범위를 정의한다. 자석들이 전자들의 주사 에너지와 정렬되게 조절되면, 언듈레이터에서 물결치면서 전자들이 진행함에 따라 X 선 방출의 출력이 증가되고 얻어진 X선 스펙트럼은 협소해진다. 즉, 위상과 구성상 방출 간에 정렬이 있다. 전자들을 편향시키고 X선 빔만을 존속시키기 위해 쌍극 자석(73)이 언듈레이터의 배출구에 위치된다. X선은 참조번호 75로 표시되는 반면에, 편향된 전자빔은 77로 표시된다. 빔(75)은 고속의 X선 입자빔이며 펄스형 X선 레이저를 형성한다.
도 8에 따른 장치는 사중극자 자석들 및 언듈레이터의 특징에 따라 최적의 정렬을 갖기 위한 전자들의 에너지인 가스 제트의 밀도를 조절할 가능성을 제공한다.
따라서, 도 8은 강한 레이저(61) 및 고속 제트(63)의 상호작용으로부터 펄스형 x선 레이저의 실행을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 제 3 적용, 즉, 순환식 컨버터에 의해 고속의 전자빔의 변환에 의해 고속의 감마빔을 발생하는 시스템을 도시한 것이다.
이 적용에서, 강한 레이저 펄스(77)가 가스 제트(79)에 고속으로 그리고 약 1019/㎤의 밀도로 집속된다. 레이저를 집속하기 위해, 제트의 길이에 맞는 초점길이를 갖는 포커싱 광학기들이 이용되어 레이저가 어떠한 여과 없이, 즉, 갈라지는 번개와 같은 폭발 없이 규칙적으로 전파된다. 이는 제 2 적용의 범위내에서 설명된 바와 같이, 실험실 실험으로 레이저 경로의 소정 전자들이 레이저의 장에 의해 "갇힐" 수 있고 전파 방향으로 모두 고에너지로 가속화되는 것으로 나타났다. 상술한 바와 같이, 전자들의 최종 에너지는 레이저의 지나간 자국을 쫓아 갇히도록 전자들이 주입되는 제트 영역에 따른다. 전자들은 약간 발산빔(81) 형태의 플라즈마로부터 나오며 레이저 펄스의 기간에 따른 기간으로 초과 실행된다. 전자빔은 가령 대표적으로 두께가 1mm인 탄탈륨 시트이며, 1cm/s 이상의 속도로 움직이고, 레이저가 각 충격시 손상시키는 표면의 재생을 허용하는 순환 컨버터(83)를 포함한다. 컨버터로 침투하는 동안, 전자들은 원자들의 충돌로 인해 느려져, "제동복사(bremsstrahlung)"로 알려진 효과로서 전방으로 향한 빔 형태의 감마선이 방출하게 된다. 85로 표시된 고속의 감마선 빔이 이로써 얻어진다. 이 전자빔은 고속의 감마선 빔을 얻을 가능성을 제공하고 편향된 전자빔(89) 형태의 전자들의 편향을 야기하는 쌍극 자석(87) 사이 컨버터를 횡단한다.
따라서, 도 9에 따른 장치는 고속으로 감마선 빔을 얻을 가능성을 제공한다. 제트(79)에 대해 상대적으로 순환 컨버터(83)의 주어진 위치에 대해, 컨버터의 두께를 변화시킴으로써, 출력시 얻은 감마선 개수, 즉, 감마 소스의 광도, 및 소스의 크기를 변화시킬 수 있다. 이들 감마선은 조밀한 재료를 조사하고 대표적인 50㎛의 해상도로 대상물의 단층촬영을 얻는데 이용될 수 있는 방사선 사진술 맵인 흡수 콘스트라스트에 의해 얻을 가능성을 제공한다.
강한 레이저 필스를 형성하는 제 2 장에 대한 제 4 적용을 하기에 기술할 것이다. 이 적용은 도 10에 따른 플라즈마 미러의 도입으로 강한 펄스들의 타임 클리닝을 추천한다.
강한 레이저 필스에서, 상호작용이 바람직하게 달성되는 재료의 조기 파열을 야기할 수 있기 때문에 강도가 완화될 때 상호작용 이용을 위해서 성가실 수 있는 기생광(증폭된 자발방출 또는 ASE)이 주요 펄스에 앞서 나와, 타겟의 구조가 미정된다. 이 기생광은 주요 펄스와 파장이 동일하고 편광도 동일하다. 따라서 광학적 선택이 쉽지 않다.
다른 한편으로, 주요 펄스의 강도보다 훨씬 더 낮은 강도로 기생광을 식별할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 참조번호 90으로 표시된 필터되는 레이저 펄스가 사용된 레이저의 파장에 대해 과임계 밀도로 유체 제트(92)에 입사된다. 제트(92)는 플라즈마의 분열이 발생하지 않는 한 펄스에 반투명하다. 따라서, 레이저의 영향(레이저 빔 표면적당 에너지)이 1 J/cm2 또는 주어진 펄스 데이터에 대해 같은 값에 달하지 않는 한, 또는 강도가 1010w/㎠에 도달하지 않는 한, 유체 제트가 투명한 채로 있고 펄스가 통과한다. 이들 제한들을 초과하자마자, 유체는 분열되고 과임계 플라즈마가 표면에 발생하여, 레이저가 표면에 더 이상 침투할 수 없게 된다. 따라서, 펄스의 나머지는 반사된다.
도 10은 반사된 레이저 펄스를 94로, 98로 표시된 노즐 파이프를 나가는 유체 제트(92)를 가로지르는 레이저 펄스를 96으로 도시한 것이다.
따라서, 이 적용에서, 고밀도 및 고속의 유체 제트(92), 특히 액체는 입사 펄스(90)의 초기에 기생의 중간 레이저 강도를 흡수하고 더 통제된 환경하에서 상호작용을 일으키는데 사용될 수 있는 펄스(94) 형태의 강한 강도를 반사하는 선택적 미러와 같이 동작한다.
강한 레이저 펄스 형태의 이 분야에 대한 제 5 적용은 펄스의 시공간 압축을 보장한다.
이 적용에서, 강한 레이저 펄스는 고속으로 그리고 약 1019원자/㎤의 밀도로 가스 제트에 집속된다. 제트 길이에 맞는 초점길이를 갖는 포커싱 광학기들이 이용되어 레이저가 어떠한 여과 없이 규칙적으로 전파된다.
이 펄스는 실제로 상대 위상이동을 갖는 다수의 파장들로 구성된다. 현재, 플라즈마는 파장에 따른 다른 위상지연을 유도하는 효과를 갖는다. 짧은 파장들은 긴 파장들보다 플라즈마에서 덜 빨리 이동한다. 그러므로, 플라즈마의 진입시 레이저 펄스의 2개의 다른 파장들 간에 구성된 상대 위상이동이 잘 선택되면, 즉, 플라즈마내 이동이 성분들을 재동기화할 수 있는 식으로 짧은 파장들이 긴 파장들에 앞서 플라즈마에 도달하면(주파수가 양으로 유도된다고 하면), 즉, 스펙트럼 성분들을 위상 뒤에 두면, 플라즈마는 펄스를 시간상 재압축하게 기여할 수 있다. 주파수 드리프트는 가령 DAZZLER라는 상표명의 장치에 의해 그 자체가 잘 알려진 식으로 얻어질 수 있다.
스펙트럼 성분들을 동위상에 둠으로써 시간상 재압축은 푸리에 관계 dT·dW=상수로부터 바로 나온다. 따라서, 펄스의 dW 위상에서 넓은 스펙트럼 치수는 펄스에 짧은 기간 dT을 제공한다. 그러므로, 플라즈마가 너무 많은 에너지를 흡수하지 않는다면 출력시 시간상 더 짧고 더 강한 펄스를 얻을 수 있다. 이 원리는 문헌에 광범위하게 설명되어 있는 것에 유의해야 한다. 이런 타입의 압축은 지금까지는 시간에 걸쳐 마모되고, 수 헤르쯔 미만의 속도만을 지원하며 60%의 에너지 효율(전송된 에너지 비율)을 갖는 격자들로 달성된다. 본 발명에 따른 장치는 약 20%의 에너지 효율로 고속으로 유체 제트로 압축을 얻을 가능성을 제공한다. 또한, 강한 펄스에 의해 형성된 플라즈마는 커효과(Kerr effect)에 의해 펄스의 공간 포커싱을 야기하고 이에 따라 제트의 배출구에서 펄스를 강화시킬 수 있다.
본 발명은 1021원자/㎤ 이상의 원자밀도를 얻을 가능성을 제공하는 것으로 입증되었다. 이 특징에 의해, 본 발명은 파이프를 떠난 제트 가스를 플라즈마로 이온화시키는 출력 레이저가 더 이상 전파할 수 없는 소위 임계 플라즈마 밀도를 얻을 가능성을 제공한다. 이 물리적 밀도는 하기의 표현식으로 주어진다:
Nc[/㎤] ~ 1.1×1021/L2[㎛]
여기서, L은 사용된 레이저의 파장이다.
따라서, 본 발명으로 0.750 마이크로미터 이상의 파장을 가진 임의의 출력 레이저에 대해 임계 원자밀도를 얻을 수 있다. 특히, 과학에 현재 사용되는 대다수의 출력 레이저를 이루는 티타늄:사파이어 레이저(L=0.81㎛)를 얻을 수 있다. 이 밀도로부터 레이저-플라즈마 상호작용이 매우 효율적인 커플링, 즉, 레이저 에너지를 플라즈마의 내부 에너지로 거의 전체적으로 변환을 보장하기 때문에 이는 강력한 이점을 갖는다.
다른 한편으로, 본 발명으로 강한 레이저 펄스의 비선형 시간 압축을 얻을 수 있다. 이를 위해, 강한 레이저 펄스가 약 1019원자/㎤의 밀도를 가지며 고속으로 가스 제트에 집속된다. 제트 길이에 맞는 포커싱 광학기들이 이용되어 레이저가 어떠한 여과 없이 규칙적으로 전파된다. 강한 펄스가 가스 제트를 교차할 경우, 이는 한편으로는 플라즈마의 광굴절률을 직접 변경시키고, 다른 한편으로는 펄스로 움직이는 매우 높은 진폭을 가진 플라즈마파를 발생한다. 이들 비선형 효과들 모두는 주파수 영역의 펄스에 대한 반응으로 작동하며, 이는 전면보다 더 빠른 펄스 이동의 후면을 갖는 시간영역의 결과를 갖고 펄스가 압축된다. 이 과정을 통해, 짧고 강한 펄스가 가스의 수 밀리미터에 걸쳐 가령 3 계수만큼 시간적으로 압축될 수 있고 따라서 압축되는 구조를 붕괴할 위험성이 전혀 없이 초강력 펄스를 발생할 수 있다. 고속 및 고밀도의 사용은 고속으로 강한 레이저를 형성하기 위해 현재 이용되는 기술들에 대한 대안인 단지 약 100 마이크로미터에 걸쳐 고속으로 이 공정을 실현가능하게 할 수 있다.

Claims (29)

  1. 플라즈마를 생성하는 방법에 있어서,
    400 바 이상 크기의 고압 하에서 솔레노이드 밸브(5)에 후속하여 솔레노이드 밸브의 배출 개구에 실장된 노즐 파이프(7)에 의해, 서브밀리미터 치수와 1020원자/㎤ 이상의 원자 밀도를 갖는 펄스형 유체 제트(F)와 레이저(L)를 생성하는 동작을 포함하고,
    상기 레이저(L)의 빔은 제트에 수직으로 지향되고, 진공 챔버(9) 내부의 노즐 파이프(7)를 떠나는 제트(F)에 작용하며,
    상기 솔레노이드 밸브(5)는 솔레노이드(18)와 상기 솔레노이드 밸브를 통한 유체의 통과를 위해 채널(16)을 신속히 개폐하기 위한 모바일 요소를 포함하고, 상기 솔레노이드 밸브는 솔레노이드에 의해 발생된 자기장의 영향 하에서 채널을 개방하기 위한 위치에서 이 채널에 수직으로 변위될 수 있고, 가압 유체의 영향 하에서 채널을 폐쇄하기 위한 위치로 복귀가 발생하며,
    채널(16) 주위의 에어갭(20)은 채널에 수직으로 지향되고 채널(16)을 개방하기 위한 위치를 향해 모바일 요소(24)의 변위를 야기하도록 의도되는 자기장 성분을 생성하는 결과를 낳는 비대칭을 모바일 요소(24)에서 포함하고,
    방법은 레이저 방향에서 고속으로 이온빔(59)을 생성하고 레이저에 수직한 방향에서 고속으로 이온(55)을 방출하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 생성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유체 제트의 원자 밀도는 값이 1021원자/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마를 생성하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유체는 헬륨과 같은 가스인 것을 특징으로 하는 플라즈마를 생성하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유체는 응집 제트와 같은 이상성(biphasic)인 것을 특징으로 하는 플라즈마를 생성하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유체는 물과 같은 액체인 것을 특징으로 하는 플라즈마를 생성하는 방법.
  6. 제 1 항에 따른 방법을 적용하기 위한, 플라즈마를 생성하는 장치에 있어서,
    가압 유체(1,2)의 소스, 솔레노이드 밸브(5)를 통한 유체의 통과를 위해 채널(16)을 신속히 개폐하기 위하여 400 바 이상 크기의 고압을 받는 솔레노이드 밸브(5) 및 상기 솔레노이드 밸브(5)에 의해 발생되고 서브밀리미터 치수를 갖는 펄스형 유체 제트를 가속시키고 구조화하도록 적용된 노즐 파이프(7)를 포함하고,
    상기 솔레노이드 밸브(5)는 솔레노이드(18)와 상기 솔레노이드 밸브를 통한 유체의 통과를 위해 채널(16)을 신속히 개폐하기 위한 모바일 요소를 포함하고, 상기 솔레노이드 밸브는 솔레노이드에 의해 발생된 자기장의 영향 하에서 채널을 개방하기 위한 위치에서 이 채널에 수직으로 변위될 수 있고, 가압 유체의 영향 하에서 채널을 폐쇄하기 위한 위치로 복귀가 발생하며,
    채널(16) 주위의 에어갭(20)은 채널에 수직으로 지향되고 채널(16)을 개방하기 위한 위치를 향해 모바일 요소(24)의 변위를 야기하도록 의도되는 자기장 성분을 생성하는 결과를 낳는 비대칭을 모바일 요소(24)에서 포함하고,
    서브밀리미터 치수의 노즐 파이프, 레이저의 빔이 노즐 파이프(7)의 배출구에서 유체 제트(F)에 작용하는 레이저(L), 플라즈마를 생성하는 장치가 위치되고 유체 제트(F)에 레이저(L)의 충돌을 발생시키는 진공 챔버(9)를 포함하며, 챔버(9) 내부에 진공을 생성하기 위해 터보-분자펌프인 펌프(10)를 포함하며,
    플라즈마를 생성하는 장치는 레이저 방향에서 고속으로 이온빔(59)을 생성하고 레이저에 수직한 방향에서 고속으로 이온(55)을 방출하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 생성하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    터보-분자 타입의 펌프로 진공이 챔버(9) 내부에 발생되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 생성하는 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    챔버(9) 내부에 10-7 바 크기의 진공이 발생되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 생성하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    수 피코세컨드 크기의 하나 또는 다수의 짧은 펄스들과 수 피코세컨드의 펄스들 간의 간격으로 구성된 강한 레이저빔(50)이 이용되고, 이 레이저 빔은 초고속으로 이 레이저에 대한 과임계 밀도를 가지며 유체 제트(52)에 집속되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 생성하는 방법.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    플라즈마를 나가는 고속의 이온빔(54)은 빔이 각각의 충돌시 손상시키는 표면의 재생을 허용하기 위해 수십 내지 수백 마이크로미터의 알루미늄 시트와 같은 이동가능한 필터(57)를 사용함으로써 레이저 축에서 필터되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 생성하는 방법.
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