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k h h llInkohärente Lichtquellen
VUV- und EUV-Strahlungsquellen
Sergej FriesenSergej Friesen06.05.2011
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 106.05.2011
GliederungGliederung
• Definition VUV/EUV
• Auftreten der Strahlung
• Erzeugung der Strahlung• Erzeugung der Strahlung
• technische Verwendung
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 206.05.2011
Definition VUV/EUVDefinition VUV/EUV
• VUV-Strahlung (Vakuum Ultraviolette Strahlung) im Bereich λ≈ 20 –190 nm
• EUV-Strahlung (Extreme Ultraviolette Strahlung) ( g)im Bereich λ≈ 0,1 –20 nm
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 306.05.2011
Auftreten der VUV-/EUV-Auftreten der VUV /EUVStrahlung
• heißem Plasma
• Synchrotronstrahlung
• „Atmosphäre“ der Sonne (Sonnenkorona)( )
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 406.05.2011
Erzeugung von VUV-/EUV-Erzeugung von VUV /EUVStrahlung in Plasma
• Problem: Notwenige Energiedifferenzen existieren in äußeren Schalen von neutralen existieren in äußeren Schalen von neutralen Atomen und Molekülen nicht!
• Lösung: Die Energiedifferenzen bis zu mehreren 100 eV sind in den in den äußerenmehreren 100 eV sind in den in den äußerenSchalen mehrfach ionisierter Atome („Plasma“) möglich
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 506.05.2011
möglich
Erzeugung von PlasmaErzeugung von Plasma
elekt ische Entlad ng• elektrische Entladung
• Laserstrahlung• Laserstrahlung
• Synchrotronstrahlung• Synchrotronstrahlung
• Gamma-StrahlungGamma Strahlung
• ...
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 606.05.2011
Entstehung von VUV-/EUV-Entstehung von VUV /EUVStrahlung in einer Gasentladung
• Anlegen eines elektrischen Stromes an ein dielektrisches Gas (z B : Xenon Lithium)dielektrisches Gas (z.B.: Xenon, Lithium)
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 706.05.2011
• durch Stoßionisation wird das Gas leitend
• Entstehung eines Lawineneffektes
• kaltes Plasma wird durch ein Magnetfeld zu heißem und dichtem Plasma komprimiert („Pinch-Effekt“ )
• Rückfall auf niedrigere Energieniveaus führt zur Emission von Photonen im VUV-/EUV-Wellenlängenbereich
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 806.05.2011
• Unterschiedliche Konzepte: -Zündung der Entladung -Geometrie der Entladungskammer -Art und Auslegung des Pulsstromgenerators
• Gemeinsames Prinzip: -gepulste Hochstromentladung -Pinch-Effekt
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 906.05.2011
Entstehung von VUV-/EUV-Strahlung g / gin laserinduzierten Plasmen
• Unterschiedliche Formen des Targets möglich: -Zylinder-Zylinder-dünne Folie ("Tape-Target")-tropfenförmiges Target-tropfenförmiges Target-kristallisierte Tröpfchen (Pellets)dampfförmiges Target (Gas Puff Target)-dampfförmiges Target (Gas-Puff-Target)
-dünner Flüssigkeitsfilm
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 1006.05.2011
Entstehung von VUV-/EUV-Strahlung in g glaserinduzierten Plasmen ("Tape-Target")
• Linienfokus eines Lasers mit Pulsspitzen-leistungen im TW-Bereich wird auf eine dünne Metallfolie gerichtet
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 1106.05.2011
• Ionisation der Metallfolien-Atome innerhalb eines einzelnen oder von zwei aufeinander folgender Pulse
• Bildung eines Plasmakanals über die gesamte (Linien-)Fokuslänge( ) g
• Emission von Strahlung in Richtung der Emission von Strahlung in Richtung der Zylinderachse
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 1206.05.2011
Erzeugung von VUV-/EUV-Erzeugung von VUV /EUVStrahlung im Synchrotron
e--Strahl Magnetfeldg
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 1306.05.2011
• In einem Elektronenstrahl-Beschleuniger werden Elektronen beschleunigt (Energien bis zu mehreren 10 MeV)
• Elektronenstrahl wird in einer periodisch alternierenden Magnetfeldstruktur (elektromagnetisches Feld einer stehenden CO2-Laserwelle) transversal abgelenkt
• Bremsstrahlung wird in Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls emittiert
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 1406.05.2011
Technische Verwendung der Technische Verwendung der VUV-/EUV-Strahlung
• Lithographie
• Mikroskopie
• medizinische Radiologie
• Erforschung von chemischen, biologischen sowie atomaren Prozessen
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 1506.05.2011
sowie atomaren Prozessen
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.
Sergej FriesenSergej Friesen
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 1606.05.2011