(57)【要約】  特に窒化ホウ素ナノ材料であるナノチューブ、ナノシート、およびナノ粒子からの遷移放射を、光の生成に利用することができる。１３．５ｎｍ（９１．８ｅＶ）および６．７ｎｍ（１８５ｅＶ）を含む、マイクロチップリソグラフィの場合に関心のある光波長を、遷移放射光源によって、有用な強度で生成することができる。空間分布および強度のような相対論的荷電粒子ビーム特性のモニタリングに有用な光を生成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移放射光源であって、
ビーム軌道に沿って電子ビームを放出するように構成された電子ビーム入射器と、
前記ビーム軌道に沿って前記電子ビームを受け取って加速するように構成された電子加速器システムと、
前記ビーム軌道に沿った少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットであって、ナノチューブ材料、ナノシート材料、およびナノ粒子材料のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの遷移放射材料を有する遷移放射生成ターゲットと、を備える、遷移放射光源。
【請求項２】
前記少なくとも１つの遷移放射材料は、窒化ホウ素ナノチューブおよび窒化ホウ素ナノシートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項３】
当該光源は、多重電子ビーム蓄積用に構成されている、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項４】
前記電子ビームは、前記少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットの上流の前記ビーム軌道に沿ってラスタリングされる、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項５】
前記電子加速器は、エネルギー回収リニアックを含む、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項６】
前記電子加速器は、電子ビームダンプを含む、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項７】
複数の遷移放射生成ターゲットをさらに備える、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項８】
前記遷移放射材料は、窒化ホウ素ナノチューブおよび窒化ホウ素ナノシートを含む、請求項２に記載の遷移放射光源。
【請求項９】
前記遷移放射材料は、窒化ホウ素ナノシートを含む、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項１０】
前記遷移放射材料は、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および炭素ホウ化物のうちの少なくとも１つを含む追加の微粒子をさらに含む、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項１１】
前記追加の微粒子は、所望の光波長に対して最適化された平均サイズを有する、請求項１０に記載の遷移放射光源。
【請求項１２】
前記遷移放射材料は、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および炭素ホウ化物のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項２に記載の遷移放射光源。
【請求項１３】
前記追加の微粒子は、所望の光波長に対して最適化された平均サイズを有する、請求項１２に記載の遷移放射光源。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの遷移放射材料は、前記少なくとも１つの遷移放射生成ターゲット内に静電噴霧される、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットは、振動素子を含むチェンバを有し、前記振動素子は、前記少なくとも１つの遷移放射材料を前記チェンバ内のターゲットボリューム内に押し入れるように構成されている、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの遷移放射材料は、前記少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットを通って連続的に循環する、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項１７】
遷移放射光を生成する方法であって、
ナノチューブ材料、ナノシート材料、およびナノ粒子材料のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの遷移放射材料を有する遷移放射ターゲットに、相対論的荷電粒子ビームを通過させることを含む、方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの遷移放射材料は、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ナノシート、窒化ホウ素ナノチューブ粉末、窒化ホウ素ナノチューブマット、窒化ホウ素ナノシート粉末、窒化ホウ素ナノシートマット、窒化ホウ素ナノチューブ糸、および窒化ホウ素ナノシート糸、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
遷移放射光源ターゲットであって、ビーム軌道に沿って相対論的荷電粒子ビームを受け取って放出するように構成されたチェンバと、ナノチューブ材料、ナノシート材料、およびナノ粒子材料のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの遷移放射材料と、を備え、前記遷移放射材料は、前記チェンバ内にあって、前記ビーム軌道が前記少なくとも１つの遷移放射材料を通り抜けるように、配置される、遷移放射光源ターゲット。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの遷移放射材料は、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ナノシート、窒化ホウ素ナノチューブ粉末、窒化ホウ素ナノチューブマット、窒化ホウ素ナノシート粉末、窒化ホウ素ナノシートマット、窒化ホウ素ナノチューブ糸、および窒化ホウ素ナノシート糸、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の遷移放射光源ターゲット。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットは、振動素子を含むチェンバを有し、前記振動素子は、前記少なくとも１つの遷移放射材料を前記チェンバ内のターゲットボリューム内に押し入れるように構成されている、請求項１９に記載の遷移放射光源。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１６年９月６日に出願された米国仮特許出願第６２／３８３，８５３号、２０１６年９月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／３９７，０５０号、２０１６年９月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／３９８，９４１号、および２０１６年１１月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／４２７，５０６号に関連したものであり、これらの文献の各々は、その全体が参照により組み込まれる。
【政府支援に関する声明】
【０００２】
本発明の一部は、米国エネルギー省により認められたＭ＆Ｏ型契約番号ＤＥ−ＡＣ０５−０６ＯＲ２３１７７に基づき、政府の支援の下でなされたものである。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
【技術分野】
【０００３】
本開示は、ナノチューブ、ナノシート、およびナノ粒子からの遷移放射に関し、特に、光生成用の窒化ホウ素材料に関するものである。本明細書において解説する包括的な方法および実現形態は、一例としてマイクロチップリソグラフィに有用な１３．５ｎｍ（９１．８ｅＶ）および６．７ｎｍ（１８５ｅＶ）の光の生成、ならびに相対論的荷電粒子ビームおよび近相対論的荷電粒子ビームの空間分布特性のモニタリングに有用な光の生成、に用いられることがある。
【背景技術】
【０００４】
遷移放射（ＴＲ）は、相対論的荷電粒子が、誘電定数としても知られる比誘電率が異なる２つの材質の間の境界を横断して遷移するときに発生する。ＴＲ広帯域放射現象は、十分に理解および研究されており、そして、幅広く高エネルギー物理学、原子核物理学、および衛星探知機において、さらに粒子ビーム加速器用の様々なビームラインモニタにおいて、利用されている。ＴＲは、相対論的荷電粒子の検出器における光子源には最小限にしか利用されておらず、また、より高強度のＴＲ光子源をこれにより構成することが可能ではないかと指摘されてきた。ＴＲ強度は、相対論的粒子のエネルギーＥに概ね比例し、粒子軌道に沿ったＴＲ光子放射の開き半角は、概ねローレンツ因子γ＝Ｅ／ｍｃ2である。
【０００５】
これまでの技術では、ほとんどの状況において有用であるための十分な光子強度は生成されないので、ＴＲ光子源は幅広く開発されてはいない。
【０００６】
ＴＲ放射体に利用される材料は、典型的には、薄いシリコンウェハ、または多層箔を含む金属箔、またはポリエチレン、ポリプロピレン、もしくは類似の材料のランダム配向発泡層もしくは繊維層であった。システムに応じて、それらの箔、発泡体、または繊維は、真空中、ガス中、もしくは関心のあるＴＲ光子を通過させる他の材料中にあり得る。典型的なＴＲシステムの設計目標として、使用できる光子数の最適化、ＴＲ光子の分布および位置の最適化、ＴＲ材料によるＴＲ光子の自己吸収の最少化、ならびにＴＲシステム全体でのＴＲ面の数の最大化、が含まれるが、ただし、これらに限定されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
相対論的荷電粒子ビーム、エネルギー回収リニアック、多重ビーム蓄積、およびビームラスタリングに関連した加速器システムが、国際加速器学会で知られているが、それらは、有効な遷移放射材料がなければ、相対論的荷電粒子検出以外のＴＲ光子ビームの生成における使用は限定される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、例えば、高品質の窒化ホウ素ナノシート（ＢＮＮＳ）および高品質の窒化ホウ素ナノチューブ（ＢＮＮＴ）を含む、無機のナノシート、ナノチューブ、および／またはナノ粒子を利用したＴＲの生成について記載している。本明細書で使用する場合の「高品質」ＢＮＮＳという表現は、典型的には５層以下の原子層を有する六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）材料のシートの総称であり、「高品質」ＢＮＮＴという表現は、壁数、欠陥数が少なく、１０ｎｍ未満の直径、高結晶性構造を有し、無触媒プロセスを用いて製造されたＢＮＮＴの総称である。いくつかの実施形態では、高品質のＢＮＮＳおよびＢＮＮＴが好ましい場合があるが、特に明記されない限り、ＢＮＮＳおよびＢＮＮＴを採用してよいことは理解されるべきである。ＢＮＮＴのような材料は、相対論的電子ビーム中に配置されたときにＴＲを生成するために用いられることがあり、それには、例えば、マイクロチップリソグラフィに有用な１３．５ｎｍ（９１．８ｅＶ）および６．７ｎｍ（１８５ｅＶ）の光の生成、相対論的荷電粒子ビーム特性を特定するために利用できる光の生成、が含まれる。より低品質のナノ材料（例えば、以下の１つ以上を有していないことがあるＢＮＮＴ材料：少ない壁数、少ない欠陥数、１０ｎｍ未満の直径、高結晶性構造、無触媒で製造されたこと）を利用することもできるが、いくつかの光子エネルギーの透過性、金属不純物がないこと、ランダム配向を得ることが可能であること、ならびにカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）およびグラフェンの場合にはプラズマ周波数がより低い可能性があること、によって、高品質のＢＮＮＳおよびＢＮＮＴが好ましい実現形態となる。
【発明の効果】
【０００９】
ＢＮＮＳおよびＢＮＮＴ材料は、典型的な金属箔ならびにポリマ発泡体およびポリマ繊維と比較して、得られる単位質量当たりのＴＲ面境界の数が数桁大きい。従って、ＢＮＮＳおよびＢＮＮＴ材料によって、特に高品質のＢＮＮＳおよびＢＮＮＴによって、顕著に高効率のＴＲ源を製造することが可能である。特に、ＢＮＮＳは、ｈ−ＢＮ層の層数が少なく（すなわち、約１〜５層）、同じように、ＢＮＮＴの場合には、ｈ−ＢＮ壁の壁数が少ない。ＢＮＮＳおよびＢＮＮＴをＴＲ材料として使用すると、既存のＴＲ放射体と比較して、光子の強度は数桁の大きさで増加し、これにより、例えば、マイクロチップリソグラフィおよび低質量粒子ビームモニタを含む様々な用途のための有用な光子ＴＲ源の開発が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本アプローチの一実施形態によるＴＲの生成を示している。
【図２】図２は、本アプローチで使用され得る、合成直後に精製されたＢＮＮＴ材料のＴＥＭ像を示している。
【図３】図３は、本アプローチで使用され得る、単独の３壁ＢＮＮＴのＴＥＭ像を示している。
【図４】図４は、本アプローチで使用され得る、１００ミクロン厚のＢＮＮＴマットの写真である。
【図５】図５は、直径約９０ミクロンのＢＮＮＴ原糸のＳＥＭ像を示している。
【図６】図６は、５０ＭｅＶ電子ビームがＢＮＮＴ原糸に入射することによるＴＲ放射の画像キャプチャを示している。
【図７】図７は、本アプローチの一実施形態によるＴＲ光生成システムの概略図を示している。
【図８】図８は、本アプローチの一実施形態による、マイクロチップリソグラフィに有用なＴＲ光生成領域の平面図を示している。
【図９】図９は、本アプローチの一実施形態による、マイクロチップリソグラフィに有用なＴＲ光生成領域の側面図を示している。
【図１０】図１０は、本アプローチの一実施形態による、ビームの特性を特定するのに有用なＴＲ光生成領域において、相対論的荷電ビームを調べている図を示している。
【図１１】図１１は、相対論的荷電粒子ビームによるＴＲ光の生成および検出を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
特に窒化ホウ素ナノ材料であるナノチューブ、ナノシート、およびナノ粒子からの遷移放射を、光の生成に利用することができる。本明細書では、ナノチューブ材料、ナノシート材料、およびナノ粒子材料のうちの少なくとも１つを含む遷移放射材料を採用した種々の実施形態について開示する。その材料は、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ナノシート、窒化ホウ素ナノチューブ粉末、窒化ホウ素ナノチューブマット、窒化ホウ素ナノシート粉末、窒化ホウ素ナノシートマット、窒化ホウ素ナノチューブ糸、および窒化ホウ素ナノシート糸のような、窒化ホウ素ナノ材料を含み得る。図１は、相対論的荷電粒子１１（光速の少なくとも１０％の速度で運動する近相対論的荷電粒子を含むこともあり、それらは、いくつかの実施形態では、粒子が非相対論的であるときには光生成が顕著に減少することを当業者であれば理解できるように、より低速で運動する）が、誘電定数としても知られる比誘電率が異なる２つの材質１２と１３（そのうちの１つは真空であり得る）の間の境界１４を横断して遷移するときに発生するＴＲを示している。このＴＲ現象は、十分に理解および研究されており、そして、幅広く高エネルギー物理学、原子核物理学、および衛星探知機において、さらに粒子ビーム加速器用の様々なビームラインモニタにおいて、利用されている。ＴＲ現象は光子ビーム源として提案されてきたが、現在の実現では生成される光が低強度であることが理由で、または相対論的荷電粒子ビーム検出器の場合には単位面積当たりの質量が小さい検出器が強く望まれることが理由で、ＴＲは、幅広く利用されてはいない。単一の境界１４についての、光子検出層１６におけるＴＲ強度分布１５は、相対論的荷電粒子のエネルギーＥに概ね比例し、粒子軌道１８に沿ったＴＲ光子放射の開き角１７は、概ねローレンツ因子γ＝Ｅ／ｍｃ2である。ＴＲの当業者であれば理解できるように、典型的なＴＲシステムでは、生成される光子数を増幅するために、複数の箔もしくはウェハまたは様々な発泡体および繊維状マットで構成され得る複数のＴＲ境界もしくはＴＲ面を導入する。
【００１２】
真空中に配置された単一のＴＲ面についてのＴＲ全強度は、Ｓ＝αωpγ／３であり、ただし、αは微細構造定数１／１３７であり、ωpは、ｅＶで表すプラズマ周波数である。ｅＶで表す光子エネルギーＥの検討対象領域における、単一のＴＲ面についてのＴＲ強度分布は、ｄＳ／ｄＥ＝２αｌｎ（ωpγ／Ｅ）／πである。ＴＲ光源の強度を最大化することの一部は、相対論的電子ビームが遭遇するＴＲ面の数を最大化することによる。また、誘電材料の厚さも、形成長を特定するために重要であり、形成長は、波長と反比例関係にあり、すなわち、光の波長が短くなるほど、形成長は増加する。光の波長が形成長よりも長い場合には、生成された光を構成する光子は、それらの最大強度に達し、光の波長が形成長よりも短い場合には、その強度は低減する。急激な推移はなく、関心のある所与の波長範囲についての所与の実施形態において、ＴＲ材料における形成長分布が最適であることと、ＴＲ面の数が最適であることの間にトレードオフが存在する可能性がある。
【００１３】
図２のＴＥＭ像に示すように、本例では典型的には２ｎｍ〜１０ｎｍの直径および数百ｎｍ〜数百ミクロンの長さを有する高結晶性材料２１である、精製された高品質のＢＮＮＴ材料は、概ねランダム配向のＢＮＮＴを形成することができる。一般的に、「高品質」ＢＮＮＴとは、壁数が少なく（例えば、２壁をピークまたはモードとして、１〜８壁）、結晶構造において目視できる欠陥数が少なく、約１０ｎｍ未満の直径、高結晶性構造を有し、（必ずしもではないが）通常は無触媒で製造されるＢＮＮＴを指す。なお、高品質のＢＮＮＳおよびＢＮＮＴは、本明細書に記載の実施形態において好ましいが、それらの実施形態は、添付の請求項において別段の規定がある場合を除き、高品質のＢＮＮＳおよび／またはＢＮＮＴを適用することに限定されるものではないことは、理解されるべきである。図２に示す材料の場合、不純物塊２２で観測されるように、ホウ素、窒化ホウ素、および六方晶窒化ホウ素の不純物小粒子も存在する。これらの不純物２２は、その直径が約２００ｎｍ未満であって、かつ、この材料の全質量の約５０％未満を占めているときには、ＴＲの生成に対して最小限の影響しか及ぼさない。さらに、ｈ−ＢＮナノケージ２３およびｈ−ＢＮナノシート２４が存在することもあり、このような構造体は、その直径が２００ｎｍ未満であって、かつ、この材料の全質量の約５０％未満を占めているときには、ＴＲの生成に対して最小限の影響しか及ぼさない。それらのＢＮＮＴのいくつかは、数箇所２５に群で示すように、他のＢＮＮＴと繊維を形成するか、または他のＢＮＮＴと配向が揃っている。このように配向が揃うことは、ＴＲの生成に対して最小限の影響しか及ぼさない。さらに、ＴＥＭ像のための支持グリッドとして使用されるレース状カーボングリッド２６も図２において見られる。
【００１４】
図３は、レース状カーボン支持グリッドに装着された単独の３壁ＢＮＮＴ３１のＴＥＭ像を示している。図３に示すように、例示的な実施形態として製造された単独のＢＮＮＴ３１は、壁数の少ない高結晶性構造を有するものであった。図３に示す特定のＢＮＮＴは、円筒状に巻かれた３つのＢＮ壁を有し、これにより３壁ＢＮＮＴを形成している。ＢＮＮＴに関する場合に典型的には壁と表記または呼称されるものは、ＢＮＮＳ（図３には示していない）の場合には、平坦であって、典型的にはＢＮＮＳ材料の層またはＢＮ層と表記または呼称される。生産されたままの高品質ＢＮＮＴの壁数の分布は、２壁を壁数のピークとして、典型的には１〜８壁である。ＴＥＭ像を形成するときにＢＮＮＴを支持するために、レース状カーボングリッドを利用するが、これは、本アプローチのいくつかの実施形態では、存在しないことがある。平均ＢＮ層数が２以下である高品質ＢＮＮＳが文献で報告されている。
【００１５】
（通常は、平均壁数、または壁数のピークもしくはモードで表される）壁数が最小限であるとともに、不純物の量が最小限であるように製造されたＢＮＮＴが、本アプローチのいくつかの実施形態においてＴＲ源を最適化するために好ましい。壁数の分布は、図２および３に示すタイプのようなＴＥＭ像によってＢＮＮＴ材料を統計的に調査することにより、特定することができる。当業者であれば理解できるように、ピーク壁数は、概算値であり得る。ｈ−ＢＮナノケージおよびｈ−ＢＮナノシート不純物は別にして、不純物ホウ素粒子がバルク材料重量の１％未満であるとともに、平均壁数が約２である、精製されたＢＮＮＴ材料は、いくつかの実施形態では特に好ましい。不純物ホウ素粒子は、ほとんどの波長についてＴＲ光子の高い吸収性を有するが、ｈ−ＢＮ材料は一般的にはＴＲ光子の高い吸収性を有していない。その全体が参照により組み込まれる米国仮特許出願第６２／４２７，５０６号で解説されているように典型的には４５０℃〜７５０℃の範囲の水蒸気を伴う精製プロセスによって、ホウ素粒子と、さらに、いくつかの実施形態ではｈ−ＢＮナノケージおよびｈ−ＢＮナノシートを、除去することができる。また、高品質ＢＮＮＳ材料を用いてもよく、好ましくは、そのＢＮＮＳ材料が含有する不純物は、バルク材料重量の約１０％未満である。高品質ＢＮＮＳ材料は、いくつかの技術により、ＢＮＮＴ材料から開始して生産することができ、いくつかの好ましい実施形態では、平均壁数が約３壁であるＢＮＮＴ材料から開始して生産することができる。ＢＮＮＳ生産技術として、例えば、一連の、湿式化学的超音波処理、硝酸浴、リンス、遠心分離、選択的分離および乾燥、が含まれる。その結果として得られる材料は、典型的には、わずか数ミクロンの平均長を有するが、このオーダの長さは、本アプローチの多くの実施形態において許容できる。ＴＲは、遭遇される面境界の数および材料の厚さに依存するが、ＢＮＮＴ材料の長さには依存しない。高品質ＢＮＮＳ材料を利用する場合に、いくつかの実施形態では、効果的に、約１００ｎｍ〜数ミクロンのオーダの横断幅を有するＢＮＮＳを使用することがある。このアプローチにより、さらに後述するように、ターゲット均一性および放射損失が改善される。また、ＢＮＮＴ材料を強力に超音波処理することよって、ＢＮＮＳを生産することができる。例えば、約１時間の継続時間にわたってＢＮＮＴ材料を超音波処理することにより、ＢＮＮＴ材料のかなりの割合を、いくつかの実施形態では最大でＢＮＮＴ材料の５０％を、ＢＮＮＳ材料に転換させることができる。いくつかの実施形態では、ＴＲ材料は、以下でＢＮＮＳ−ＢＮＮＴと呼ぶＢＮＮＴとＢＮＮＳの混合物であり得る。さらに、精製されたＢＮＮＴ材料は、典型的には、ナノシートとしてのｈ−ＢＮ、およびナノケージとしてのｈ−ＢＮを含有する。これらのｈ−ＢＮ材料は、いくつかの実施形態では、これらも遷移放射面を提供するので、ＴＲ生成に好適に寄与する。しかしながら、ｈ−ＢＮ材料の典型的な形成長は、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料の形成長とは異なり得る。この差は、所与の実施形態における所与の波長でのＴＲの生成効率に影響を及ぼすことがある。なお、ＴＲ材料であるＢＮＮＳ−ＢＮＮＴにおけるＢＮＮＴとＢＮＮＳの相対量は、様々に異なる実施形態において異なり得ることは、理解されるべきである。
【００１６】
図４は、約０．５ｇ／ｃｍ3の密度を有する約１００ミクロン厚のＢＮＮＴ材料のプロトタイプマット４１を示している。図４のマット４１を生成するために使用される高品質ＢＮＮＴ材料は、質量で約５０％はＢＮＮＴであり、残りの５０％は、ホウ素粒子、窒化ホウ素、ｈ−ＢＮナノシートおよびナノケージ、の混合物である。ｈ−ＢＮ構造体は、典型的には約１０〜約５０ｎｍ幅の範囲内であるが、より大きな構造体がＢＮＮＴ材料中にあり得ることは理解されるべきである。図２は、ｈ−ＢＮナノケージ２３およびｈ−ＢＮナノシート２４の例を示している。相対的に極めて小さい粒子も、有効なＴＲ面に寄与するが、いくつかの実施形態において好ましいＴＲ材料では、関心のあるいくつかの光波長について、これらの「不純物」粒子は除去されている場合がある。不純物粒子は、多くの場合、より大きいサイズであるとともに、あればＴＲに寄与するであろう内部表面を欠いているので、平均して、不純物粒子は、ＢＮＮＴおよびＢＮＮＳと比較して、ＴＲの生成における効率がわずかに低い。ＢＮＮＴマット４１は、低強度の光源の場合、および、マットでの吸収が最小限であることで、光子が十分に高強度である光の場合に、有用であり得る。いくつかの実施形態では、マットを構成するＢＮＮＴは、最初に、数ミクロンのオーダの長さでナノチューブを形成するために、上述のように湿式化学的に処理されてよく、その後、その全体が参照により組み込まれる米国仮特許出願第６２／４２７，５０６号および上記において解説されているように精製されてよい。
【００１７】
粒子ビーム加速器では、微細なワイヤまたは糸をビームに通過させて、そのワイヤまたは糸からの様々な放射パターンを観測することにより、粒子ビームのプロファイルを測定することができる。図５は、ＢＮＮＴ糸としても知られる直径９０ミクロンのＢＮＮＴ原糸５１の一例を示している。本アプローチのいくつかの実施形態では、ＢＮＮＴ糸は、後述するように、ターゲットボリューム内に配置されるか、またはターゲットボリュームに引き通される場合がある。このような実施形態は、ビームプロファイリングの実施形態として特に有用であり得る。図５に示すものと同様のＢＮＮＴ糸を利用して、図６に示すＴＲ放射パターンを発生させた。図６のＴＲ放射パターン６１は、光波長領域内にあり、図５に示す直径９０ミクロンのＢＮＮＴ原糸５１と同様の直径１００ミクロンのＢＮＮＴ糸に衝突する５０ＭｅＶ、３ｍｍ幅の電子ビームで発生させたものである。このＴＲ放射パターンは、そのＢＮＮＴ糸に約１０，０００の面があることによって観測可能となったものであり、この面数は、ＢＮＮＴ糸の密度およびＢＮＮＴの平均壁数に基づいて推定されたものである。これらの面によって、図６に示すパターン６１をカメラが検出するのに十分な光学光子を発生させた。
【００１８】
また、カーボンがＢＮＮＳに相当するものとして、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）およびグラフェンを、ＴＲ光の生成に利用することもできるが、ＣＮＴのプラズマ周波数は、少なくともいくつかの参考文献によれば、１０ｅＶ以下のオーダであるため、それらは好ましい実現形態ではないであろう。プラズマ周波数は２８．８１（ρＺ／Ａ）1/2ｅＶであり、ρはｇ／ｃｍ3で表す密度であり、Ｚは原子番号であり、Ａは原子量であるとして、ＢＮＮＳおよびＢＮＮＴのプラズマ周波数は、標準的な方法を用いて約２９ｅＶと計算される。現在のところ、ＢＮＮＳまたはＢＮＮＴのプラズマ周波数について、その他の入手できる基準測定値はない。所与の波長のＴＲ光子の量は、そのプラズマ周波数と共に対数的に増加する。従って、いくつかの実現形態では、ＣＮＴおよびグラフェンが好ましいかもしれないが、概して、ＢＮＮＳおよびＢＮＮＴは、ＣＮＴまたはグラフェンよりも好ましい。特に、電気絶縁性のＢＮＮＳ−ＢＮＮＴの代わりに、ＣＮＴおよび／またはグラフェンの導電性粒子によって、ターゲットの形成がより容易に実現される実施形態において、ＣＮＴおよび／またはグラフェンは、好ましい場合がある。さらに、１ミクロン未満の特性寸法を有する他のナノ材料、および、場合によっては、ＢＮ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭素ホウ化物などの粒子のような、１００ミクロン未満の特性寸法を有するマイクロ材料を、利用することができる。これらのそれぞれについての課題は、所与の実施形態において関心のある光波長に対して、それらが光透過性であることである。このため、これらの追加の粒子は、１つ以上の所望の波長に対して最適化された平均サイズを有するものであってよく、それらは、所与の実施形態に応じて適切であれば、最適な粉末、マット、または糸で製造することができる。また、最適な数の面を形成する最小限の質量を有することが望ましい、いくつかの実施形態では、単位面積当たりの質量密度も検討事項であり得る。
【００１９】
相対論的電子ビーム中にＢＮＮＳ−ＢＮＮＴを配置することによって、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴによるＴＲ光源が形成されることがある。多種多様なＴＲ光源が可能であるが、１３．５ｎｍ（９１．８ｅＶ）および６．７ｎｍ（１８５ｅＶ）の光の生成のために最適化されたＴＲ光源の一例について、これらの２つの光波長はマイクロチップリソグラフィの場合に特に関心のあるものであるため、ある程度詳細に考察する。
【００２０】
図７は、ＴＲ光源７１、および電子ビーム軌道７２に沿った構成要素について、概略図を示している。当業者であれば理解できるように、この実施形態は、数ある中でも特にマイクロチップリソグラフィのような用途に適している場合がある。本例では、２００ＭｅＶ（加速後）の電子ビームを想定しているが、本アプローチは、数ＭｅＶ〜数ＧｅＶの電子ビームを有する実施形態において用いてよい。本実施形態では、入射器７５は、短いビームライン７６を介して線形電子加速器７８に約２ＭｅＶ〜約５ＭｅＶの初期電子ビームを供給する。加速器７８は、入射器７５によって供給された２ＭｅＶ〜５ＭｅＶのより低いエネルギーを約２００ＭｅＶまで増加させる。入射器７５は、例えば、３ＭｅＶの入射器であってよい。線形加速器７８は、原理的には常温加速器または極低温加速器であり得るが、好ましい実現形態では、線形加速器７８は、エネルギー回収リニアック（ＥＲＬ）として機能することが可能な極低温加速器であり得る。加速器がＥＲＬとして機能する実施形態は、エネルギー効率的であり得る。
【００２１】
図７に示す実施形態では、電子ビームは、２００ＭｅＶで線形加速器７８からビームライン７１１に沿って出て、合流セプタム７１２の位置でメイン光生成ループ７２に合流する。線形加速器は、典型的には、電子バンチを加速するために高周波ＲＦマイクロ波を用いる。マイクロ波キャビティは、電子加速器の当業者には周知のように、室温であるか、または超伝導高周波（ＳＲＦ）キャビティの場合には超伝導温度であり得る。ＳＲＦ加速器は、一般的に、よりエネルギー効率的である。合流セプタム７１２は、細長い静電素子と細長い磁気素子の組み合わせを利用して、入射ビームをメイン光生成ループのビーム軌道７２に合流させる。いくつかの実施形態では、電子加速器のための電子ビーム制御の当業者には周知のように、横方向ＲＦキャビティを利用してもよい。ＴＲターゲット位置７１４ａ〜７１４ｅにおいて、ターゲット上の全体的なビーム分布が均一になるように、電子ビームは、ビーム軌道７２の主リングのアクセプタンスにわたってラスタリングされてよい。さらに、線形電子加速器７８からの電荷パケットの位相は、互いに位相をずらして維持されてよく、これにより、いずれの時点においても、主リング７２において多数のパケットがいずれか１つの位置に到達することはない。ある１つの位置に多数の電荷パケットが到達すると、ビームを乱す可能性がある空間電荷効果および／またはコヒーレント放射効果が生じる。しかしながら、当業者であれば理解できるように、いくつかの実施形態では、短い時間枠内で生成される光量を増幅するため、またはコヒーレント効果から生成される光量を増幅するために、コヒーレント効果を生じさせることが望ましい場合がある。当然のことながら、そのような効果は、他のいくつかの可能性のある用途の中でも、特にマイクロチップリソグラフィの場合には望ましくないことがある。一方、コヒーレント効果は、パルス式およびパルスプローブ式の科学実験のためのＴＲ光を生成するのに効果的であり得る。
【００２２】
このＴＲ光源７１の例では、５つのＴＲ光ビーム７１５ａ〜７１５ｅ生成ターゲット７１４ａ〜７１４ｅを示しており、それぞれはメイン光生成ループ７２のセグメント７１３ａ〜７１３ｅ上にある。ＴＲ光ビーム７１５ａ〜７１５ｅ生成ターゲット７１４ａ〜７１４ｅの数は、１から２０超まで様々であり得る。図７は、説明を簡単にするために、５つのＴＲ光ビームのみを示している。
【００２３】
電子は、ＴＲ生成ターゲット７１４を通過するたびに、ＴＲプロセスのためにエネルギーを失い、さらに、電子は、ｄＥ／ｄｘとして知られるイオン化損失のために、２ＭｅＶ・ｃｍ2／ｇのレートで、少量のエネルギーを失う。この効果については、さらに詳細に後述する。シンクロトロン放射およびコヒーレントシンクロトロン放射のエネルギー損失機構は、実際には、検討対象のビーム電流レベルおよびピークビーム電流レベルの２００ＭｅＶビームについて、（１）電子ビームを曲げる場所の磁場をいずれも最小限にすること、（２）それらの曲げの曲率を最大限にすること、および（３）ビームエンクロージャの断面積または直径を最大限にすること、により排除することができる。特に、ＴＲターゲット７１４ａ〜７１４ｅが以下で説明するように機能する場合には、ＴＲ放射損失が主要なエネルギー損失機構となる。
【００２４】
図７の例では、セグメント７１３ａ〜７１３ｅとターゲット７１４ａ〜７１４ｅとＴＲ光ビーム７１５ａ〜７１５ｅの５回の繰り返しを含む、ＴＲターゲットセクションに続いて、電子ビームは、本装置に複数回循環するために、戻り行程７７に戻される。本明細書で記載するようなプロトタイプシステムは、ＴＲターゲットセクションの１０００回の通過を伴うものであったが、他の通過回数を用いてよいことは理解されるべきである。このような実施形態では、多重電子ビーム蓄積を効果的に採用する。１０００回目または最終回の通過に続いて、電子ビームを取り出すために、静電セプタムと細い磁気セプタムの組み合わせ７３および横ＲＦフィールドを用いてよく、そして、そのビームを線形加速器７８に誘導するために一連の磁石７４を用いてよく、そのビームを、線形加速器において入射器のビーム７６に合流させる。１０００回目の通過ビームは、加速器におけるＲＦ電力の略逆位相であり、このため、そのときのビームは入射エネルギーに近いエネルギーまで減速されている。これにより、加速器がＥＲＬとして機能する場合には、そのビームは、そのエネルギーの大部分を線形加速器７８におけるＲＦフィールドに付与する。線形加速器７８の終端で、数ＭｅＶの電子ビームをビームダンプ７１０に向けて偏向７９させてよい。当業者であれば理解できるように、電子バンチが加速器全体を通過して最終的にビームダンプ７１０に到達するときの電子バンチ軌道の制御は、ＴＲターゲット７１４ａ〜７１４ｅを１０００回通過した後に電子バンチを分離することができるように注意を払うべきである。
【００２５】
図８は、図７に示すＴＲターゲット７１４ａ〜７１４ｅのような、ＴＲターゲット８１の実施形態の平面図を示している。電子ビーム８３は、ターゲットチェンバ８２に入射し、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料８５の領域を通過して、光ビーム８６を発生させる。本実施形態では、１０００回通過させるものとして説明しているが、この例の１０００の個々の電子ビーム８３および光ビーム８６のうちの３つのみを図示している。電子ビーム８４を、磁石（図示せず）によって初期方向から逸らすように曲げることで、それらが初段ミラー８７に至らないようにする。ミラー８７は、光ビーム８６を、光源として利用される方向に変向および集束させる。初段ミラー８７は、チェンバ８２に貫通するＴＲターゲットボリューム内で発生する熱に耐えるために、ＴＲターゲット７１４ａ〜７１４ｅから十分に離間していなければならない。
【００２６】
図９は、本アプローチの一実施形態によるＴＲターゲット９１の側面図を示している。電子ビーム９９（１０００の個々のビームのうちの３つのみを図９に示していることに留意すべきである）は、ターゲットボリューム９８に入射して、光ビーム９５を発生させる。本実施形態では、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料９４は、振動ノズル９２から静電噴霧される。いくつかの実施形態では、ノズルの端９３を負に帯電させてよく、これにより、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料粒子が互いに引き付け合うことがないように、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴの個々の粒子に十分な電荷を有するというレイリー基準をＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料９４が満たすとともに、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ粒子は、回収室９７に向かってターゲットボリュームの底９６に引き寄せられる。ターゲットボリュームの底９６は、接地電位に保持され得る。静電力と重力の組み合わせによって、粒子の分散を誘起し、粒子はターゲットボリューム９８の中を通って進む。ＢＮＮＴおよび／またはＢＮＮＴ材料９４は加熱されることがあるが、いくつかの実施形態では、その温度は、黒体放射によって熱が除去されるようにターゲットボリューム９８を十分に大きく維持することにより、１９００Ｋ未満に維持され得る。なお、ＢＮＮＴ材料は、１９００Ｋ未満の温度では熱損傷を受けない。ターゲットボリューム９８、供給室９１０、および回収室９７の壁は、熱を除去するために、図示していない標準的な水冷ループまたは他の従来の冷却法によって冷却され得る。回収室９７に回収されたＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料９４は、供給室９１１に戻すように、機械的に再循環またはリサイクル（図示せず）させてよく、これにより、全体的な生成プロセスは連続的となる。いくつかの実施形態では、ＴＲターゲット９１全体は、真空下にあり得る。図８および９に示す実施形態は、数ある他の用途の中でも特にマイクロチップリソグラフィの実施形態においてＴＲ光を生成するのに特に有用であり得る。
【００２７】
ＴＲターゲット９１内のターゲットボリューム９８にＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料９４を供給するための追加の機構は、回収室９７内に振動素子を含むことである。振動素子は、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料９４をターゲットボリューム９８内に押し上げる。いくつかの実施形態では、マイクロチップリソグラフィのような用途に有用であるために出力光ビームの強度を十分に均一に維持するように、ターゲットボリューム９８内のＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料９４の平均密度に約±２％の均一性を与えるために、振動注入と静電注入の組み合わせを用いることがある。なお、所望の用途に適するように特定の実施形態に応じて種々の特徴を調整してよいことは理解されるべきである。
【００２８】
ターゲットボリューム９８内のＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料９４の密度は、関心のある光子エネルギーのための１つだけの光子吸収長を有することにより最適化されてよいが、いくつかの実施形態では、より長い長さを用いることで、光量を向上させることができる。考察中の本例の場合の光子波長、すなわちマイクロチップリソグラフィに有用な１３．５ｎｍ（９１．８ｅＶ）および６．７ｎｍ（１８５ｅＶ）の光のための光子吸収長は、それぞれ４×１０-5ｇ／ｃｍ2および１．８×１０-4ｇ／ｃｍ2である。本例では、ターゲット領域で発生する全パワーを低く維持するように、１３．５ｎｍと６．７ｎｍの両方の光の生成のために４×１０-5ｇ／ｃｍ2のターゲット長が用いられ、さらに追加の例として、６．７ｎｍのために１．８×１０-4ｇ／ｃｍ2の厚さが検討される。
【００２９】
以下の表は、マイクロチップリソグラフィ用途のために構成された例示的な実施形態についての全体的なパラメータを提示している。
【００３０】
【表１】
2019532353.tif 000003
2019532353.tif 000004
【００３１】
なお、表１の値は概算値であって、マイクロチップリソグラフィに有用である例示的な実施形態のために選択されたものであることは理解されるべきである。現在の加速器技術で達成できる条件に対して光出力を最適化するために、本例では、電子ビームエネルギー、電流、再循環回数、ターゲットボリュームの幅およびターゲットボリュームの高さを入力パラメータとして選択している。特に本アプローチの異なる用途のためには、他の値を用いてよいことは理解されるべきである。現在の１３．５ｎｍミラー技術で達成できるものに合わせて、２％の出力帯域幅を選択している。ターゲットボリュームの長さを決定するにあたっては、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴの温度を１９００Ｋ未満に維持しつつ、１ステーション当たりの全パワー損失をターゲットボリュームの壁で吸収する必要があると想定している。ターゲットボリュームにおける加熱のいくらかは、初段ミラー８７へと逃げていくとともに、入射ビームパイプに戻る。ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料の温度を上昇させる熱は、ＴＲ加熱と比較して、ほんのわずかである。
【００３２】
光子ビームのエミッタンスは、図１に示す光円錐１７について解説した光子円錐と、ターゲットボリュームの幅と高さの組み合わせと、を組み合わせることによって得られる。１層当たりの生成効率は、層の厚さ、層数、形成長と、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ配向をランダムにすること、から計算される。
【００３３】
１３．５ｎｍの場合の光パワー出力２９Ｗ、および６．７ｎｍの場合の光パワー出力４６Ｗは、図８の初段ミラー８７に送出される。上記の表における最後の項目の、６．７ｎｍの場合の９１Ｗとは、ターゲットが２倍の厚さの場合のものである。この出力を達成するために、ビームエネルギー損失（表１には挙げていない）を１０％未満に維持するようにして、ビームエネルギーを２５０ＭｅＶまで増加させているが、ターゲットボリュームに対しＴＲ放射によって生成されるパワーは、この条件について表に示すように、２倍をわずかに超えている。上記で提示した例の場合には、２％の帯域幅の値を選択している。しかしながら、６．７ｎｍ用として現在検討されているほとんどのミラーは、１％程度の帯域幅のものである。従って、６．７ｎｍの場合の出力光強度は、１％の帯域幅を考慮すると、上記の表１に示している値の半分となる。
【００３４】
マイクロチップリソグラフィの場合の上記の例では、広帯域ＴＲ光の生成のための、特に１３．５ｎｍおよび６．７ｎｍのＴＲ光の生成のための好ましい材料として、ＢＮＮＳおよびＢＮＮＴを重視しており、そしてある程度は、ＣＮＴおよびグラフェンを重視している。なお、異なる誘電定数によって面境界を形成することが可能なあらゆる材料によってＴＲ光が生成されること、ならびに、生成される光のスペクトルは、入射粒子のエネルギーおよびＴＲ面の構成に応じて、ＴＨｚおよび遠赤外線からＸ線さらにはγ線まで非常に広範囲であることは、理解されるべきである。１３．５ｎｍおよび６．７ｎｍの光について上記で提示した例では、いくつかの実施形態において、壁数が５〜５０超の範囲であり得る多壁ＢＮＮＴおよび多壁ＣＮＴならびに炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）ナノ粒子のような他のナノ材料は、金属不純物を有し得るとともに、結晶性よりも非晶性である場合があっても、好ましい実施形態であり得る。例えば、直径２０〜１００ｎｍのＢ４Ｃナノ粒子は、１３．５ｎｍおよび６．７ｎｍの光の場合の形成長により近く、これにより１粒子当たりの生成効率は向上し得る。しかしながら、これらの２０〜１００ｎｍのＢ４Ｃナノ粒子は、１粒子当たり１層しか有しておらず、従って、ＴＲ面は、はるかに少数になり、これにより全体的な効率は低下する。さらに、ＴＲ放射の自己吸収は、生成される光の多くの波長について、質量に比例し、その質量は半径の３乗に比例し、一方、冷却黒体放射は、半径の２乗に比例する表面積に比例する。相対論的荷電粒子ビームおよびＴＲ生成のためのターゲットの具体的な実施を設計する当業者であれば周知のように、ターゲット材料の選択を含む、所与の実施形態の最適化では、ＴＲ生成光の選択された関心のある波長の生成のために最適化する際に、これらの因子のすべてを考慮することになる。
【００３５】
図１０は、位置を含む、相対論的ビーム１０３のプロファイルを特定するためのＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ光源を示している。図１０のビーム１０３は、紙面から出てくる向きである。本実施形態では、好ましいＴＲ材料は、上述のように、ＢＮＮＳ、ＢＮＮＴ、またはＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ混合物であり得る。上述のように、他の材料を検討してもよいが、関心のある波長について、光透過性のレベルおよび熱安定性を考慮しなければならない。振動と負の電子パルスによる静電帯電との組み合わせによって、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴのパルス１０２をノズル１０６から放出する。ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ材料の波１０２は、ノズル１０６を離れると、グリッド１０４上の正電荷パルスとの組み合わせによって、概ね接地回収ボリューム１０７の方向に移動することにより、加速される。ビームコンテインメント１０５は、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴの流れおよび振動に影響を及ぼすことがないように、十分に離間している。ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴの流れは、これにより、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ流ＴＲ材料の多重波を発生させる。図１０は、簡単にするために、単一のＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ波１０２を示しているが、所与の瞬間に複数の波が存在し得ることは理解されるべきである。所与のＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ波１０２がグリッド１０４に到達すると、その極性は反転して、これにより、引き続きＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ波１０２は回収ボリューム１０７へと進む。ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ波１０２が相対論的荷電ビーム１０３を通り抜けると、ＴＲ光が発せられる。相対論的荷電ビーム１０３の空間プロファイルは、図１１に関して解説される、相対論的荷電ビーム１０３が磁石によってＴＲ光ビームから逸れるように曲げられた場所である相互作用領域の下流の検出器による光の２つの測定値によって特定され、それらの２つの測定値は、１）ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ波のタイミングおよび質量分布と相関している光強度、および２）光学遷移放射（ＯＴＲ）として知られる可視波長領域のＴＲ光について、光学素子からなる望遠鏡で撮像される、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ波１０２と粒子ビーム１０３との相互作用領域からの光分布、である。
【００３６】
図１１は、図４および１０に示す実施形態に関して上述した光源からのＴＲの撮像を示している。電子ビーム１１１は、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ光源１１２において、ＴＲビームまたは光エンベロープ１１４を生成する。電子ビーム１１１は、１つ以上の磁石１１３によって、ＴＲ光ビーム１１４から逸れるように曲げられる。ＴＲ光エンベロープ１１４は、前面ミラー１１５で反射して、ＴＲ光子検出器１１６に入射する。ミラー１１５のコーティングに使用される材料は、関心のあるＴＲ光子波長を最適に反射するように選択し得る。例えば、ＯＴＲによる光波長に対しては、典型的なアルミニウムまたは金のコーティングを利用することができ、ＴＲ光子検出器１１６は、典型的なＣＣＤカメラとすることができる。いくつかの実施形態では、ＴＲミラー１１５を省くことができ、ＴＲカメラ１１６を、図１１においてＴＲミラー１１５を示している位置に配置することができる。図１０および１１に示す実施形態は、ビームプロファイリングの実施形態として特に有用であり得る。
【００３７】
当業者であれば理解できるように、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ波１０２の位置で、または図４の上述のＢＮＮＴマット４１の場合のように、相対論的荷電ビーム１０３からの光の測定のために、ＯＴＲについては１０ミクロンの空間分解能を達成することができる。図４に示すようなマットの利点は、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴを利用する場合に、その材料をマット内に自己支持することである。さらに、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴマットは、図１０について解説したＴＲ光源システムの複雑さを伴わない。図１０に示すような、ＢＮＮＳ−ＢＮＮＴ粒子雲の利点は、非常に高電流の相対論的荷電粒子ビームのために、非常に少量の材料を使用することが可能であることである。
【００３８】
当業者であれば理解できるように、加速サブシステムの設計、ビームエネルギーの選択、ビーム電流および光学素子の選択に、高い柔軟性がある。本明細書で提示している例は、それらの概念の説明を誘導する役目を果たすものである。なお、本アプローチから逸脱することなく、実施形態を他の用途のために構成してよいことは理解されるべきである。本アプローチに記載の方法は、その趣旨または本質的特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施されてよい。従って、開示した実施形態は、あらゆる点で例示的なものとみなされるべきであり、上記の説明によって限定するものとみなされるべきではない。
【図１】
2019532353.tif 000005
【図２】
2019532353.tif 000006
【図３】
2019532353.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019532353.tif 000013
【図１０】
2019532353.tif 000014
【図１１】
2019532353.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月5日(2018.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移放射光源であって、
ビーム軌道に沿って電子ビームを放出するように構成された電子ビーム入射器と、
前記ビーム軌道に沿って前記電子ビームを受け取って加速するように構成された電子加速器システムと、
前記ビーム軌道に沿った少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットであって、窒化ホウ素ナノ材料を含む少なくとも１つの遷移放射材料を有する遷移放射生成ターゲットと、を備える、遷移放射光源。
【請求項２】
前記少なくとも１つの遷移放射材料は、窒化ホウ素ナノチューブおよび窒化ホウ素ナノシートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項３】
遷移放射光源であって、
ビーム軌道に沿って電子ビームを放出するように構成された電子ビーム入射器と、
前記ビーム軌道に沿って前記電子ビームを受け取って加速するように構成された電子加速器システムと、
前記ビーム軌道に沿った少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットであって、ナノチューブ材料、ナノシート材料、およびナノ粒子材料のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの遷移放射材料を有する遷移放射生成ターゲットと、を備え、
多重電子ビーム蓄積用に構成されている、遷移放射光源。
【請求項４】
前記電子ビームは、前記少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットの上流の前記ビーム軌道に沿ってラスタリングされる、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項５】
前記電子加速器システムは、エネルギー回収リニアックを含む、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項６】
前記電子加速器システムは、電子ビームダンプを含む、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項７】
複数の遷移放射生成ターゲットをさらに備える、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項８】
前記遷移放射材料は、窒化ホウ素ナノチューブおよび窒化ホウ素ナノシートのうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の遷移放射光源。
【請求項９】
前記遷移放射材料は、窒化ホウ素ナノシートを含む、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項１０】
前記遷移放射材料は、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および炭素ホウ化物のうちの少なくとも１つを含む追加の微粒子をさらに含む、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項１１】
前記追加の微粒子は、所望の光波長に対して最適化された平均サイズを有する、請求項１０に記載の遷移放射光源。
【請求項１２】
前記遷移放射材料は、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および炭素ホウ化物のうちの少なくとも１つを含む追加の微粒子をさらに含む、請求項２に記載の遷移放射光源。
【請求項１３】
前記追加の微粒子は、所望の光波長に対して最適化された平均サイズを有する、請求項１２に記載の遷移放射光源。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの遷移放射材料は、前記少なくとも１つの遷移放射生成ターゲット内に静電噴霧される、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットは、振動素子を含むチェンバを有し、前記振動素子は、前記少なくとも１つの遷移放射材料を前記チェンバ内のターゲットボリューム内に押し入れるように構成されている、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの遷移放射材料は、前記少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットを通って連続的に循環する、請求項１に記載の遷移放射光源。
【請求項１７】
遷移放射光を生成する方法であって、
窒化ホウ素ナノ材料を含む少なくとも１つの遷移放射材料を有する遷移放射ターゲットに、相対論的荷電粒子ビームを通過させることを含む、方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの遷移放射材料は、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ナノシート、窒化ホウ素ナノチューブ粉末、窒化ホウ素ナノチューブマット、窒化ホウ素ナノシート粉末、窒化ホウ素ナノシートマット、窒化ホウ素ナノチューブ糸、および窒化ホウ素ナノシート糸、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
遷移放射光源ターゲットであって、ビーム軌道に沿って相対論的荷電粒子ビームを受け取って放出するように構成されたチェンバと、ナノチューブ材料、ナノシート材料、およびナノ粒子材料のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つの遷移放射材料と、を備え、前記遷移放射材料は、前記チェンバ内にあって、前記ビーム軌道が前記少なくとも１つの遷移放射材料を通り抜けるように、配置される、遷移放射光源ターゲット。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの遷移放射材料は、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ナノシート、窒化ホウ素ナノチューブ粉末、窒化ホウ素ナノチューブマット、窒化ホウ素ナノシート粉末、窒化ホウ素ナノシートマット、窒化ホウ素ナノチューブ糸、および窒化ホウ素ナノシート糸、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の遷移放射光源ターゲット。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの遷移放射生成ターゲットは、振動素子を含むチェンバを有し、前記振動素子は、前記少なくとも１つの遷移放射材料を前記チェンバ内のターゲットボリューム内に押し入れるように構成されている、請求項１９に記載の遷移放射光源ターゲット。
【国際調査報告】
2019532353.tif 000016