(57)【要約】レーザビームとターゲットとの相互作用によって放射線または粒子を発生させるために、選択するターゲットが、真空筐体（４０）中の１０μｍ〜１ｍｍのサイズの固体粒で構成される粉体のフリーフロー（５）であり、レーザビーム（９）が、高強度パルスレーザビームであって、重力のみによって引き起こされる粉体フロー（５）に集光されて、１０００Ｐａ未満の内圧の真空筐体（４０）中で放射線または粒子を発生させる相互作用領域（８）が作り出されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームとターゲットとの相互作用により放射線または粒子を発生させる方法であって、選択するターゲットを、真空筐体（４０）中の１０μｍ〜１ｍｍのサイズの固体粒で構成される粉体のフリーフロー（５）とし、レーザビーム（９）を、高強度パルスレーザビームとし、重力のみによって引き起こされる粉体フローに集光して、１０００Ｐａ未満の内圧の真空筐体（４０）中で放射線または粒子を発生させる相互作用領域（８）を作り出すことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記真空筐体中の内圧が、０．１Ｐａ〜数パスカルである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記重力下の粉体のフリーフロー（５）を、供給漏斗（２０）から流し、当該供給漏斗（２０）は、使用する粉体の関数として選定される、水平から角度αで傾斜する壁面を有し、かつ当該供給漏斗の下部に、前記粉体のフリーフローの直径を決定する直径の流出開口部を有する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記角度αが、３０°〜４５°であり、前記流出開口部が、０．５ｍｍ〜５ｍｍの直径を有する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記粉体（２）を、相互作用領域の上に位置する供給手段に蓄え、レーザビーム（９）と相互作用しなかった残余の粉体（２’）を、相互作用領域の下に位置する回収手段（３０）に回収する請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記粉体供給手段（１０）と、前記レーザビームにより破壊されなかった粉体を回収する手段（３０）とが、同一かつ交換可能である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記フロー（５）中の粉体の流速が、１００ｃｍ3／ｈ〜５００ｃｍ3／ｈである請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記高強度レーザビーム（９）が、数フェムト秒〜数ナノ秒の継続時間と、１０12Ｗ／ｃｍ2を超えるピーク照度を有するパルスを有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記粉体（２）が、シリカ等の固体誘電体で構成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記粉体（２）が、１μｍ〜４５μｍの直径、および３０μｍ程度の平均直径を有する球状粒を含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記フリーフロー（５）が、エアロゲル粉体から形成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
Ｘ線、紫外線、γ線、電子またはイオンを発生させるための、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法の使用。
【請求項１３】
レーザビームとターゲットとの相互作用により放射線または粒子を発生させる装置であって、当該装置が、
−真空筐体（４０）；
−真空筐体（４０）の内部にある、１０μｍ〜１ｍｍのサイズの固体粒を有する粉体のフリーフロー（５）を作り出す装置（１０，２０，３０）；
−高強度パルスレーザビームを発振するレーザ光源（６０）；および
−高強度パルスレーザビームを、前記粉体のフリーフロー（５）と相互作用する領域（８）に集光するための集光手段（６）
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記重力下で粉体のフリーフローを作り出す装置が、供給漏斗を含み、当該供給漏斗が、使用する粉体の関数として選定される、水平からの角度αを有する円錐状の壁面を有し、かつ当該供給漏斗の下部に、前記粉体のフリーフローの直径を決定する直径の流出開口部を有する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記角度αが、３０°〜４５°であり、前記円錐状の漏斗（２０）の流出開口部（４）が、０．５ｍｍ〜５ｍｍの直径を有する請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記粉体（２）が、垂直な円筒部（１ｂ）につながる、頂部が下方を向いた円錐部（１ａ）を含む、相互作用領域の上に位置する供給手段（１０）内に蓄えられ、レーザビーム（９）と相互作用しなった残余の粉体（２’）が、相互作用領域の下に位置する回収手段（３０）内に回収される請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記相互作用領域の上に位置する供給手段（１０）と前記相互作用領域の下に位置する回収手段（３０）とが、同一かつ交換可能である請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記粉体のフローを完全に停止させることが可能な粉体フロー制御手段（３）を含む請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記供給手段（１０）と前記供給漏斗との接続が、取り外し可能である請求項１４、１６または１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記レーザ光源（６０）が、前記真空筐体（４０）の外部にあり、前記レーザビーム集光手段（６）が、前記真空筐体（４０）の壁面の窓部の形態をとっている請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記相互作用領域（８）と前記集光手段（６）との間に透明な防護手段（７）をさらに含む請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記防護手段（７）が、透明な材料の移動するストリップを含む請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記真空筐体（４０）の内圧が、０．１Ｐａ〜数パスカルである請求項１３〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記粉体のフリーフロー（５）と前記集光レーザビームとの相互作用領域（８）が、前記漏斗（２０）の流出開口部（４）の下方数ミリメーターの位置にある請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームとターゲットとの相互作用により、例えば、Ｘ線、紫外線、γ線、イオンまたは電子などの放射線または粒子を発生させる方法および装置にある。
【０００２】
高強度の集光パルスレーザビームと材料との相互作用について、研究が詳細に行われている。現在、このような相互作用下では、ターゲットにおいてプラズマが発生し、各種の放射線（例えば、Ｘ線または紫外線）、電子、またはイオンを放出し得ることがよく知られている。レーザによる当該放射線の発生は、多くの用途に適用できる可能性がある。この方法により発生した紫外線またはＸ線は、特に集積回路のＸＵＶリソグラフィーに使用され得るものである。それらの新規な時間特性（特に短い継続時間）のために、この方法により発生したＸ線はまた、医用イメージング（硬Ｘ線）およびＸ線顕微鏡法（軟Ｘ線）のための非常に有益な光源を構成する。レーザにより発生したイオン、より具体的にはプロトンについては、癌のプロトン治療用途が予想される。
【背景技術】
【０００３】
特に、超小型電子部品のＸＵＶリソグラフィー用途でＸ線または紫外線を発生させるために、高強度レーザビームと相互作用させるためのターゲットが多く提案されている。
【０００４】
特許文献１および特許文献２に提案された解決手段は、ターゲットとしてサブミクロンサイズの固体粒子を用いることにある。この粒径を有する粉体のフリーフローを得ることは極めて困難である。このため、特許文献１および特許文献２は、粉体を強制的に流動させてレーザと相互作用する領域に粉体の粒を輸送するために、ガスの使用を提案している。
【０００５】
上記解決手段には、極めて不利な点がある。ターゲットを囲うガスは、レーザビームの伝搬に影響を与え、特にＸ線または紫外線に関し、ターゲットより放出された放射線を、通常、かなりの量再吸収することになる。圧力ガスを使用すると、粉体−ガス混合物が出てくるノズルから放出された後に噴流が急激に空間的に膨張することにもなり、それによって相互作用領域中の材料の平均容積密度は低くなる。さらに、この急激な膨張のため、レーザビームと相互作用する領域をノズルの出口に近いところに配置する必要がある。この種の構造では、通常、レーザにより発生したプラズマによりノズルが急激に侵食され、この侵食によってさらにデブリが生成することが知られているため、この配置には、重大な不利点がある。
【特許文献１】特願平９−２４７３１号明細書（特開平１０−２２１４９９号公報）
【特許文献２】特開平１１−３４５６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決し、レーザにより発生したプラズマから放射線または粒子を発生させる状況において、用いられるターゲットに要求される主要な特性に関して重大な欠点なく、放射線または粒子を発生可能とすることを目的とする。
【０００７】
本発明はより詳しくは、高い局所容積密度、高い平均容積密度、および高いリフレッシュ速度を得、ガス雰囲気下を必要とせず、放出中はずっと、デブリの量をわずかな量とすることを目的とする。
【０００８】
本発明はまた、寿命が長く、単純で丈夫であり、安定性があって非常に多くの用途に使用し得る、放射線源または粒子源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、レーザビームとターゲットとの相互作用により放射線または粒子を発生させる方法であって、選択するターゲットを、真空筐体中の１０マイクロメートル（μｍ）〜１ミリメートル（ｍｍ）のサイズの固体粒で構成される粉体のフリーフローとし、レーザビームを、高強度パルスレーザビームとし、重力のみによって引き起こされる粉体フローに集光して、１０００パスカル（Ｐａ）未満の内圧の真空筐体中で放射線または粒子を発生させる相互作用領域を作り出すことを特徴とする方法により達成される。
【００１０】
好ましくは、重力下の粉体のフリーフローを供給漏斗から流し、当該供給漏斗は、使用する粉体の関数として選定される、水平から角度αで傾斜する壁面を有し、かつ当該供給漏斗の下部に、粉体のフリーフローの直径を決定する直径の流出開口部を有する。
【００１１】
当該直径は、有利には、０．５ｍｍ〜５ｍｍである。当該フローは、この供給装置と、レーザの衝突で破壊されなかった粉体を回収するための、下部ホッパとの間で起こる。
【００１２】
長時間にわたる運転が必要な場合は、本発明の好ましい使用形態としては、上部供給ホッパと、粉体のフローを制御する手段とを含む、相互作用領域の上に位置する粉体供給手段中に粉体を蓄えておく。そして、レーザの衝突で破壊されなかった残余の粉体を回収する手段を、レーザとの相互作用領域の下流の粉体経路に配置することが有利である。絶対に不可欠ではないのであるが、粉体供給手段と、レーザビームにより破壊されなかった残余の粉体を回収する手段は、同一かつ交換可能であることが好ましい。
【００１３】
粉体の流速は、有利には、１００立方センチメートル毎時（ｃｍ3／ｈ）〜５００ｃｍ3／ｈである。
【００１４】
粉体のフローは、好ましくは０．５ｍｍ〜５ｍｍの直径を有する。
【００１５】
高強度レーザビームは、有利には、数フェムト秒（ｆｓ）〜数ナノ秒（ｎｓ）の継続時間と、１０12ワット毎平方センチメートル（Ｗ／ｃｍ2）を超えるピーク照度を有するパルスからなる。
【００１６】
真空筐体の内圧は、１０００Ｐａ未満であり、好ましくは、０．１Ｐａ〜数パスカルである。
【００１７】
粉体は、シリカ等の固体誘電体からなっていてもよい。
【００１８】
粉体は、有利には、直径が１μｍ〜４５μｍで、平均サイズが３０μｍ程度にある球状粒を含む。
【００１９】
フリーフローはエアロゲル粉体から形成されてもよい。
【００２０】
本発明はまた、レーザビームとターゲットとの相互作用により放射線または粒子を発生させる装置であって、当該装置が、
−真空筐体；
−真空筐体の内部にある、１０μｍ〜１ｍｍのサイズの固体粒を有する粉体のフリーフローを作り出す装置；
−高強度パルスレーザビームを発振するレーザ光源；および
−高強度パルスレーザビームを、前記粉体のフリーフローと相互作用する領域に集光するための集光手段
を含むことを特徴とする装置を提供する。
【００２１】
好ましい実施態様では、重力下で粉体のフリーフローを作り出す装置は、供給漏斗を含み、当該供給漏斗は、使用する粉体の関数として選定される、水平からの角度αを有する円錐状の壁面を有し、かつ当該供給漏斗の下部に、粉体のフリーフローの直径を決定する直径の流出開口部を有する。
【００２２】
当該漏斗の円錐状の壁面の水平からの角度αは、好ましくは３５°〜４５°である。
【００２３】
円錐状の漏斗の流出開口部は、好ましくは０．５ｍｍ〜５ｍｍの直径を有する。
【００２４】
粉体は、有利には、垂直な円筒部につながる、頂部が下方を向いた円錐部を含む、相互作用領域の上に位置する供給手段内に蓄えられ、レーザビームと相互作用しなかった残余の粉体は、有利には、相互作用領域の下に位置する回収手段内に回収される。
【００２５】
相互作用領域の上に位置する供給手段と相互作用領域の下に位置する回収手段とは、同一かつ交換可能であってよい。
【００２６】
本発明の装置は、特に粉体を脱気する初期段階において、前記粉体のフローを完全に停止させることができる粉体フロー制御手段を含む。
【００２７】
好ましい実施態様では、フロー制御手段は、粉体供給手段内に含まれ、同一の手段が、粉体受取手段内に含まれる。本実施態様は、ハンドリングを容易にする。当該構造においては、供給手段と、例えば傾斜αの供給漏斗からなる供給装置との接続は、粉体フロー制御手段についての制御信号を真空筐体の外部に伝送する手段と同様に、取り外し可能である。
【００２８】
変形例では、フロー制御装置は１つだけであり、供給手段より上の位置に固定されている。この構造では、粉体供給手段および粉体受取手段を、受取手段として取扱って運転できるように、取り外し可能な底部が、粉体供給手段および粉体受取手段の下端部に配置されている。
【００２９】
好ましい実施態様では、第一の供給ホッパは、供給漏斗の流出開口部の切断部以上の寸法の切断部を有するダクトにつながる円錐またはピラミッド形の下端部を有する。フロー制御手段は、このダクトに取り付けられており、通常、円筒形である。好ましい実施態様では、フロー制御手段は、供給手段から供給漏斗まで粉体を供給するダクトの断面において、狭部を有する。この狭部は、フローを横断する軸の周りを回転可能な円筒形または球状の部分により終端され、供給漏斗への粉体の必要とされる流速に対応する切断部の開口部が、この狭部を通過する。粉体フロー制御手段は、当該フローを完全に停止させることができるものであり、様々な形態をとってよく、例えば、通常のオン−オフ様式で採用される１／４回転バルブと同様の方法で動作してよい。
【００３０】
特定の実施態様では、レーザ光源は、真空筐体の外部にあり、レーザビーム集光手段は、真空筐体の壁面の窓部の形態をとる。
【００３１】
当該装置は、当該集光手段にダメージを与えるデブリから防ぐために、相互作用領域と集光手段との間に透明な防護手段を含んでよい。
【００３２】
当該防護手段は、例えば、透明な材料の移動するストリップを含んでよい。
【００３３】
粉体のフリーフローと集光レーザビームとの相互作用領域は、漏斗の流出開口部の下方数ミリメートルの距離、またはそれよりも離れた距離に位置してよい。
【００３４】
ターゲットの周りの圧縮ガスの噴出を利用することを含む先行技術の実施形態とは異なり、本発明は、粉体フローが通過する開口部から距離が離れていてさえも、固体粒の噴出の小さい発散および高い平均容積密度を達成するものである。従って、集光レーザビームと相互作用する領域は、流出開口部から比較的離れた距離に位置することができる。
【００３５】
本発明のターゲットの使用は、先行技術に対し、多くの技術的な利点を有する。
【００３６】
高い局所容積密度の尺度を考えるとまず、ターゲットがレーザエネルギーを効果的に吸収することができる特性が必須であり、従って、レーザエネルギーのエネルギー放射線（Ｘ線、ＵＶ、電子、イオン）への変換が高効率であることである。より具体的には、ターゲットの局所密度は、通常は、固体または液体の密度のオーダーでなければならない。
【００３７】
小さな固体粒からなる本発明のターゲットは、局所材料密度は、レーザエネルギーを効率的に吸収し、その結果、放射線の高い放出を確保するのに、十分に高い。
【００３８】
高い平均容積密度の尺度は、高い放射線のトータル流束を得るべき場合に必須となる特性である。例えば、ターゲットが、レーザの焦点のサイズよりも、ずっとはるかに小さいサイズの低密度の粒子（例えば、液滴）で構成されているのであれば、粒子の密集度は、レーザの焦点体積が多数の粒子を含むのに十分に高いことが不可欠である。そうでない場合には、レーザエネルギーの多くが、ターゲットと相互作用せず、得られる放射線のトータル流束が低くなってしまう。
【００３９】
本発明では、フローはフリーであり、特にキャリアガスの不存在下で作用され、フロー中の粒間の距離は短く、よってターゲットは、高い平均密度を有する。レーザの焦点が、粒のサイズよりもずっとはるかに大きい直径を有しているのであれば、多数の粒を含有することになり、レーザビームの大部分が材料と相互作用することが保証される。
【００４０】
別の尺度は、各レーザ照射の後、ターゲットは、レーザにより局所的にプラズマに変換され、そのため破壊されるという事実を考慮する。従って、ターゲットを移動させる、または次のレーザ照射前にターゲットが元の構造に戻るのを待つことが有益である。必要とされる時間の逆数であるリフレッシュ速度は、本発明で想定される用途においては、できるだけ高くなければならない。
【００４１】
例えば、本発明では、粉体流出開口部から数ミリメートルまでの距離において、通常１０センチメートル毎秒（ｃｍ／ｓ）程度の粒の落下速度を達成できる。当該速度は、リフレッシュ速度を決定し、その結果、この独特のターゲットに用いるべきレーザの最大繰返しレートを決定する。従って、１０μｍの焦点に集光されたレーザビームについては、１回のレーザ照射を受けた固体粒のいかなる部分も、次のレーザ照射までに焦点体積から脱しなければならないことを望む場合には、レーザの繰返しレートは、１０ｋＨｚを超えてはならない。この繰返しレートは、多くの工業用途にとって好都合であり、よって本発明は、高リフレッシュ速度の尺度に対するよい解法を提供する。さらになお、粉体の流速は、上部ホッパに残存する粉体の量には依存しておらず、それが装置の重要な特性を構成している。これは、粉体フローに固有の特性であり、例えば、砂時計によって時間を計測するのに用いられている。
【００４２】
別の品質の尺度は、発生するデブリの量が少ないことである。ターゲットは照射毎にレーザビームによって破壊されるため、デブリ（イオン、高温の材料凝集体）がターゲットから発生し、堆積し得る。そして、長期的には、ターゲットの周囲の機器（例えば、レーザ光学部品）にダメージを与え得る。レーザにより発生する放射線源の用途においては、発生するデブリの量を最小限にすることが不可欠である。
【００４３】
本発明では、粒が小さいため、ターゲットからデブリはほとんど発生しない。特にシリカおよびアルミナの各種粉体を有するターゲットを用いても、数百時間の運転後に実験筐体内には材料が顕著に堆積しないことが見出された。
【００４４】
またなお、ターゲットが比較的濃い（１００Ｐａ程度）ガス媒体に囲まれていた場合には、ターゲットの前方でビームの伝搬が影響を受け、それが、通常はレーザビームとターゲットが合わさるのを悪化させることにも留意されたい。さらに、特にＸ線または紫外線に関し、ターゲットの周りのガス雰囲気は、通常、ターゲットより放出された放射線をかなり再吸収することになる。
【００４５】
本発明では、フローがキャリアガスに影響を受けることがないため、レーザビームがターゲットと相互作用する前に歪められることもなく、ガス不存在の雰囲気は、有利である。さらに、レーザにより発生したプラズマから放出された放射線（特にＸ線および紫外線）の再吸収は、非常に少量である。
【００４６】
ターゲットの寿命は、ターゲットが、交換の必要がなく、また使用者による介入の必要もなく、使用を継続できる期間である。材料の流速（例えば、液体の噴出についての流速）、またはターゲットを構成する材料のコストが、重要な制限要素となり得る場合がある。
【００４７】
本発明では、例えば、漏斗の開口部のサイズが１ｍｍであった場合、測定された材料の流速は、２５０ｃｍ3／ｈ程度である。従って、例えば、１０リットル程度の体積を有する粉体ホッパが使用される場合、数十時間もの間中断なく放射線が発生され得るという結果となる。それ故に本発明の装置は、かなりの長寿命を有するターゲットを非常に簡単に含むことができる。さらに、ホッパに残存する粉体の量は、流速に影響を及ぼさない。
【００４８】
単純、丈夫および安定性という特色は、多くの用途において極めて重大であり、コストと効率に関して決定的である。
【００４９】
本発明の装置は、非常に単純である。大型のポンプ手段や固体フィラメントを必要とし、高度化された機器安定化法を使用する、例えばガス雰囲気の凝集体などの他の源と異なり、本発明の装置は、高度化された高価なハードウェアを必要としない。故障のリスクも非常に少ない。粉体を適切に選択すれば、得られるフローは非常に安定している。
【００５０】
最後に、粒子または放射線を発生する装置において、ターゲットは多用途でなければならない。従って、ターゲットの化学組成は、できるだけ自由に選択できることが重要である。Ｘ線または紫外線に関し、ターゲットの組成の選択により、放射線の流束を利益のあるスペクトル範囲で最適化できる。イオンに関しては、その選択が、得られるイオンの性質を決める。
【００５１】
本発明に照らして、ターゲットは、その使用に非常に自由度がある。絶縁体でも金属でも、固体状態で得ることができるいかなる化合物も、粉体の形態に調製することができ、そのため、本発明の目的に使用可能である。なお、本発明は、レーザビームと相互作用しなかった全ての粉体を回収し、直接再利用してよいため、高価な固体化合物に関して特に有利である。
【００５２】
最後に、粉体によっては、粉体のフローの発散は、小さい（１°以下）。これにより、レーザビームと相互作用する地点を粉体流出開口部から離して配置することができ、よって供給装置の侵食のリスクを回避することができる。
【００５３】
本発明の主題と対照的に、先行技術の装置で使用されるターゲットは、上記で規定した尺度のすべてを満たしてはおらず、１つ以上の大きな不利点を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
本発明の他の特徴および利点を、例として開示する特定の実施態様の添付図面を参照しながら以下の記載によって示す。
【００５５】
図１は、本発明の特定の実施態様を示す図であり、当該実施態様では、例えば、Ｘ線、紫外線、γ線、電子またはイオンのような、様々な種類の放射線を発生するまたは粒子８０を放出するために、高強度の集光パルスレーザビームのターゲットとすることを意図した固体粒子のフリーフロー５が真空中に作り出されている。
【００５６】
本発明の重要な特徴は、粉体のフリーフロー５を構成する固体粒のサイズの選択であり、当該固体粒は、１０μｍ〜１ｍｍのサイズでなければならない。
【００５７】
粉体２は、最初は、ダクト１ｂにつながる円錐状の底部を有するホッパ１ａからなる供給手段１０に含まれている。粉体のフローは、回転駆動ロッド１３に取り外し可能なように接続された、バルブ１ｄからなる制御装置によって制御されている。粉体ホッパに充填中、または真空化の際の粉体の脱気中は、当該バルブは閉じられている。当該バルブ中は、運転中は開かれており、粉体は重力下、粉体供給手段１０と同一かつ交換可能な粉体回収手段３０の中へと自由に流動する。いったん、粉体が供給手段１０の底部に到達すると、粉体は、通常は円錐状の供給漏斗２０からなる供給装置の方へ出て、その後、供給装置の底部にある開口部４を通って真空筐体の方へ出て、連続したフロー５となる。このようにして、高密度の固体粒を含む円筒体積が得られる。レーザビーム９は、このフローに集光されている。固体粒は、レーザエネルギーの一部を吸収し、そのエネルギーを放射線８０の形態で返還する。得られる放射線の種類とそのエネルギー範囲は、選択した粉体の性質とレーザビームの特性に依存する。レーザと相互作用しなかった粉体は、回収手段３０にて収集される。装置全体は、筐体４０内に設置され、当該筐体内では、レーザビーム９の伝搬が残存ガスによって損なわれず、かつプラズマによって放出された放射線８０（特にＸ線および紫外線）がごく短距離において再吸収されないのに十分な程度に圧力が低くなっている。十分な粉体のフロー（高平均密度、低発散）を得るためには、供給手段１０の内部と真空筐体４０との圧力差を最小化することが不可欠である。そのためには特に、十分に長い時間ポンプにより、粉体を徹底的にパージして、粉体に最初にトラップされているガスを除く必要がある。
【００５８】
図１は、取り外し可能でかつ交換可能な供給手段１０および回収手段３０が、ポンプ装置４１が接続された真空筐体４０内で用いられている特定の実施態様を示す。
【００５９】
供給手段１０は、ターゲットを提供するために、粉体２を含む。ホッパ１ａの下部は、粉体のフローを形成するまたは中断するためのバルブ１ｄからなる制御手段を備えた、まっすぐな円筒部１ｂにつながる円錐形を有している。バルブ１ｄは、例えば、１／４回転バルブのような、単純な回転機構を含んでいてもよい。
【００６０】
円筒部の終点は、出口１ｃであり、当該出口１ｃは、円錐状の供給漏斗２０を用いた供給手段に接続されており、当該供給漏斗２０は、入口２１を介して粉体を受け取り、入口と逆の端部に開口部４を有する。円錐表面の水平からの傾斜角度α（図２）は、粉体の良好なフローが得られるよう選択され、従って、使用する粉体に依存する。
【００６１】
当該角度は、以下の方法によって実験的に決定してもよい。粉体を、容器の底に水平に広げ、容器を水平から徐々に傾けていく。粉体表面と水平との特定の角度において、粉体が突然、雪崩を形成するように流れ出す。この雪崩が起き始める角度が、雪崩角度の始点である。この雪崩の直後、粉体表面は、水平から０でない角度を取る。この角度が雪崩角度の終点である。供給漏斗２０の円錐の角度αが雪崩角度の始点と終点との間にあることが、問題とする粉体のフローに対し通常は最適である。当該角度は、通常、３０°〜４５°である。
【００６２】
供給漏斗の底部の開口部４の直径は、粉体の良好なフローを可能にするのに十分に大きくなければならない。その最小値は、使用する粉体に依存する。開口部を通過する材料の流速を制限し、それによりターゲットの作業時間を最適化するために、開口部の直径は、大きすぎてもならない。当該直径は、通常０．５ｍｍ〜５ｍｍである。
【００６３】
開口部４を通過する材料の流速は、例えば、１００ｃｍ3／ｈ〜５００ｃｍ3／ｈであってよい。
【００６４】
供給漏斗２０は、上部ホッパ１０の下部１ｂ，１ｃを受けるための接続手段２３を備えた、アッパーフランジ２２を規定する上面を有していてもよい。
【００６５】
この系においては、粉体は重力下、自由に流動する。十分なフローを得るためには、粒のサイズは、少なくとも１０μｍでなければならない。粒のサイズは、十分に大きい開口部が用いられる場合には、１ｍｍまでとすることができる。粒の形状もまた重要である。球状粒は、通常、非常に良質なフローを提供するが、この解法は、絶対不可欠というものではない。円筒形のフロー５が得られる（図４）。当該フローの直径は、粉体流出開口部４の直径程度の大きさとなる（図４）。粉体によっては、フローの直径は、約１０センチメートルの距離にわたってこの程度の大きさを維持する。
【００６６】
図３は、ミリメートル表示の供給漏斗２０の流出開口部４までの距離の関数として、平均直径３０μｍのシリカの微小球体から構成される粒の測定された速度を、ｃｍ／ｓで示す。
【００６７】
図４は、供給漏斗２０の流出開口部４から１ｃｍの距離における、同じ微小球体の粉体のフロー５の横方向のプロファイルを示す曲線であり、当該例においては、０．９ｍｍの直径を有している。当該曲線は、フロー５に１５μｍの直径で集光された高強度フェムト秒パルスレーザビーム９によって発生したＸ線放射の合計流束を、焦点の横方向での位置の関数として測定して得られたものである。
【００６８】
フロー５が、概して、直径が０．８５ｍｍ程度の円筒形を維持していることがわかる。
【００６９】
数フェムト秒〜数ナノ秒の継続時間のパルスからなる高強度レーザビームは、公知方法（例えば、図１に示すようなレンズ６または集光ミラー）によってフロー５に集光される。レーザの焦点の大きさに依存して、レーザエネルギーは、１以上の固体粒に吸収され、固体粒の表面でプラズマが発生する。真空筐体４０の外部にあるレーザ光源６０によって発せられるレーザビームの特性（エネルギー、パルス継続時間、焦点、波長）に依存して、また、使用する粉体の組成に依存して、プラズマは、異なる種類の放射線（特に、Ｘ線または紫外線）、電子またはイオンを発生し得る。
【００７０】
流動する粉体（２’）は、粉体回収手段３０にて収集される。この特定の実施態様では、回収手段３０は、閉鎖位置にあるときにはバルブ３ｄによって遮断される出口３ｃ、および垂直な円筒部３ｂにつながる、頂部がカットされた円錐状の下部３ａを有し、供給手段１０と同一である。
【００７１】
上部ホッパが空になった際、再びターゲット操作を行うためには、粉体供給手段１０と粉体回収手段３０とを入れ替えれば十分である。上部ホッパに粉体２を補給し、下部ホッパの粉体を回収するための他のシステムも、本発明の範囲を逸脱しなければ、当然に使用し得る。
【００７２】
変形例では、供給手段１０を構成する上部ホッパは、開口した下端部を有し、当該開口した下端部は、粉体フロー制御手段と接続可能であり、当該粉体フロー制御手段は、少なくともバルブ１ｄを備える円筒部１ｂの下流部を有し、かつ終端が開口部１ｃとなっている。この場合、供給手段２０に取り付けられた粉体フロー制御装置は１つだけである。前記ホッパが下部ホッパ３０の位置にあって、バルブ３ｄを有さず粉体回収手段となっているときには、簡単に取り外しが可能な底部が、当該ホッパの下部に取り付けられていてもよい。次に、上部ホッパ１０および下部ホッパ３０は、同一かつ交換可能であるが、粉体供給装置２０に取り付けられたバルブ１ｄを有する粉体フロー制御装置は１つだけである。
【００７３】
粉体供給装置は、水平からの傾斜αを有しかつ排出口を有する円錐状の供給漏斗の使用に基づいている。
【００７４】
高強度レーザビーム９の伝搬を損なわないために、上記システム全体は、真空筐体４０内で動作される。これはまた、特に安定性の点で良質のフローを作り出す。一次真空（primary vacuum）（０．１Ｐａ〜数パスカル程度）で十分である。レーザビームの集光に用いられる光学系は、真空筐体４０の内側にあっても外側にあってもよく、あるいは、図１に示した状態のように、レンズ６を有し、筐体４０の壁面の窓部となる。
【００７５】
例えば、レーザビームを集光するための光学系６またはＸ線を集光するための光学系などの、組立て品の各種部品を、レーザビームと粉体との相互作用によって発生したデブリから保護するために、各種保護装置を設置してもよい。例えば、移動する透明なストリップ７を有するシステムを用いてもよく、あるいはレーザビームと粉体との相互作用領域８と、保護される部品との間で局所的なガスフローを用いてもよい。
【００７６】
使用する粉体は、異なる種類であってもよい。固体誘電体（例、シリカ等）の粉体が、特に好適である。例えば、直径１μｍ〜４５μｍ（平均直径３０μｍ）を有する球状粒からなるシリカ粉体は、供給漏斗の角度α＝４０°および直径１ｍｍの開口部４を採用すると、非常に安定なフローを作り出す。
【００７７】
使用する粉体の性質およびレーザパラメータは、得るべき放射線の特性または粒子の種類によって決定する。例えば、低時間的コントラスト（low temporal contrast）（１０-5、ナノ秒スケール）を有する高強度フェムト秒パルス（ピーク照度  約数１０16Ｗ／ｃｍ2）を用いると、固体ターゲット分野の当業者に公知のように、高エネルギー電子流束が得られる。「時間的コントラスト」の用語は、パルスに先行する残余の発光出力とピーク発光出力との間の比といえる。
【００７８】
例えば、Ｘ線は、４０フェムト秒の継続時間および５×１０16Ｗ／ｃｍ2程度のピーク照度を有するレーザパルスを照射された２種のシリカ粉体を用い、ブラッグ（Bragg）型Ｘ線回折分光計により、ｋｅＶのレンジ（シリコン輝線Ｋα〜Ｈｅα）で測定される。これらのスペクトル（曲線ＡおよびＢ）を図５に示す。図５では、これらのスペクトルは、４５°の入射角およびレーザビームの偏光ｐに対する固体シリカターゲットについて、同一のレーザパラメータおよび正確に同じ積算時間で得られたスペクトル（曲線Ｃ）と比較されている。シリコン輝線Ｋαに対応するＸフォトンの流束は、固体ターゲットを用いた場合（曲線Ｃ）よりも、シリカエアロゲル粉体を用いた場合（曲線Ａ）の方がわずかに高く、シリカ微小球体からなる粉体については（曲線Ｂ）わずかに低いことがわかる。このことから、空隙率が非常に高い材料であり、レーザと組み合わさることが非常に高効率であるエアロゲル粉体（例、シリカエアロゲル）の、独特の利益に留意されたい。
【００７９】
ＵＶ放射を得るために、粉体のフローは、エネルギーナノ秒レーザパルスを照射されてもよい。選択する粉体の化学組成は、特定のスペクトル範囲のＵＶ放射の流束に最適化されてもよい。
【００８０】
本発明の重要な一側面は、粉体が自由に流動すること、すなわち、フローの周りでいかなるガスの噴出もなく、フローが単に重力のみによって引き起こされていることである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の装置の特定の実施態様の図である。
【図２】図１の装置に使用可能な粉体供給漏斗の一例の図である。
【図３】本発明の装置の一例について、粉体フロー中のシリカの微小球体の粒の測定された速度を、粉体供給漏斗の流出開口部までの距離の関数としてプロットしたグラフである。
【図４】粉体供給漏斗の流出開口部から一定の距離における、本発明の装置内の粉体フローの一例の横方向のプロファイルを示す曲線である。
【図５】本発明に従い２種のシリカ粉体より得られたＸ線エネルギースペクトルと、それとの比較で固体シリカターゲットより得られたＸ線エネルギースペクトルを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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