(57)【要約】【課題】  パルスレーザー光を集光照射するクライオターゲット層を安定して形成および修復でき、安定してパルスＸ線を発生できるようにする。【解決手段】  回転方向および軸方向へ移動する回転ドラム部８のパルスレーザー光が集光照射される位置に、ターゲットガス供給口４から供給されたターゲット材を堆積させる結晶固定溝８５を設け、レーザー照射による衝撃等からターゲット材の脱落を防止する。また、クライオ化カバー５の内表面に、結晶固定溝８５を挟んで両側にオリフィス８６、８７を形成しそれらオリフィス８６、８７の間の空間８８をガス密封部とする尖頭環状突起８９、９０を設ける。そして、その空間８８を仕切り部９１により複数の空間に分割してそれぞれにターゲットガス供給口４を配置し、ターゲットガスを均等に供給して、ターゲットガスを高密度に保ってクライオターゲット層を安定して修復できるようにする。【選択図】        図４
2005332785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対して前記クライオターゲット層を形成した回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を前記ターゲット材の供給により修復し、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、
前記回転円筒体の外表面の前記パルスレーザー光が集光照射される位置にターゲット材を堆積させる結晶固定溝を設け、この結晶固定溝に向けてターゲット材が供給されるようターゲット材供給口を配置したことを特徴とするレーザープラズマＸ線発生装置。
【請求項２】
略円筒状のカバーと、該カバーの内側で回転する回転円筒体を備え、前記カバーに設けたターゲット材供給口から化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を、前記ターゲット材供給口から供給する前記ターゲット材の供給により修復させ、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、
前記回転円筒体の外表面の前記パルスレーザー光が集光照射される位置にターゲット材を堆積させる結晶固定溝を設け、この結晶固定溝に向けてターゲット材が供給されるよう前記ターゲット材供給口を配置するとともに、
前記カバーの内表面の前記ターゲット材供給口を挟んで軸方向両側の、前記回転円筒体の外表面の前記結晶固定溝の軸方向両端を越える位置に、前記回転円筒体の外表面の周りにオリフィスを形成しそれらオリフィスにより軸方向両側が区画される空間を略密封状態とする尖頭環状突起を設けたことを特徴とするレーザープラズマＸ線発生装置。
【請求項３】
前記カバーが真空チャンバー内に配置されている請求項２記載のレーザープラズマＸ線発生装置。
【請求項４】
前記オリフィスにより軸方向両側が区画される空間を円周方向に複数の空間に分割してそれぞれを略密封状態とする複数の仕切り部を設け、前記複数の空間に対しそれぞれ前記ターゲット材供給口を配置したことを特徴とする請求項３記載のレーザープラズマＸ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザ光を、固体標的物質をターゲットとして集光照射することにより、高温高密度プラズマを生成し、該高温高密度プラズマからパルスＸ線（レーザープラズマＸ線）を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置に関し、特に、化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材を液体窒素等により極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより冷却し、固体化し結晶となって回転円筒体の外表面に付着クライオターゲット層として形成されるクライオターゲット層をパルスレーザー光照射のターゲットとするレーザープラズマＸ線発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を、固体標的物質をターゲットとして集光照射することにより、高温高密度プラズマを生成し、該高温高密度プラズマからパルスＸ線（レーザープラズマＸ線）を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置として、本発明者らが開発した、Ｋｅ（キセノン）等の化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材を液体窒素等により極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却し、固体化し結晶となって回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成して、そのクライオターゲット層をパルスレーザー光照射のターゲットとするレーザープラズマＸ線発生装置が従来から知られている（特許文献１、２参照。）。
【０００３】
このレーザープラズマＸ線発生装置においては、回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体表面が面方向へ移動して、回転円筒体表面上で集光照射点が移動し、その間、ターゲット材が連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層は修復される。そして、所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光が、順次、クライオターゲット層表面の修復した箇所へ集光照射され、パルスＸ線が連続的に繰り返し発生する。
【特許文献１】特開２００１−３５７９９７号公報
【特許文献２】特開２００１−３５７９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来のレーザープラズマＸ線発生装置では、ターゲット材は極低温に冷却された回転円筒体の外表面に接触し固体化することによる固着力のみで付着しているため、パルスレーザー光照射による熱衝撃や回転円筒体の上下移動によって剥がれ落ちる可能性があり、剥がれ落ちた場合、安定してパルスＸ線を発生できないばかりか、回転円筒体にレーザー光が直接当たり、浸食して穴をあける恐れがある。
【０００５】
また、上記従来のレーザープラズマＸ線発生装置において、発生した軟Ｘ線（パルスＸ線）がターゲット材として供給するキセノンガス等の分子によって吸収されてしまわないようにするためには、回転円筒体をカバー（クライオ化カバー）で覆い、さらにそのカバーの周りを真空チャンバーとして、洩れ出たキセノンガス等を真空ポンプで吸引して常時ある程度の真空度に保持しておく必要があるが、そのようにカバーの周りを真空チャンバーとして、ある程度の真空度に保持しようとした場合、クライオターゲット層の修復のために供給するキセノンガス等のターゲット材がどんどん真空チャンバーへ洩れてしまって、修復箇所でのターゲット材のガス密度が下がり、レーザー光照射跡のクライオターゲット層の修復速度が遅くなって、修復が安定せず、パルスＸ線の発生が安定しなくなる可能性がある。
【０００６】
本発明は、こうした問題点を解決するもので、極低温に冷却した回転円筒体の外表面に、化学的に不活性で室温ではガス状態であるキセノンガス等のターゲット材を供給し固体化させて形成するクライオターゲット層を回転円筒体の外表面のパルスレーザー光が集光照射される位置に安定して形成でき、安定してパルスＸ線を発生することができるレーザープラズマＸ線発生装置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】
【０００７】
請求項１に係る発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に液体窒素等の冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対して前記クライオターゲット層を形成した回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を前記ターゲット材の供給により修復し、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、前記回転円筒体の外表面の前記パルスレーザー光が集光照射される位置にターゲット材を堆積させる結晶固定溝を設け、この結晶固定溝に向けてターゲット材が供給されるようターゲット材供給口を配置したことを特徴とする。
【０００８】
このレーザープラズマＸ線発生装置は、Ｋｅ（キセノン）等の化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材が、ガス状態にて、回転円筒体外表面の結晶固定溝に向けて供給される。そして、そのガス状態のターゲット材が、極低温に冷却された回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面に接触して、冷却され、固体化し結晶となって付着し、堆積して、クライオターゲット層を形成する。そして、そのクライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有するパルスレーザー光が集光照射されることにより、高温高密度プラズマが生成され、該高温高密度プラズマからパルスＸ線が発生する。そして、回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対して、回転円筒体の外表面が面方向へ移動して、回転円筒体の外表面の結晶固定溝に形成されたクライオターゲット層上で集光照射点が移動し、その間、ターゲット材が連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層の修復が行われる。
【０００９】
その際、回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面は回転円筒体の内面に近くて、回転円筒体の内部に導入される冷媒との間の熱伝達性が良く、冷却されやすいため、供給されたターゲット材は速やかに凝縮し付着する。そのためクライオターゲット層の修復が速くなり、かつ、溝内に保持されることにより、パルスレーザー光照射による熱衝撃や回転円筒体の上下移動に対してターゲット材が剥がれ落ちにくくなる。しかも、溝内にターゲット材が付着することによって、パルスレーザー光が集光照射される位置に厚みの大きいクライオターゲット層を形成し安定して保持することができる。
【００１０】
こうして化学的に不活性で室温ではガス状態であるキセノンガス等のターゲット材を供給し固体化させて形成するクライオターゲット層を回転円筒体の外表面のパルスレーザー光が集光照射される位置に安定して形成でき、安定して修復できて、安定してパルスＸ線を発生することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、略円筒状のカバーと、該カバーの内側で回転する回転円筒体を備え、前記カバーに設けたターゲット材供給口から化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を、前記ターゲット材供給口から供給する前記ターゲット材の供給により修復させ、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、前記回転円筒体の外表面の前記パルスレーザー光が集光照射される位置にターゲット材を堆積させる結晶固定溝を設け、この結晶固定溝に向けてターゲット材が供給されるよう前記ターゲット材供給口を配置するとともに、前記カバーの内表面の前記ターゲット材供給口を挟んで軸方向両側の、前記回転円筒体の外表面の前記結晶固定溝の軸方向両端を越える位置に、前記回転円筒体の外表面の周りにオリフィスを形成しそれらオリフィスにより軸方向両側が区画される空間を略密封状態とする尖頭環状突起を設けたことを特徴とする。
【００１２】
このレーザープラズマＸ線発生装置は、回転円筒体周囲のカバーに設けたターゲット材供給口から、Ｋｅ（キセノン）等の化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材が、ガス状態にて、回転円筒体外表面の結晶固定溝に向けて供給される。そして、そのガス状態のターゲット材は、カバー内表面の尖頭環状突起が形成するオリフィスにより軸方向両側が区画された略密封状態の空間に略閉じ込められることになって高い圧力に保持され、その圧力が高く密度の大きいガス状態のターゲット材が、極低温に冷却された回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面に接触して、冷却され、固体化し結晶となって付着し、堆積して、結晶固定溝内にクライオターゲット層を形成する。そして、そのクライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有するパルスレーザー光が集光照射されることにより、高温高密度プラズマが生成され、該高温高密度プラズマからパルスＸ線が発生する。そして、回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対して、回転円筒体の外表面が面方向へ移動して、回転円筒体の外表面の結晶固定溝に形成されたクライオターゲット層上で集光照射点が移動し、その間、ターゲット材が連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層の修復が行われる。
【００１３】
その際、回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面は回転円筒体の内面に近くて、回転円筒体の内部に導入される冷媒との間の熱伝達性が良く、冷却されやすいため、また、ガス状態で供給されたターゲット材がオリフィスにより区画された略密封状態の空間で高い圧力に保持されるため、ターゲット材は速やかに固体化し結晶となって付着する。そのため、クライオターゲット層の修復は速くなり、かつ、溝内に保持されることにより、パルスレーザー光照射による熱衝撃や回転円筒体の上下移動に対してターゲット材が剥がれ落ちにくくなる。特に、オリフィスを形成する尖頭環状突起は、結晶固定溝でない部分の円筒回転体表面に付着したターゲット材を削り落とすが、結晶固定溝内に保持されたターゲット材は脱落しにくい。しかも、溝内にターゲット材が付着することによって、パルスレーザー光が集光照射される位置に厚みの大きいクライオターゲット層を形成し安定して保持することができる。
【００１４】
こうして化学的に不活性で室温ではガス状態であるキセノンガス等のターゲット材を供給し固体化させて形成するクライオターゲット層を回転円筒体の外表面のパルスレーザー光が集光照射される位置に安定して形成でき、安定して修復できて、安定してパルスＸ線を発生することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、真空チャンバー内に配置された略円筒状のカバーと、該カバーの内側で回転する回転円筒体を備え、前記カバーに設けたターゲット材供給口から化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を、前記ターゲット材供給口から供給する前記ターゲット材の供給により修復させ、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、前記回転円筒体の外表面の前記パルスレーザー光が集光照射される位置にターゲット材を堆積する結晶固定溝を設け、この結晶固定溝に向けてターゲット材が供給されるよう前記ターゲット材供給口を配置するとともに、前記カバーの内表面の前記ターゲット材供給口を挟んで軸方向両側の、前記回転円筒体の外表面の前記結晶固定溝の軸方向両端を越える位置に、前記回転円筒体の外表面の周りにオリフィスを形成しそれらオリフィスにより軸方向両側が区画される空間を略密封状態とする尖頭環状突起を設けたことを特徴とする。
【００１６】
このレーザープラズマＸ線発生装置は、回転円筒体周囲のカバーに設けたターゲット材供給口から、Ｋｅ（キセノン）等の化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材が、ガス状態にて、回転円筒体外表面の結晶固定溝に向けて供給される。そして、その供給されたターゲット材は、圧力差によって真空チャンバーへ洩れるが、カバー内表面の尖頭環状突起がオリフィスを形成し、そのオリフィスによって軸方向両側が区画された、真空チャンバーに対するコンダクタンスが小さい略密封状態の空間にガス状態のターゲット材が供給されることにより、洩れに対する抵抗が大きく、高い圧力に保持される。そして、その圧力が高く密度の大きいガス状態のターゲット材が、極低温に冷却された回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面に接触して、冷却され、固体化し結晶となって付着し、堆積して、結晶固定溝内にクライオターゲット層を形成する。そして、そのクライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有するパルスレーザー光が集光照射されることにより、高温高密度プラズマが生成され、該高温高密度プラズマからパルスＸ線が発生する。そして、回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対して、回転円筒体の外表面が面方向へ移動して、回転円筒体の外表面の結晶固定溝に形成されたクライオターゲット層上で集光照射点が移動し、その間、ターゲット材が連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層の修復が行われる。
【００１７】
その際、回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面は回転円筒体の内面に近くて、回転円筒体の内部に導入される冷媒との間の熱伝達性が良く、冷却されやすいため、また、オリフィスにより区画された略密封状態の空間は、圧力差は大きいが真空チャンバーに対するコンダクタンスが小さいため、ガス状態で供給されたターゲット材はクライオターゲット層の修復箇所で高い圧力に保持され、冷却されて速やかに固体化し結晶となって付着する。そのため、クライオターゲット層の修復は速く、かつ、溝内に保持されるためパルスレーザー光照射による熱衝撃や回転円筒体の上下移動に対してターゲット材が剥がれ落ちにくくなり、特に、オリフィスを形成する尖頭環状突起は、結晶固定溝でない部分の円筒回転体表面に付着したターゲット材を削り落とすが、結晶固定溝内に保持されたターゲット材は脱落しにくい。しかも、溝内にターゲット材が付着することによって、パルスレーザー光が集光照射される位置に厚みの大きいクライオターゲット層を形成し安定して保持することができる。
【００１８】
こうして化学的に不活性で室温ではガス状態であるキセノンガス等のターゲット材を供給し固体化させて形成するクライオターゲット層を回転円筒体の外表面のパルスレーザー光が集光照射される位置に安定して形成でき、安定して修復できて、安定してパルスＸ線を発生することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、真空チャンバー内に配置された略円筒状のカバーと、該カバーの内側で回転する回転円筒体を備え、前記カバーに設けたターゲット材供給口から化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材をガス状態にて供給し、内部に冷媒を導入して極低温に冷却した回転円筒体の外表面に接触させることにより、冷却して、固体化し結晶となって前記回転円筒体の外表面に付着したクライオターゲット層を形成し、該クライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光を集光照射するとともに、前記回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対してクライオターゲット層を有する回転円筒体の外表面を面方向へ移動させて、該回転円筒体の外表面上で前記集光照射点を相対移動させ、前記パルスレーザー光の集光照射により高温高密度プラズマを生成し、該パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層を、前記ターゲット材供給口から供給する前記ターゲット材の供給により修復させ、前記高温高密度プラズマからパルスＸ線を連続的に繰り返し発生させるレーザープラズマＸ線発生装置において、前記回転円筒体の外表面の前記パルスレーザー光が集光照射される位置にターゲット材を堆積させる結晶固定溝を設け、この結晶固定溝に向けてターゲット材が供給されるよう前記ターゲット材供給口を配置するとともに、前記カバーの内表面の前記ターゲット材供給口を挟んで軸方向両側の、前記回転円筒体の外表面の前記結晶固定溝の軸方向両端を越える位置に、前記回転円筒体の外表面の周りにオリフィスを形成しそれらオリフィスにより軸方向両側が区画される空間を略密封状態とする尖頭環状突起を設け、かつ、前記オリフィスにより軸方向両側が区画される空間を円周方向に複数の空間に分割してそれぞれを略密封状態とする複数の仕切り部を設け、前記複数の空間に対しそれぞれ前記ターゲット材供給口を配置したことを特徴とする。
【００２０】
このレーザープラズマＸ線発生装置は、カバー内表面の尖頭環状突起がオリフィスを形成し、そのオリフィスによって軸方向両側が区画された、真空チャンバーに対するコンダクタンスが小さい略密封状態の空間が、複数の仕切り部によって円周方向に複数の空間に分割されて、それぞれが略密封状態とされ、それら複数の空間に対し回転円筒体周囲のカバーにそれぞれターゲット材供給口が配置され、それらターゲット材供給口から、Ｋｅ（キセノン）等の化学的に不活性で室温でガス状態のターゲット材が、ガス状態にて、回転円筒体外表面の結晶固定溝に向けて供給される。そして、その供給されたターゲット材は、圧力差によって真空チャンバーへ洩れるが、それぞれが真空チャンバーに対するコンダクタンスが小さく、洩れに対する抵抗が大きい略密封状態の複数の空間に、ガス状態のターゲット材が均等に供給されることにより、各空間が略均等に高い圧力に保持される。そして、その圧力が高く密度の大きいガス状態のターゲット材が、極低温に冷却された回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面に接触して、冷却され、固体化し結晶となって付着し、堆積して、結晶固定溝内にクライオターゲット層を形成する。そして、そのクライオターゲット層の表面に、高尖頭パワーを有するパルスレーザー光が集光照射されることにより、高温高密度プラズマが生成され、該高温高密度プラズマからパルスＸ線が発生する。そして、回転円筒体の回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点に対して、回転円筒体の外表面が面方向へ移動して、回転円筒体の外表面の結晶固定溝に形成されたクライオターゲット層上で集光照射点が移動し、その間、ターゲット材が連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴が発生したクライオターゲット層の修復が行われる。
【００２１】
その際、回転円筒体の外表面の結晶固定溝の壁面は回転円筒体の内面に近くて、回転円筒体の内部に導入される冷媒との間の熱伝達性が良く、冷却されやすいため、また、オリフィスにより軸方向に区画され、さらに仕切り部により円周方向に複数に分割された略密封状態の空間は、圧力差は大きいが真空チャンバーに対するコンダクタンスが小さいため、ガス状態のターゲット材が均等に供給されることにより、複数の空間のそれぞれにガス状態で供給されたターゲット材は、複数の空間のそれぞれにおいてクライオターゲット層の修復箇所で略均等に高い圧力に保持され、冷却されて速やかに固体化し結晶となって付着する。そのため、クライオターゲット層の修復は速く、かつ、溝内に保持されるためパルスレーザー光照射による熱衝撃や回転円筒体の上下移動に対してターゲット材が剥がれ落ちにくくなり、特に、オリフィスを形成する尖頭環状突起は、結晶固定溝でない部分の回転円筒体表面に付着したターゲット材を削り落とすが、結晶固定溝内に保持されたターゲット材は脱落しにくい。また、回転円筒体表面に付着したターゲット材は、回転円筒体の軸方向への移動時に尖頭円筒体によって削られるとともに、回転円筒体の回転方向への移動時に仕切り部によって削られることにより、回転円筒体の全周にわたってターゲット材の付着が均等となり、回転円筒体移動時の負荷が小さくなる。しかも、溝内にターゲット材が付着することによって、パルスレーザー光が集光照射される位置に厚みの大きいクライオターゲット層を形成し安定して保持することができる。
【００２２】
こうして化学的に不活性で室温ではガス状態であるキセノンガス等のターゲット材を供給し固体化させて形成するクライオターゲット層を回転円筒体の外表面のパルスレーザー光が集光照射される位置に安定して形成でき、安定して修復できて、安定してパルスＸ線を発生することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から明らかなように、本発明のレーザープラズマＸ線発生装置は、化学的に不活性で室温ではガス状態であるキセノンガス等のターゲット材を供給し固体化させて形成するクライオターゲット層を回転円筒体の外表面のパルスレーザー光が集光照射される位置に安定して形成でき、安定して修復できて、安定してパルスＸ線を発生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１〜４は、本発明の実施の形態の一例を示している。図１はこの実施の形態のレーザープラズマＸ線発生装置の全体概略構成を示す模式図、図２はその要部詳細構成図、図３はＸ−Ｘ断面図、図４はA部拡大図である。
【００２５】
この実施の形態のレーザープラズマＸ線発生装置は、図１に模式的に示すように、真空チャンバー１の内部に、化学的に不活性で室温でガス状のターゲット材（以下、ターゲットガスという。）を移送するターゲットガス供給管２と、パルスレーザー光の集光照射口３とターゲットガス供給口４（ターゲット材供給口）とを備えたクライオ化カバー５（カバー）が配置され、ターゲットガス供給管２がクライオ化カバー５の内部にターゲットガスを導入するよう接続され（図１は概略構成を示すもので、実際には後述のとおりターゲットガス分配部を介して接続される。）、そのクライオ化カバー５の内側に回転円筒体６が回転方向および軸方向移動可能に設置されている。なお、図示の例は、縦型で、真空チャンバー１に対し回転円筒体６を上下方向に配置した装置であるが、同様の構造で回転円筒体６を横に倒した横型の装置としてもよい。
【００２６】
回転円筒体６は内部が空洞で、回転方向および軸方向へ駆動するための回転シャフト部７と、クライオターゲット層を形成させる回転ドラム部８とで構成されている。そして、回転円筒体６の内部に、回転シャフト部７を貫通して回転ドラム部８の内部に達するよう冷媒導入パイプ９が挿入されている。
【００２７】
前記回転シャフト部７は真空チャンバー１の壁部を貫通して外部へ延設されている。そして、その貫通部分には、Ｏリング、磁性流体などの真空シール部１０が設けられている。
【００２８】
回転円筒体６の回転シャフト部７は、真空シール部１０と接触するため、熱伝導の悪い材料で作られている。また、回転ドラム部８は液体窒素、ヘリウムガス等の冷媒で内部から冷却して外表面を極低温に保つため、熱伝導の良い材料で作られている。
【００２９】
また、前記回転円筒体６を回転方向または軸方向へ移動させるための駆動装置として、あるいは回転方向および軸方向の移動を組み合わせた駆動を行う駆動装置として、回転方向駆動装置１１と軸方向駆動装置１２が設置され、それらが回転シャフト部７にそれぞれ連結されている。
【００３０】
そして、真空チャンバー１の側方に、高尖頭パワーを有する所定周波数のパルスレーザー光を発生するパルスレーザー光発生装置１３が設置されている。このパルスレーザー光発生装置１３から出力されるパルスレーザー光１６は、レーザー集光レンズ１４を通して、真空チャンバー１の側壁に設けられた入射口１５から入射され、回転ドラム部８の外表面近傍に位置する空間的に固定された集光照射点１７に集光する。
【００３１】
パルスレーザー光の集光照射口３は、パルスレーザー光１６の集光照射とそれにより発生するＸ線の射出のための必要最低限の大きさの穴で形成される。
【００３２】
また、回転円筒体６は、回転ドラム部８で挟んで回転シャフト部７側と先端側（図示の例では下端）がそれぞれ単数個または複数個の軸受１９、２０により支承されている。これらの軸受１９、２０は、スラスト用、ラジアル用、またはスラスト用とラジアル用を組合わせた軸受、あるいは、スラスト用とラジアル用を組合せたものと同等の性能を有する軸受である。
【００３３】
このレーザープラズマＸ線発生装置には、パルスレーザー光１６の集光照射によるプラズマ化により後述のクライオターゲット層の表面に発生したクレータを検出する光学画像検出器２１と、その検出信号に基づくクレータの位置座標とパルスレーザー光１６の集光照射点１７の位置座標を比較して、パルスレーザ光１６の集光照射点１７が回転ドラム部８の外表面上で所定の軌跡を描くように回転方向駆動装置１１および軸方向駆動装置１２を制御し回転円筒体６の移動位置を制御する位置制御装置２２が設けられ、また、パルスレーザー光１６の集光照射を回転円筒体６の移動に同期させる同期制御装置２３が設けられている。
【００３４】
また、真空チャンバー１には真空ポンプ等の真空装置２４が接続され、クライオ化カバー５にはターゲットガス供給管２を介して加圧したターゲットガスを供給するターゲットガス供給装置２５が接続されている。
【００３５】
パルスレーザー光１６の集光照射によるプラズマ生成により発生したパルスＸ線は、パルスＸ線集光鏡（図示せず）で集光反射し、Ｘ線射出口（図示せず）から真空チャンバー１の外部へ取り出される。
【００３６】
このレーザープラズマＸ線発生装置の要部構成は、詳細には、例えば図２に示すとおりで、中央部が開口した水平なフレーム３１に、上方からフランジ体３２がボルト固定され、そのフランジ体３２に、下方から、上下両端にフランジ状の連結部３３、３４が一体に溶接された連結スリーブ３５にボルト連結されて有底円筒状のクライオ化カバー５が垂直状態で配設されている。連結スリーブ３５には、真空チャンバー１に連通する連通孔が設けられている。これにより、クライオ化カバー５の内部は、真空チャンバー１内と略同じ真空度に保たれる。そして、クライオ化カバー５の下部底面には下方から軸受ホルダー３９がボルト固定され、この軸受ホルダー３９に軸受２０が保持されている。
【００３７】
また、フランジ体３２の上面には、略円筒状の真空カバー４１が垂直状態で配設されて、一体溶接されたフランジ状の連結部４２を介してボルト固定され、その真空カバー４１に囲まれるよう、略円筒状で真空カバー４１より小径の軸受アセンブリーホルダー４３がやはり垂直状態で配置され、ボルト固定されている。
【００３８】
そして、軸受アセンブリーホルダー４３の内側に、上下２段の配置で軸受１９が保持され、それら上下の軸受１９の間に磁気シール４６が配設されている。
【００３９】
真空カバー４１は、軸受アセンブリーホルダー４３の周囲および上方に密閉空間を形成し、その密閉空間を図示しない真空ポンプにより真空に保持することも可能な構造であり、軸受アセンブリーホルダー４３の上方において内側に張り出すようリング状の隔壁４７が一体溶接され、そのリング状の隔壁４７に、上下２段にシール４８、４９を保持したシールホルダー５０が上方から配設され、ボルト固定されている。
【００４０】
そして、真空カバー４１の上方に、図１に示す回転方向駆動装置１１および軸方向駆動装置１２からなる駆動機構が設置されている。そして、この駆動機構により上下方向および回転方向へ駆動される回転シャフト部７が、真空カバー４１の内側を貫通して上下に配置され、この回転シャフト部７の下端延設部分に、連結部５１を介して回転ドラム部８が連結され、その回転ドラム部８の底部中央に下方へ突設した下部シャフト部５２が連結され、この下部シャフト部５２が、軸受ホルダー３９に保持されたジャーナル軸受２０で支持されている。これら回転シャフト７、連結部５１、回転ドラム部８および下部シャフト部５２により回転円筒体６が構成される。
【００４１】
一方、回転シャフト部７の外周には、軸受アセンブリーホルダー４３の内側に保持された軸受１９のインナーレールと一体に回転するガイドスリーブ５３が、装着され、そして、このガイドスリーブ５３の下方で、回転ドラム部８の上方外周上に、軸方向に相対移動可能なフランジ状の突起部５４が設けられて、ガイドスリーブ５３の下面と、フランジ状の突起部５４の上面との間に、回転シャフト部７を囲んでベローズ５５が配設され、また、ガイドスリーブ５３の上部内周側に、回転シャフト部７を囲んで軸受５６が装着されている。
【００４２】
そして、回転シャフト部７の内側に、冷媒として液体窒素を導入する冷媒導入パイプ９が挿入されている。この冷媒導入パイプ９は、装置上部の図示しない冷媒供給口から供給される液体窒素を回転ドラム部８の内部に導入するためのもので、外径が回転シャフト部７の内径より小さく、周囲に隙間Ｓができるよう配置されている。また、冷媒導入パイプ９の内側には、液面計５７が挿入されている。
【００４３】
回転シャフト部７と冷媒導入パイプ９との隙間Ｓは、シールホルダー５０の上方でシール５８により密封されている。
【００４４】
そして、シールホルダー５０には、上下２段のシール４８、４９に挟まれた内周部分に環状の溝５９が形成されている。また、回転シャフト部７には、このシールホルダー５０内周の環状の溝５９に冷媒導入パイプ９周囲の隙間Ｓを開口させる横穴６０が形成されている。そして、シールホルダー５０内周の環状の溝５９に連通して側方へ延びるようシールホルダー５０に連通穴６１が形成され、この連通穴６１に連通する取出穴６２が隔壁４７に形成され、この隔壁４７の取出穴６２に開口する配管挿入口６３が真空カバー４１に形成されている。
【００４５】
クライオ化カバー５には、回転ドラム部８の外表面の所定位置に集光照射口３を形成する照射フランジ６４が取り付けられ、その照射フランジ６４が形成する集光照射口３に対し周方向に並ぶ複数箇所（この例では図３に示すように７箇所）にターゲットガス供給口４が形成され、各ターゲットガス供給口４に連通する配管接続部６５が形成されている。ターゲットガス供給口４を形成する箇所の数は適宜変更できる。
【００４６】
また、クライオ化カバー５の下部底面に固定された軸受ホルダー３９の下部に、下面略中央に開口し先端に配管接続部７１を備えた軸方向の接続孔７２と、この接続孔７２から径方向へ放射状に延びて軸受ホルダー３９の周面に開口し先端にそれぞれ配管接続部７３を備えた複数（この例では７個）の分配孔７４とからなるターゲットガス分配部が形成されている。分配孔７４の数はターゲットガス供給口４の数に合わせ、適宜変更できる。
【００４７】
そして、このターゲットガス分配部の接続孔７２の配管接続部７１に接続金具７５ａを介してターゲットガス供給管２が接続され、各分配孔７４の配管接続部７３に接続金具７５ｂを介してターゲットガス分配管７６の一端が接続され、それらターゲットガス分配管７６の他端が、クライオ化カバー５の各ターゲットガス供給口４の配管接続部６５に接続金具７７を介して接続されている。
【００４８】
ターゲットガス供給管２は、フレーム３１に固定された三股のニップル７８と、その上方に配置された三股のニップル７９を貫通して、フレーム３１の上方へ延び、各ニップル７８、７９に接続金具８０、８１を介して密着固定され、それら上下のニップル７８、７９の間に、ターゲットガス供給管２の周りに密閉空間を形成するようパイプ８２が取り付けられている。
【００４９】
これら上下のニップル７８、７９の間のターゲットガス供給管２とパイプ８２はガス冷却熱交換器を構成するもので、上側のニップル７９には、隔壁４７の取出穴６２に開口する真空カバー４１の配管挿入口６３との間に、回転ドラム部８内に発生したベーパガスを取り出して上下のニップル７８、７９の間のターゲットガス供給管２とパイプ８２との間に導くための配管８３が接続されている。また、下側のニップル７８には、ターゲットガス供給管２とパイプ８２との間を流れたベーパガスを大気中に放出するため配管８４が接続されている。
【００５０】
回転円筒体６は、例えば毎秒１回転しながら軸方向に１ｍｍ上昇し、３回転分上昇すると、下降に転じて次の３回転は毎秒１回転しながら１回転毎に１ｍｍ下降し、３回転分下降すると、また上昇に転じ、以下、その繰り返しで回転しつつ上下するよう制御される（ただし、回転円筒体６の移動パターンは、その他、回転方向または軸方向への移動あるいはそれら２方向への移動の組み合わせによる任意のパターンであってよい。）。これにより、空間的に固定された集光照射点１７に対し、回転円筒体６は回転ドラム部８の外表面が面方向へ移動する。そして、その移動範囲は、回転円筒体６が例えば上記のように毎秒１回転で１ｍｍ上下する場合は回転方向に全周で、上下（軸方向）に３ｍｍであり、パルスレーザー光の集光照射によって発生するクレータ穴の径が例えば約０．６ｍｍであるので、例えば上下に５ｍｍ弱が、パルスレーザー光の集光照射によりクライオターゲットがプラズマ化される範囲である。
【００５１】
図４に示すように、回転ドラム部８の外表面には、ターゲットガス供給口４からターゲットガスが供給される位置、すなわちパルスレーザー光が集光照射される位置に、パルスレーザー光の集光照射によりクライオターゲットがプラズマ化される上記回転方向に全周で上下に例えば５ｍｍ弱の範囲にわたって、ターゲットガス供給口４から供給されたターゲット材を堆積させる結晶固定溝８５が設けられている。結晶固定溝８５の深さは例えば約０．５ｍｍである。
【００５２】
そして、クライオ化カバー５の内表面には、ターゲットガス供給口４を挟んで軸方向両側（上下）の、回転ドラム部８の外表面の結晶固定溝８５の軸方向両端を越える位置に、回転ドラム部８の外表面の周りにオリフィス８６、８７を形成しそれら上下のオリフィス８６、８７により軸方向両側が区画される空間８８が略密封状態のガス密封部を構成するよう尖頭環状突起８９、９０が設けられている。結晶固定溝８５の上下の幅が約５ｍｍ弱の場合、オリフィス８６、８７の間の距離は例えば約７ｍｍが好適である。
【００５３】
また、図３に示すように、ガス密封部を構成する上記空間８８は照射フランジ６４を挟んで位置し、上下の尖頭環状突起８９、９０の間に所定間隔で設けられた複数（この例では８個）の仕切り部９１により複数（この例では７個）の略密封状態の空間８８ａ〜８８ｇに分割され、それら複数の空間８８ａ〜８８ｇがそれぞれガス密封部を構成している。そして、それら複数の空間８８ａ〜８８ｇに対しそれぞれターゲットガス供給口４が配置されている。
【００５４】
このレーザープラズマＸ線発生装置は、冷媒導入パイプ９により回転ドラム部８の内部に冷媒としての液体窒素が導入され、回転ドラム部８が冷却されて、その外表面が極低温に保持される。そして、化学的に不活性で室温でガス状態であるターゲット材（クリプトン、キセノン、アルゴン等の希ガス等）がガス状態でターゲットガスとしてターゲットガス供給管２により供給され、そのターゲットガスがターゲットガス分配部の接続孔７２から各分配孔７４に分配され、各ターゲットガス分配管７６を経てクライオ化カバー５の各ターゲットガス供給口４に送られ、各ターゲットガス供給口４から、ガス密封部を構成する各空間８８ａ〜８８ｇに噴出する。そして、噴出したターゲットガスは、回転ドラム部８の結晶固定溝８５の壁面に接触して、冷却され、固体化し結晶となって付着し、堆積して、結晶固定溝８５内にクライオターゲット層９２を形成する。
【００５５】
そして、パルスレーザー光発生装置１３により、高尖頭パワーを有し所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザ光が、照射フランジ６４の集光照射口３を通して入射し、回転ドラム部８の外表面近傍に位置する空間的に固定された集光照射点１７において、結晶固定溝８５内のクライオターゲット層９２の表面に集光照射され、そのパルスレーザー光の集光照射により、高温高密度プラズマが生成し、その高温高密度プラズマからパルスＸ線が発生する。また、回転ドラム部８は回転シャフト部７と一体に回転方向および軸方向へ移動し、それにより、空間的に固定されたパルスレーザー光の集光照射点１７に対して、回転ドラム部８の外表面が面方向へ移動し、結晶固定溝８５内のクライオターゲット層９２の表面でパルスレーザー光の集光照射点１７が所定の軌跡を描いて移動し、その間、ターゲットガスが連続的に供給されて、パルスレーザー光の集光照射によるプラズマ化によってクレータ穴９３が発生したクライオターゲット層９２（図４参照）が修復され、所定の周波数で繰り返し出力されるパルスレーザー光の集光照射により、パルスＸ線が連続的に繰り返し発生する。
【００５６】
この実施の形態のレーザープラズマＸ線発生装置では、回転ドラム部８の外表面の結晶固定溝８５の壁面は、回転ドラム部８の内面に近くて、回転ドラム部８の内部に導入される冷媒との間の熱伝達性が良く、冷却されやすい。
【００５７】
また、結晶固定溝８５は、オリフィス８６、８７により軸方向に区画され仕切り部９１により円周方向に分割された複数の空間８８ａ〜８８ｇにより構成されるガス密封部によって囲まれ、それらガス密封部は、各空間８８ａ〜８８ｇに加圧されたターゲットガスが供給されるため、真空チャンバー１内との圧力差が大きくなるが、オリフィス８６、８７により軸方向に区画されるため真空チャンバー１に対するコンダクタンスは小さい。しかも、各空間８８ａ〜８８ｇ毎にそれぞれのターゲットガス供給口４からターゲットガスが均等に供給される。そのため、各空間８８ａ〜８８ｇはそれぞれクライオターゲット層９２の修復に適した圧力（例えば１００〜１０００Ｐａ）に保持される。
【００５８】
また、回転ドラム部８の内部には、液体窒素のベーパガスが発生し、そのベーパガスが、回転シャフト部７と冷媒導入パイプ９との間隙Ｓを上昇し、配管８３によりガス冷却熱交換器のパイプ８２内に導かれる。そして、ターゲットガス供給管２内を流れるターゲットガスがこの部分でベーパガスとの熱交換によって冷却され、付着の効率の良い低温で分子エネルギーの小さいガスとなって、ガス密封部を構成する各空間８８ａ〜８８ｇに噴出する。
【００５９】
そのため、ターゲットガスは速やかに固体化し結晶となって付着し、クライオターゲット層９２の修復が速やかに行われる。しかも、結晶化したターゲット材は結晶固定溝８５に保持されるため剥がれ落ちにくい。
【００６０】
また、ガス密封部に供給されたターゲットガスは、一部がオリフィス８６、８７から洩れて、結晶固定溝８５でない部分の回転ドラム部８表面で結晶化し付着するが、この結晶固定溝８５でない部分の回転ドラム部８表面に付着したターゲット材は、回転円筒体６の移動に伴ない尖頭環状突起８９、９０によって削り落とされ、回転ドラム部８の全周にわたってターゲット材の付着が均等となる。そのため、回転円筒体移動時の負荷が小さくなる。結晶固定溝８５内に堆積したターゲット材は脱落しにくく、パルスレーザー光が集光照射される位置に厚みの大きいクライオターゲット層９２が安定して保持され、安定して修復される。
【００６１】
以上、実施の形態の一例およびその変更例を説明したが、本発明はそれらに限定されるものではなく、発明の技術的思想の範囲において適宜構成を変更して実施できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態のレーザープラズマＸ線発生装置の全体概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態のレーザープラズマＸ線発生装置の要部詳細構成図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】図２のA部拡大図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  真空チャンバー
２  ターゲットガス供給管
３  集光照射口
４  ターゲットガス供給口
５  クライオ化カバー
６  回転円筒体
７  回転シャフト部
８  回転ドラム部
9  冷媒導入パイプ
１１  回転方向駆動装置
１２  軸方向駆動装置
１３  パルスレーザー光発生装置
１５  入射口
１６  パルスレーザー光
１７  集光照射点
２２  位置制御装置
２３  同期制御装置
２４  真空装置
２５  ターゲットガス供給装置
Ｓ  隙間
６４  照射フランジ
７４  分配孔
７６  ターゲットガス分配管
８５  結晶固定溝
８６、８７  オリフィス
８８（８８ａ〜８８ｇ）  ガス密封部を構成する空間
８９、９０  尖頭環状突起
９１  仕切り部
【図１】
2005332785.tif 000003
【図２】
2005332785.tif 000004
【図３】
2005332785.tif 000005
【図４】
2005332785.tif 000006