VUV- und EUV Strahlungsquellen (Sergej Friesen)
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Inkohärente k h Lichtquellen h ll VUV- und EUVStrahlungsquellen Sergej Friesen 06.05.2011 Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 1 Gliederung • Definition VUV/EUV • Auftreten der Strahlung • Erzeugung der Strahlung • technische Verwendung Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 2 Definition 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 06.05.2011 3 Auftreten der VUV VUV-/EUV/EUV Strahlung • heißem Plasma • Synchrotronstrahlung • „Atmosphäre“ der Sonne (Sonnenkorona) ( ) Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 4 Erzeugung von VUV VUV-/EUV/EUV Strahlung in Plasma • Problem: Notwenige Energiedifferenzen existieren in äußeren Schalen von neutralen Atomen und Molekülen nicht! • Lösung: Die Energiedifferenzen bis zu mehreren 100 eV sind in den in den äußeren Schalen mehrfach ionisierter Atome („Plasma“) möglich Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 5 Erzeugung von Plasma • elektrische elekt ische Entladung Entlad ng • Laserstrahlung • Synchrotronstrahlung • Gamma-Strahlung Gamma Strahlung • ... Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 6 Entstehung von VUV VUV-/EUV/EUV Strahlung in einer Gasentladung • Anlegen eines elektrischen Stromes an ein dielektrisches Gas (z.B.: (z B : Xenon, Xenon Lithium) Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 7 • 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-/EUVWellenlängenbereich Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 8 • 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 06.05.2011 9 Entstehung g von VUV-/EUV-Strahlung / g in laserinduzierten Plasmen • Unterschiedliche Formen des Targets möglich: -Zylinder -dünne Folie ("Tape-Target") -tropfenförmiges Target -kristallisierte Tröpfchen (Pellets) -dampfförmiges dampfförmiges Target (Gas-Puff-Target) (Gas Puff Target) -dünner Flüssigkeitsfilm Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 10 Entstehung g von VUV-/EUV-Strahlung g in laserinduzierten Plasmen ("Tape-Target") • Linienfokus eines Lasers mit Pulsspitzenleistungen im TW-Bereich wird auf eine dünne Metallfolie gerichtet Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 11 • 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 Zylinderachse Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 12 Erzeugung von VUV VUV-/EUV/EUV Strahlung im Synchrotron e--Strahl Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen Magnetfeld g 06.05.2011 13 • 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 06.05.2011 14 Technische Verwendung der VUV-/EUV-Strahlung • Lithographie • Mikroskopie • medizinische Radiologie • Erforschung von chemischen, biologischen sowie atomaren Prozessen Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 15 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit. Sergej Friesen Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 06.05.2011 16
