VUV- und EUV Strahlungsquellen (Sergej Friesen)

Inkohärente
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Lichtquellen
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VUV- und EUVStrahlungsquellen
Sergej Friesen
06.05.2011
Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen
06.05.2011
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Gliederung
• Definition VUV/EUV
• Auftreten der Strahlung
• Erzeugung der Strahlung
• technische Verwendung
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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
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Auftreten der VUV
VUV-/EUV/EUV
Strahlung
• heißem Plasma
• Synchrotronstrahlung
• „Atmosphäre“ der
Sonne (Sonnenkorona)
(
)
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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
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Erzeugung von Plasma
• elektrische
elekt ische Entladung
Entlad ng
• Laserstrahlung
• Synchrotronstrahlung
• Gamma-Strahlung
Gamma Strahlung
• ...
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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)
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• 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
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• Unterschiedliche Konzepte:
-Zündung der Entladung
-Geometrie der Entladungskammer
-Art und Auslegung des Pulsstromgenerators
• Gemeinsames Prinzip:
-gepulste Hochstromentladung
-Pinch-Effekt
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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
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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
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• 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
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Erzeugung von VUV
VUV-/EUV/EUV
Strahlung im Synchrotron
e--Strahl
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Magnetfeld
g
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• 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
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Technische Verwendung der
VUV-/EUV-Strahlung
• Lithographie
• Mikroskopie
• medizinische Radiologie
• Erforschung von chemischen, biologischen
sowie atomaren Prozessen
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.
Sergej Friesen
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