k h h llInkohärente Lichtquellen

VUV- und EUV-Strahlungsquellen

Sergej FriesenSergej Friesen06.05.2011

Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 106.05.2011

GliederungGliederung

• Definition VUV/EUV

• Auftreten der Strahlung

• Erzeugung der Strahlung• Erzeugung der Strahlung

• technische Verwendung

Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 206.05.2011

Definition VUV/EUVDefinition 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 306.05.2011

Auftreten der VUV-/EUV-Auftreten der VUV /EUVStrahlung

• heißem Plasma

• Synchrotronstrahlung

• „Atmosphäre“ der Sonne (Sonnenkorona)( )

Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 406.05.2011

Erzeugung von VUV-/EUV-Erzeugung von VUV /EUVStrahlung in Plasma

• Problem: Notwenige Energiedifferenzen existieren in äußeren Schalen von neutralen existieren in äußeren Schalen von neutralen Atomen und Molekülen nicht!

• Lösung: Die Energiedifferenzen bis zu mehreren 100 eV sind in den in den äußerenmehreren 100 eV sind in den in den äußerenSchalen mehrfach ionisierter Atome („Plasma“) möglich

Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 506.05.2011

möglich

Erzeugung von PlasmaErzeugung von Plasma

elekt ische Entlad ng• elektrische Entladung

• Laserstrahlung• Laserstrahlung

• Synchrotronstrahlung• Synchrotronstrahlung

• Gamma-StrahlungGamma Strahlung

• ...

Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 606.05.2011

Entstehung von VUV-/EUV-Entstehung von VUV /EUVStrahlung in einer Gasentladung

• Anlegen eines elektrischen Stromes an ein dielektrisches Gas (z B : Xenon Lithium)dielektrisches Gas (z.B.: Xenon, Lithium)

Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 706.05.2011

• 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-/EUV-Wellenlängenbereich

Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 806.05.2011

• 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 906.05.2011

Entstehung von VUV-/EUV-Strahlung g / gin laserinduzierten Plasmen

• Unterschiedliche Formen des Targets möglich: -Zylinder-Zylinder-dünne Folie ("Tape-Target")-tropfenförmiges Target-tropfenförmiges Target-kristallisierte Tröpfchen (Pellets)dampfförmiges Target (Gas Puff Target)-dampfförmiges Target (Gas-Puff-Target)

-dünner Flüssigkeitsfilm

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Entstehung von VUV-/EUV-Strahlung in g glaserinduzierten Plasmen ("Tape-Target")

• Linienfokus eines Lasers mit Pulsspitzen-leistungen im TW-Bereich wird auf eine dünne Metallfolie gerichtet

Inkohärente Lichtquellen – VUV- und EUV-Strahlungsquellen 1106.05.2011

• 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 Emission von Strahlung in Richtung der Zylinderachse

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Erzeugung von VUV-/EUV-Erzeugung von VUV /EUVStrahlung im Synchrotron

e--Strahl Magnetfeldg

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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 Technische Verwendung der VUV-/EUV-Strahlung

• Lithographie

• Mikroskopie

• medizinische Radiologie

• Erforschung von chemischen, biologischen sowie atomaren Prozessen

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sowie atomaren Prozessen

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.

Sergej FriesenSergej Friesen

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