一种软X射线光源制造技术

本申请公开了一种软X射线光源，包括真空靶室、制冷腔和喷嘴，制冷腔和喷嘴容置于真空靶室内，喷嘴设置于制冷腔上，支撑板设置于真空靶室上，支撑板上设置有穿过支撑板的制冷剂入口管道、制冷剂出口管道和工作气体管道，制冷剂入口管道和制冷剂出口管道分别与制冷腔连通，工作气体管道穿过制冷腔并与喷嘴连接；三维位移机构包括第一位移调节器、第二位移调节器以及第三位移调节器，第一位移调节器、第二位移调节器以及第三位移调节器均设置于支撑板与真空靶室之间并分别控制支撑板沿相互垂直的三个方向移动。本申请可以实现在X、Y、Z三轴方向上调节喷嘴位置，提高软X射线的性能。

A soft X-ray source

The application discloses a soft X-ray light source, which comprises a vacuum target chamber, a refrigeration chamber and a nozzle, wherein the refrigeration chamber and the nozzle are arranged in the vacuum target chamber, the nozzle is arranged on the refrigeration chamber, the support plate is arranged on the vacuum target chamber, and the support plate is arranged with a refrigerant inlet pipe, a refrigerant outlet pipe and a working gas pipe passing through the support plate, a refrigerant inlet pipe and a refrigerant outlet pipe The three-dimensional displacement mechanism includes the first displacement adjuster, the second displacement adjuster and the third displacement adjuster. The first displacement adjuster, the second displacement adjuster and the third displacement adjuster are set between the support plate and the vacuum target chamber and control the support plate in three directions perpendicular to each other Mobile. The application can adjust the position of the nozzle in the X, y, Z three-axis direction, and improve the performance of soft X-ray.

【技术实现步骤摘要】
一种软X射线光源
本申请涉及软X射线领域，更具体地涉及一种软X射线光源。
技术介绍
X射线是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为0.01～100埃米，介于紫外线和γ射线之间，具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质。波长越短的X射线能量越大，也称之为硬X射线，波长长的X射线能量较低，被称为软X射线。通常，波长小于0.1埃米的称超硬X射线，波长在0.1～10埃米范围内的称硬X射线，波长在10～100埃米范围内的称软X射线。近年来，软X射线在很多科学领域得到了广泛的应用，特别是在软X射线显微成像与软X射线投影光刻技术等领域中，对低碎屑、高亮度、高稳定性的软X射线光源的需求日益强烈。另外，在原子光谱学、分子光谱学、等离子体物理学等学科中，常常会需要软X射线光源作为实验必需的手段，因此，软X射线光源的应用需求一直处于快速上升的趋势。最早的激光等离子体软X射线光源使用的是固体金属靶，这种靶会产生较多的金属碎屑，这些碎屑可能会对靠近光源的光学器件造成破坏，使其无法发挥正常功能，极大降低了功效，导致实验或仪器中的光路无法正常工作。因此，随着技术的进步，液体微流靶开始广为使用。现有技术中主要通过半导体制冷装置与通有工作气体的管道相接触来实现气体液化，这种制冷装置存在两点不足：第一，对于一些液化点较低的工作气体(比如，氮气，常压下液化点-196℃)来说，半导体制冷装置的制冷能力无法达到将其液化的程度，即便是在高压之下；第二，制冷装置的效率不高，采用了螺旋式的通气管道与半导体制冷片之间通过金属导热板相接触，传热的效率并不高，这使得通气管处的温度难以与制冷片的温度保持一致。对于大多数液化点较低的工作气体，即使在成功液化之后，由于蒸发冷凝效应会产生固氮结晶，使得低温液流很难维持稳定的喷射。同时，现有技术中的液体微流没有专门的收集装置，仅在液流垂直位置正下方的腔体底部有一处连有空泵管道，使得真空靶室内的真空度无法维持在很高的水准。由于软X射线属于低能X射线，波长较长，在空气中的吸收很强，真空靶室内真空度的不足会使激光等离子体所产生的软X射线被部分吸收，光源的光强将会削弱。另外，现有技术中使用的均是结构固定、不可调节的液体微流靶装置，喷嘴的位置在安装完成之后是固定不可调的，许多软X射线的应用，如软X射线显微镜中，要求光源具有高度的几何对称性，若光源装置在加工中存在误差或者由于仪器老化导致喷嘴位置出现偏差，将会直接影响到仪器的应用，降低应用性能。总之，现有技术中的液体微流靶激光等离子体软X射线光源中存在着液体微流靶的制冷性能不足、液流的稳定性较差、激光等离子体的尺寸、空间稳定性以及亮度等性能较差等问题，难以满足应用需求。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种软X射线光源，从而解决上述技术问题中的至少一种。为了解决上述技术问题，本申请的技术方案是提供一种软X射线光源，该软X射线光源包括真空靶室、制冷腔和喷嘴，所述制冷腔和所述喷嘴容置于所述真空靶室内，所述喷嘴设置于所述制冷腔上，一支撑板设置于所述真空靶室上，所述支撑板上设置有穿过所述支撑板的制冷剂入口管道、制冷剂出口管道和工作气体管道，所述制冷剂入口管道和所述制冷剂出口管道分别与所述制冷腔连通，所述工作气体管道穿过所述制冷腔并与所述喷嘴连接；所述软X射线光源还包括三维位移机构，所述三维位移机构设置于所述支撑板与所述真空靶室之间，所述三维位移机构包括第一位移调节器、第二位移调节器以及第三位移调节器，所述第一位移调节器、第二位移调节器以及第三位移调节器均设置于所述支撑板与所述真空靶室之间并分别控制所述支撑板沿相互垂直的三个方向移动。根据本申请的一个实施例，所述真空靶室包括：三通管，所述三通管具有相对的第一出口、第二出口以及位于所述第一出口和所述第二出口之间的第三出口，所述第一出口与支撑板连接，制冷剂入口管道、制冷剂出口管道以及工作气体管道分别穿过所述支撑板并与所述制冷腔连接，所述第三出口与抽真空装置连接；以及多通管，所述多通管包括相对的顶部开口、底部开口以及位于所述顶部开口与所述底部开口之家的若干个侧面开口，所述顶部开口与所述第二出口紧密连接，所述底部开口处设置真空出口，所述喷嘴的位置与所述侧面开口对应，所述喷嘴下方设置有凹槽，所述凹槽通过转接头固定，所述转接头设置于所述真空出口处，所述凹槽与所述真空出口连通。根据本申请的一个实施例，所述制冷腔下方设置有转接件，所述喷嘴设置于所述转接件上，所述工作气体管道通过所述转接件与所述喷嘴连接。根据本申请的一个实施例，所述喷嘴处设置有温度传感器。根据本申请的一个实施例，所述凹槽设置于一锥形台顶部，所述锥形台与所述转接头固定连接。根据本申请的一个实施例，所述喷嘴外围设置有加热器。根据本申请的一个实施例，所述软X射线光源还包括波纹管，所述波纹管设置于所述支撑板与所述真空靶室之间，所述制冷剂入口管道、制冷剂出口管道和工作气体管道均从所述波纹管内部穿过。根据本申请的一个实施例，所述软X射线光源还包括相互平行布置且套设于所述波纹管外侧的第一支撑板、第二支撑板以及第三支撑板，所述第一支撑板通过所述第三位移调节器可活动地固定于所述支撑板上，所述第二支撑板通过所述第二位移调节器可活动地固定于所述第一支撑板上，所述第二支撑板同时通过所述第一位移调节器可活动地固定于所述第三支撑板上，所述第三支撑板固定于所述真空靶室上。根据本申请的一个实施例，所述第一位移调节器包括第一支撑架、第一推进器、第一导轨以及第一导轨槽，所述第一支撑架固定于所述第三支撑板上，所述第一推进器固定于所述第一支撑架上并与所述第二支撑板对应，所述第一导轨沿第一方向固定于所述第三支撑板上，所述第一导轨槽固定于所述第二支撑板下方并与所述第一导轨滑动配合。根据本申请的一个实施例，所述第二位移调节器包括第二支撑架、第二推进器、第二导轨以及第二导轨槽，所述第二支撑架固定于所述第二支撑板上，所述第二推进器固定于所述第二支撑架上并与所述第一支撑板对应，所述第二导轨沿第二方向固定于所述第二支撑板上，所述第二导轨槽固定于所述第一支撑板下方并与所述第二导轨滑动配合，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。根据本申请的一个实施例，所述第三位移调节器包括螺杆和螺帽，所述螺杆沿第三方向均匀的固定于所述第一支撑板上，所述支撑板通过所述螺帽与所述螺栓的配合固定于所述螺栓上，所述第三方向与所述第一方向、所述第二方向相互垂直。本申请提供的软X射线光源，针对上述不足，在装置上设置三维位移机构以实现在X、Y、Z三轴方向上调节喷嘴位置，从而实现光源几何位置的调节。另外，使用了多路真空系统，在喷嘴下方采用锥形金属台和真空泵管道配合，防止低温微流在流动的过程中进一步气化使真空度降低，并造成软X射线的消耗，在真空靶室腔体上方设置有另一组真空泵抽取腔内气体，维持腔内高真空。同时，采用制冷腔内的制冷剂与通有工作气体的直通管道直接接触的方式降温，制冷效果可以随制冷剂的选用进行调整，并且可以达到极低的温度并液化某些液化点较低的工作气体，比如液氮；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软X射线光源，所述软X射线光源包括真空靶室、制冷腔和喷嘴，所述制冷腔和所述喷嘴容置于所述真空靶室内，所述喷嘴设置于所述制冷腔上，其特征在于，/n一支撑板设置于所述真空靶室上，所述支撑板上设置有穿过所述支撑板的制冷剂入口管道、制冷剂出口管道和工作气体管道，所述制冷剂入口管道和所述制冷剂出口管道分别与所述制冷腔连通，所述工作气体管道穿过所述制冷腔并与所述喷嘴连接；/n所述软X射线光源还包括三维位移机构，所述三维位移机构设置于所述支撑板与所述真空靶室之间，所述三维位移机构包括第一位移调节器、第二位移调节器以及第三位移调节器，所述第一位移调节器、第二位移调节器以及第三位移调节器均设置于所述支撑板与所述真空靶室之间并分别控制所述支撑板沿相互垂直的三个方向移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种软X射线光源，所述软X射线光源包括真空靶室、制冷腔和喷嘴，所述制冷腔和所述喷嘴容置于所述真空靶室内，所述喷嘴设置于所述制冷腔上，其特征在于，
一支撑板设置于所述真空靶室上，所述支撑板上设置有穿过所述支撑板的制冷剂入口管道、制冷剂出口管道和工作气体管道，所述制冷剂入口管道和所述制冷剂出口管道分别与所述制冷腔连通，所述工作气体管道穿过所述制冷腔并与所述喷嘴连接；
所述软X射线光源还包括三维位移机构，所述三维位移机构设置于所述支撑板与所述真空靶室之间，所述三维位移机构包括第一位移调节器、第二位移调节器以及第三位移调节器，所述第一位移调节器、第二位移调节器以及第三位移调节器均设置于所述支撑板与所述真空靶室之间并分别控制所述支撑板沿相互垂直的三个方向移动。


2.根据权利要求1所述的软X射线光源，其特征在于，所述真空靶室包括：
三通管，所述三通管具有相对的第一出口、第二出口以及位于所述第一出口和所述第二出口之间的第三出口，所述第一出口与支撑板连接，制冷剂入口管道、制冷剂出口管道以及工作气体管道分别穿过所述支撑板并与所述制冷腔连接，所述第三出口与抽真空装置连接；以及
多通管，所述多通管包括相对的顶部开口、底部开口以及位于所述顶部开口与所述底部开口之家的若干个侧面开口，所述顶部开口与所述第二出口紧密连接，所述底部开口处设置真空出口，所述喷嘴的位置与所述侧面开口对应，所述喷嘴下方设置有凹槽，所述凹槽通过转接头固定，所述转接头设置于所述真空出口处，所述凹槽与所述真空出口连通。


3.根据权利要求1所述的软X射线光源，其特征在于，所述制冷腔下方设置有转接件，所述喷嘴设置于所述转接件上，所述工作气体管道通过所述转接件与所述喷嘴连接。


4.根据权利要求1所述的软X射线光源，其特征在于，所述喷嘴处设置有温度传感器。


5.根据权利要求2所述的软X射线光源，其特征在于，所述凹槽设置于一锥形台顶部，所述锥形台与所述转接头固定连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炜，郑睿，谢庆国，肖鹏，
申请(专利权)人：苏州瑞派宁科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32