一种液滴靶激光等离子体软X射线光源制造技术

一种液滴靶激光等离子体软Ｘ射线光源，属于短波段光源技术领域中涉及的一种软Ｘ射线光源。本实用新型专利技术要解决的技术问题是：提供一种液滴靶激光等离子体软Ｘ射线光源。解决的技术方案是：包括喷气阀，真空靶室、聚光透镜、激光束、真空泵、隔热管、制冷管、电阻加热丝。在安装阀体的真空靶室的壁上，左右固连有两个隔热管，左边的隔热管与与制冷管的进口端密封安装，制冷管紧密地缠绕在喷气阀的喷嘴的外壁周围，在缠绕的制冷管的外侧还紧密缠绕电阻加热丝。在喷嘴上缠绕制冷管对喷嘴制冷，从喷嘴喷出的是液体，分子密度增加，提高了激光到软Ｘ射线的转换效率。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利说明 一、
本技术属于短波段光源
中涉及的一种液滴靶激光等离子体软X射线光源。二、技术背景在空间光学、天体物理、辐射计量等现代科学探索中，作为手段往往需要软X射线光源，在医学诊断、材料分析、投影光刻、显微镜技术等现代高科技领域中，软X射线光源已经得到较多的应用。据了解目前世界上研究开发的软X射线光源，有同步辐射、毛细管放电、激光等离子体等几种类型。最早的激光等离子体软X射线光源，是功率密度极大的脉冲激光聚焦在金属靶面上，产生高温激光等离子体辐射软X射线，这种情况在激光等离子体形成的同时，也伴随着金属碎屑的产生，会对邻近光源的软X射线光学元件造成损坏或降低光学性能，为此要对靶的材料进行改变，近年来科学家们把靶的材料改变为气体或液体。与本技术最为接近的已有技术是中国科学院长春光机所于1999年申请的专利技术专利，名称为“喷气靶激光等离子体软X射线源”申请号为99126340.5，申请日为991216，如图1所示包括喷气阀1、真空靶室2、差分室3、真空泵4、聚光透镜5、激光束6。喷气阀1用螺钉固定在真空靶室2内的上方，差分室3固定在真空靶室2的侧壁上，真空泵4与真空靶室2相通，实施对真空靶室2的抽真空，聚光透镜5置于真空靶室2的窗口前面，激光束6经聚光透镜5和窗口聚焦在喷气阀1的喷嘴出口喷出的气流上，产生激光等离子体软X射线源。其中的喷气阀1如图2所示包括入气口7、绝缘杆8、弹簧9、阀体10、弹簧11、喷嘴入口12、喷嘴13、密封橡胶14、阳极15、压电陶瓷振子16、密封杆17。入气口7固定在阀体10上，绝缘杆8固定在弹簧9上，弹簧9和弹簧11固定在阀体10上，压电陶瓷振子16的两端固定在弹簧11上，密封杆17固定在压电陶瓷振子16的中心处并与其垂直，密封橡胶14置于密封杆17的尖部，位于喷嘴入口12的上方，在压电陶瓷振子16的作用下，密封杆17可产生上下位移，置于密封杆尖上的密封橡胶14，可调节从喷嘴入口12进入喷嘴13的气体，喷嘴13用螺钉固定在阀体10上，阳极15绝缘固定在阀体10上并用阀体10上做为阴极。该喷气靶激光离子体软X射线光源，存在的主要问题是在激光打靶处的气体分子密度低，吸收的激光能量少，软X射线光源的转换效率低，应用受到很大的局限。三
技术实现思路
为了克服已有技术存在的缺陷，本技术的目的在于提高从激光到软X射线和EUV辐射的转换效率，获得较强的软X射线光源。本技术要解决的技术问题是提供一种液滴靶激光等离子体软X射线光源。解决技术问题的技术方案如图3所示包括左右两个隔热管18、制冷管31的进口19、压电陶瓷振子20、密封杆21、入气口22、绝缘杆23、弹簧24、制冷管31的出口25、阀体26、弹簧27、密封杆21上的阀尖28、喷嘴入口(29)、电阻加热丝(30)、制冷管(31)、真空靶室(32)、喷嘴33、真空泵34、聚光透镜35、激光束36、真空靶室窗口37、喷嘴出口38、阳极39。阀体26固定置于真空靶室32内壁上，上面设有入气口22，绝缘杆23固定在弹簧24上，弹簧24和弹簧27固定在阀体26上，压电陶瓷振子20的两端固定在弹簧27上，密封杆21在压电陶瓷振子20下方并与其垂直固定在压电陶瓷振子20的中心处，在压电陶瓷振子20的作用下，可产生上下位移，密封杆21的阀尖28，对准喷嘴进口29，阳极39绝缘固定在阀体26上并用阀体26作为阴极；在安装阀体26的真空靶室32的壁上，左右固连有两个隔热管18，左边的隔热管18与制冷管31的进口19密封配合安装，右边的隔热管18与制冷管31的出口25密封配合安装，制冷管31紧密地缠绕在喷嘴33的外壁周围，在缠绕的制冷管31的外侧还紧密缠绕电阻加热丝30。真空泵34与真空靶室32相通连，工作时对真空靶室32进行抽真空，在真空靶室32的一个侧面开有真空靶室窗口37，在窗口外置有聚光透镜35，激光束36经聚光透镜35和真空靶室窗口37，聚焦在从喷嘴出口38喷出的液滴上，在激光的作用下，产生激光等离子体，辐射软X射线。工作原理说明，气体从入气口22进入喷气阀，此时压电陶瓷振子20在弹簧24和27的作用下处于平衡位置，压电陶瓷振子20上的密封杆21通过其上的密封阀尖28紧紧顶在喷嘴入口29上，使气体不能从喷嘴中喷出。当用脉冲激光束打靶时，激光器在产生激光束的同时，亦产生一个外触发信号来触发控制压电陶瓷振子20电源，压电陶瓷振子开始振动，并带动密封杆21一起运动，当密封杆阀尖28离开喷嘴入口29时，气体进入喷嘴33，由于喷嘴被制冷，气体从喷嘴出口38喷出时变成液体甚至固体，功率密度极大的脉冲激光束正好聚焦在液滴上，产生激光等离子体，再由激光等离子体辐射软X射线。液体较气体的分子密度大，增加了对激光能量的吸收，提高了激光能量到软X射线和EUV辐射的转换效率。本技术的积极效果在喷嘴外缠绕制冷管，对喷嘴制冷，使从喷嘴出口喷出液体的分子密度增加，提高了激光到软X射线和EUV辐射的转换效率；在制冷管外缠绕电阻加热丝，在制冷管和电阻加热丝的双重作用下，喷嘴可以在不同的温度下达到平衡，适用于不同的气体。制冷管进口和出口与阀体连接处采用隔热管减小温度梯度，达到阻止热量传导到阀体的目的，以免影响阀体与真空靶室连接处的密封效果。四附图说明图1是已有技术的结构示意图，图2是已有技术中喷气阀的结构示意图，图3是本技术的结构示意图，摘要附图选择图3。五具体实施方式本技术按图3所示的结构实施，其中左右两个隔热管18的材料采用不锈钢，焊接在阀体26上，压电陶瓷振子20采用一般的压电陶瓷晶体，密封杆21和绝缘杆23的材料采用圆柱形聚四氟乙烯，入气口22的材料采用不锈钢，并带有螺纹可以与外部气瓶连接，弹簧24和27采用钢质弹簧，阀体26采用圆柱形不锈钢，用螺钉与真空靶室固定，密封杆21的阀尖28采用耐低温耐磨电磁阀的阀尖，直径尺寸2mm，喷嘴33的材料采用不锈钢，用螺钉与阀体26固定，喷嘴入口29的直径尺寸采用1-1.8mm，喷嘴出口38的直径尺寸采用0.1-1.5mm，制冷管31的进口19和出口25采用不锈钢管，制冷管31的材料采用外径3mm的铜管，与进口19和出口25用过渡材料焊接，制冷管31缠绕在喷嘴33的周围，电阻加热丝30采用0.1-0.5mm的钨丝，真空靶室窗口37的材料采用石英玻璃，真空靶室可以设一个以上的多个窗口，聚光透镜35的焦距根据真空靶室的大小选定，激光束36的波长采用1064nm，脉冲能量不小于2焦耳。阳极39与阀体26绝缘固定连接，用导线与压电陶瓷振子20连接。权利要求1.一种液滴靶激光等离子体软X射线光源，包括喷气阀，真空靶室、聚光透镜、激光束、真空泵，其中喷气阀是由入口、阀体、绝缘杆、弹簧、喷嘴、密封杆、压电陶瓷振子、阳极组成的；其特征在于还包括左右两个隔热管(18)、制冷管(31)的进口(19)、制冷管(31)的出口(25)、电阻加热丝(30)、制冷管(31)；在安装阀体(26)的真空靶室(32)的壁上，左右固连有两个隔热管(18)，左边的隔热管(18)与制冷管(31)的进口(19)密封配合安装，右边的隔热管(18)与制冷管(31)的出口(25)密封配合安装，制冷管(31)紧密地缠绕在喷嘴(33)的外壁周围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液滴靶激光等离子体软Ｘ射线光源，包括喷气阀，真空靶室、聚光透镜、激光束、真空泵，其中喷气阀是由入口、阀体、绝缘杆、弹簧、喷嘴、密封杆、压电陶瓷振子、阳极组成的；其特征在于还包括左右两个隔热管（１８）、制冷管（３１）的进口（１９）、制冷管（３１）的出口（２５）、电阻加热丝（３０）、制冷管（３１）；在安装阀体（２６）的真空靶室（３２）的壁上，左右固连有两个隔热管（１８），左边的隔热管（１８）与制冷管（３１）的进口（１９）密封配合安装，右边的隔热管（１８）与制冷管（３１）的出口（２５）密封配合安装，制冷管（３１）紧密地缠绕在喷嘴（３３）的外壁周围，在缠绕的制冷管（３１）的外侧还紧密缠绕电阻加热丝（３０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：齐立红，尼启良，陈波，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]