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次世代真空紫外レーザ励起とプラズマによりアシストされた電極材料の長寿命化

下一代真空紫外激光激发和等离子体辅助电极材料寿命更长

基本信息

批准号：
17656096
负责人：
山部長兵衛
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656096/
关键词：
真空紫外レーザ励起予備放電誘導性エネルギー蓄積半導体開放スイッチ SOSダイオードオープニングスイッチ注入エネルギー密度原子・分子物理光源技術半導体超微細化高性能レーザー量子エレクトロニクスプラズマ電極材料

项目摘要

1.高気圧(安定)放電達成のための電源の開発に関する基礎的な調査。および試作電源に半導体開放スイッチ(SOS)を用いた時の諸動作の把握。高繰り返しパルスパワー電源の効率を悪化させることなく、レーザ装置の高効率化が期待できる電源として、半導体開放スイッチを用いた誘導性エネルギー蓄積型パルスパワー電源が挙げられえる。この形式の電源は,数十ナノ秒オーダーの短パルス励起と数百ナノ秒オーダーのエネルギー注入が可能である。また,動作回路にオープニングスイッチとして半導体開放スイッチ(Semiconductor Opening Switch : SOS)を用いることによって高繰り返し動作が期待できる。パルスパワー応用においては、特にナノ秒オーダーのパルス電圧印加の応用があり、半導体開放スイッチは重要なデバイスとして位置付けられる。しかしながら、SOSダイオードは非線形素子であるため、電源に搭載するためにはその特性を実験的に調べる必要がある。(ロシア製のSOSダイオードを用いた電源の特性はすでに取得済みであり、実際にロシア製のSOSダイオード(SOS-50-2)を用いた電源で、KrFエキシマレーザの発振に成功し、レーザ出力エネルギーが24.8mJ、発振効率が1.08%、パルス幅が47nsという結果が得られている)。しかし、ロシア製SOSダイオードの入手性、コスト面において問題があるため、本研究ではロシア製SOSダイオードの代わりに汎用ダイオードを用いる。ここでは、汎用ダイオードをSOSダイオードとして用いた電源の特性および放電リアクター(レーザ用放電管など)に負荷を接続した時の高気圧動作下での放電の安定性を得るための諸特性などを調べる。(結果1)逆方向充電電圧を増加させることにより,逆方向電流ピーク値,出力電圧が共に増加した。(結果2)逆方向インダクタンスの値を増やすことにより,立ち上がり60ns,-25kVの出力電圧を得た。これは,リソグラフィー用電源としての要求を満たしている。(結果3)順方向回路通電開始から逆方向回路の通電開始までの遅れ時間T_dを増加させることにより,逆方向電流ピーク値I_<rp>は増加傾向にあるが,T_dが順方向電流の1/2周期よりも大きくなるとI_<rp>は急激に減少する。1/2周期のところが最適である。3.負荷を接続した時のシステム全体の特性調査。(結果4)負荷として同軸円筒型リアクターを接続した時のオゾン生成特性において,順方向回路だけの場合,オゾン濃度4[g/Nm^3],オゾン生成効率250[g/kWh]が得られ,逆方向回路を接続した場合1.06[g/Nm^3],250[g/kWh]が得られた。(結果5)別の放電リアクター(予備放電方式)を用いて最大動作5atmまでの放電特性を測定した。最大入力電力90MW(5atm Ar中),注入エネルギー密度1.4MW/cm^3が得られた4.動作圧力を変化した時の予備放電と主放電の時間関係と主放電への影響について調べる。(結果6)予備放電回路のC_<pr>および最大注入電力密度を制御することにより均一な主放電が得られた(結果7)電極近辺の電界強度分布を計算し,実際に得られた放電写真との対応を調べほぼ一致した。

1. Investigation into the basics of high-pressure (stable) discharge and the opening and closing of power supplies. The prototype power supply and semiconductor open source (SOS) are used to control various movements at the same time. High-efficiency high-efficiency power supply, high-efficiency high-efficiency power supply, and high-efficiency high-efficiency power supply equipment Source として, semiconductor open スイッチを use いた induced エネルギー accumulation type パルスパワー power supply がげられえる.この form の power supply は, tens of ナノ seconds オーダーの short パルスstimulate と hundreds of ナノ seconds オーダーのエネルギー inject がpossibleである.また,Semiconductor Opening Switch: SOS) いることによって高缲り回しactionがLooking forward to できる.パルスパワー応用においては、特にナノSecond オーダーのパルス电姧姧の応Use があり, semiconductor open スイッチはimportant なデバイスとして position to pay けられる.しかしながら, SOS ダイオードは non-linear element であるため, 电The source is equipped with the するためにはそのcharacteristic を実験's にtone べるNecessary がある. (The SOS made by ロシアのSOSダイオードを Use the characteristics of the いたpower supply and obtain the 済みであり, SOS-50-2 (SOS-50-2) power supply manufactured by 実记にロシア, KrF エキシマレーザの発正に Success し、レーザ力エネルギーが 24.8mJ , vibration efficiency が 1.08%, パルス amplitude が 47ns という results が got られている).しかし, ロシアmade SOS ダイオードの availability, コスト面においてquestion があるため. This study is based on the SOS ダイオードの generation わりにgenerally used ダイオードをいる made by ではロシア.ここでは, general-purpose ダイオードをSOS ダイオードとしていたpower supply の characteristics および discharge リアクター(レーザBy using the discharge tube to connect the load to the high pressure operation, the stability of the discharge can be obtained and various characteristics can be adjusted. (Result 1) The charging voltage in the reverse direction increases, the current in the reverse direction increases, and the output voltage increases. (Result 2) In the reverse direction, the output voltage of the reverse direction is 60ns, and the output voltage of -25kV is obtained.これは,リソグラフィー用电としてのRequirement を満たしている. (Result 3) The forward direction circuit energization starts and the reverse direction circuit energization starts and the reverse direction current flows.夤I_<rp>はincreasing tendencyにあるが, T_dがforward direction currentの1/2 cycleよりも大きくなるとI_<rp>はstimulationにdecreaseする. 1/2 cycle is the most suitable one. 3. Investigation of the overall characteristics of the tester when the load is connected. (Result 4) When the load is applied to the coaxial cylinder type リアクターを connected to the したたのオゾン generation characteristics において, in the case of the forward loop だけの case, the オゾン concentration 4 [g/Nm^3] , The generation efficiency of オゾン is 250 [g/kWh], and the reverse direction loop is 1.06 [g/Nm^3], and the efficiency is 250 [g/kWh]. (Result 5) The discharge characteristics of the different discharge systems (preparatory discharge method) were measured using the maximum action 5atm. The maximum input power is 90MW (5atm Ar), the injection density is 1.4MW/cm^3 and the pressure is changed. The time relationship between the pre-discharge and the main discharge and the influence of the main discharge on the operating pressure are changed. (Result 6) Preparatory discharge circuit のC_<pr> Maximum injection power density control することにより uniform main discharge がget (Result 7) Calculate the intensity distribution of the electric boundary near the electrode, and the discharge photo of the electrode near the electrode is consistent.