レーザー生成プラズマによる極端紫外光源の開発に関する研究

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本研究で逸早く有用性を示し、昨年度の実験で詳細な極端紫外(EUV)発光特性を評価したCO_2レーザー生成Snプラズマは、現在ではレーザー生成プラズマ(LPP)方式における最も有望な方式として認知されるに至った。そこで本年度は、今後重要性が増していく集光光学系の超寿命化に関する研究を行った。集光光学系の反射率低下の主たる原因は、プラズマから飛散する微粒子(デブリ)によるミラーの汚損である。特に、電磁界による対策が困難な中性のデブリは問題視されており、その挙動を知ることはデブリ対策を考える上で大変重要である。そこで、本研究ではLPPから飛散する中性原子の挙動を可視化計測するために、レーザー誘起蛍光(LIF)法を用いた画像計測装置を作製した。以下に得られた結果をまとめる。(1)Sn平板をターゲットとするNd:YAG-LPPから飛散するSn原子の挙動を、2次元画像的に時間分解して観測することに成功した。(2)Nd:YAGレーザーを強度5×10^<10>W/cm^2でSn平板に照射した場合のLIF画像を解析したところ、200eVを超える運動エネルギーを有するSn原子の飛散を確認した。(3)40eVを超えるような高速Sn原子はNd:YAGレーザー強度を高くするに従って増加したが、低速のSn原子は5×10^<10>W/cm^2以上の照射強度でも分布に大きな違いは見られなかった。(4)集光ミラーを模擬した基板を計測領域に設置し、デブリとミラー基板との相互作用を計測した。この計測では、40eV以下の低速Sn原子がミラー基板上に堆積する様子が観測された。また、基板上に堆積したSnが4keV以上の高速イオンによってスパッタされる様子も観測した。(5)ファラデーカップによるイオンの計測や、水晶振動子微小天秤(QCM)センサーによる堆積量の計測なども行い、LIF画像計測と相補的なデータを取得した。