在低气压(25 Pa)快电流前沿(27 ns)下，利用镀金X射线二极管(XRD)测量获得了毛细管放电软X射线激光尖峰输出。研究该软X射线激光输出特性，为其未来的应用打下基础。低气压和快前沿导致等离子体的快速箍缩，此时激光产生于背景光峰值附近，脉宽1.6 ns。实验测量了快速Z箍缩时激光的束散角和增益特性。采用小孔扫描法，测得激光束散角为5.3 mrad。通过改变增益介质长度的方法，测得介质的增益系数为0.45 cm-1，最大的增益长度积为8.28。此外利用单色仪在46.9 nm处测得了激光尖峰输出。

毛细管放电软X光激光方案是实现小型、台式、高效、经济适用的X光激光器的新途径。为获得稳定而较大的激光能量，对激光输出所依赖的众多参数进行优化是实验研究不可或缺的步骤。主开关结构直接决定着主脉冲电流的波形，继而影响激光输出。经过对三种主开关结构进行实验研究，结果表明：改进的并联金属棒支座圆环-小圆盘型主开关的导通电感比较合适，可产生较好的主脉冲电流。主脉冲电流和激光输出的平均值比改进前分别提高了4%和31%，而出光率比最初的金属圆筒支座圆环-大圆盘型主开关提高了60%。改进的主开关在获得稳定而较大输出能量的情况下仍然继承了金属圆筒支座圆环-小圆盘型主开关的高耐压性，同时保持了激光束较小的脉宽。

研制了一种可用于测量软X光辐射的X射线二极管(XRD)。该XRD具有结构简单、对偏压及真空度要求较低、响应面积大等特点。分析了XRD的响应时间和饱和电流等特性,给出了能量计算公式,同时采用同步辐射光源对XRD进行了能量标定,标定结果与理论计算结果一致。利用该XRD对毛细管放电类氖氩46.9 nm激光脉宽和能量进行了测量。

In a capillary discharge experiment for the neon-like argon lasing, we have proposed an experimental scheme to verify that the multi-spike of X-ray diode (XRD) signal is a multi-pulse laser or is a reflection of the laser pulse in the XRD. The ceramic capillary has an inner diameter of 3 mm and a length of 200 mm. At the gas pressure of 28 Pa and discharge current of 27 kA, stable lasing has been realized. The experimental results prove that the multi-spike of XRD signal is a reflection of the electromagnetic signal produced by the laser pulse in the XRD. The improved electrocircuit scheme of the XRD to minimize the reflection phenomena is also found.

极紫外光刻(EUVL)技术是目前193 nm浸没式光刻技术的延伸,有望突破30 nm或更小技术节点而成为下一代光刻(NGL)技术的主流。毛细管放电极紫外(EUV)光源可为极紫外光刻研究提供高效、便捷的光刻源头,但光源的辐射功率较低一直制约着极紫外光刻技术的发展。三线毛细管放电极紫外光源的概念设计与常用毛细管装置有着本质的区别,它们不同的工作机制将使三线毛细管放电产生的环带状等离子体极紫外光源的辐射功率明显高于常用毛细管的情形,最佳收集角也得到相应的提高。三线毛细管概念设计方案的提出不仅从技术上开拓出一片全新的领地,为极紫外光刻研究提供所需的光源,而且从效益上看更适合于大规模工业生产。

介绍了一种新型激光三维成像方法,该方法用条纹管作为成像系统的接收端,使激光三维成像雷达具有高帧频、大视场角的特点。理论上介绍了该方法的成像原理,用实验验证了它对远距离目标的成像能力。建立了一套条纹管激光成像的演示系统,测定了系统中的关键参数,获得了室内、室外特定目标的条纹像。证实了这种条纹管激光三维成像方法的可行性。并对完善该套成像系统提出了自己的见解。

研究了预、主脉冲延时这一敏感参量在低气压下对毛细管放电类氖氩46.9 nm软X光激光的影响。实验表明,采用长度20 cm(钼电极长4 cm),直径3 mm的陶瓷毛细管,当主脉冲电流峰值稳定在20～21 kA,氩气气压为38 Pa时,激光输出对应的预、主脉冲延时范围为2.5 μs<τ<12.5 μs,获得较大激光输出的延时范围为3.5 μs<τ<8.5 μs,延时5.8 μs时获得了最大的激光输出。随着气压的缓慢增加,出现最大激光输出的延时也逐渐增大。实验也证实了不同的气压有其特定的延时范围,但差别较小。

本文对毛细管放电产生类氖氩46.9nm激光进行了实验研究.实验中发现毛细管放电装置中布鲁姆林(Blumlein) 传输线所产生的固有预脉冲对软X光激光的产生及稳定输出都有十分不利的影响.为了消除这种影响,提出了用外加隔离开关和隔离电容的方法消除固有预脉冲.经过实验验证,确定了隔离开关和隔离电容的最佳位置.结果该方法能够有效隔离固有预脉冲,使整个放电装置达到稳定运行.在此基础上,得到并改善了毛细管放电类氖氩46.9nm激光输出.

流过毛细管的电流,将直接影响箍缩过程中等离子体的状态,进而影响软X射线激光的产生。由于主开关的导通电感将影响电流波形,因此提出了使用不同结构的主开关电极来改变毛细管电流波形的方案,以寻找最适合毛细管放电软X射线激光产生的电流波形。实验用三种不同结构的主开关电极,观察了主开关导通电感的改变及其对电流波形的幅值和脉宽的影响。根据导通电感的估算结果,利用脉冲功率理论,计算了电流幅值和脉宽的改变情况,并与实验结果进行了比较。实验观察了电流波形的改变对软X射线激光尖峰信号的影响。实验结果表明,放电间隙为3 cm的圆环-圆盘型主开关最适合软X射线激光的输出。

对毛细管放电产生类氖氩46.9 nm激光进行了实验研究,发现毛细管放电装置中布鲁姆林传输线所产生的固有预脉冲对软X光激光的产生及稳定输出都有十分不利的影响。在理论上,用雪耙模型计算并证明了固有预脉冲对毛细管均匀预电离的破坏作用,而在主电流脉冲到来之前能否均匀地预电离毛细管所充气体是能否产生激光的关键条件。为了消除固有预脉冲的影响,使用了外加隔离开关和隔离电容对装置进行改进。实验证明,该方法能够有效隔离固有预脉冲,使整个放电装置达到稳定运行。在此基础上,得到了毛细管放电类氖氩46.9 nm激光输出,并实现了激光稳定输出,输出强度变化范围小于28%。