1 广东大湾区空天信息研究院，广东 广州 510530
2 武汉国家光电研究中心，湖北 武汉 430074
3 中国科学院大学，北京 100049
4 俄罗斯研究中心库尔恰托夫研究所，俄罗斯莫斯科 125047
极紫外光源在半导体制造中的掩模检测、显微成像以及光谱计量等环节中有着重要的应用。激光诱导放电等离子体是产生极紫外光源的重要技术手段之一，搭建了一套二氧化碳激光诱导放电产生锡等离子体的实验装置，对产生的极紫外光谱进行了收集探测，并结合辐射磁流体动力学模拟对极紫外的辐射特性进行了分析。实验对比了激光等离子体和放电等离子体的极紫外辐射特性的区别，发现放电电压对激光诱导放电等离子体极紫外光的带内辐射强度有着重要影响。模拟发现，当电压为15 kV时，极紫外辐射总能量达到65.0 mJ，转化效率达到0.23%，光谱纯度达到1.69%。
激光光学 激光诱导放电等离子体 极紫外光 辐射磁流体动力学 转化效率
Wuhan National Research Center for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Frontiers of Optoelectronics
2021, 14(3): 352–359
Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Research Center for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Keldysh Institute of Applied Mathematics, Russian Academy of Sciences, Moscow 125047, Russia
Laser-induced discharge plasmas (LDPs) have the potential to be inspection and metrology sources in extreme ultraviolet (EUV) lithography. An LDP EUV source was developed to avoid tin electrode erosion in which a tin pool was used as a cathode. A CO2 pulse laser was focused on the liquid tin target surface, and then a breakdown occurred in a very short time. The voltage-current characteristics of the discharge oscillated, lasting for several microseconds, and an RLC fitting model was used to obtain the inductance and resistance. An intensified charge-coupled device (ICCD) camera was used to investigate the dynamics of LDP, which can explain the formation of a discharge channel. The EUV spectra of laser-induced liquid tin discharge plasma were detected by a grazing incident ultraviolet spectrometer, compared with a laser-produced tin droplet plasma EUV spectrum. To explain the EUV spectrum difference of laser-induced liquid tin discharge plasma and laser-produced tin droplet plasma, the collision radiation (CR) model combined with COWAN code was used to fit the experimental EUV spectrum, which can estimate the electron temperature and density of the plasma.
laser induced discharge plasma voltage-current characteristics liquid tin plasma plume extreme ultraviolet spectra Chinese Optics Letters
2020, 18(5): 051405
华中科技大学 武汉光电国家研究中心，武汉 430074
为了研究激光诱导放电等离子体的膨胀特性，建立了一套基于脉冲CO2激光诱导锡靶放电等离子体极紫外光源装置，采用增强型电荷耦合器件对羽辉进行拍摄，并采用1维真空电弧模型对实验结果进行了理论说明。实验中改变放电电压和激光能量，得到了不同条件下时间分辨的羽辉图像。结果表明，在激光能量140mJ、放电电压10kV的条件下，获得了稳定的放电等离子体；等离子体的羽辉形态与电流存在对应关系，经历了形成、膨胀、收缩、再次膨胀和消散的不同阶段，放电电压和诱导激光能量对羽辉大小、稳定性和形成时间有影响。此研究有助于提高激光诱导放电等离子体光源的稳定性以及极紫外光的输出功率。
激光技术 激光诱导放电等离子体 锡 羽辉图像 laser technique laser-induced discharge plasma tin plume image
陆军工程大学石家庄校区 电磁环境效应国家级重点实验室, 石家庄 050003
航天器在轨运行过程中面临的空间环境复杂多变, 高能电子、等离子体环境、低气压、大温差等环境因素会引起航天器发生静电带电和放电效应, 对航天器的安全运行造成严重影响。基于国内外试验数据和案例分析了空间环境引起的航天器故障, 从数值仿真软件、地面模拟技术、强场诱发放电以及防护技术等方面介绍了空间环境作用下航天器充放电效应研究进展, 对我国目前研究差距和未来研究方向进行了展望。研究表明: 我国航天器充放电效应防护技术研究取得了进步, 下一步重点针对空间站、深空探测、探月工程等新任务, 进一步拓展空间环境作用下航天器充放电效应机理和防护新技术研究, 为提升我国航天器的安全性和可靠性提供技术支撑。
航天器 充放电 空间环境 防护技术 诱发放电 spacecraft electrostatic charge-discharge space environment protection technology induced discharge 强激光与粒子束
2019, 31(10): 103202
采用45#钢作为工件电极,钨合金作为工具电极,在不同放电电流、放电脉宽条件下,于空气中进行了单脉冲激光诱导放电实验。从表面形貌照片来看,放电点大致为圆形,坑表面较平坦,随着放电脉宽、放电电流的增大,强化点坑径、坑深随之增大。通过对实验数据的拟合,得到了强化点坑径、坑深随放电电流和放电脉宽变化的经验公式。获得的经验公式拟合效果好,相关系数高,可用来指导加工工艺的优化设计。
激光诱导放电 表面强化点 坑径 坑深 laser-induced discharge surface strengthening pit pit-diameter pit-depth
