專利名稱：一種液體微流噴射靶激光等離子體軟x射線光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于短波段光源技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種液體微流噴射靶激光等離子體軟X射線光源。
二、技術(shù)背景在空間光學(xué)、天體物理、輻射計(jì)量等現(xiàn)代科學(xué)探索中，作為手段往往需要軟X射線光源，在醫(yī)學(xué)診斷、材料分析、投影光刻、顯微鏡技術(shù)等現(xiàn)代高科技領(lǐng)域中，軟X射線光源已經(jīng)得到較多的應(yīng)用。據(jù)了解目前世界上研究開發(fā)的軟X射線光源，有同步輻射、毛細(xì)管放電、激光等離子體等幾種類型。最早的激光等離子體軟X射線光源，是功率密度極大的脈沖激光聚焦在金屬靶面上，產(chǎn)生高溫激光等離子體輻射軟X射線，這種情況在激光等離子體形成的同時(shí)，也伴隨著金屬碎屑的產(chǎn)生，會(huì)對(duì)鄰近光源的軟X射線光學(xué)元件造成損壞或降低光學(xué)性能，為此要對(duì)靶的材料進(jìn)行改變，近年來(lái)科學(xué)家們把靶的材料改變?yōu)闅怏w或液體。
與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)，是美國(guó)的專利US 6,760.406B2，如圖1所示包括真空泵1、聚焦透鏡2、激光器3、真空靶室4、壓力罐5、制冷頭6、進(jìn)氣管7、壓力罐噴嘴8、加熱電阻絲9、微流10、激光束11。
壓力罐5內(nèi)的工作物質(zhì)，經(jīng)壓力罐5端面的制冷頭6制冷后，從壓力罐噴嘴8噴出，形成微流10進(jìn)入真空靶室4、激光器3發(fā)射出的激光經(jīng)聚光透鏡2聚焦成激光束11，打在微流10上，形成激光等離子體，產(chǎn)生軟X射線。
該軟X射線光源存在的主要問(wèn)題是制冷部份的結(jié)構(gòu)不合理，是在一個(gè)端面制冷，制冷的速度慢，而且制冷頭的價(jià)格昂貴，沒(méi)有閥門控制噴嘴，加壓后不能停止工作，不能進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于噴嘴較粗的情形尤其不利。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高制冷效率、降低成本，使用便捷，特設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用的液體微流噴射靶軟X射線光源。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種液體微流噴射靶激光等離子體軟X射線光源。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如圖2所示包括真空靶室窗口12、激光束13、聚光透鏡14、真空靶室15、法蘭16、外桶17、隔熱管18、制冷管進(jìn)口端19、密封定位筒20、旋轉(zhuǎn)手柄21、工作物質(zhì)輸進(jìn)管22、制冷管出口端23、隔熱板24、液壓波紋管25、高壓腔26、制冷管27、加熱電阻絲28、閥桿29、噴嘴30、微流31、真空泵32。
外桶17通過(guò)法蘭16在真空靶室15的頂部與真空靶室15密封固連，左右兩個(gè)隔熱管18在外桶17的頂部穿過(guò)外桶17并與其焊接固定，制冷管27的進(jìn)口端19與左邊的隔熱管18密封配合安裝，伸向外桶17和真空靶室15內(nèi)的制冷管27緊密纏繞在上部帶有液壓波紋管25的高壓腔26下半部平直段上，在纏繞的制冷管27的外側(cè)，還緊密纏繞加熱電阻絲28與制冷管27共同控制高壓腔26的溫度，制冷管27用以引進(jìn)制冷物質(zhì)進(jìn)行制冷。從高壓腔26引出的工作物質(zhì)輸進(jìn)管22的進(jìn)口端伸出外桶17，與外桶17焊接固連，工作物質(zhì)輸進(jìn)管22用以輸進(jìn)形成微流的工作液體，制冷管27的出口端23與右邊的隔熱管18密封配合安裝并伸出外桶17之外，形成制冷物質(zhì)的循環(huán)機(jī)致；微流調(diào)節(jié)部份由旋轉(zhuǎn)手柄21、密封定位筒20、隔熱板24和閥桿29組成，密封定位筒20焊接固定在外桶17的頂部中央，旋轉(zhuǎn)手柄21的轉(zhuǎn)軸頂桿與密封定位筒20之間是螺紋配合，下端插入到隔熱板24的上凹槽內(nèi)，隔熱板24的側(cè)面與密封定位筒20的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸，可上下滑勸，在高壓腔26內(nèi)的閥桿29的上端穿過(guò)液壓波紋管25并與其固連，伸出的頭部插入到隔熱板24的下凹槽內(nèi)，閥桿29下端的閥尖，隨閥桿移動(dòng)能夠封死高壓腔26底部噴嘴30，用以調(diào)節(jié)微流31的大小，旋轉(zhuǎn)手柄21的轉(zhuǎn)軸頂桿與閥桿29處于同軸線上；激光束13通過(guò)聚光透鏡14和真空靶室窗口12聚焦在微流31上，在激光的作用下產(chǎn)生激光等離子體和EUV輻射，在真空靶室15的下方與其相通，置有真空泵32，對(duì)真空室抽真空，以保證真空靶室15的真空度。
工作原理說(shuō)明高壓工作物質(zhì)從工作物質(zhì)輸進(jìn)管22的進(jìn)口進(jìn)入高壓腔26，在高壓的作用下，如果是液體直接從噴嘴噴出，如果是氣體，經(jīng)過(guò)高壓腔外制冷管27的制冷后從噴嘴30噴出，形成微流進(jìn)入真空靶室15，激光束13經(jīng)過(guò)聚焦透鏡14通過(guò)真空靶室窗口12聚焦在微流31上，形成激光等離子體，產(chǎn)生軟X射線和EUV輻射。
高壓腔26下部平直段纏繞制冷管27，纏繞的制冷管27的外部又纏繞加熱電阻絲，制冷管內(nèi)通入制冷液體(如液氮)后，將高壓腔內(nèi)通入的氣體制冷，使之形成液體微流從噴嘴30噴出，加熱電阻絲28的作用，使高壓腔26在制冷管27和加熱電阻絲28的共同控制下，在某一設(shè)定溫度下達(dá)到熱平衡，對(duì)于不同的工作物質(zhì)可設(shè)定不同的溫度。
閥桿29在高壓腔26的上段與液壓波紋管25固連為一體，當(dāng)通入高壓工作物質(zhì)后，閥桿29升起，工作物質(zhì)從噴嘴30噴出，處于工作狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄21時(shí)，可以使閥桿29封死噴嘴30，在不必撤去高壓的狀態(tài)終止光源的工作。
閥桿29如果與真空室外的旋轉(zhuǎn)手柄21連接，將產(chǎn)生很強(qiáng)的熱傳導(dǎo)，使密封維以實(shí)現(xiàn)，為此引入定位隔熱板24，其作用是阻斷熱傳導(dǎo)，同時(shí)定位閥桿29。
本發(fā)明的積極效果利用制冷管纏繞高壓腔，制冷機(jī)構(gòu)合理，制作簡(jiǎn)單，制冷均勻，運(yùn)作方便，顯效快，同時(shí)價(jià)格低廉，增加閥桿調(diào)節(jié)噴嘴，可以隨時(shí)終止實(shí)驗(yàn)，有利于應(yīng)用。
四

圖1是已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，摘要附圖選用圖2。
五具體實(shí)施例方式本發(fā)明按圖2所示的結(jié)構(gòu)實(shí)施，其中，真空室窗口12的材料采用石英光學(xué)玻璃，激光束13的波長(zhǎng)為1.06μm功率8×1011w/cm2聚光透鏡14的焦距按真空靶室的大小選擇，真空靶室15采用圓柱形，直徑長(zhǎng)245mm，高300mm，工作時(shí)真空度10-4托以上，法蘭16、外桶17、隔熱管18、密封定位筒20、旋轉(zhuǎn)手柄21、工作物質(zhì)輸進(jìn)管22、液壓波紋管25、高壓腔26、閥桿29等件的材質(zhì)選用不銹鋼，其中高壓腔要承受30個(gè)大氣壓，制冷管27采用外徑為3mm的銅管，加熱電阻絲28采用0.1-0.5mm的鎢絲。隔熱板24的材料選用聚四氟乙烯，閥桿29的閥尖要經(jīng)特殊處理，耐低溫，耐磨，有彈性，噴嘴30采用美國(guó)Ted Pella公司生產(chǎn)的用于電子顯微鏡上的孔徑光闌。
權(quán)利要求
1.一種液體微流噴射靶激光等離子體軟X射線光源，包括真空靶室、真空泵、聚光透鏡、激光束、加熱絲、噴嘴、其特征在于還包括法蘭(16)、外桶(17)、隔熱板(18)、制冷管進(jìn)口端(19)、密封定位筒(20)、旋轉(zhuǎn)手柄(21)、工作物質(zhì)輸進(jìn)管(22)、制冷管出口端(23)、隔熱板(24)、液壓波紋管(25)、高壓腔(26)、制冷管(27)、閥桿(29)、微流(31)；外桶(17)通過(guò)法蘭(16)在真空靶室(15)的頂部與真空靶室(15)密封固連，左右兩個(gè)隔熱管(18)在外桶(17)的頂部穿過(guò)外桶(17)并與其焊接固定，制冷管(27)的進(jìn)口端(19)與左邊的隔熱管(18)密封配合安裝，伸向外桶(17)和真空靶室(15)內(nèi)的制冷管(27)緊密纏繞在上部帶有液壓波紋管(25)的高壓腔(26)下半部平直段上，在纏繞的制冷管(27)的外側(cè)，還緊密纏繞加熱電阻絲(28)，從高壓腔(26)引出的工作物質(zhì)輸進(jìn)管(22)的進(jìn)口端伸出外桶，與外桶焊接固連，制冷管(27)的出口端(23)與右邊的隔熱管(18)密封配合安裝并伸出外桶(17)之外，密封定位筒(20)焊接固定在外桶(17)的頂部中央，旋轉(zhuǎn)手柄(21)的轉(zhuǎn)軸頂桿與密封定位筒(20)螺紋配合，下端插入到隔熱板(24)的上凹槽內(nèi)，隔熱板(21)的側(cè)面與密封定位筒(20)的內(nèi)表面滑動(dòng)接觸，可上下滑勸，在高壓腔(26)內(nèi)的閥桿(29)的上端穿過(guò)液壓波紋管(25)并與其固連，伸出的頭部插入到隔熱板(24)的下凹槽內(nèi)，閥桿(29)下端的閥尖，隨閥桿移動(dòng)能夠封死高壓腔(26)底部噴嘴(30)，旋轉(zhuǎn)手柄(21)的轉(zhuǎn)軸頂桿與閥桿(29)處于同軸線上，激光束(13)通過(guò)聚光透鏡(14)和真空靶室窗口(12)聚焦在微流(31)上，真空泵(32)與真空靶室(15)相通。
全文摘要
一種液體微流噴射靶激光等離子體軟X射線光源，屬于短波段光源技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種光源，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種液體微流噴射靶激光等離子體軟X射線光源。解決的技術(shù)方案是包括真空靶室、法蘭、外桶、高壓腔、制冷管、電阻加熱絲、密封定位筒、旋轉(zhuǎn)手柄、隔熱板、閥桿、噴嘴等部件，外桶通過(guò)法蘭在真空靶室的頂部與其密封固連，制冷管的進(jìn)口與出口分別與左右隔熱管密封固連，伸向真空靶室內(nèi)的制冷管緊密纏繞在高壓腔的平直段上，外側(cè)還纏繞電阻加熱絲，密封定位筒焊接在外桶頂部中央，隔熱板的側(cè)面與密封定位筒內(nèi)表面滑動(dòng)接觸，閥體的上端與波紋管固連并插入到隔熱板的下凹槽內(nèi)，閥尖能夠封住噴嘴，激光束聚焦在從噴嘴噴出的微流上，產(chǎn)生激光等離子體輻射軟X射線。
文檔編號(hào)H05H1/28GK1728915SQ20041001119
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者尼啟良, 齊立紅, 陳波 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所