1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 8, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 8, стр. 16-21

Определение размера лазерно-плазменного источника ЭУФ-излучения для микроскопа

Д. Г. Реунов a, *, И. В. Малышев a, А. А. Перекалов a, А. Н. Нечай a, Н. И. Чхало a

a Институт физики микроструктур РАН
603950 Нижний Новгород, Россия

* E-mail: reunov_dima@ipmras.ru

Поступила в редакцию 29.11.2022
После доработки 18.02.2023
Принята к публикации 18.02.2023

Аннотация

Исследованы размер и интенсивность лазерно-плазменных источников на основе импульсных газовых струй аргона, работающих на длине волны 13.84 нм. Газовую струю возбуждали лазерным излучением на длине волны 1064 нм с длительностью импульса 4.4 нс, частотой повторения 10 Гц и энергией в импульсе 0.5 Дж. Изучали два способа формирования струи импульсной газовой мишени: с помощью форсунки со сверхзвуковым соплом и с помощью капилляра. Капиллярный источник коммерчески доступен. Аттестацию источников проводили на зеркальном микроскопе, работающем в области экстремального ультрафиолета на длине волны 13.84 нм. Было установлено, что за счет возможности подачи большего давления рабочего газа на вход форсунки, увеличения плотности и уменьшения угла выхода газовой струи в сверхзвуковом сопле по сравнению с капилляром пиковая интенсивность излучения на длине волны 13.84 нм повышается в шесть раз. Ширина на полувысоте диаметра источника на основе форсунки составил 250 ± 10 мкм с профилем, близким к гауссовому. В поле зрения микроскопа 25 × 25 мкм неравномерность засветки от “источника на форсунке” составляет около 1%, в поле зрения 50 × 50 мкм – около 4%. Ширина на полувысоте диаметра источника на основе коммерческого клапана с капиллярным источником составила 330 ± 10 мкм с профилем, близким к П-образному. На основе результатов сравнения в модернизированной версии микроскопа с повышенным до 350 крат увеличением будет использован источник на основе форсунки.

Ключевые слова: ЭУФ-микроскопия, лазерно-плазменный источник, аттестация параметров лазерной плазмы, эмиссионные спектры, газоструйные мишени.

Список литературы

  1. Janos K., Chris J., Malcolm H. // Quart. Rev. Biophys. 1995. V. 28. № 1. P. 33. https://doi.org/10.1017/s0033583500003139

  2. Kordel M., Dehlinger A., Seim C., Vogt U., Fogelqvist E., Sellberg J.A., Stiel H., Hertz H.M. // Optica. 2020. V. 7. № 6. P. 658. https://doi.org/10.1364/OPTICA.393014

  3. Michette G., Turcu I.C.E., Schulz M.S., Browne M.T., Morrison G.R., Fluck P., Buckley C.J., Foster G.F. // Rev. Sci. Instrum. 1993. V. 64. № 1. P. 1478. https://doi.org/10.1063/1.1144067

  4. Абраменко Д.Б., Анциферов П.С., Астахов Д.И. и др. // Успехи физических наук. 2019. Т. 189. № 3. С. 323. https://doi.org/10.3367/UFNr.2018.06.038447

  5. Wachulak P.W., Bartnik A., Fiedorowicz H., Rudawski P., Jarocki R., Kostecki J., Szczurek M. // Nucl. Instrum. Methods Phys. B. 2010. V. 268. № 10. P. 1692. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.002

  6. Legall H., Blobel G., Stiel H. et al. // Optics Express. 2012. V. 20. № 16. P. 18362. https://doi.org/10.1364/OE.20.018362

  7. Martz D.H., Selin M., Hofsten O., Fogelqvist E., Holmberg A., Vogt U., Legall H., Blobel G., Seim C., Stiel H., Hertz H.M. // Opt. Lett. 2012. V. 37. № 21. P. 4425. https://doi.org/10.1364/OL.37.004425

  8. Borisov V.M., Koshelev K.N., Prokofiev A.V., Khadzhiyskiy F.Yu., Khristoforov O.B. // Quantum Electronics. 2014. V. 44. № 11. P. 1077. https://doi.org/10.1070/QE2014v044n11ABEH015611

  9. Vodopyanov A.V., Golubev S.V., Mansfeld D.A., Nikolaev A.G., Savkin K.P., Salashchenko N.N., Chkhalo N.I., Yushkov G.Yu. // JETP Lett. 2008. V. 88. № 2. P. 95. https://doi.org/10.1134/S0021364008140051

  10. Bartni A., Fiedorowicz H., Jarocki R., Kostecki J., Rakowski R., Szczurek M. // Proc. SPIE. 2005. V. 5958. P. 279. https://doi.org/10.1117/12.622119

  11. Torrisi A., Wachulak P., Węgrzyński L., Fok T., Bartnik A., Parkman T., Vondrová S., Turňová J., Jankiewicz B.J., Bartosewicz B., Fiedorowicz H. // J. Microscopy. 2017. V. 265. № 2. P. 251. https://doi.org/10.1111/jmi.12494

  12. Fiedorowicz H., Bartnik A., Szczurek M., Daido H., Sakaya N., Kmetik V., KatoY., Suzuki M., Matsumura M., Tajima J., Nakayama T., Wilhein T. // Opt. Commun. 1999. V. 163. № 1–3. P. 103. https://doi.org/10.1016/s0030-4018(99)00100-5

  13. Гусева В.Е., Нечай А.Н., Перекалов А.А., Салащенко Н.Н., Чхало Н.И. // Оптика и спектроскопия. 2022. Т. 130. Вып. 2. С. 217. https://doi.org/10.21883/OS.2022.02.51986.2771-21

  14. Нечай А.Н., Перекалов А.А., Чхало Н.И., Салащенко Н.Н., Забродин И.Г., Каськов И.А., Пестов А.Е. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 9. С. 83. https://doi.org/10.1134/S0207352819090099

  15. Masayuki S., Hiroyuki D., Woo C.I., Wei Y., Keiji N., Takayoshi N., Kunioki M., Fiedorowicz H. // Phys. Plasmas. 2003. V. 10. № 1. P. 227. https://doi.org/10.1063/1.1526700

  16. Wieland M., Wilhein T., Faubel M., Ellert Ch., Schmidt M., Sublemontier O. // Appl. Phys. B. 2001. V. 72. № 5. P. 591. https://doi.org/10.1007/s003400100542

  17. Fiedorowicz H., Bartnik A., Patron Z., Parys P. // Appl. Phys. Lett. 1993. V. 62. № 22. P. 2778. https://doi.org/10.1063/1.109232

  18. Holburg J., Müller M., Mann K., Wieneke S. // J. Vacuum Sci. Technol. A. 2019. V. 37. № 3. P. 031303. https://doi.org/10.1116/1.5089201

  19. NIST Atomic Spectra Database, Gaithersburg, 2009–2019. https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database.

  20. Kelly R.L., Palumbo L.J. // Atomic and Ionic Emission Lines below 2000 Angstroms: Hydrogen through Krypton. Naval Research Lab. Washington, DC (USA), 1973. № NRL-7599.

  21. Нечай А.Н., Перекалов А.А., Салащенко Н.Н., Чхало Н.И. // Оптика и спектроскопия. 2021. Т. 129. № 2. С. 146. https://doi.org/10.21883/OS.2021.02.50551.243-20

  22. Малышев И.В., Пестов А.Е., Полковников В.Н. и др. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 1. С. 3. https://doi.org/10.1134/S0207352819010128

  23. Malyshev I.V., Chkhalo N.I. // Ultramicroscopy 2019. V. 202. P. 76. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2019.04.001

  24. Wachulak P., Bartnik A., Fiedorowicz H. // Proc. SPIE. 2019. V. 11076. P. 1107606. https://doi.org/10.1117/12.2526737

  25. Berglund M., Rymell L., Peuker M., Wilhein T., Hertz H.M. // J. Microscopy. 2000. V. 197. № 3. P. 268. https://doi.org/10.1046/j.1365-2818.2000.00675.x

  26. Pereiro E., Nicolaś J., Ferrer S., Howells M.R. // J. Synchrotron Radiat. 2009. V. 16. № 4. P. 505. https://doi.org/10.1107/S0909049509019396

  27. Kim K.W., Kwon Y., Nam K.Y. et al. // Phys. Med. Biol. 2006. V. 51. № 6. P. 99. https://doi.org/10.1088/0031-9155/51/6/N01

  28. Hertz H.M., Hofsten O., Bertilson M., Vogt U., Holmberg A., Reinspach J., Martz D., Selin M., Christakou A.E., Jerlström-Hultqvist J., Svärd S. // J. Struct. Biol. 2012. V. 177. № 2. P. 267. https://doi.org/10.1016/j.jsb.2011.11.015

  29. https://www.gpixel.com/.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал