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公開番号2025074606
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2023185539
出願日2023-10-30
発明の名称プラズマ生成機構及び光源装置
出願人ウシオ電機株式会社
代理人弁理士法人南青山国際特許事務所
主分類G03F 7/20 20060101AFI20250507BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】プラズマ原料の供給に関して低コストかつ耐久性が高いプラズマ生成機構及び光源装置を提供すること。
【解決手段】
本発明の一形態に係るプラズマ生成機構は、回転体と、回転駆動源と、貯留層と、加熱部と、原料供給部とを具備する。回転体は、回転軸の周りに回転する。回転駆動源は、回転体を回転軸の周りに回転させる。貯留槽は、液体プラズマ原料を貯留し、回転体の一部が貯留された液体プラズマ原料に浸漬される。加熱部は、貯留層に貯留された液体プラズマ原料を加熱する。原料供給部は、固体状のプラズマ原料である固体プラズマ原料が通過する原料導入路と、原料導入路に設けられ、固体プラズマ原料が通過できず、固体プラズマ原料が溶融した液体プラズマ原料が通過できる原料供給口とを有し、原料供給口を通過した液体プラズマ原料が貯留層に流入する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
溶融したプラズマ原料である液体プラズマ原料をエネルギービームの照射によりプラズマ化して放射線を取り出す光源装置が備えるプラズマ生成機構であって、
回転軸の周りに回転する回転体と、
前記回転体を前記回転軸の周りに回転させる回転駆動源と、
前記液体プラズマ原料を貯留し、前記回転体の一部が貯留された前記液体プラズマ原料に浸漬される貯留槽と、
前記貯留層に貯留された前記液体プラズマ原料を加熱する加熱部と、
固体状の前記プラズマ原料である固体プラズマ原料が通過する原料導入路と、前記原料導入路に設けられ、前記固体プラズマ原料が通過できず、前記固体プラズマ原料が溶融した前記液体プラズマ原料が通過できる原料供給口とを有し、前記原料供給口を通過した前記液体プラズマ原料が前記貯留層に流入する原料供給部と
を具備するプラズマ生成機構。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ生成機構であって、
前記原料供給口は、前記固体プラズマ原料が前記貯留槽に貯留された前記液体プラズマ原料の液面に接触しないように、又は前記固体プラズマ原料の下端のみが前記液面に接触するように構成されている
プラズマ生成機構。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ生成機構であって、
前記原料供給口は、最大の幅が前記固体プラズマ原料の最小の幅より小さい
プラズマ生成機構。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ生成機構であって、
前記加熱部はさらに、前記原料導入路内に位置する前記固体プラズマ原料を加熱し、溶融させる
プラズマ生成機構。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ生成機構であって、
前記原料供給部は、筒状の前記原料導入路の外周を形成する外周部材と、前記原料導入路の前記貯留槽側の末端に設けられ、前記原料導入路内に前記固体プラズマ原料を留めるストッパーとを備える
プラズマ生成機構。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマ生成機構であって、
前記加熱部はさらに、前記ストッパーによって留められている前記固体プラズマ原料を加熱し、溶融させる
プラズマ生成機構。
【請求項７】
請求項１に記載のプラズマ生成機構であって、
前記回転体は、前記エネルギービームが入射する面である回転面を有する
プラズマ生成機構。
【請求項８】
請求項７に記載のプラズマ生成機構であって、
前記原料供給部は、前記回転体を収容し、前記貯留槽を形成するカバー部材のうち、前記回転面の背面側に設けられている
プラズマ生成機構。
【請求項９】
請求項１に記載のプラズマ生成機構であって、
前記放射線は、極端紫外光又はＸ線である
プラズマ生成機構。
【請求項１０】
請求項１に記載のプラズマ生成機構であって
前記プラズマ原料は、スズ、リチウム、ガドリニウム、テルビウム、ガリウム、ビスマス、インジウム又はこれらの材料のうちの少なくとも１つを含む合金である
プラズマ生成機構。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギービーム照射位置にプラズマ原料を供給し、プラズマを生成するプラズマ生成機構及び光源装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線は、医療用用途、工業用用途、研究用用途に用いられてきた。医療用分野においては、Ｘ線は、胸部Ｘ線写真撮影、歯科Ｘ線写真撮影や、ＣＴ（Computer Tomogram）といった用途に用いられている。工業用分野においては、Ｘ線は、構造物や溶接部などの物質内部を観察する非破壊検査、断層非破壊検査といった用途に用いられている。研究用分野においては、Ｘ線は、物質の結晶構造を解析するためのＸ線回折、物質の構成元素を分析するためのＸ線分光（蛍光Ｘ線分析）といった用途に用いられている。Ｘ線のうち比較的波長の長い軟Ｘ線領域にある波長１３．５ｎｍの極端紫外光（以下、「ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光」ともいう）は、近年露光光として使用されている。
【０００３】
ＥＵＶを発生させるＥＵＶ光源装置には、溶融したスズ又はリチウム等であるプラズマ原料にエネルギービームを照射して励起させることにより高温プラズマを発生させ、その高温プラズマからＥＵＶ光を取り出すものがある。エネルギービームとしてレーザ光を用いる方法はＬＰＰ(Laser Produced Plasma)、放電を用いる方法はＤＰＰ（Discharge Produced Plasma）又はＬＤＰ（Laser Assisted Discharge Produced Plasma）と呼ばれている。
【０００４】
ＬＰＰ方式のＥＵＶ光源装置としては、プラズマ原料の液滴に対してレーザ光を集光することにより原料を励起させてプラズマを発生させるものが知られている。それに対して近年、回転体の遠心力によりレーザ光の照射領域へプラズマ原料を供給する方法が開発された（例えば、特許文献1参照）。この方法では、下部が貯留されたプラズマ原料に浸漬された状態で回転体が回転することにより、回転体表面にプラズマ原料が付着し、回転体表面上の照射領域にプラズマ原料が供給される。この方法は、プラズマ原料を液滴として供給する必要がないため、液滴にレーザ光を集光する方式と比べて比較的簡易な構成で、高輝度の放射線を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－２１６２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のようなＥＵＶ光源装置では、貯留槽へのプラズマ原料の供給方法が問題となる。特許文献１のように貯留槽と原料供給機構の間で大量のプラズマ原料を循環させる方式では、プラズマ原料を溶融させるのに多大なエネルギーを必要とする。また、溶融したプラズマ原料が循環する経路は、プラズマ原料に対して耐食性を有する材料やコーティングを用いる必要があり、高コストとなる。
【０００７】
一方、プラズマ原料を循環させず、貯留槽に貯留されているプラズマ原料のみを利用する方式だと、上記のような多大なエネルギーは不要となるが、プラズマ原料を補給する必要性はなくならない。また、プラズマ原料の補給経路を融点以上にし、その補給経路にプラズマ原料に対して耐食性を有する材料やコーティングを用いる必要がある。さらに、補給経路には耐熱性のある高価なバルブを用いる必要があり、耐熱性があると言えど、その寿命は短くなることは避けられない。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、プラズマ原料の供給に関して低コストかつ耐久性が高いプラズマ生成機構及び光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るプラズマ生成機構は、溶融したプラズマ原料である液体プラズマ原料をエネルギービームの照射によりプラズマ化して放射線を取り出す光源装置が備えるプラズマ生成機構であって、回転体と、回転駆動源と、貯留層と、加熱部と、原料供給部とを具備する。
前記回転体は、回転軸の周りに回転する。
前記回転駆動源は、前記回転体を前記回転軸の周りに回転させる。
前記貯留槽は、前記液体プラズマ原料を貯留し、前記回転体の一部が貯留された前記液体プラズマ原料に浸漬される。
前記加熱部は、前記貯留層に貯留された前記液体プラズマ原料を加熱する。
前記原料供給部は、固体状の前記プラズマ原料である固体プラズマ原料が通過する原料導入路と、前記原料導入路に設けられ、前記固体プラズマ原料が通過できず、前記固体プラズマ原料が溶融した前記液体プラズマ原料が通過できる原料供給口とを有し、前記原料供給口を通過した前記液体プラズマ原料が前記貯留層に流入する。
【００１０】
この構成によれば、原料供給部において原料導入路に固体プラズマ原料が投入されると、固体プラズマ原料は原料供給口を通過できず、溶融により生成した液体プラズマ原料のみが原料供給口を通過して貯留槽に流入する。プラズマ生成機構に液体のプラズマ原料を供給する場合、プラズマ原料の溶融状態を維持するために大きなエネルギーが必要であるが、固体のプラズマ原料を供給し、貯留槽への供給時にのみ溶融させることで、必要なエネルギーの抑制が可能である。また、溶融金属は腐食性を有するものがあり、耐食性コーティング又は耐食性材料を用いる必要があるが、その使用箇所も削減することが可能であり、コストの抑制が可能である。さらに、液体のプラズマ原料を制御するためのバルブも不要であり、高い耐久性を実現可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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