プラズマ発生装置およびスペクトル制御方法
【課題】プラズマ発生に基づく放射光をより効率的に取り出すことが可能なプラズマ発生装置を提供する。
【解決手段】コイル６Ａ，６Ｂによって、初期プラズマＰ１が生成される以前から、Ｚ軸方向に沿って磁場Ｂｚを印加する。また、磁場調整部７によって、この印加磁場Ｂｚの強度を調整する。プラズマの収縮速度が緩和されると共に、その緩和の度合いが調整可能となる。よって、プラズマの最大収縮持続時間が長くなる度合いも、任意に調整可能となる。
【解決手段】コイル６Ａ，６Ｂによって、初期プラズマＰ１が生成される以前から、Ｚ軸方向に沿って磁場Ｂｚを印加する。また、磁場調整部７によって、この印加磁場Ｂｚの強度を調整する。プラズマの収縮速度が緩和されると共に、その緩和の度合いが調整可能となる。よって、プラズマの最大収縮持続時間が長くなる度合いも、任意に調整可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピンチ放電方式を用いたプラズマ発生装置およびスペクトル制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノスケールの微細加工のためのリソグラフィ用の光源や、生物を生きたまま高解像度で観察可能な軟Ｘ線顕微鏡用の光源として、例えばＺピンチ放電方式などのピンチ放電方式を用いたプラズマ光源の開発が進められている。このＺピンチとは、ターゲットガス（低圧ガス）が封入された放電管の軸方向（Ｚ方向）に大電流を流した場合に、この電流が作り出す方位角方向の自己磁場によって、プラズマ柱自身が圧縮される（圧縮プラズマが発生する）現象のことである。
【０００３】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、従来のＺピンチ放電方式による収縮プラズマの発生過程を表したものである（例えば、非特許文献１参照）。この発生過程では、まず、生成された環状の初期プラズマＰ１０１において、Ｚ軸方向に大電流Ｉｚを流すと、この初期プラズマＰ１０１の中心方向へ向けて電磁力Ｆｒが発生する（図７（Ａ））。よって、初期プラズマＰ１０１は次第にＺ軸上に収縮され（図７（Ｂ）のプラズマＰ１０２）、最終的には２００〜３００μｍの大きさに収縮され、高温かつ高エネルギー密度の最大収縮状態となる（図７（Ｃ））。このようにして、微小かつ高エネルギー密度の収縮プラズマＰ１０３が発生し、この収縮プラズマＰ１０３の発生に基づいて、極短波長（主に真空紫外線からＸ線に至る波長領域）の光が放射されるようになっている。
【０００４】
【非特許文献１】Waisman, Eduardo、他３名“Fast Bz stabilization for uniform fill z-pinch; theoretical study”、［online］、The NASA Astrophysics Data System、１９９８年１１月、［２００４年４月２０日検索］、インターネット＜URL: http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib#query?bibcode=1998APS..DPP.B1F10W&db#key=PHY&data#type=HTML&format=＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなＺピンチ放電方式などのピンチ放電方式による光放射では、プラズマ発生に基づく放射光のスペクトル特性を制御することはできないという問題があった。したがって、例えば特定の波長領域の強度だけを選択的に向上させたいような場合であっても、スペクトル全体として強度を向上させる必要が生じ、装置への投入エネルギーが不必要に増大してしまっていた。
【０００６】
このようにして、放射光のスペクトル特性を制御することができない従来の技術では、プラズマ発生に基づく放射光を効率よく取り出すことは困難であった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、プラズマ発生に基づく放射光をより効率的に取り出すことが可能なプラズマ発生装置およびスペクトル制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１のプラズマ発生装置は、初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させるプラズマ発生部と、初期プラズマが生成される以前から上記軸線に沿って磁場を印加する磁場印加部と、この磁場印加部により印加する磁場の強度を調整する磁場強度調整手段とを備えたものである。
【０００９】
ここで、「初期プラズマ」とは、ターゲットガスが絶縁破壊することにより生成される円環状のプラズマのことであり、収縮プラズマとなる前のプラズマ状態を意味する。
【００１０】
本発明のスペクトル制御方法は、初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させ、初期プラズマが生成される以前から上記軸線に沿って磁場を印加すると共にこの印加磁場の強度を調整することにより、収縮プラズマに基づく放射光のスペクトル特性を制御するようにしたものである。
【００１１】
本発明の第１のプラズマ発生装置およびスペクトル制御方法では、初期プラズマが生成される以前から所定の軸線に沿って磁場が印加されているため、初期プラズマが収縮される際にこの磁場による磁束が収縮プラズマの中心方向に束ねられ、収縮されるにつれて中心部分の磁束密度が急激に高まる。ここで、電磁力は磁束密度の２乗に比例することから、プラズマが収縮されるにつれてこの収縮方向とは逆向き（外向き）の電磁力が強まり、その結果、プラズマの収縮の度合い（収縮速度）が緩和され、収縮プラズマにおける最大収縮状態の持続時間（最大収縮持続時間）が長くなる。また、この収縮速度の緩和の度合いは、印加する磁場の強度により調整可能であることから、最大収縮持続時間が長くなる度合いも、任意に調整可能となる。
【００１２】
本発明の第２のプラズマ発生装置は、初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させるプラズマ発生部と、初期プラズマの収縮過程でこの初期プラズマの収縮方向とは逆方向に電磁力が発生するように、磁場を印加する磁場印加部と、この磁場印加部により印加する磁場の強度を調整する磁場強度調整手段とを備えたものである。
【００１３】
本発明の第２のプラズマ発生装置では、初期プラズマの収縮過程でこの初期プラズマの収縮方向とは逆方向に電磁力が発生するようにして、磁場が印加されるため、この逆方向の電磁力によって、プラズマの収縮速度が緩和され、収縮プラズマにおける最大収縮持続時間が長くなる。また、この収縮速度の緩和の度合いは、印加する磁場の強度により調整可能であることから、最大収縮持続時間が長くなる度合いも、任意に調整可能となる。
【００１４】
本発明の第１のプラズマ発生装置では、上記磁場印加部がコイルを含むと共に、上記磁場強度調整手段がこのコイルに流す電流の大きさを調整することにより、磁場の強度を調整するようにしてもよい。このように構成した場合、このコイルに流す電流の調整によって、プラズマの収縮速度における緩和の度合いが調整される。
【００１５】
本発明の第１のプラズマ発生装置では、上記磁場強度調整手段が、収縮プラズマに基づく放射光において特定の波長成分の強度が選択的に増加するように、磁場の強度を調整するようにするのが好ましい。
【００１６】
本発明の第１のプラズマ発生装置では、上記磁場印加部により印加する磁場を、所定強度の直流磁場としてもよく、また、パルス磁場としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１のプラズマ発生装置またはスペクトル制御方法によれば、初期プラズマが生成される以前から所定の軸線に沿って磁場を印加すると共にこの印加磁場の強度を調整するようにしたので、プラズマの収縮速度を緩和させると共にその緩和の度合いを調整することができ、これにより収縮プラズマの最大収縮持続時間も調整できることから、プラズマ発生に基づく放射光をより効率的に取り出すことが可能となる。
【００１８】
また、本発明の第２のプラズマ発生装置によれば、初期プラズマの収縮過程で初期プラズマの収縮方向とは逆方向に電磁力が発生するように磁場を印加するようにしたので、この逆方向の電磁力によってプラズマの収縮速度を緩和させると共にその緩和の度合いを調整することができ、これによりプラズマの最大収縮持続時間が長くなる度合いも調整できることから、プラズマ発生に基づく放射光をより効率的に取り出すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係るプラズマ発生装置の構成を断面斜視図で表すものである。このプラズマ発生装置１は、Ｚピンチ放電方式を用いて収縮プラズマＰを発生させると共にこの収縮プラズマに基づく光（放射光Ｌ）を放射するプラズマ光源であり、コンデンサ２と、このコンデンサ２に接続されると共に互いに対向する一対の環状電極（陰極３１および陽極３２）と、これら陰極３１と陽極３２との間に配置された電極支持体４と、コンデンサ２と陰極３１および陽極３２との間を接続または切断するスイッチＳＷと、陰極３１および陽極３２を挟むようにして配置された一対の環状コイル（コイル６Ａ，６Ｂ）と、これらコイル６Ａ，６Ｂをそれぞれ駆動する駆動電源５と、この駆動電源５に接続された磁場調整部７とから構成されている。なお、本発明の一実施の形態に係るスペクトル制御方法は、本実施の形態に係るプラズマ発生装置によって具現化されるので、以下、併せて説明する。
【００２１】
コンデンサ２は、図示しない高圧電源に基づいて高圧の電荷（後述する投入エネルギーＥ０）を充電しておく部分である。また、陰極３１および陽極３２はそれぞれ電極として機能しており、コンデンサ２からスイッチＳＷを介して、これらの電極間に投入エネルギーＥ０に基づく電圧を印加することにより、例えばキセノン（Ｘｅ）などからなるターゲットガスＧを放電させ、これら環状電極の形状に応じた環状のプラズマＰ（後述する初期プラズマＰ１）を生成するものである。また、これら陰極３１および陽極３２は、詳細は後述するが、生成したこのプラズマＰに対して電極間の方向（後述するＺ軸方向）に１０〜５０ｋＡの大電流を流すことにより（Ｚピンチ放電方式）、収縮されたプラズマ（後述する収縮プラズマＰ２，Ｐ３）を発生させるようになっている。ここで、「ピンチ」とは、ターゲットガスが封入された放電管において所定の軸線に沿って大電流を流した場合に、この電流が作り出す方位角方向の自己磁場により、初期プラズマ自身が圧縮される（圧縮プラズマが発生する）現象のことを意味する。なお、これら陰極３１および陽極３２は、絶縁性の電極支持体４により互いに電気的に隔離されると共に支持されるようになっている。また、陰極３１、陽極３２および電極支持体４はそれぞれ、ターゲットガスＧが封入された真空容器内に配置されるようになっている。
【００２２】
コイル６Ａ，６Ｂはそれぞれ、駆動電源５から供給される電流に基づいて、陰極３１と陽極３２との間（後述するＺ軸方向）に磁場Ｂ１，Ｂ２を印加するものである。また、詳細は後述するが、これら磁場Ｂ１，Ｂ２は、プラズマＰが生成される以前から印加されるようになっており、これによってプラズマＰの収縮の度合い（後述する収縮速度）が緩和されるようになっている。なお、これら磁場Ｂ１，Ｂ２は、所定強度の直流磁場、あるいはパルス磁場のどちらであってもよい。
【００２３】
磁場調整部７は、駆動電源５を介してコイル６Ａ，６Ｂに流れる電流を調整することにより、これらコイル６Ａ，６Ｂから印加される磁場Ｂ１，Ｂ２の強度をそれぞれ調整するものである。このようにして磁場Ｂ１，Ｂ２の強度を調整することにより、詳細は後述するが、上記したプラズマＰの収縮速度における緩和の度合いを制御できるようになっている。
【００２４】
ここで、コンデンサ２、スイッチＳＷ、陰極３１、陽極３２および電極支持体４が、本発明における「プラズマ発生部」の一具体例に対応する。また、駆動電源５およびコイル６Ａ，６Ｂが本発明における「磁場印加部」の一具体例に対応し、磁場調整部７が本発明における「磁場調整手段」の一具体例に対応する。
【００２５】
次に、図１〜図３を参照して、このような構成のプラズマ発生装置１の動作について、詳細に説明する。ここで、図２は、プラズマＰの収縮過程（収縮プラズマの発生過程）を模式的に表したものであり、図３は、プラズマ半径と時間との関係を表したものである。
【００２６】
まず、このプラズマ発生装置１では、プラズマＰを生成する以前から、陰極３１と陽極３２との間に、磁場Ｂ１，Ｂ２が印加される。具体的には、磁場調整部６による制御に基づいて、駆動電源５からコイル６Ａ，６Ｂへ電流が供給され、これにより陰極３１と陽極３２との間に磁場Ｂ１，Ｂ２が印加される。
【００２７】
次いで、磁場Ｂ１，Ｂ２が印加された状態のもとでスイッチＳＷがオン状態になると、高圧の電荷が充電されたコンデンサ２によって、陰極３１と陽極３２との間に、投入エネルギーＥ０に基づく高圧の電圧が印加される。そしてこの電圧に基づいてターゲットガスＧが放電すると、電極支持体４の表面付近において、図２（Ａ）に示したような環状の初期プラズマＰ１が生成される。
【００２８】
次いで、図２（Ａ）に示したように、この初期プラズマＰ１にＺ軸方向の磁場Ｂｚ（前述の磁場Ｂ１，Ｂ２）を印加しつつ、陰極３１と陽極３２との間、すなわち同じくＺ軸方向に１０〜５０ｋＡ程度の大電流を流すと、初期プラズマＰ１の中心方向へ電磁力Ｆｒが発生し、図２（Ｂ）に示したように、この初期プラズマＰが次第にＺ軸上に収縮される（収縮プラズマＰ２）。
【００２９】
ここで、本実施の形態のプラズマ生成装置１では、この収縮プラズマＰ２の収縮軸方向（Ｚ軸方向）に沿って磁場Ｂｚが印加されているため、図２（Ｂ）に示したように、この磁場Ｂｚによる磁束が、収縮プラズマＰ２の中心方向に束ねられる。よって、このプラズマが収縮されるにつれて、その中心部分の磁束密度が、急激に高まる。
【００３０】
ここで、電磁力は磁束密度の２乗に比例することから、プラズマが収縮されるにつれて、この収縮方向とは逆向き（外向き）の電磁力が発生すると共にその大きさが急激に強まり、その結果、プラズマの収縮速度が緩和される。よって、例えば図３に示したように、磁場Ｂｚを印加しない従来の場合（図中のグラフＧ０）におけるプラズマの最大収縮状態の持続時間Ｔ０（最大収縮持続時間）と比べて、磁場Ｂｚを印加する本実施の形態（図中のグラフＧ１）におけるプラズマの最大収縮持続時間Ｔ１のほうが長くなり、言い換えると、プラズマが最大収縮状態でより安定化する。また、同じく図３に示したように、従来の場合（グラフＧ０）における最大収縮時のプラズマ半径と比べ、本実施の形態（グラフＧ１）における最大収縮時のプラズマ半径のほうが、大きくなっている。すなわち、本実施の形態では、従来と比べてプラズマの収縮速度が緩和され、これにより最大収縮持続時間もより長くなる。
【００３１】
また、磁場Ｂｚの強度、すなわちコイル６Ａ，６Ｂに流す電流の大きさは、磁場調整部７によって調整可能であるため、収縮速度の緩和の度合いが印加する磁場Ｂｚの強度によって任意に調整可能となり、その結果、最大収縮持続時間が長くなる度合いも任意に調整可能となる。
【００３２】
このようにして、図２（Ｃ）に示したように、最終的にプラズマは、従来と比べ収縮の度合いが緩和化されると共にその緩和の度合いが調整された最大収縮状態（収縮プラズマＰ３）となり、微小かつ高エネルギー密度の収縮プラズマＰ３が発生する。そしてこの収縮プラズマＰ３の発生に基づいて、極短波長（主に真空紫外線からＸ線に至る波長領域）の光（放射光Ｌ）が放射される。
【００３３】
次に、図４〜図６を参照して、本実施の形態に係るプラズマ発生装置の具体的な実施例について説明する。ここで、図４は、磁場Ｂｚの強度と放射光Ｌ（極端紫外領域の放射光の場合）の発光強度との関係の一例をスペクトル特性で表したものであり、図５は、磁場Ｂｚの強度と、波長１３．５ｎｍの光出力との関係の一例（コンデンサ２に蓄えられた投入エネルギーがＥ０＝１５Ｊの場合）を表したものであり、図６は、磁場Ｂｚの有無による収縮プラズマの変化の一例を説明するためのプラズマ中心部の写真であり、図６（Ａ）は約３００（Ｇａｕｓｓ）の磁場Ｂｚを印加した場合を、図６（Ｂ）は磁場Ｂｚを印加しない従来の場合を、それぞれ示している。なお、この実施例では、ターゲットガスＧとして、キセノン（Ｘｅ）を用いている。
【００３４】
まず、図４に示したように、磁場Ｂｚを印加しない従来の場合と比べ、磁場Ｂｚを印加する本実施の形態のほうが、放射光Ｌの発光強度がより大きくなっていることが分かる。これは、前述のように本実施の形態では、従来と比べてプラズマの最大収縮持続時間が長くなり、最大収縮状態でより安定化するためである。よって、プラズマの収縮過程において磁場Ｂｚを印加することにより、放射光Ｌの発光強度が高まり、より効率的に光を放射できることが分かる。
【００３５】
また、印加する磁場Ｂｚの強度に応じて放射光Ｌの発光強度も変化していることから、この磁場Ｂｚの強度、すなわちコイル６Ａ，６Ｂに流す電流の大きさを調整することにより、放射光Ｌのスペクトル特性、具体的には発光強度を制御できることが分かる。より具体的には、例えば図５に示したように、印加する磁場Ｂｚの強度に応じて光出力（放射光Ｌの発光強度）の最適値が存在する場合には、この最適値となるように、磁場Ｂｚの強度を調整することができる。なお、図５の場合の例では、磁場Ｂｚの強度を約３００（Ｇａｕｓｓ）程度に設定することで、波長１３．５ｎｍの光出力を最大にすることができることが分かる。
【００３６】
さらに、印加する磁場Ｂｚの強度に応じて増加する発光強度の割合が、放射光Ｌの波長によって若干異なっているため（例えば図４の場合の例では、約１１ｎｍ程度の波長領域や、約１３．５ｎｍ程度の波長領域において、増加の割合が大きくなっている）、特定の波長領域における放射光の発光強度が他の波長領域における放射光の発光強度と比べてより増加するように磁場Ｂｚを調整することにより、目標波長の放射光の発光強度を選択的に増加させることも可能であることが分かる。
【００３７】
また、図６（Ａ）および図６（Ｂ）を比較すると、磁場Ｂｚを印加しない従来の場合（図６（Ｂ））では収縮プラズマの形状が楕円形となっている一方、磁場Ｂｚを印加する本実施例の場合（図６（Ａ））の場合では、収縮プラズマの形状が円形になっており、本実施例のほうがプラズマがより均一に収縮され、より安定化していることが分かる。また、従来の場合と比べ、本実施例の場合のほうが収縮プラズマが若干大きくなっており（直径２７０μｍに対して直径３５０μｍ）、実際に最大収縮の度合いが緩和化されていることが分かる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態では、初期プラズマＰ１が生成される以前からコイル６Ａ，６ＢによってＺ軸方向に沿って磁場Ｂｚを印加すると共に、磁場調整部７によってこの印加磁場Ｂｚの強度を調整するようにしたので、プラズマの収縮速度を緩和させると共にその緩和の度合いを調整することができ、これによりプラズマの最大収縮持続時間が長くなる度合いも調整できることから、ピンチ放電方式を用いた光放射において、プラズマ発生に基づく放射光Ｌをより効率的に取り出すことが可能となる。
【００３９】
また、磁場強度調整部７により、印加する磁場Ｂｚの強度を調整するようにしたので、放射光Ｌのスペクトル特性を制御することが可能となる。具体的には、プラズマの収縮の度合い（収縮速度）を調整することにより、放射光Ｌの強度を全体的に増加させることや、目標波長の光の強度を選択的に増加させることが可能となる。
【００４０】
また、駆動電源５およびコイル６Ａ，６Ｂにより磁場Ｂｚを印加するようにしたので、磁場調整部７が駆動電源５を介してこれらコイル６Ａ，６Ｂに流れる電流を調整することにより、実際に磁場Ｂｚの強度を調整することが可能となる。
【００４１】
また、印加する磁場Ｂｚの強度調整により、プラズマが収縮する際のエネルギー状態（密度・温度）を制御することが可能なので、例えば発光粒子の数を増やして投入エネルギーを増加させるなどすることことなく、目標波長の光の強度を選択的に増加させることができる。よって、効率よく目標波長の光の強度を増加させることが可能となる。
【００４２】
また、プラズマの安定性を向上させることができるので、プラズマの流体不安定性に起因する、余分な高速イオンの発生を低減させることが可能となる。
【００４３】
また、磁場Ｂｚを印加することにより、プラズマ中の荷電粒子が螺旋運動をするようになるので、プラズマ抵抗が増加し、プラズマをより効率的に加熱することが可能となる。
【００４４】
さらに、放射光Ｌの強度を高めることができるので、高効率で極短波長の放射光を発生させることができる。よって、例えばこの放射光Ｌをナノスケールの半導体等の微細加工用に利用するような場合には、そのような半導体等の製造コストを低減させることが可能となる。また、例えばこの放射光Ｌを軟Ｘ線顕微鏡に適用するような場合には、従来主にシンクロトロン（ＳＯＲ）を用いて行っていた生体顕微鏡による研究を、小型の軟Ｘ線顕微鏡によって行うことができるようになり、そのような研究を小規模な研究室等によっても行うことが可能となる。
【００４５】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４６】
例えば、上記実施の形態では、コイル６Ａ，６Ｂに流れる電流を調整して磁場Ｂｚの強度を調整する場合について説明したが、この磁場Ｂｚの強度調整方法としては、この方法には限られない。具体的には、例えば永久磁石を用いて磁場Ｂｚの最適化を行うことにより、強度調整を行う方法などが挙げられる。
【００４７】
また、上記実施の形態では、初期プラズマＰ１が生成される以前から収縮プラズマの最大収縮時まで、磁場Ｂｚを印加する場合について説明したが、最大収縮時よりも前で磁場Ｂｚの印加を止めるようにしてもよい。このようにして磁場Ｂｚの印加を途中で止めた場合でも、初期プラズマＰ１が生成される時点で印加されているのであれば、磁場Ｂｚは継続してプラズマ内に束ねられていることから、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００４８】
さらに、上記実施の形態では、ピンチ放電方式の一例として、Ｚピンチ放電方式によるプラズマ発生の場合について説明したが、本発明は、例えばプラズマフォーカス放電方式やθピンチ放電方式など、他のピンチ放電方式によるプラズマ発生の場合にも適用することが可能であり、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係るプラズマ発生装置およびスペクトル制御方法は、例えば、ナノスケールの微細加工のためのリソグラフィ用の光源や、生物を生きたまま高解像度で観察可能な軟Ｘ線顕微鏡用の光源など、極短波長（主に真空紫外線からＸ線に至る波長領域）の放射光を用いるあらゆる産業分野で利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプラズマ発生装置の構成を表す断面斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る収縮プラズマの発生過程を説明するための模式図である。
【図３】収縮プラズマにおける最大収縮持続時間の一例を説明するための特性図である。
【図４】印加磁場の強度と放射光の発光強度との関係の一例を説明するための特性図である。
【図５】印加磁場の強度と特定波長の光出力との関係の一例を説明するための特性図である。
【図６】印加磁場の有無による収縮プラズマの変化の一例を説明するための特性写真である。
【図７】従来のプラズマ発生装置による収縮プラズマの発生過程を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…プラズマ発生装置、２…コンデンサ、３１…陰極、３２…陽極、４…電極支持体、５…駆動電源、６Ａ，６Ｂ…コイル、７…磁場調整部、ＳＷ…スイッチ、Ｇ…ターゲットガス、Ｐ…プラズマ、Ｐ１……初期プラズマ、Ｐ２，Ｐ３…収縮プラズマ、Ｂ１，Ｂ２，Ｂｚ…印加磁場、Ｉｚ…電流、Ｆｒ…電磁力、Ｌ…放射光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピンチ放電方式を用いたプラズマ発生装置およびスペクトル制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノスケールの微細加工のためのリソグラフィ用の光源や、生物を生きたまま高解像度で観察可能な軟Ｘ線顕微鏡用の光源として、例えばＺピンチ放電方式などのピンチ放電方式を用いたプラズマ光源の開発が進められている。このＺピンチとは、ターゲットガス（低圧ガス）が封入された放電管の軸方向（Ｚ方向）に大電流を流した場合に、この電流が作り出す方位角方向の自己磁場によって、プラズマ柱自身が圧縮される（圧縮プラズマが発生する）現象のことである。
【０００３】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、従来のＺピンチ放電方式による収縮プラズマの発生過程を表したものである（例えば、非特許文献１参照）。この発生過程では、まず、生成された環状の初期プラズマＰ１０１において、Ｚ軸方向に大電流Ｉｚを流すと、この初期プラズマＰ１０１の中心方向へ向けて電磁力Ｆｒが発生する（図７（Ａ））。よって、初期プラズマＰ１０１は次第にＺ軸上に収縮され（図７（Ｂ）のプラズマＰ１０２）、最終的には２００〜３００μｍの大きさに収縮され、高温かつ高エネルギー密度の最大収縮状態となる（図７（Ｃ））。このようにして、微小かつ高エネルギー密度の収縮プラズマＰ１０３が発生し、この収縮プラズマＰ１０３の発生に基づいて、極短波長（主に真空紫外線からＸ線に至る波長領域）の光が放射されるようになっている。
【０００４】
【非特許文献１】Waisman, Eduardo、他３名“Fast Bz stabilization for uniform fill z-pinch; theoretical study”、［online］、The NASA Astrophysics Data System、１９９８年１１月、［２００４年４月２０日検索］、インターネット＜URL: http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib#query?bibcode=1998APS..DPP.B1F10W&db#key=PHY&data#type=HTML&format=＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなＺピンチ放電方式などのピンチ放電方式による光放射では、プラズマ発生に基づく放射光のスペクトル特性を制御することはできないという問題があった。したがって、例えば特定の波長領域の強度だけを選択的に向上させたいような場合であっても、スペクトル全体として強度を向上させる必要が生じ、装置への投入エネルギーが不必要に増大してしまっていた。
【０００６】
このようにして、放射光のスペクトル特性を制御することができない従来の技術では、プラズマ発生に基づく放射光を効率よく取り出すことは困難であった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、プラズマ発生に基づく放射光をより効率的に取り出すことが可能なプラズマ発生装置およびスペクトル制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１のプラズマ発生装置は、初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させるプラズマ発生部と、初期プラズマが生成される以前から上記軸線に沿って磁場を印加する磁場印加部と、この磁場印加部により印加する磁場の強度を調整する磁場強度調整手段とを備えたものである。
【０００９】
ここで、「初期プラズマ」とは、ターゲットガスが絶縁破壊することにより生成される円環状のプラズマのことであり、収縮プラズマとなる前のプラズマ状態を意味する。
【００１０】
本発明のスペクトル制御方法は、初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させ、初期プラズマが生成される以前から上記軸線に沿って磁場を印加すると共にこの印加磁場の強度を調整することにより、収縮プラズマに基づく放射光のスペクトル特性を制御するようにしたものである。
【００１１】
本発明の第１のプラズマ発生装置およびスペクトル制御方法では、初期プラズマが生成される以前から所定の軸線に沿って磁場が印加されているため、初期プラズマが収縮される際にこの磁場による磁束が収縮プラズマの中心方向に束ねられ、収縮されるにつれて中心部分の磁束密度が急激に高まる。ここで、電磁力は磁束密度の２乗に比例することから、プラズマが収縮されるにつれてこの収縮方向とは逆向き（外向き）の電磁力が強まり、その結果、プラズマの収縮の度合い（収縮速度）が緩和され、収縮プラズマにおける最大収縮状態の持続時間（最大収縮持続時間）が長くなる。また、この収縮速度の緩和の度合いは、印加する磁場の強度により調整可能であることから、最大収縮持続時間が長くなる度合いも、任意に調整可能となる。
【００１２】
本発明の第２のプラズマ発生装置は、初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させるプラズマ発生部と、初期プラズマの収縮過程でこの初期プラズマの収縮方向とは逆方向に電磁力が発生するように、磁場を印加する磁場印加部と、この磁場印加部により印加する磁場の強度を調整する磁場強度調整手段とを備えたものである。
【００１３】
本発明の第２のプラズマ発生装置では、初期プラズマの収縮過程でこの初期プラズマの収縮方向とは逆方向に電磁力が発生するようにして、磁場が印加されるため、この逆方向の電磁力によって、プラズマの収縮速度が緩和され、収縮プラズマにおける最大収縮持続時間が長くなる。また、この収縮速度の緩和の度合いは、印加する磁場の強度により調整可能であることから、最大収縮持続時間が長くなる度合いも、任意に調整可能となる。
【００１４】
本発明の第１のプラズマ発生装置では、上記磁場印加部がコイルを含むと共に、上記磁場強度調整手段がこのコイルに流す電流の大きさを調整することにより、磁場の強度を調整するようにしてもよい。このように構成した場合、このコイルに流す電流の調整によって、プラズマの収縮速度における緩和の度合いが調整される。
【００１５】
本発明の第１のプラズマ発生装置では、上記磁場強度調整手段が、収縮プラズマに基づく放射光において特定の波長成分の強度が選択的に増加するように、磁場の強度を調整するようにするのが好ましい。
【００１６】
本発明の第１のプラズマ発生装置では、上記磁場印加部により印加する磁場を、所定強度の直流磁場としてもよく、また、パルス磁場としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１のプラズマ発生装置またはスペクトル制御方法によれば、初期プラズマが生成される以前から所定の軸線に沿って磁場を印加すると共にこの印加磁場の強度を調整するようにしたので、プラズマの収縮速度を緩和させると共にその緩和の度合いを調整することができ、これにより収縮プラズマの最大収縮持続時間も調整できることから、プラズマ発生に基づく放射光をより効率的に取り出すことが可能となる。
【００１８】
また、本発明の第２のプラズマ発生装置によれば、初期プラズマの収縮過程で初期プラズマの収縮方向とは逆方向に電磁力が発生するように磁場を印加するようにしたので、この逆方向の電磁力によってプラズマの収縮速度を緩和させると共にその緩和の度合いを調整することができ、これによりプラズマの最大収縮持続時間が長くなる度合いも調整できることから、プラズマ発生に基づく放射光をより効率的に取り出すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係るプラズマ発生装置の構成を断面斜視図で表すものである。このプラズマ発生装置１は、Ｚピンチ放電方式を用いて収縮プラズマＰを発生させると共にこの収縮プラズマに基づく光（放射光Ｌ）を放射するプラズマ光源であり、コンデンサ２と、このコンデンサ２に接続されると共に互いに対向する一対の環状電極（陰極３１および陽極３２）と、これら陰極３１と陽極３２との間に配置された電極支持体４と、コンデンサ２と陰極３１および陽極３２との間を接続または切断するスイッチＳＷと、陰極３１および陽極３２を挟むようにして配置された一対の環状コイル（コイル６Ａ，６Ｂ）と、これらコイル６Ａ，６Ｂをそれぞれ駆動する駆動電源５と、この駆動電源５に接続された磁場調整部７とから構成されている。なお、本発明の一実施の形態に係るスペクトル制御方法は、本実施の形態に係るプラズマ発生装置によって具現化されるので、以下、併せて説明する。
【００２１】
コンデンサ２は、図示しない高圧電源に基づいて高圧の電荷（後述する投入エネルギーＥ０）を充電しておく部分である。また、陰極３１および陽極３２はそれぞれ電極として機能しており、コンデンサ２からスイッチＳＷを介して、これらの電極間に投入エネルギーＥ０に基づく電圧を印加することにより、例えばキセノン（Ｘｅ）などからなるターゲットガスＧを放電させ、これら環状電極の形状に応じた環状のプラズマＰ（後述する初期プラズマＰ１）を生成するものである。また、これら陰極３１および陽極３２は、詳細は後述するが、生成したこのプラズマＰに対して電極間の方向（後述するＺ軸方向）に１０〜５０ｋＡの大電流を流すことにより（Ｚピンチ放電方式）、収縮されたプラズマ（後述する収縮プラズマＰ２，Ｐ３）を発生させるようになっている。ここで、「ピンチ」とは、ターゲットガスが封入された放電管において所定の軸線に沿って大電流を流した場合に、この電流が作り出す方位角方向の自己磁場により、初期プラズマ自身が圧縮される（圧縮プラズマが発生する）現象のことを意味する。なお、これら陰極３１および陽極３２は、絶縁性の電極支持体４により互いに電気的に隔離されると共に支持されるようになっている。また、陰極３１、陽極３２および電極支持体４はそれぞれ、ターゲットガスＧが封入された真空容器内に配置されるようになっている。
【００２２】
コイル６Ａ，６Ｂはそれぞれ、駆動電源５から供給される電流に基づいて、陰極３１と陽極３２との間（後述するＺ軸方向）に磁場Ｂ１，Ｂ２を印加するものである。また、詳細は後述するが、これら磁場Ｂ１，Ｂ２は、プラズマＰが生成される以前から印加されるようになっており、これによってプラズマＰの収縮の度合い（後述する収縮速度）が緩和されるようになっている。なお、これら磁場Ｂ１，Ｂ２は、所定強度の直流磁場、あるいはパルス磁場のどちらであってもよい。
【００２３】
磁場調整部７は、駆動電源５を介してコイル６Ａ，６Ｂに流れる電流を調整することにより、これらコイル６Ａ，６Ｂから印加される磁場Ｂ１，Ｂ２の強度をそれぞれ調整するものである。このようにして磁場Ｂ１，Ｂ２の強度を調整することにより、詳細は後述するが、上記したプラズマＰの収縮速度における緩和の度合いを制御できるようになっている。
【００２４】
ここで、コンデンサ２、スイッチＳＷ、陰極３１、陽極３２および電極支持体４が、本発明における「プラズマ発生部」の一具体例に対応する。また、駆動電源５およびコイル６Ａ，６Ｂが本発明における「磁場印加部」の一具体例に対応し、磁場調整部７が本発明における「磁場調整手段」の一具体例に対応する。
【００２５】
次に、図１〜図３を参照して、このような構成のプラズマ発生装置１の動作について、詳細に説明する。ここで、図２は、プラズマＰの収縮過程（収縮プラズマの発生過程）を模式的に表したものであり、図３は、プラズマ半径と時間との関係を表したものである。
【００２６】
まず、このプラズマ発生装置１では、プラズマＰを生成する以前から、陰極３１と陽極３２との間に、磁場Ｂ１，Ｂ２が印加される。具体的には、磁場調整部６による制御に基づいて、駆動電源５からコイル６Ａ，６Ｂへ電流が供給され、これにより陰極３１と陽極３２との間に磁場Ｂ１，Ｂ２が印加される。
【００２７】
次いで、磁場Ｂ１，Ｂ２が印加された状態のもとでスイッチＳＷがオン状態になると、高圧の電荷が充電されたコンデンサ２によって、陰極３１と陽極３２との間に、投入エネルギーＥ０に基づく高圧の電圧が印加される。そしてこの電圧に基づいてターゲットガスＧが放電すると、電極支持体４の表面付近において、図２（Ａ）に示したような環状の初期プラズマＰ１が生成される。
【００２８】
次いで、図２（Ａ）に示したように、この初期プラズマＰ１にＺ軸方向の磁場Ｂｚ（前述の磁場Ｂ１，Ｂ２）を印加しつつ、陰極３１と陽極３２との間、すなわち同じくＺ軸方向に１０〜５０ｋＡ程度の大電流を流すと、初期プラズマＰ１の中心方向へ電磁力Ｆｒが発生し、図２（Ｂ）に示したように、この初期プラズマＰが次第にＺ軸上に収縮される（収縮プラズマＰ２）。
【００２９】
ここで、本実施の形態のプラズマ生成装置１では、この収縮プラズマＰ２の収縮軸方向（Ｚ軸方向）に沿って磁場Ｂｚが印加されているため、図２（Ｂ）に示したように、この磁場Ｂｚによる磁束が、収縮プラズマＰ２の中心方向に束ねられる。よって、このプラズマが収縮されるにつれて、その中心部分の磁束密度が、急激に高まる。
【００３０】
ここで、電磁力は磁束密度の２乗に比例することから、プラズマが収縮されるにつれて、この収縮方向とは逆向き（外向き）の電磁力が発生すると共にその大きさが急激に強まり、その結果、プラズマの収縮速度が緩和される。よって、例えば図３に示したように、磁場Ｂｚを印加しない従来の場合（図中のグラフＧ０）におけるプラズマの最大収縮状態の持続時間Ｔ０（最大収縮持続時間）と比べて、磁場Ｂｚを印加する本実施の形態（図中のグラフＧ１）におけるプラズマの最大収縮持続時間Ｔ１のほうが長くなり、言い換えると、プラズマが最大収縮状態でより安定化する。また、同じく図３に示したように、従来の場合（グラフＧ０）における最大収縮時のプラズマ半径と比べ、本実施の形態（グラフＧ１）における最大収縮時のプラズマ半径のほうが、大きくなっている。すなわち、本実施の形態では、従来と比べてプラズマの収縮速度が緩和され、これにより最大収縮持続時間もより長くなる。
【００３１】
また、磁場Ｂｚの強度、すなわちコイル６Ａ，６Ｂに流す電流の大きさは、磁場調整部７によって調整可能であるため、収縮速度の緩和の度合いが印加する磁場Ｂｚの強度によって任意に調整可能となり、その結果、最大収縮持続時間が長くなる度合いも任意に調整可能となる。
【００３２】
このようにして、図２（Ｃ）に示したように、最終的にプラズマは、従来と比べ収縮の度合いが緩和化されると共にその緩和の度合いが調整された最大収縮状態（収縮プラズマＰ３）となり、微小かつ高エネルギー密度の収縮プラズマＰ３が発生する。そしてこの収縮プラズマＰ３の発生に基づいて、極短波長（主に真空紫外線からＸ線に至る波長領域）の光（放射光Ｌ）が放射される。
【００３３】
次に、図４〜図６を参照して、本実施の形態に係るプラズマ発生装置の具体的な実施例について説明する。ここで、図４は、磁場Ｂｚの強度と放射光Ｌ（極端紫外領域の放射光の場合）の発光強度との関係の一例をスペクトル特性で表したものであり、図５は、磁場Ｂｚの強度と、波長１３．５ｎｍの光出力との関係の一例（コンデンサ２に蓄えられた投入エネルギーがＥ０＝１５Ｊの場合）を表したものであり、図６は、磁場Ｂｚの有無による収縮プラズマの変化の一例を説明するためのプラズマ中心部の写真であり、図６（Ａ）は約３００（Ｇａｕｓｓ）の磁場Ｂｚを印加した場合を、図６（Ｂ）は磁場Ｂｚを印加しない従来の場合を、それぞれ示している。なお、この実施例では、ターゲットガスＧとして、キセノン（Ｘｅ）を用いている。
【００３４】
まず、図４に示したように、磁場Ｂｚを印加しない従来の場合と比べ、磁場Ｂｚを印加する本実施の形態のほうが、放射光Ｌの発光強度がより大きくなっていることが分かる。これは、前述のように本実施の形態では、従来と比べてプラズマの最大収縮持続時間が長くなり、最大収縮状態でより安定化するためである。よって、プラズマの収縮過程において磁場Ｂｚを印加することにより、放射光Ｌの発光強度が高まり、より効率的に光を放射できることが分かる。
【００３５】
また、印加する磁場Ｂｚの強度に応じて放射光Ｌの発光強度も変化していることから、この磁場Ｂｚの強度、すなわちコイル６Ａ，６Ｂに流す電流の大きさを調整することにより、放射光Ｌのスペクトル特性、具体的には発光強度を制御できることが分かる。より具体的には、例えば図５に示したように、印加する磁場Ｂｚの強度に応じて光出力（放射光Ｌの発光強度）の最適値が存在する場合には、この最適値となるように、磁場Ｂｚの強度を調整することができる。なお、図５の場合の例では、磁場Ｂｚの強度を約３００（Ｇａｕｓｓ）程度に設定することで、波長１３．５ｎｍの光出力を最大にすることができることが分かる。
【００３６】
さらに、印加する磁場Ｂｚの強度に応じて増加する発光強度の割合が、放射光Ｌの波長によって若干異なっているため（例えば図４の場合の例では、約１１ｎｍ程度の波長領域や、約１３．５ｎｍ程度の波長領域において、増加の割合が大きくなっている）、特定の波長領域における放射光の発光強度が他の波長領域における放射光の発光強度と比べてより増加するように磁場Ｂｚを調整することにより、目標波長の放射光の発光強度を選択的に増加させることも可能であることが分かる。
【００３７】
また、図６（Ａ）および図６（Ｂ）を比較すると、磁場Ｂｚを印加しない従来の場合（図６（Ｂ））では収縮プラズマの形状が楕円形となっている一方、磁場Ｂｚを印加する本実施例の場合（図６（Ａ））の場合では、収縮プラズマの形状が円形になっており、本実施例のほうがプラズマがより均一に収縮され、より安定化していることが分かる。また、従来の場合と比べ、本実施例の場合のほうが収縮プラズマが若干大きくなっており（直径２７０μｍに対して直径３５０μｍ）、実際に最大収縮の度合いが緩和化されていることが分かる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態では、初期プラズマＰ１が生成される以前からコイル６Ａ，６ＢによってＺ軸方向に沿って磁場Ｂｚを印加すると共に、磁場調整部７によってこの印加磁場Ｂｚの強度を調整するようにしたので、プラズマの収縮速度を緩和させると共にその緩和の度合いを調整することができ、これによりプラズマの最大収縮持続時間が長くなる度合いも調整できることから、ピンチ放電方式を用いた光放射において、プラズマ発生に基づく放射光Ｌをより効率的に取り出すことが可能となる。
【００３９】
また、磁場強度調整部７により、印加する磁場Ｂｚの強度を調整するようにしたので、放射光Ｌのスペクトル特性を制御することが可能となる。具体的には、プラズマの収縮の度合い（収縮速度）を調整することにより、放射光Ｌの強度を全体的に増加させることや、目標波長の光の強度を選択的に増加させることが可能となる。
【００４０】
また、駆動電源５およびコイル６Ａ，６Ｂにより磁場Ｂｚを印加するようにしたので、磁場調整部７が駆動電源５を介してこれらコイル６Ａ，６Ｂに流れる電流を調整することにより、実際に磁場Ｂｚの強度を調整することが可能となる。
【００４１】
また、印加する磁場Ｂｚの強度調整により、プラズマが収縮する際のエネルギー状態（密度・温度）を制御することが可能なので、例えば発光粒子の数を増やして投入エネルギーを増加させるなどすることことなく、目標波長の光の強度を選択的に増加させることができる。よって、効率よく目標波長の光の強度を増加させることが可能となる。
【００４２】
また、プラズマの安定性を向上させることができるので、プラズマの流体不安定性に起因する、余分な高速イオンの発生を低減させることが可能となる。
【００４３】
また、磁場Ｂｚを印加することにより、プラズマ中の荷電粒子が螺旋運動をするようになるので、プラズマ抵抗が増加し、プラズマをより効率的に加熱することが可能となる。
【００４４】
さらに、放射光Ｌの強度を高めることができるので、高効率で極短波長の放射光を発生させることができる。よって、例えばこの放射光Ｌをナノスケールの半導体等の微細加工用に利用するような場合には、そのような半導体等の製造コストを低減させることが可能となる。また、例えばこの放射光Ｌを軟Ｘ線顕微鏡に適用するような場合には、従来主にシンクロトロン（ＳＯＲ）を用いて行っていた生体顕微鏡による研究を、小型の軟Ｘ線顕微鏡によって行うことができるようになり、そのような研究を小規模な研究室等によっても行うことが可能となる。
【００４５】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４６】
例えば、上記実施の形態では、コイル６Ａ，６Ｂに流れる電流を調整して磁場Ｂｚの強度を調整する場合について説明したが、この磁場Ｂｚの強度調整方法としては、この方法には限られない。具体的には、例えば永久磁石を用いて磁場Ｂｚの最適化を行うことにより、強度調整を行う方法などが挙げられる。
【００４７】
また、上記実施の形態では、初期プラズマＰ１が生成される以前から収縮プラズマの最大収縮時まで、磁場Ｂｚを印加する場合について説明したが、最大収縮時よりも前で磁場Ｂｚの印加を止めるようにしてもよい。このようにして磁場Ｂｚの印加を途中で止めた場合でも、初期プラズマＰ１が生成される時点で印加されているのであれば、磁場Ｂｚは継続してプラズマ内に束ねられていることから、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００４８】
さらに、上記実施の形態では、ピンチ放電方式の一例として、Ｚピンチ放電方式によるプラズマ発生の場合について説明したが、本発明は、例えばプラズマフォーカス放電方式やθピンチ放電方式など、他のピンチ放電方式によるプラズマ発生の場合にも適用することが可能であり、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係るプラズマ発生装置およびスペクトル制御方法は、例えば、ナノスケールの微細加工のためのリソグラフィ用の光源や、生物を生きたまま高解像度で観察可能な軟Ｘ線顕微鏡用の光源など、極短波長（主に真空紫外線からＸ線に至る波長領域）の放射光を用いるあらゆる産業分野で利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプラズマ発生装置の構成を表す断面斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る収縮プラズマの発生過程を説明するための模式図である。
【図３】収縮プラズマにおける最大収縮持続時間の一例を説明するための特性図である。
【図４】印加磁場の強度と放射光の発光強度との関係の一例を説明するための特性図である。
【図５】印加磁場の強度と特定波長の光出力との関係の一例を説明するための特性図である。
【図６】印加磁場の有無による収縮プラズマの変化の一例を説明するための特性写真である。
【図７】従来のプラズマ発生装置による収縮プラズマの発生過程を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…プラズマ発生装置、２…コンデンサ、３１…陰極、３２…陽極、４…電極支持体、５…駆動電源、６Ａ，６Ｂ…コイル、７…磁場調整部、ＳＷ…スイッチ、Ｇ…ターゲットガス、Ｐ…プラズマ、Ｐ１……初期プラズマ、Ｐ２，Ｐ３…収縮プラズマ、Ｂ１，Ｂ２，Ｂｚ…印加磁場、Ｉｚ…電流、Ｆｒ…電磁力、Ｌ…放射光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記初期プラズマが生成される以前から前記軸線に沿って磁場を印加する磁場印加部と、
前記磁場印加部により印加する磁場の強度を調整する磁場強度調整手段と
を備えたことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記磁場印加部がコイルを含み、
前記磁場強度調整手段は、前記コイルに流す電流の大きさを調整することにより、前記磁場の強度を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記磁場強度調整手段は、前記収縮プラズマに基づく放射光において特定の波長成分の強度が選択的に増加するように、前記磁場の強度を調整する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記磁場印加部により印加する磁場が、所定強度の直流磁場である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記磁場発生部により印加する磁場が、パルス磁場である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記初期プラズマの収縮過程でこの初期プラズマの収縮方向とは逆方向に電磁力が発生するように、磁場を印加する磁場印加部と、
前記磁場印加部により印加する磁場の強度を調整する磁場強度調整手段と
を備えたことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項７】
初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させ、
前記初期プラズマが生成される以前から前記軸線に沿って磁場を印加すると共にこの印加磁場の強度を調整することにより、前記収縮プラズマに基づく放射光のスペクトル特性を制御する
ことを特徴とするスペクトル制御方法。
【請求項１】
初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記初期プラズマが生成される以前から前記軸線に沿って磁場を印加する磁場印加部と、
前記磁場印加部により印加する磁場の強度を調整する磁場強度調整手段と
を備えたことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記磁場印加部がコイルを含み、
前記磁場強度調整手段は、前記コイルに流す電流の大きさを調整することにより、前記磁場の強度を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記磁場強度調整手段は、前記収縮プラズマに基づく放射光において特定の波長成分の強度が選択的に増加するように、前記磁場の強度を調整する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記磁場印加部により印加する磁場が、所定強度の直流磁場である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記磁場発生部により印加する磁場が、パルス磁場である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記初期プラズマの収縮過程でこの初期プラズマの収縮方向とは逆方向に電磁力が発生するように、磁場を印加する磁場印加部と、
前記磁場印加部により印加する磁場の強度を調整する磁場強度調整手段と
を備えたことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項７】
初期プラズマを生成すると共にこの初期プラズマを所定の軸線上に収縮させることにより、収縮プラズマを発生させ、
前記初期プラズマが生成される以前から前記軸線に沿って磁場を印加すると共にこの印加磁場の強度を調整することにより、前記収縮プラズマに基づく放射光のスペクトル特性を制御する
ことを特徴とするスペクトル制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１５６３５９（Ｐ２００６−１５６３５９Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１２７３９（Ｐ２００５−３１２７３９）
【出願日】平成１７年１０月２７日（２００５．１０．２７）
【出願人】（５０４１５９２３５）国立大学法人 熊本大学 (314)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２７日（２００５．１０．２７）
【出願人】（５０４１５９２３５）国立大学法人 熊本大学 (314)
【Ｆターム（参考）】
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