JP2001158956A - Cluster generation method and apparatus - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サイズの揃ったクラスターを生成する。
【解決手段】 不活性ガスを満たしたクラスター生成空
間において、クラスターの原料となるターゲットを蒸発
させる。これにより、ターゲットの蒸発原子が膨張する
状態を生じさせる。膨張する領域と、膨張により不活性
ガス領域中に生じた衝撃波または衝撃波がクラスター生
成空間の壁に反射した反射衝撃波とにより、それらの混
合領域であるクラスター生成領域を形成する。クラスタ
ー生成領域内でクラスターを生成させ、生成したクラス
ターをクラスター生成空間から外部空間に取り出す。
(57) [Summary] [Problem] To generate clusters of uniform size. SOLUTION: In a cluster generation space filled with an inert gas, a target serving as a raw material of a cluster is evaporated. This causes a state in which the evaporated atoms of the target expand. The expanding region and the shock wave generated in the inert gas region due to the expansion or the shock wave reflected by the shock wave reflected on the wall of the cluster generating space form a cluster generating region, which is a mixed region thereof. A cluster is generated in the cluster generation area, and the generated cluster is extracted from the cluster generation space to an external space.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にクラスタ
ーを堆積させて薄膜を形成するために用いられ、レーザ
ーアブレーションによる原子クラスター生成方法とその
装置に関わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for generating atomic clusters by laser ablation, which are used for forming a thin film by depositing clusters on a substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のクラスター生成装置としては、図
9に示されているように、一般に大出力パルスレーザー
101と、ターゲット材料102と、ターゲットホルダー103
と、ヘリウム等不活性ガス供給源104と、スキマー105と
を備えており、これら全体は、真空チャンバー内に収め
られているものが知られている。2. Description of the Related Art As a conventional cluster generating apparatus, as shown in FIG.
101, target material 102, target holder 103
And an inert gas supply source 104 such as helium, and a skimmer 105, all of which are housed in a vacuum chamber.
【0003】パルスレーザーをターゲット材料102に照
射することによってターゲット材料102を蒸発させる。
蒸発原子は不活性ガス中でクラスターを形成し、不活性
ガス源と真空との圧力差によって生ずる流れによって、
クラスタービームとなる。下流に設置されたスキマー10
5は、軸方向速度を持つクラスターだけを取り出す機能
を持っている。The target material 102 is evaporated by irradiating the target material 102 with a pulse laser.
The evaporated atoms form clusters in the inert gas, and the flow created by the pressure difference between the inert gas source and the vacuum causes
It becomes a cluster beam. Skimmer 10 installed downstream
5 has the function of extracting only clusters with axial velocity.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の装置では、ター
ゲット102がパルスレーザーに照射される時間は有限で
あり、ターゲット102から蒸発する時刻の相違によって
成長したクラスターサイズが異なるという欠点があっ
た。質量分析実験によると、クラスターサイズ分布の広
がりは観測時間の長さの影響を受け、観測時間が長いほ
どサイズ分布の広がりは大きくなる。したがって、レー
ザー照射後に、クラスターをサンプリングする時間を短
く制限すればサイズの揃ったクラスターを得ることがで
きるが、従来の装置のままでは、均一なクラスタービー
ムの十分なフラックスが得られなかった(図9におい
て、生成した大小の粒径のクラスタCが模式的に示され
ている)。The conventional apparatus has a drawback that the time for irradiating the target 102 with the pulse laser is finite, and the size of the grown cluster differs depending on the time of evaporation from the target 102. According to mass spectrometry experiments, the spread of the cluster size distribution is affected by the length of the observation time, and the longer the observation time, the greater the spread of the size distribution. Therefore, if the cluster sampling time is limited shortly after laser irradiation, clusters of uniform size can be obtained, but sufficient flux of a uniform cluster beam could not be obtained with the conventional apparatus (Fig. 9, clusters C of large and small particle size are schematically shown).
【0005】図10は、クラスター粒子の滞留時間と生
成粒子サイズ分布の関係を示すものである。これは、上
記従来装置で実施した実験により得られたものである。
図10によると、滞留時間が大きい範囲で、クラスター
粒子分布はほぼ一定になることが分かる。一方、滞留時
間が短い範囲では、滞留時間が短いほど粒子分布は小さ
くなる。したがって、粒子分布の小さなクラスター、す
なわち、サイズの揃ったクラスターを得るためには、ク
ラスターの生成過程を時間的に規定する必要が生じるこ
とが理解できる。FIG. 10 shows the relationship between the residence time of cluster particles and the size distribution of formed particles. This is obtained by an experiment performed with the above-described conventional apparatus.
According to FIG. 10, it can be seen that the distribution of cluster particles is substantially constant in a range where the residence time is large. On the other hand, in the range where the residence time is short, the particle distribution becomes smaller as the residence time becomes shorter. Therefore, it can be understood that in order to obtain a cluster having a small particle distribution, that is, a cluster having a uniform size, it is necessary to temporally define the generation process of the cluster.
【0006】したがって、十分なフラックスを持つ、サ
イズの揃ったクラスタービームを得る装置が必要とな
る。Therefore, a device for obtaining a cluster beam having a sufficient flux and a uniform size is required.
【0007】今、得ようとしているクラスターのサイ
ズ、内部エネルギー及び電子状態は、クラスターが生成
する場の初期熱力学状態及びその後のクラスターの成長
過程における熱力学状態によって一意的に決まる。した
がって、サイズの揃った大フラックスのクラスタービー
ムを発生させるには、クラスターが生成する場の熱力学
条件を均一にするとともに、そのような場を一定時間持
続させることが必要となる。[0007] The size, internal energy and electronic state of the cluster to be obtained are uniquely determined by the initial thermodynamic state of the field generated by the cluster and the subsequent thermodynamic state during the growth of the cluster. Therefore, in order to generate a cluster beam with a large flux having a uniform size, it is necessary to make the thermodynamic conditions of the field generated by the cluster uniform and to maintain such a field for a certain period of time.
【0008】本発明の目的は、上述のように、時間的及
び空間的に均一な熱力学条件を実現する具体的なクラス
ター生成方法および装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a specific cluster generation method and apparatus for realizing uniform thermodynamic conditions in time and space as described above.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明によるクラスタ
ー生成方法は、不活性ガスを満たしたクラスター生成空
間において、クラスターの原料となるターゲットを蒸発
させて、ターゲットの蒸発原子が膨張する状態を生じさ
せ、膨張する領域と、膨張により不活性ガス領域中に生
じた衝撃波または衝撃波がクラスター生成空間の壁に反
射した反射衝撃波とにより、それらの混合領域であるク
ラスター生成領域を形成し、クラスター生成領域内でク
ラスターを生成させ、生成したクラスターをクラスター
生成空間から外部空間に取り出すことを特徴とするもの
である。According to the cluster generating method of the present invention, in a cluster generating space filled with an inert gas, a target serving as a raw material of the cluster is evaporated to generate a state in which the evaporated atoms of the target expand. , An expanding region and a shock wave generated in the inert gas region due to the expansion or a reflected shock wave reflected from the wall of the cluster generation space to form a cluster generation region, which is a mixed region of these, and the inside of the cluster generation region And generating the cluster from the cluster generation space to the external space.
【0010】この発明によるクラスター生成方法によれ
ば、ターゲットから蒸発するガスと不活性ガスとの混合
領域は、反射衝撃波と接触面の干渉によって生じる。こ
の混合領域は、空間および時間的に熱力学的条件が均一
に維持されるため、従来よりもサイズの揃ったクラスタ
ーを、十分なフラックスとともに取出すことができる。According to the cluster generation method of the present invention, the mixed region of the gas evaporating from the target and the inert gas is generated by the interference between the reflected shock wave and the contact surface. In this mixed region, thermodynamic conditions are maintained uniformly in space and time, so that clusters with a more uniform size than before can be extracted with a sufficient flux.
【0011】上記クラスター生成方法において、外部か
らの光によりターゲットを瞬時に蒸発させることが好ま
しい。In the above cluster generation method, it is preferable that the target is instantaneously evaporated by external light.
【0012】さらに、位置あるいは向きを微調整可能な
可動部にターゲットを配置し、ターゲットを蒸発させる
毎に、ターゲットの位置あるいは向きを可動部により変
えるとともに、照射光の照射位置を変えることが好まし
い。Further, it is preferable that the target is arranged on a movable portion whose position or direction can be finely adjusted, and that the target position or direction is changed by the movable portion and the irradiation position of the irradiation light is changed every time the target is evaporated. .
【0013】上記クラスター生成方法は、つぎの装置に
よって具現化され、これは、クラスターの原料となるタ
ーゲットを配したクラスター生成空間部と、クラスター
生成空間部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手
段と、ターゲットを蒸発させる状態生成手段と、ターゲ
ットの蒸発により生じた不活性ガス中を伝搬する衝撃波
を反射する反射部とからなしたことを特徴とするもので
ある。The above cluster generation method is embodied by the following apparatus, which comprises a cluster generation space in which a target serving as a raw material of a cluster is arranged, and an inert gas supply for supplying an inert gas into the cluster generation space. Means, a state generating means for evaporating the target, and a reflector for reflecting a shock wave propagating in an inert gas generated by evaporation of the target.
【0014】上記クラスター生成装置において、状態生
成手段を、クラスター生成空間部と外部を連絡する導入
孔を通じて外部からの導入する線状光とすることが好ま
しい。[0014] In the above-mentioned cluster generating apparatus, it is preferable that the state generating means is linear light to be introduced from the outside through an introducing hole which connects the cluster generating space to the outside.
【0015】さらに、ターゲットを、位置あるいは向き
を微調整可能な可動部に配置することが好ましい。Further, it is preferable to dispose the target on a movable portion whose position or direction can be finely adjusted.
【0016】また、導入孔は、冷却手段により冷却され
ることが好ましい。Preferably, the introduction hole is cooled by a cooling means.
【0017】また、導入孔は、低熱膨張材料あるいは高
融点材料、もしくは低熱膨張材料かつ高融点材料に設け
られていることが好ましい。It is preferable that the introduction hole is provided in a low thermal expansion material or a high melting point material, or a low thermal expansion material and a high melting point material.
【0018】また、反射板の形状は、ターゲット方向に
対して曲面による凹部をなしていることが好ましい。It is preferable that the shape of the reflection plate is a concave portion having a curved surface with respect to the target direction.
【0019】さらに、上記曲面は、ターゲット表面また
はその付近を焦点の1つとした回転楕円体の表面の一部
であることが好ましい。Further, it is preferable that the curved surface is a part of the surface of the spheroid having one focus at or near the target surface.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照してつぎに説明する図1を参照すると、クラスタ
ー生成装置は、レーザ発生装置11、スキマー12および装
置ボディ13を備えている。これらのレーザ発生装置11、
スキマー12および装置ボディ13は、図示しない真空チャ
ンバ内に収容されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1 which will be described below with reference to the drawings, an embodiment of the present invention, a cluster generating apparatus includes a laser generator 11, a skimmer 12, and an apparatus body 13. I have. These laser generators 11,
The skimmer 12 and the device body 13 are housed in a vacuum chamber (not shown).
【0021】レーザ発生装置11からは、YAGレーザー
ビームが照射される。スキマー12は、コーン形状のスリ
ット14を有しており、軸方向にのみ並進速度をもつガス
の流れを取出すためのものである。The laser generator 11 emits a YAG laser beam. The skimmer 12 has a cone-shaped slit 14 for extracting a gas flow having a translation speed only in the axial direction.
【0022】装置ボディ13は、図2に詳細に示すよう
に、クラスター生成空間21を有しかつ液体窒素によって
冷却されることにより冷却セルを形成している。クラス
ター生成空間21を挟んで左側にはターゲットチャンバ22
が設けられるとともに、その右側には反射板23がはめ込
み状に設けられている。As shown in detail in FIG. 2, the apparatus body 13 has a cluster generation space 21 and is cooled by liquid nitrogen to form a cooling cell. On the left side of the cluster generation space 21, the target chamber 22
Is provided, and on the right side thereof, a reflection plate 23 is provided in an inset shape.
【0023】ターゲットチャンバ22は、左端開口水平筒
状のもので、その左端開口縁部に環状座24を有しかつそ
の右端にクラスター生成空間21に連通させられた円形状
窓25を有している。ターゲットチャンバ22からは不活性
ガス通路26が上向きに設けられ、これには、不活性ガス
供給管27が接続されている。不活性ガス供給管27には流
量調整弁28およびピラニゲージ29が備えられている。The target chamber 22 has a left-end opening horizontal cylindrical shape, has an annular seat 24 on the left end opening edge, and has a circular window 25 communicated with the cluster generation space 21 on the right end. I have. An inert gas passage 26 is provided upward from the target chamber 22, and an inert gas supply pipe 27 is connected to the inert gas passage 26. The inert gas supply pipe 27 is provided with a flow control valve 28 and a Pirani gauge 29.
【0024】ターゲットチャンバ22には球状ホルダ31が
座24に摺接させられるように収容されている。ホルダ31
には段付ターゲット孔32がホルダ中心を貫通するように
形成されている。ターゲット孔32には、シリコンでつく
られた段付丸棒状ターゲット33、圧縮コイルばね34およ
びばね押え35が順次挿入されている。ターゲット33の先
端面は、ホルダ31の外面とほぼ面一となって、窓25を通
じて、クラスター生成空間21内に臨ませられている。ば
ね押え35には回転軸36が連接されている。回転軸36は、
水平線、すなわちレーザ光軸に対し4度程度傾斜させら
れており(図3にθ1で示す)、この状態を保持して3
60度回転しうるとともに、軸方向に移動自在となされ
ている。これに対応して、ターゲット33の表面はレーザ
ー光軸に直角になるように4度程度傾斜させて(図3に
θ2で示す)、緩やかな円錐を描く傘状になっている。
これにより、ターゲット表面におけるレーザーの照射位
置を少しずつずらせるようになっている。A spherical holder 31 is accommodated in the target chamber 22 so as to slide on the seat 24. Holder 31
The stepped target hole 32 is formed so as to penetrate the center of the holder. A stepped round bar-shaped target 33 made of silicon, a compression coil spring 34, and a spring retainer 35 are sequentially inserted into the target hole 32. The front end surface of the target 33 is substantially flush with the outer surface of the holder 31 and is exposed through the window 25 into the cluster generation space 21. A rotary shaft 36 is connected to the spring retainer 35. The rotating shaft 36 is
It is inclined about 4 degrees with respect to the horizontal line, that is, the laser optical axis (indicated by θ1 in FIG. 3).
It can rotate by 60 degrees and is movable in the axial direction. Correspondingly, the surface of the target 33 is inclined about 4 degrees so as to be perpendicular to the laser optical axis (indicated by θ2 in FIG. 3), and has an umbrella shape drawing a gentle cone.
Thereby, the irradiation position of the laser on the target surface is shifted little by little.
【0025】ターゲットチャンバ22周面とこれと相対す
るホルダ31外面の間には横断面略三角形状の環状ガス溜
り41が形成されている。ガス溜り41は、断面を絞られた
狭い流路制限通路42によつて窓25を介してクラスター生
成空間21に通じている。An annular gas reservoir 41 having a substantially triangular cross section is formed between the peripheral surface of the target chamber 22 and the outer surface of the holder 31 opposed thereto. The gas reservoir 41 communicates with the cluster generation space 21 via the window 25 by a narrow flow passage restriction passage 42 having a narrowed cross section.
【0026】反射板23は、垂直円板状に形成されたもの
である。反射板23の内側面には球状凹所51が形成される
とともに、凹所51の底には水平丸孔状導孔52が形成され
ている。凹所51および導孔52は、ホルダ31の中心を通る
水平線と同心状となされている。反射板23の材料は衝撃
波加熱を受けて熱膨張をする可能性があり、一方、冷却
セル13は冷却されるために、薄肉の衝撃波反射板23が変
形するおそれがある。これを防ぐために、反射板23の材
料として低熱膨張材料を使用してある。The reflection plate 23 is formed in a vertical disk shape. A spherical recess 51 is formed on the inner surface of the reflection plate 23, and a horizontal circular hole 52 is formed at the bottom of the recess 51. The recess 51 and the guide hole 52 are concentric with a horizontal line passing through the center of the holder 31. There is a possibility that the material of the reflection plate 23 undergoes thermal expansion due to shock wave heating, while the cooling cell 13 is cooled, so that the thin shock wave reflection plate 23 may be deformed. In order to prevent this, a low thermal expansion material is used as the material of the reflection plate 23.
【0027】図示しないが、回転軸36は、セラミックス
軸受を介してカップリングにつながっている。このカッ
プリングの一方の端は回転導入機につながっており、タ
ーゲット33を360°回転することができ、ターゲット33
表面におけるレーザーの照射位置を調整することができ
る。回転導入機のフランジは、ベローズを介してチャン
バーの導入ポートにつながっており、ベローズの伸縮を
通じてターゲットを退避させることができる。Although not shown, the rotating shaft 36 is connected to the coupling via a ceramic bearing. One end of this coupling is connected to a rotation introducing machine, and can rotate the target 33 by 360 °.
The irradiation position of the laser on the surface can be adjusted. The flange of the rotary introducer is connected to the introduction port of the chamber via the bellows, and the target can be retracted through expansion and contraction of the bellows.
【0028】レザービームの条件としては、ターゲット
33を瞬時にアブレーションさせるパワーおよびエネルギ
ーが必要であり、パルス状のものが適している。一方、
導孔52を通過させられるようにレーザービームを絞れる
ことも必要である。それには、YAGレーザービームが
適している。The condition of the laser beam is as follows.
It requires power and energy to ablate 33 instantaneously, and a pulsed one is suitable. on the other hand,
It is also necessary to narrow the laser beam so that the laser beam can pass through. A YAG laser beam is suitable for that.
【0029】レーザーをターゲット33に照射する前に、
レーザーが反射板23の導孔52を通過していることを確認
する必要がある。ターゲットホルダー31を退避させる
と、直線導入機に取付けられたセラミックス反射鏡を挿
入することができる。レーザーが通過したことは、この
セラミックス反射板にレーザースポットが照射している
ことを確認すればよい。Before irradiating the target 33 with the laser,
It is necessary to confirm that the laser passes through the guide hole 52 of the reflector 23. When the target holder 31 is retracted, the ceramic reflector mounted on the linear introduction device can be inserted. The fact that the laser has passed can be confirmed by irradiating the ceramic reflector with a laser spot.
【0030】ターゲットホルダー31は、ターゲット33の
位置決めおよび不活性ガスの封じ込めの観点から冷却セ
ル13の座24に密着させて使用する。このため、密着部は
摩耗をするので、ターゲットホルダー31の表面は、銀イ
オンプレーティングによって保護されている。The target holder 31 is used in close contact with the seat 24 of the cooling cell 13 from the viewpoint of positioning the target 33 and containing the inert gas. For this reason, the contact portion wears, so that the surface of the target holder 31 is protected by silver ion plating.
【0031】また、不活性ガスをクラスター生成空間21
に供給するにあたって、不活性ガスの流入量と流出量を
等しくすることによって、同空間21内の状態を乱さない
ようにし、均一な熱力学条件を維持する必要がある。こ
の目的は、制限通路42によって達成される。Further, the inert gas is supplied to the cluster generation space 21.
When supplying the inert gas, it is necessary to maintain the uniform thermodynamic conditions by making the inflow amount and the outflow amount of the inert gas equal so that the state in the space 21 is not disturbed. This object is achieved by the restricted passage 42.
【0032】図1(a)および(b)には、レーザーが
照射するタイミングおよびクラスタービームが取り出さ
れるタイミングが模式的に示されている。FIGS. 1A and 1B schematically show the timing of laser irradiation and the timing of extracting a cluster beam.
【0033】レーザー発生器11から照射されたレーザー
は、導孔52を通じてクラスター生成空間21内に導き入れ
られる。The laser emitted from the laser generator 11 is guided into the cluster generation space 21 through the guide hole 52.
【0034】図1(a)では、レーザーがターゲット33
に照射し、ターゲット33から蒸発原子がまさに飛び出そ
うとしているところである。この時、クラスター生成空
間21内には、供給管27を通じて不活性ガスが定常的に流
入しており、その内部は1〜10Torr程度の圧力に保持
されている。クラスター生成空間21外は真空が維持され
ている。レーザーの照射はパルス状であり、照射時間は
数ナノ秒から数十ナノ秒のオーダーである。In FIG. 1A, a laser is applied to a target 33.
, And the evaporated atoms are about to fly out of the target 33. At this time, an inert gas is constantly flowing into the cluster generation space 21 through the supply pipe 27, and the inside thereof is maintained at a pressure of about 1 to 10 Torr. A vacuum is maintained outside the cluster generation space 21. Laser irradiation is pulsed, and irradiation time is on the order of several nanoseconds to several tens of nanoseconds.
【0035】図1(b)では、レーザーの照射が終わっ
てクラスタービームが発生したところである。レーザー
の照射によって、ターゲット材料が急激に蒸発・膨張す
るためにクラスター生成空間21内に衝撃波が発生する。
この衝撃波は反射板23で反射して反射衝撃波となり、進
行方向を反転させる。衝撃波の後方には、ターゲット材
料の蒸発ガスと不活性ガスの境界である接触面が続いて
いるが、この接触面は反射衝撃波と干渉して一定時間定
在する。この時、接触面近傍で蒸発ガスと不活性ガスの
混合領域が形成され、この領域で蒸発ガスは急冷却を受
けて結晶化しクラスターとなる。しかも、この混合領域
は高速気流によって作られているため拡散現象に支配さ
れず、均一な熱力学条件を持つ閉じ込め領域となってい
る。したがって、この領域からは均一サイズの結晶核が
生成され、クラスタービームとしてさらに膨張過程を経
過する間にも均一なクラスター成長をすることが予測さ
れる。In FIG. 1B, a cluster beam is generated after the laser irradiation is completed. Due to the laser irradiation, a shock wave is generated in the cluster generation space 21 because the target material rapidly evaporates and expands.
This shock wave is reflected by the reflection plate 23 to become a reflected shock wave, and reverses the traveling direction. Behind the shock wave, there is a contact surface which is a boundary between the evaporating gas of the target material and the inert gas. At this time, a mixed region of the evaporative gas and the inert gas is formed near the contact surface, and in this region, the evaporative gas undergoes rapid cooling and crystallizes to form clusters. In addition, since this mixed region is created by a high-speed air flow, it is not confined to the diffusion phenomenon, and is a confined region having uniform thermodynamic conditions. Therefore, it is expected that a crystal nucleus of a uniform size will be generated from this region, and uniform cluster growth will occur even during the expansion process as a cluster beam.
【0036】図1(b)において、衝撃波がWとして示
されている。衝撃波Wは、蒸発直後では球面の一部とし
て広がるが、反射板23の近くまで達すると、ほぼ垂直な
平面となる。In FIG. 1B, the shock wave is shown as W. The shock wave W spreads as a part of the spherical surface immediately after the evaporation, but when reaching the vicinity of the reflector 23, it becomes a substantially vertical plane.
【0037】以上のように、レーザーの照射方向と直角
方向に反射板を設けることによって、発生する衝撃波を
媒介として均一な熱力学条件を作り出すことができる。
クラスター生成領域において、均一な熱力学的条件を作
り出す、すなわち、その領域において、不活性ガスの圧
力、密度、温度を均一にすることにより、クラスターの
粒径、クラスターの内部エネルギーおよびクラスターの
電子状態を均一化するための必要条件が満たされる。As described above, by providing a reflector in a direction perpendicular to the direction of laser irradiation, uniform thermodynamic conditions can be created by using a generated shock wave as a medium.
Creating uniform thermodynamic conditions in the cluster generation region, that is, by making the pressure, density, and temperature of the inert gas uniform in the region, the particle size of the cluster, the internal energy of the cluster, and the electronic state of the cluster The requirement for homogenizing is fulfilled.
【0038】図4は、ターゲット試料の蒸発原子と不活
性ガスの混合領域の推移状況の解析結果を示すもので、
上記した接触面と衝撃波の様子をコンピュータシミュレ
ーションして得たものである。図4において、横軸にタ
ーゲット先端面からの距離が示されている。また、縦軸
方向に、上から順に時間の経過とともに進行する状態の
変化が示されている。FIG. 4 shows an analysis result of a transition state of a mixed region of the evaporated gas and the inert gas of the target sample.
The state of the contact surface and the shock wave described above was obtained by computer simulation. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the distance from the target tip surface. In addition, a change in a state progressing with time in order from the top is shown in the vertical axis direction.
【0039】最初に、衝撃波が不活性ガス中を左から右
へ進行する。これは、t41〜t1477までの間に、接触面お
よび衝撃波が右に進む様子として示されている。次に、
衝撃波は右側の壁で反射する。t1477で衝撃波が反射衝
撃波となっている。この反射衝撃波は、後から続く蒸発
原子と不活性ガスの境界面の進行を押しとどめる役割を
果たし、境界面は一時的に停滞する。クラスター生成は
この境界領域で行われるため、ここに密度の高いクラス
ター生成領域が生じることになる。接触面と反射衝撃波
を示す曲線の間にクラスタ生成領域が形成され、この領
域は、その後、t3333の時点まで持続している。First, a shock wave travels from left to right in the inert gas. This is shown as a state where the contact surface and the shock wave travel rightward from t41 to t1477. next,
The shock wave reflects off the right wall. At t1477, the shock wave becomes a reflected shock wave. This reflected shock wave serves to suppress the progress of the interface between the subsequently evaporated atoms and the inert gas, and the interface temporarily stagnates. Since cluster generation is performed in this boundary region, a dense cluster generation region is generated here. A cluster generation region is formed between the contact surface and the curve indicating the reflected shock wave, and this region continues thereafter until time t3333.
【0040】つぎに、図5を参照して、反射板の変形例
を示す。以下の実施例において、上記実施例と対応する
部分には同一の符号を付すものとする。Next, referring to FIG. 5, a modified example of the reflection plate will be described. In the following embodiments, portions corresponding to those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals.
【0041】この変形例においては、反射板61の凹所62
は、回転楕円面状を呈している。楕円63の一方の焦点A
は、ターゲット33表面上にあり、その他方の焦点Bは、
反射衝撃波の収束点にある。In this modification, the concave portion 62 of the reflecting plate 61
Has a spheroidal shape. One focus A of ellipse 63
Is on the surface of the target 33, and the other focal point B is
It is at the convergence point of the reflected shock wave.
【0042】このように形成した反射板61は、レーザー
アブレーションによって発生した衝撃波を反射させ、効
率良く閉じ込め領域を形成するために、凹所62の回転楕
円面で反射した衝撃波は一点(回転楕円体の焦点B)に
収束しようとし、後方に続く接触面と干渉して三次元的
な閉じ込め領域を作る。均一なサイズを持つクラスター
はこの領域で集中的に作られる。The reflecting plate 61 thus formed reflects a shock wave generated by laser ablation, and in order to efficiently form a confined region, the shock wave reflected on the spheroidal surface of the recess 62 has one point (spheroidal shape). Focus point B), and interferes with the rear contact surface to create a three-dimensional confinement region. Clusters of uniform size are concentrated in this area.
【0043】回転楕円体の大きさは、つぎの観点から決
定される。楕円は、二つの焦点間距離2a0と、焦点から
楕円の頂点までの距離s0によって決まる。距離2a0と
は、ターゲット表面から反射衝撃波の収束点までの軸方
向距離である。これは、後述する“空間の厚み”の決定
方法と同様に決定される。s0は、反射板の導孔から反射
衝撃波の収束点までの距離である。これらの数値を指定
すると、軸と直角方向の大きさは自動的に決定される。
s0が小さすぎると楕円の短軸が非常に小さくなり、クラ
スター生成に寄与する反射衝撃波の強度が小さくなる。The size of the spheroid is determined from the following viewpoints. The ellipse is determined by the two focal distances 2a0 and the distance s0 from the focal point to the vertex of the ellipse. The distance 2a0 is the axial distance from the target surface to the convergence point of the reflected shock wave. This is determined in the same manner as the method for determining the “thickness of space” described later. s0 is the distance from the guide hole of the reflector to the convergence point of the reflected shock wave. When these values are specified, the size in the direction perpendicular to the axis is automatically determined.
If s0 is too small, the minor axis of the ellipse becomes very small, and the intensity of the reflected shock wave contributing to cluster generation becomes small.
【0044】基本的に回転楕円面は、平面波として入射
してきた衝撃波を焦点に収束させるものである。したが
って、楕円の短軸が長すぎると入射してくる衝撃波波面
の曲率が無視できなくなり、結局反射衝撃波の収束は弱
まってしまうことになる。Basically, the spheroid converges a shock wave incident as a plane wave at the focal point. Therefore, if the minor axis of the ellipse is too long, the curvature of the incident shock wave front cannot be ignored, and eventually the convergence of the reflected shock wave will be weakened.
【0045】図6に、反射板のさらなる変形例が示され
ている。この変形例では、反射板71の内側面の中央に球
状の内側凹所72が形成されるとともに、これを取り囲む
ように環状の外側凹所73が形成されている。FIG. 6 shows a further modification of the reflection plate. In this modification, a spherical inner recess 72 is formed at the center of the inner surface of the reflector 71, and an annular outer recess 73 is formed so as to surround the inner recess 72.
【0046】内側凹所72は、上記楕円面凹所62に相当す
る。外側凹所73は、回転楕円面以外の壁で反射した衝撃
波の影響が中心部に及ぶのを防ぐためである。外側凹所
73が無いと、内側凹所72に向かう流れが生じる可能性が
あるが、これが外側凹所73により防止される。この外側
凹所73は、大きい程、また、深い程よいが、無限には大
きくできないので、どこかで妥協する必要がある。The inner recess 72 corresponds to the elliptical recess 62 described above. The outer recess 73 is for preventing the influence of a shock wave reflected on a wall other than the spheroid from reaching the center. Outer recess
Without the 73, there could be a flow towards the inner recess 72, which is prevented by the outer recess 73. The larger or deeper the outer recess 73 is, the better, but it cannot be infinitely large.
【0047】図7に、反射板のさらなる変形例が示され
ている。この変形例による反射板81では、上記上記楕円
面に相当する凹所82の底に、導孔52を取り囲んで内方に
突出させられた水平筒状部83が設けられている。筒状部
83の高さは、凹所82の深さに相当する。筒状部83の存在
により、凹所82の底からではなく、そこから隔てられた
ところ、上記楕円面の一方の焦点B付近からターゲット
材料をクラスター生成空間21外に排出することができ
る。FIG. 7 shows a further modification of the reflector. In the reflection plate 81 according to this modification, a horizontal cylindrical portion 83 surrounding the conducting hole 52 and protruding inward is provided at the bottom of the concave portion 82 corresponding to the above-mentioned elliptical surface. Tubular part
The height of 83 corresponds to the depth of the recess 82. Due to the presence of the cylindrical portion 83, the target material can be discharged to the outside of the cluster generation space 21 from the vicinity of one focal point B of the above-mentioned elliptical surface, not from the bottom of the concave portion 82 but from the concave portion.
【0048】つぎに、本発明の理解を深めるために、上
記した従来技術との対比を含め、本発明の利点を様々な
角度から検証する。Next, in order to deepen the understanding of the present invention, the advantages of the present invention will be examined from various angles, including a comparison with the above-mentioned prior art.
【0049】図8に、クラスタ粒子数の分布を、従来装
置と本発明装置を対比させて示している。クラスターの
サイズ分布の広がりは、一般に△N/Nによって評価さ
れる。ここで、Nはサイズ分布におけるクラスター構成
分子の平均値、△Nはサイズ分布の半値幅である。従来
装置では△N/N=0.5であるが、本発明装置では△
N/N=0.01が目標である。この目標値について
は、従来技術の項で説明した図10に、目標値:△N/
N=0.01として示されている。FIG. 8 shows the distribution of the number of cluster particles by comparing the conventional apparatus with the apparatus according to the present invention. The spread of the cluster size distribution is generally evaluated by ΔN / N. Here, N is the average value of the cluster constituent molecules in the size distribution, and ΔN is the half width of the size distribution. In the conventional apparatus, △ N / N = 0.5, but in the apparatus of the present invention, △ N / N = 0.5.
N / N = 0.01 is the target. Regarding this target value, the target value: △ N /
Shown as N = 0.01.
【0050】反射板の材料の具体例としては、モリブデ
ンが挙げられる。モリブデンを使用することによって、
熱応力が例えばステンレス鋼の場合の半分程度に低下す
る。モリブデンを使う理由は、これが低熱膨張材料だか
らというだけではなく、モリブデンは高融点材料の代表
であり、耐熱材料として一般に用いられるからである。
モリブデンと同種の金属として、バナジウム(V)、ニオ
ブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、タングステン(W)
が挙げられる。これらはいずれも、線熱膨張係数が小さ
く、本発明での反射板の材料として使用できる可能性が
ある。As a specific example of the material of the reflection plate, molybdenum can be mentioned. By using molybdenum,
Thermal stress is reduced to about half that of stainless steel, for example. Molybdenum is used not only because it is a low thermal expansion material, but also because molybdenum is a representative of high melting point materials and is commonly used as a heat resistant material.
The same metals as molybdenum include vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), and tungsten (W)
Is mentioned. Each of these has a small coefficient of linear thermal expansion and may be used as a material of the reflector in the present invention.
【0051】制限通路42の具体例を検討する。この通路
42の目的は、冷却セル31内側の空間21内の不活性ガスの
状態を乱さないことである。Consider a specific example of the restriction passage 42. This passage
The purpose of 42 is to not disturb the state of the inert gas in the space 21 inside the cooling cell 31.
【0052】上記本発明装置では、冷却セル13への配管
27を一本としている。これを直接冷却セルに結合する
と、冷却セル内空間のガスを乱してしまい、幾何学的に
非対称な流れが生じてしまう。本発明では、制限通路42
を設けることによって球状ホルダー31と冷却セル13の間
に環状のガス溜り41を作つている。このガス溜り41の環
状流路のコンダクタンスは、制限通路42のコンダクタン
スより大きく設計されている。このことによって、ガス
は最初ガス溜り41に充満し、その後、制限通路42を通し
て緩やかにクラスター生成空間21の方に流れていく。こ
うして、軸対称の流れが生じ、衝撃波の進行方向に直角
の流れは生じにくくなる。衝撃波の進行方向と直角な流
れは衝撃波の形状を乱す可能性があるため、均一の熱力
学条件をつくるために好ましくない。一方、クラスター
生成の条件を時間的に均一にするためには、この空間13
内のガス圧を一定に維持する必要がある。この目的で、
不活性ガスの流路には流量調整弁28を装着している。流
量調整弁28に送る制御信号としては、厳密には冷却セル
13内部の空間の気圧データを送らなければならない。し
かし、ガス配管の圧力損失を、通常行われている管内流
れの計算により考察すると、本発明の条件下では配管に
よる圧力勾配は小さく、流量調整弁付近での圧力をモニ
ターしてもよいことが分かる。In the apparatus of the present invention, the piping to the cooling cell 13
27 is one. If this is directly coupled to the cooling cell, the gas in the space inside the cooling cell will be disturbed, and a geometrically asymmetric flow will occur. In the present invention, the restriction passage 42
Is provided to form an annular gas reservoir 41 between the spherical holder 31 and the cooling cell 13. The conductance of the annular flow path of the gas reservoir 41 is designed to be larger than the conductance of the restriction passage 42. As a result, the gas first fills the gas reservoir 41, and then gradually flows toward the cluster generation space 21 through the restriction passage 42. Thus, an axially symmetric flow is generated, and a flow perpendicular to the traveling direction of the shock wave is unlikely to be generated. The flow perpendicular to the direction of travel of the shock wave may disturb the shape of the shock wave, and is therefore not preferable for creating uniform thermodynamic conditions. On the other hand, in order to make the conditions for cluster generation uniform over time, this space 13
It is necessary to keep the gas pressure in the chamber constant. For this purpose,
A flow control valve 28 is mounted in the flow path of the inert gas. Strictly speaking, the control signal sent to the flow control valve 28
13 Pressure data of the internal space must be sent. However, considering the pressure loss of the gas pipe by the calculation of the flow in the pipe which is usually performed, it is found that the pressure gradient due to the pipe is small under the conditions of the present invention, and the pressure near the flow regulating valve may be monitored. I understand.
【0053】上述のように、制限通路42と流量調整弁28
によって、空間21内の不活性ガスを乱さず、一定気圧を
維持することがでる。As described above, the restriction passage 42 and the flow control valve 28
Thereby, a constant atmospheric pressure can be maintained without disturbing the inert gas in the space 21.
【0054】クラスターを停滞させる”狭い空間”(混
合領域)を作るにためには、次の注意事項が重要であ
る。反射板の導孔の径と、その空間内の気圧をどれくら
いにするかで”狭い空間”の幅と厚みが決定される。そ
れは、以下の項目が基準となる。In order to create a "narrow space" (mixed area) in which clusters stagnate, the following precautions are important. The width and thickness of the "narrow space" are determined by the diameter of the guide hole of the reflector and the pressure in the space. It is based on the following items.
【0055】(1)クラスターが生成される空間で流れ
に乱流が生じないこと。(1) No turbulence occurs in the flow in the space where clusters are generated.
【0056】(2)反射衝撃波が受ける反射板の導孔の
影響が十分小さいこと。(2) The influence of the conductive hole of the reflector on the reflected shock wave is sufficiently small.
【0057】上記項目(1)については、ヘリウムガス
のレイノルズ数を計算することによる。レイノルズ数と
は、流れが層流になるか、乱流になるかの規準値であ
る。The above item (1) is based on the calculation of the Reynolds number of helium gas. The Reynolds number is a reference value for determining whether a flow becomes laminar or turbulent.
【0058】上記本発明装置を対象として、穴径が0.2m
m、気圧が10Torr、空間の直径が60mmの場合、レイノル
ズ数は0.9になる。乱流になるのは、2300以上であるか
ら、この場合の設計値は適切である。For the above-described apparatus of the present invention, the hole diameter is 0.2 m.
m, the pressure is 10 Torr, and the diameter of the space is 60 mm, the Reynolds number is 0.9. Since the turbulence occurs at 2300 or more, the design value in this case is appropriate.
【0059】孔径、気圧及び空間の直径のいずれも、こ
れらの数値が大きいほどレイノルズ数は大きくなる。し
かし、穴径も機械加工の立場からは限界があり、気圧も
あまり下げると衝撃波が形成されなくなる。空間があま
り小さいと、生成したクラスターが側壁に付着したり、
衝撃波が側壁で反射して流れ場を乱す等の問題がある。
実際には、これらの事項を勘案して設計値を決めていく
必要がある。The larger the values of the pore diameter, the atmospheric pressure and the diameter of the space, the larger the Reynolds number. However, the hole diameter is also limited from the standpoint of machining, and if the pressure is reduced too much, shock waves will not be formed. If the space is too small, the generated clusters will stick to the side walls,
There is a problem that the shock wave is reflected on the side wall and disturbs the flow field.
Actually, it is necessary to determine design values in consideration of these matters.
【0060】クラスター生成空間の空間の厚み、即ち衝
撃波の進行方向の長さが短ければ、衝撃波と接触面が分
離しないうちに現象が終了してしまうことになる。衝撃
波は三次元的に拡大するので、距離が長すぎれば衝撃波
は弱まってやがては消滅する。If the thickness of the space of the cluster generation space, that is, the length of the shock wave in the traveling direction is short, the phenomenon ends before the shock wave and the contact surface are separated. Since the shock wave expands three-dimensionally, if the distance is too long, the shock wave will weaken and eventually disappear.
【0061】今、簡単のため、一次元問題を考える。一
次元問題では、波はすべて平面波を意味する。一般に、
衝撃波前後の圧力比が大きいほど衝撃波の速度は大き
い。したがって、レーザーによって同じ蒸発エネルギー
を与えた場合、空間内の気圧が低いほど衝撃波の速度は
大きくなる。反射衝撃波と接触面はこのような衝撃波に
伴なって生ずるので、当然これらの現象も気圧の影響を
受ける。クラスターを生成する領域は反射衝撃波と接触
面の干渉位置付近に生じるので、この位置は空間内の気
圧に関係する。空間の厚みは、この干渉現象が起こる位
置とタイミングを考慮して決定する。具体的には、”狭
い空間”の厚みは、現象がマイクロ秒のオーダーになる
ように決定している。例えば、ヘリウムガス中でマッハ
10の衝撃波が発生すると、その速度は約10000m/sであ
る。これを1μsのオーダーで捉えるには10mmの距離が
必要となる。Now, for simplicity, consider a one-dimensional problem. In one-dimensional problems, every wave means a plane wave. In general,
The speed of the shock wave increases as the pressure ratio before and after the shock wave increases. Therefore, when the same evaporation energy is given by the laser, the velocity of the shock wave increases as the atmospheric pressure in the space decreases. Since the reflected shock wave and the contact surface are generated by such a shock wave, these phenomena are naturally affected by the atmospheric pressure. Since the area where clusters are generated occurs near the interference position between the reflected shock wave and the contact surface, this position is related to the atmospheric pressure in the space. The thickness of the space is determined in consideration of the position and timing at which this interference phenomenon occurs. Specifically, the thickness of the "narrow space" is determined so that the phenomenon is on the order of microseconds. For example, Mach in helium gas
When 10 shock waves are generated, the speed is about 10,000 m / s. To capture this in the order of 1 μs, a distance of 10 mm is required.
【0062】一方、反射衝撃波と接触面の干渉のタイミ
ング及び位置に対する気圧の影響については正確にはわ
かっていない。また、反射衝撃波と接触面の干渉は、そ
れぞれの音響インピーダンスによって様相を変える複雑
な現象である。このような現象の理解には、今後の研究
が不可欠である。ところで、仮に、反射衝撃波と接触面
の干渉問題がわかったとしても、レーザーの蒸発エネル
ギーにばらつきがあるため、干渉位置及びタイミングを
予測することは依然として困難である。そこで、少なく
とも位置を予測できるようにしておくことが好ましい。On the other hand, the influence of the atmospheric pressure on the timing and position of the interference between the reflected shock wave and the contact surface is not known exactly. Further, the interference between the reflected shock wave and the contact surface is a complicated phenomenon that changes its appearance depending on the acoustic impedance of each. Future research is indispensable for understanding such phenomena. By the way, even if the problem of interference between the reflected shock wave and the contact surface is found, it is still difficult to predict the position and timing of the interference because the evaporation energy of the laser varies. Therefore, it is preferable that at least the position can be predicted.
【0063】上記したように、反射板の形状を回転楕円
体(の一部)にして反射衝撃波の位置を規定することに
した。回転楕円体の焦点に収束させた反射衝撃波によっ
て接触面を押しとどめるようにすると、反射衝撃波と接
触面の干渉位置、即ち、クラスターの生成領域の位置を
幾何学的に規定することができる。しかも、反射衝撃波
の収束効果によって、接触面が反射衝撃波を通過するこ
となく、確実に停滞させることが期待できる。As described above, the shape of the reflection plate is (part of) a spheroid to define the position of the reflected shock wave. If the contact surface is held down by the reflected shock wave focused on the focal point of the spheroid, the interference position between the reflected shock wave and the contact surface, that is, the position of the cluster generation region can be geometrically defined. In addition, due to the convergence effect of the reflected shock wave, it can be expected that the contact surface is reliably stopped without passing the reflected shock wave.
【0064】つぎに、上記項目(2)の問題を検討する。
理想的な反射衝撃波を得るためには、反射板に導孔を明
けない方がよいのはもちろんである。しかし、レーザー
を通すために導孔を明ける必要がある。Next, the problem of the above item (2) will be examined.
Of course, in order to obtain an ideal reflected shock wave, it is better not to form a guide hole in the reflector. However, it is necessary to drill a hole to pass the laser.
【0065】導孔を明けると反射衝撃波の形状が乱され
る。ところが、乱された反射衝撃波が伝播とともにその
形状を修復していくことは、一般に、経験的に知られて
いる。換言すると、導孔により、形状を乱された反射衝
撃波が伝播とともに平面波に修復されていく。反射衝撃
波が平面波に修復される距離は、おおよそオリフィスの
径のオーダーではないかと思われる。本発明では反射板
から数mm程度離れた現象を問題としているが、上述のこ
とから考えて、0.2mm程度の穴は、現象に大きな影響を
与えないと考えられる。When the hole is opened, the shape of the reflected shock wave is disturbed. However, it is generally known empirically that a disturbed reflected shock wave restores its shape as it propagates. In other words, the reflected shock wave whose shape has been disturbed by the guide hole is repaired into a plane wave as the wave propagates. The distance at which the reflected shock wave is restored to a plane wave may be on the order of the diameter of the orifice. In the present invention, a phenomenon that is about several mm away from the reflection plate is considered as a problem. From the above, it is considered that a hole of about 0.2 mm does not significantly affect the phenomenon.
【0066】[0066]
【発明の効果】この発明によれば、ターゲット材料にレ
ーザを照射してターゲット材料を蒸発させ、この時に発
生する衝撃波を反射板で反射させて狭い空間内で停滞さ
せ、これにより、クラスター発生に関わる熱力学的条件
を時間的および空間的に均一化し、このような条件下で
クラスターを発生させているから、サイズの揃ったクラ
スターを生成するこができる。According to the present invention, the target material is irradiated with a laser to evaporate the target material, and the shock wave generated at this time is reflected by the reflector and stagnated in a narrow space, thereby reducing the generation of clusters. Since the related thermodynamic conditions are temporally and spatially uniform and clusters are generated under such conditions, clusters of uniform size can be generated.
【図1】この発明によるクラスター生成装置の概略構成
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a cluster generation device according to the present invention.
【図2】図1の一部拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of FIG.
【図3】図2の一部拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of FIG. 2;
【図4】クラスター生成過程を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a cluster generation process.
【図5】同装置の反射板の変形例を示す図2相当の断面
図である。FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2, showing a modification of the reflection plate of the device.
【図6】同反射板のさらなる変形例を示す断面図および
斜視図である。FIG. 6 is a cross-sectional view and a perspective view showing a further modified example of the reflector.
【図7】同反射板のさらなる変形例を示す断面図および
し斜視図である。FIG. 7 is a sectional view and a perspective view showing a further modified example of the reflector.
【図8】クラスターの分布状態を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a distribution state of clusters.
【図9】従来装置を示す構成図であるる。FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional apparatus.
【図10】クラスタ粒子の大きさを滞留時間との関係で
示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the size of cluster particles in relation to the residence time.
13 装置ボディ 21 クラスター生成空間 23 反射板 31 ホルダ 33 ターゲット 52 導孔 13 Instrument body 21 Cluster generation space 23 Reflector 31 Holder 33 Target 52 Guide hole
フロントページの続き (72)発明者 岩田 康嗣 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 韓 民 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 木山 学 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 福田 昭 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 澤田 嗣郎 東京都荒川区南千住6−37−2−504 (72)発明者 武藤 麻紀子 千葉県船橋市夏見2−12−3 (72)発明者 滝谷 俊夫 大阪市住之江区南港北1丁目7番89号 日 立造船株式会社内 (72)発明者 小村 明夫 大阪市住之江区南港北1丁目7番89号 日 立造船株式会社内 Fターム(参考) 4K029 CA03 DB20 DD03 Continuing from the front page (72) Inventor Yasushi Iwata 1-1-4 Umezono, Tsukuba City, Ibaraki Pref. Within the Institute of Electronics and Technology Research Institute (72) Inventor Han Min 1-1-1 Umezono Tsukuba, Ibaraki Pref. Within the Institute for Electronic Technology Research (72) Inventor Manabu Kiyama 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Industrial Technology Institute (72) Inventor Akira Fukuda 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Industrial (72) Inventor Shiro Sada, 6-37-2-504 Minamisenju, Arakawa-ku, Tokyo (72) Inventor Makiko Muto 2-12-3, Natsumi, Funabashi-shi, Chiba (72) Inventor Toshio Takitani 1-7-89 Minami Kohoku, Suminoe-ku, Osaka Nippon Tate Shipbuilding Co., Ltd. (72) Inventor Akio Komura 1-7-89 Minami Kohoku, Suminoe-ku, Osaka Nichi Tate Shipbuilding Co., Ltd. F-term (reference) 4K029 CA03 DB20 DD03
Claims (2)
間において、クラスターの原料となるターゲットを蒸発
させて、ターゲットの蒸発原子が膨張する状態を生じさ
せ、膨張する領域と、膨張により不活性ガス領域中に生
じた衝撃波または衝撃波がクラスター生成空間の壁に反
射した反射衝撃波とにより、それらの混合領域であるク
ラスター生成領域を形成し、クラスター生成領域内でク
ラスターを生成させ、生成したクラスターをクラスター
生成空間から外部空間に取り出すことを特徴とするクラ
スター生成方法。In a cluster generation space filled with an inert gas, a target serving as a raw material for a cluster is evaporated to generate a state in which evaporated atoms of the target are expanded. The shock wave generated inside or the shock wave reflected by the wall of the cluster generation space forms a cluster generation region, which is a mixed region of these, and forms clusters in the cluster generation region, and clusters the generated clusters A cluster generation method characterized by extracting from a space to an external space.
したクラスター生成空間部と、 クラスター生成空間部内に不活性ガスを供給する不活性
ガス供給手段と、 ターゲットを蒸発させる状態生成手段と、 ターゲットの蒸発により生じた不活性ガス中を伝搬する
衝撃波を反射する反射部と、 からなしたことを特徴とするクラスター生成装置。2. A cluster generation space in which a target serving as a raw material of the cluster is arranged; an inert gas supply unit for supplying an inert gas into the cluster generation space; a state generation unit for evaporating the target; A reflector for reflecting a shock wave propagating in an inert gas generated by the above, and a cluster generating device comprising:
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