JP2017509098A - 浮動型フランジを備えるプラズマセル - Google Patents

Abstract

光維持プラズマを形成するためのプラズマセルは、ガス塊を収容するように構成された透過要素と、透過要素の開口部に、またはその付近に設置された第一の終端フランジと、透過要素の他の開口部に、またはその付近に設置された第二の終端フランジと、第一または第二の端末フランジと透過要素との間に配置された浮動型フランジと、を含む。浮動型フランジは、透過要素の熱膨張を補償するために移動可能である。さらに、浮動型フランジは、透過要素の内部空間を閉じて、ガス塊を透過要素の中に収容するように構成される。透過要素は、照明源からの照明を受け取り、ガス塊内でプラズマを発生させるように構成される。透過要素は、照明源からの照明の一部と、プラズマにより発せられた広帯域放射の一部を透過させる。

Description

関連出願との相互参照
本願は、２０１３年１２月１３日に出願された、Ｉｌｙａ Ｂｅｚｅｌ、Ａｎａｔｏｌｙ ＳｈｃｈｅｍｅｌｉｎｉｎおよびＡｍｉｒ Ｔｏｒｋａｍａｎを発明者とし、“ＦＬＯＡＴＩＮＧ ＦＬＡＮＧＥ ＣＥＬＬ ＤＥＳＩＧＮ”と題する米国仮特許出願第６１／９１６，０４８号の米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく利益を主張するものであり、同仮出願の全体を参照によって本願に援用する。

本発明は一般に、プラズマベースの光源に関し、より詳しくは、１つまたは複数の浮動型フランジを備えるプラズマセルに関する。

さらに微細なデバイス特徴物を有する集積回路に対する需要が高まり続ける中で、小型化の一途をたどるこうしたデバイスの検査に用いられる改良型の照明源へのニーズも増大し続けている。このような照明源の１つは、レーザ維持プラズマ源を含む。レーザ維持プラズマ光源は、高出力の広帯域光を生成できる。レーザ維持プラズマ光源は、レーザ放射をガス塊の中に合焦させてガス、例えばアルゴンまたはキセノンを、発光可能なプラズマ状態に励起させることにより動作する。この効果は一般に、プラズマを「ポンピングする」と言われる。

特開２００７−０４８５１６号公報

一般的なプラズマセルの設計では、高温および高圧環境に対する十分な耐性を提供できず、シール部の完全性、プラズマセルの本体、およびプラズマセル内部の雰囲気の質を損なう。そこで、上述のような欠陥を修正するためのシステムと方法を提供することが望ましいであろう。

本発明のある例示的な実施形態によれば、光維持プラズマを形成するシステムが開示される。１つの例示的な実施形態において、システムは、照明を生成するように構成された照明源を含む。他の例示的な実施形態において、システムはプラズマセルを含む。１つの例示的な実施形態において、プラズマセルは、１つまたは複数の開口部を有し、ガス塊を収容するように構成された透過要素と、透過要素の１つまたは複数の開口部に、またはその付近に配置された１つまたは複数の終端フランジと、１つまたは複数の終端フランジのうちの少なくとも１つと透過要素との間に配置された１つまたは複数の浮動型フランジと、を含む。他の例示的な実施形態において、１つまたは複数の浮動型フランジは、透過要素の熱膨張を補償するために移動可能である。他の例示的な実施形態において、システムは、照明源からの照明をガス塊の中に合焦させて、プラズマセル内に収容されるガス塊の中にプラズマを発生させるように構成された集光要素を含む。他の例示的な実施形態において、プラズマは広帯域放射を発生する。他の例示的な実施形態において、プラズマセルの透過要素は、照明源により生成される照明の少なくとも一部と、プラズマにより発せられる広帯域放射のうちの少なくとも一部を少なくとも部分的に透過させる。

本発明のある例示的な実施形態によれば、光維持プラズマを形成するプラズマセルが開示される。１つの例示的な実施形態において、プラズマセルは、１つまたは複数の開口部を有し、ガス塊を収容するように構成された透過要素を含む。他の例示的な実施形態において、プラズマセルは、透過要素の１つまたは複数の開口部に、またはその付近に設置された第一の終端フランジを含む。他の例示的な実施形態において、プラズマセルは、透過要素の１つまたは複数の開口部に、またはその付近に設置された第二の終端フランジを含む。他の例示的な実施形態において、プラズマセルは、第一の終端フランジまたは第二の終端フランジのうちの少なくとも１つと透過要素との間に設置された少なくとも１つの浮動型フランジを含む。他の例示的な実施形態において、少なくとも１つの浮動型フランジは、透過要素の熱膨張を補償するために移動可能である。他の例示的な実施形態において、少なくとも１つの浮動型フランジは、透過要素の内部空間を取り囲んで、透過要素の中にガス塊を収容するように構成される。他の例示的な実施形態において、透過要素は、照明源からの照明を受け取って、ガス塊の内部にプラズマを生成するように構成される。他の例示的な実施形態において、プラズマは広帯域放射を発する。他の例示的な実施形態において、透過要素は、照明源により生成された照明の少なくとも一部と、プラズマにより発せられた広帯域放射のうちの少なくとも一部を少なくとも部分的に透過させる。

本発明のある例示的な実施形態によれば、光維持プラズマを形成するプラズマセルが開示される。１つの例示的な実施形態において、プラズマセルは、１つまたは複数の開口部を有し、ガス塊を収容するように構成された透過要素を含む。他の例示的な実施形態において、プラズマセルは、透過要素の１つまたは複数の開口部に、またはその付近に設置された１つまたは複数の終端フランジを含む。他の例示的な実施形態において、プラズマセルは、１つまたは複数の終端フランジのうちの少なくとも１つと透過要素との間に設置された１つまたは複数の浮動型フランジを含み、１つまたは複数の浮動型フランジは、透過要素の熱膨張を補償するために移動可能である。他の例示的な実施形態において、透過要素は、照明源からの照明を受け取って、ガス塊中にプラズマを生成するように構成される。他の例示的な実施形態において、プラズマは広帯域放射を発する。他の例示的な実施形態において、透過要素は、照明源により生成された照明の少なくとも一部と、プラズマにより発せられた広帯域放射のうちの少なくとも一部を少なくとも部分的に透過させる。

当然のことながら、上記の一般的な説明も、以下の詳細な説明も、例示的かつ説明的にすぎず、必ずしも特許請求されている本発明を限定するとは限らない。明細書に組み込まれ、その一部をなす添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、一般的な説明と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。

当業者であれば、以下のような添付の図面を参照すれば、本開示の様々な利点をよりよく理解できるであろう。

本発明の１つの実施形態による、光維持プラズマを形成するシステムの高レベル概略図である。 本発明の１つの実施形態による、接続ロッドを備えるプラズマセルの高レベル概略図である。 本発明の１つの実施形態による、フィンを備えるプラズマセルの高レベル概略図である。 本発明の１つの実施形態による、フィンを備えるプラズマセルの端面図である。 本発明の１つの実施形態による、１つまたは複数の冷媒輸送接続ロッドを有するプラズマセルの高レベル概略図である。 本発明の１つの実施形態による、１つまたは複数の熱伝導接続ロッドを有するプラズマセルの高レベル概略図である。 本発明の１つの実施形態による、１つまたは複数の放射遮断要素を備えるプラズマセルの高レベル概略図である。 本発明の１つの実施形態による、１つまたは複数の放射遮断要素を備えるプラズマセルの高レベル概略図である。 本発明の１つの実施形態による、１つまたは複数のプルーム制御要素を備えるプラズマセルの高レベル概略図である。 本発明の１つの実施形態による、集光器／反射器の中に取り付けられたプラズマセルの高レベル概略図である。

ここで、添付の図面に示されている、本開示の主題を詳細に参照する。

図１Ａ〜１Ｊの全体を参照しながら、本開示による光維持プラズマを生成するためのシステムを説明する。本発明の実施形態は、光維持プラズマ光源による広帯域光の生成に関する。本発明の実施形態は、プラズマセルの中にプラズマを維持するために使用されるポンピング光（例えば、レーザ源からの光）とプラズマにより発せられる広帯域光の両方を透過させる透過要素を備えるプラズマセルを提供する。本発明の実施形態は、プラズマセルの透過要素と終端フランジとの間に設置された中間浮動型フランジおよび／または圧縮シーリング要素を提供してもよい。中間浮動型フランジおよび／または圧縮シーリング要素は、透過要素と接続ロッド等、プラズマセルの各種の構成部品の熱膨張を補償する。本発明のプラズマセルの接続ロッドは、プラズマセルの各種のシールに予圧を付与する役割を果たしてもよい。本発明の実施形態はまた、プラズマセルの１つまたは複数の部分、例えばプラズマセルの透過要素の開口部の終端をなす１つまたは複数のフランジ（例えば、金属フランジまたはセラミックフランジ）および／またはキャップに接続された、またはそれと一体化された各種の制御要素（例えば、温度制御、対流制御、およびその他）も提供してもよい。

本明細書において留意される点として、本開示のプラズマセルの浮動型フランジおよび圧縮シーリング要素により提供される膨張補償の特徴によって、接続ロッド、透過要素、およびフランジに、その材料の熱膨張率に関係なく、数多くの種類の材料を使用できる。さらに、これらの特徴により、本開示のプラズマセルをより広い範囲の温度、熱勾配、および内圧において使用することもできる。本開示のプラズマセルにより、プラズマセルの接続ロッドと透過要素の熱膨張率と一致する必要性が低下する。本明細書において留意される点として、本開示のプラズマセルにより、各種のシールからの透過要素に対する接触応力が、透過要素への損傷を防止できるレベルまで軽減し、その一方で透過要素内の圧力を保持するのに十分な接触応力は維持される。このような構成により、プラズマセルは幅広い温度および内圧範囲で動作できる。

図１Ａ〜１Ｊは、本発明の実施形態による光維持プラズマを形成するシステム１００を示す。不活性ガス種内でのプラズマの生成は、２００７年４月２日に出願された米国特許出願第１１／６９５，３４８号および２００６年３月３１日に出願された米国特許出願第１１／３９５，５２３号に概して記載されており、両出願の全体を本願に援用する。様々なプラズマセルの設計とプラズマ制御機構は、２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号に記載されており、同出願の全体を参照によって本願に援用する。プラズマの生成はまた、２０１４年３月２５日に出願された米国特許出願第１４／２２４，９４５号に概して記載されており、同出願の全体を参照によって本願に援用する。プラズマセルと制御機構はまた、２０１４年３月３１日に出願された米国特許出願第１４／２３１，１９６号にも記載されており、同出願の全体を参照によって本願に援用する。プラズマセルと制御機構はまた、２０１４年５月２７日に出願された米国特許出願第１４／２８８，０９２号にも記載されており、同出願の全体を参照によって本願に援用する。プラズマセルと制御機構はまた、２０１３年１月１５日に出願された米国特許出願第１３／７４１，５６６号にも記載されており、同出願の全体を参照によって本願に援用する。

図１Ａを参照すると、１つの実施形態において、システム１００は照明源１１１（例えば、１つまたは複数のレーザ）を含み、これは例えば、ただしこれらに限定されないが、赤外線放射または可視放射等の選択された波長または波長範囲の照明を生成するように構成される。他の実施形態において、システム１００は、プラズマ１０４を生成し、または維持するためのプラズマセル１０２を含む。他の実施形態において、システム１００は集光器／反射器要素１０５（例えば、楕円形の集光要素）を含み、これは照明源１１１から発せられた照明をプラズマセル１０２の中に収容されているガス塊１０３の中に合焦させるように構成される。

他の実施形態において、プラズマセル１０２は透過要素１０８を含む。他の実施形態において、図１Ｂ〜１Ｈに示されているように、透過要素１０８は１つまたは複数の開口部１０９ａ、１０９ｂ（例えば、上側開口部１０９ａおよび下側開口部１０９ｂ）を有していてもよい。１つの実施形態において、１つまた複数の開口部１０９ａ、１０９ｂは、透過要素１０８の１つまたは複数の端部分に配置されてもよい。他の実施形態において、第一の開口部１０９ａおよび第二の開口部１０９ｂは相互に流体連通し、透過要素１０８の内部空間が第一の開口部１０９ａから第二の開口部１０９ｂへと続くようになっている。例えば、図１Ｂ〜１Ｈに示されているように、第一の開口部１０９ａは透過要素１０８の第一の端部分に配置されてもよく、第二の開口部１０９ｂは、透過要素１０８の、第一の端部分と反対の第二の端部分に配置されてもよい。

他の実施形態において、図１Ｂ〜１Ｈに示されるように、プラズマセル１０２は１つまたは複数の終端フランジ１１０、１１２を含む。１つの実施形態において、１つまたは複数の終端フランジ１１０、１１２は、透過要素１０８の１つまたは複数の開口部１０９ａ、１０９ｂに、またはその付近に設置される。例えば、プラズマセル１０２は、第一の終端フランジ１１０（例えば、上側フランジ）と第二の終端フランジ（例えば、下側フランジ）を含んでいてもよいが、これらに限定されない。

他の実施形態において、プラズマセル１０２は、１つまたは複数の浮動型フランジ１１３を含む。例えば、浮動型フランジ１１３は、終端フランジ、例えば終端フランジ１１２と透過要素１０８との間に設置されてもよい。１つの実施形態において、１つまたは複数の浮動型フランジ１１３は移動可能である。この点において、１つまたは複数の浮動型フランジ１１３の移動は、プラズマセル１０２の１つまたは複数の構成要素、例えば、ただしこれに限定されないが、透過要素１０８の熱膨張を補償する。この点において、浮動型フランジ１１３は、プラズマセル１０２の終端フランジ（例えば、フランジ１１０、１２）と透過要素１０８との間に配置される中間フランジと考えてもよい。

１つの実施形態において、透過要素１０８はガス塊１０３を収容するように構成される。１つの実施形態において、第一の終端フランジ１１０（または第二の終端フランジ１１２）と浮動型フランジ１１３は、透過要素１０８の内部空間を閉じて、ガス塊１０３を透過要素１０８の本体の中に収容するように構成される。この点において、第一の終端フランジ１１０と浮動型フランジ１１３は閉じられてもよく、フランジが透過要素１０８と接触すると閉鎖空間が作られる。本明細書において留意される点として、プラズマセル１０２の閉鎖空間はまた、１つまたは複数のキャップ、例えば図１Ｊに示され、本明細書でさらに説明されるキャップ１３４および１３６等で形成されてもよい。１つの実施形態において、プラズマセルは、取付けねじ１３８によって第一の終端フランジ１１０に連結可能な第一のキャップ１３４を含む。他の実施形態において、プラズマセル１０２は、取付けねじ１４０によって第二のフランジ１１２に連結可能な第二のキャップ１３６を含む。１つの実施形態において、第一のキャップ１３４と第二のキャップ１３６は、透過要素１０８の内部空間を閉じ、ガス塊１０３を透過要素１０８の本体内に収容するように構成される。この点において、第一の終端フランジ１１０と浮動型フランジ１１３は開放していてもよく、キャップ１３４、１３６が第一の終端フランジ１１０および第二の終端フランジ１１２と接触すると、閉鎖空間が形成される。

他の実施形態において、プラズマセル１０２は、１つまたは複数の浮動型フランジ１１３と１つまたは複数の終端フランジ１１０、１１２との間のギャップの中に設置された圧縮シーリング要素１２２を含む。１つの実施形態において、圧縮シーリング要素１２２は、不完全に圧縮されたシールを含む。例えば、圧縮シーリング要素１２２としては、不完全に圧縮されたＣリングシール（例えば、金属Ｃリングシール）、Ｅリングシール（例えば、金属Ｅリングシール）、またはＯリングシール（例えば、金属Ｏリングシール）が含まれるが、これらに限定されない。他の例として、圧縮シーリング要素１２２にはベローが含まれるが、これに限定されない。

本明細書において留意される点として、圧縮シーリング要素１２２は、透過要素１０８と浮動型フランジ１１３との間にシールを提供する一方で、プラズマセル１０２の各種の構成要素（例えば、透過要素１０８）の熱膨張を可能にしてもよい。例えば、透過要素１０８の熱膨張により、浮動型フランジ１１３が変位（例えば、図１Ｂ〜１Ｈにおいて縦方向に沿って変位）してもよく、それによって圧縮シーリング要素１２２が圧縮される。このような構成により、圧縮応力が最小化され、または少なくとも軽減され、それが、透過要素１０８と浮動型フランジ１１３との間のシールを破損せずに、プラズマセル１０２の１つまたは複数の構成要素（例えば、透過要素１０８、接続ロッド１１８、およびその他）の動作温度と耐容熱勾配の範囲を広くする。

他の実施形態において、図１Ｂ〜１Ｈに示されるように、プラズマセル１０２は１つまたは複数のシール１１４を含む。１つの実施形態において、シール１１４は、透過要素１０８の本体と、１つまたは複数の終端フランジ、例えば終端フランジ１１０と、および浮動型フランジ１１３との間のシールを提供するように構成される。プラズマセル１０２のシール１１４は、当業界で知られているいずれのシールを含んでいてもよい。例えば、シール１１４としては、ロウ付け、弾性シール、Ｏリング、Ｃリング、Ｅリング、およびその他が含まれていてもよいが、これらに限定されない。１つの実施形態において、シール１１４は、１つまたは複数の金属または金属合金を含んでいてもよい。例えば、シール１１４は、軟質金属合金、例えばインジウム系合金を含んでいてもよいが、これに限定されない。他の実施形態において、シール１１４は、インジウムコートＣリングを含んでいてもよい。

他の実施形態において、第一の終端フランジ１１０、第二の終端フランジ１１２、または浮動型フランジ１１３のうちの１つまたは複数は、１つまたは複数の冷媒チャネル１１６を含む。例えば、冷媒チャネル１１６は気体または流体を循環させて、そのフランジを冷却するように構成されてもよい。例えば、冷媒チャネル１１６は、水、空気、または他のいずれの適当な熱交換流体を循環させてもよい。１つの実施形態において、あるフランジの冷媒チャネル１１６は、他の冷媒システムの構成要素と共に外部冷媒供給源に流体連結されてもよい。

本明細書において留意される点として、高出力セル動作には透過要素１０８とフランジの熱管理が必要である。例えば、融点が１５６．６℃のインジウムがシール材料として使用される場合、シール領域を低温にする必要があるかもしれない。留意される点として、ガラス電球の動作条件で本開示の温度管理をせずに操業した場合、摂氏数百度にも達する可能性がある。上下のフランジ１１０、１１２の温度管理は、冷却されたエンドキャップ１３２、１３４（例えば、水冷式エンドキャップ）とフランジの熱結合を通じて実現できる。さらに留意される点として、浮動型フランジ１１３には別の冷却（例えば、水冷）が必要であり、これは圧縮シーリング要素１２２（例えば、Ｃリング）を通じた熱伝導性がその用途には十分でないかもしれないからである。さらに留意される点として、透過要素１０８の熱管理は、圧縮シーリング要素１２２から冷却された（例えば、水冷された）構成要素までの伝導冷却路を介して実現できる。

本明細書において留意される点として、終端フランジ１１０、１１２および／または浮動型フランジ１１３は、当業界で知られているいずれの適当な材料から形成されてもよい。例えば、終端フランジ１１０、１１２および／または浮動型フランジ１１３は、金属またはセラミック材料のうちの少なくとも１種から形成されてもよい。

他の実施形態において、図１Ｂに示されるように、プラズマセル１０２は１つまたは複数の接続ロッド１１８を含む。１つの実施形態において、プラズマセル１０２の１つまたは複数の接続ロッド１１８は、開口部１０９ａ、１０９ｂに、またはその付近に１つまたは複数の終端フランジ１１０、１１２を固定する役割を果たしてもよい。１つの実施形態において、１つまたは複数の接続ロッド１１８は、１つまたは複数の終端フランジ１１０、１１２に取付けねじ１２７、１２９で固定されてもよい。他の実施形態において、浮動型フランジ１１３は、１つまたは複数の貫通穴１１５を含み、それによって１つまたは複数の接続ロッド１１８は、図１Ｂに示されるように、終端フランジ１１０および１１２を相互に機械的に連結できる。他の実施形態において、浮動型フランジ１１３の１つまたは複数の貫通穴１１５と１つまたは複数の接続ロッド１１８は、透過要素１０８が熱膨張（または収縮）したときに、浮動型フランジ１１３が移動（例えば、図１Ｂの垂直方向に沿って移動）できる大きさである。例えば、円柱形の透過要素１０８の場合、接続ロッド１１８は、第一のフランジ１０９ａと、透過要素１０８の、第一のフランジ１０９ａと反対の端に位置付けられた第二のフランジ１０９ｂに連結されてもよい。この点において、接続ロッド１１８は、上側フランジ１１０を透過要素１０８の上端に、浮動型フランジ１１３（および接続された下側フランジ１１２）を透過要素１０８の下端に固定しようとする機械的力を提供する役割を果たす。

他の実施形態において、図１Ｂに示されるように、図１Ｂの１つまたは複数の接続ロッド１１８は、シール１１４および／または圧縮シーリング要素１２２に予圧を付与するように構成される。この点において、１つまたは複数の接続ロッド１１８は、透過要素１０８に圧縮応力を提供する役割を果たし、それによって透過要素１０８を密閉する。留意される点として、シール１１４と透過要素１０８へのこの圧縮応力により、シールをプラズマセル１０２の空間１０３の内部の高い動作圧力に保つことができる。

圧縮シーリング要素１２２のわずかな弾性により、透過要素１０８と接続ロッド１１８の熱膨張を補償でき、それが終端フランジ１１０、１１２を一体に保持する。さらに、圧縮シーリング要素１２２は、プラズマセル１０２の内部空間１０３内のガスの内部ガス圧により引き起こされる接続ロッドの伸長を補償できる。留意される点として、圧縮シーリング要素１２２と接続ロッド１１８（またはフィン１２４）との組合せによって、圧縮シーリング要素１２２により提供される大きな面積のシールが圧縮により応力を受けた状態に保たれ、その一方で、応力の大きさは、プラズマセル１０２の内部ガス圧および透過要素１０８と接続ロッド１１８（またはフィン１２４）の温度に関して比較的一定に保たれる。

さらに留意される点として、シール１１４のために大きな接触面積を使用することにより、予圧応力を透過要素１０８の端部にわたって均等に分散させることができ、脆性材料、例えば、ただしこれに限定されないが、ＣａＦ_２の使用が可能となる。これに加えて、フランジ１１０、１１２、１１３と透過要素１０８の両方に対してシール１１４の大きな接触面積を使用することにより、フランジ１１０、１１２、１１３と透過要素１０８との間の良好な熱接触が可能となる。このような構成により、当接するシール１１４を通じた伝導冷却を介して、透過要素の熱管理を改善できる。

さらに留意される点として、圧縮シーリング要素１２２の直径が透過要素１０８のためのシール１１４の直径より大きい場合、内部セル圧が上昇すると、透過要素１０８にさらに大きい圧縮圧力が加わるかもしれない。このような追加の圧力は、接続ロッド１１８（またはフィン１２４）の柔軟性による透過要素１０８への圧縮圧力の損失を補償する役割を果たすことができる。さらに、この圧縮圧力は、より広い動作圧力範囲について、透過要素１０８のシール１１４への予圧を保持するのに役立つ。

他の実施形態において、図１Ｃおよび１Ｄに示されるように、プラズマセル１０２は、１つまたは複数のフィン１２４を含む。１つの実施形態において、プラズマセル１０２の１つまたは複数のフィン１２４（例えば、３つのフィンまたは４つのフィン）は、１つまたは複数の終端フランジ１１０、１１２を開口部１０９ａ、１０９ｂに、またはその付近に、本明細書中で前述した接続ロッド１１８と同様の方法で固定する役割を果たしてもよい。１つの実施形態において、１つまたは複数のフィン１２４は、１つまたは複数の終端フランジ１１０、１１２に取付けねじ１２７、１２９で固定されてもよい。他の実施形態において、１つまたは複数のフィン１２４のロッド部分は、図１Ｃに示されるように、貫通穴１１５を通過して、終端フランジ１１０および１１２を機械的に連結する役割を果たしてもよい。この点において、フィン１２４は、接続ロッド１１８と同様に、上側フランジ１１０を透過要素１０８の上端に、浮動型フランジ１１３（および接続されている下側フランジ１１２）を透過要素１０８の下端に固定するのに役立つ機械力を提供する役割を果たす。さらに認識される点として、フィンは適当な程度に薄く（および／または楔状に）されて、照明源１１１と透過要素１０８および／または透過要素１０８と集光要素１０５との間の減衰が制限されてもよい。他の実施形態において、フィン１２４は、熱エネルギーをプラズマセル１０２の１つまたは複数の部分から周囲雰囲気（例えば、周囲空気）へと伝達することによってプラズマセル１０２を冷却するように構成される。

他の実施形態において、図１Ｃに示されるように、図１Ｃの１つまたは複数のフィン１２４はシール１１４および／または圧縮シーリング要素１２２に予圧を付与するように構成される。この点において、１つまた複数のフィン１２４は、透過要素１０８の接触応力を提供する役割を果たし、それによって透過要素１０８を密閉できる。再び留意される点として、フィン１２４により提供されるシール１１４と透過要素１０８に対するこの圧縮応力により、シールをプラズマセル１０２の空間１０３の内部の高い動作温度に保持できる。

１つの実施形態において、透過要素１０８は、適当な照明を吸収してプラズマを生成するのに適した、当業界で知られているいずれの選択されたガス（例えば、アルゴン、キセノン、水銀、またはその他）を収容してもよい。１つの実施形態において、照明源１１１からの照明１１３をガス塊１０３の中に合焦させることによって、エネルギーが透過要素１０８の中のガスまたはプラズマの１つまたは複数の選択された吸収線を通じて吸収され、それによってガス種を「ポンピング」して、プラズマを発生させ、または維持する。他の実施形態において、図示されていないが、プラズマセル１０２は、透過要素１０８の内部空間１０３の中にプラズマ１０４を発生させるための電極群を含んでいてもよく、照明源１１１からの照明１１３は、電極による着火後にプラズマ１０４を維持する。

他の実施形態において、透過要素１０８の空間１０３内で生成され、またはその中で維持されたプラズマ１０４は広帯域放射を発する。１つの実施形態において、プラズマ１０４により発せられる広帯域照明１１５は、少なくとも真空紫外（ＶＵＶ）放射を含む。他の実施形態において、プラズマ１０４により発せられる広帯域照明１１４は、深紫外（ＤＵＶ）放射を含む。他の実施形態において、プラズマ１０４により発せられる広帯域照明１１５は、紫外（ＵＶ）放射を含む。他の実施形態において、プラズマ１０４により発せられる広帯域照明１１５は可視放射を含む。例えば、プラズマ１０４は、１２０〜２２０ｎｍの範囲の短波長放射を発してもよい。この点において、透過要素１０８により、システム１００のプラズマセル１０２はＶＵＶ放射源として機能することができる。他の実施形態において、プラズマ１０４は、波長が１２０ｎｍ未満の波長放射を発してもよい。他の実施形態において、プラズマ１０４は、波長が２００ｎｍより長い放射を発してもよい。

システム１００の透過要素１０８は、プラズマ１０４により生成された放射を少なくとも部分的に透過させる、当業界で知られているいずれの材料から形成されてもよい。１つの実施形態において、システム１００の透過要素１０８は、プラズマ１０４により生成されたＶＵＶ放射を少なくとも部分的に透過させる、当業界で知られているいずれの材料から形成されてよい。他の実施形態において、システム１００の透過要素１０８は、プラズマ１０４により生成されたＤＵＶ放射を少なくとも部分的に透過させる、当業界で知られているいずれの材料から形成されてもよい。他の実施形態において、システム１００の透過要素１０８は、プラズマ１０４により生成されたＵＶ光を透過させる、当業界で知られているいずれの材料から形成されてもよい。他の実施形態において、システム１００の透過要素１０８は、プラズマ１０４により生成された可視光を透過させる当業界で知られている何れの材料から形成されてもよい。

他の実施形態において、透過要素１０８は、照明源１１１からの放射１１３（例えば、ＩＲ放射）を透過させる当業界で知れられているいずれの材料から形成されてもよい。

他の実施形態において、透過要素１０８は、照明源１１１（例えばＩＲ源）からの放射と透過要素１０８の空間１０３内に含まれるプラズマ１０４により発せられる放射（例えば、ＶＵＶ放射、ＤＵＶ放射、ＵＶ放射、および可視放射）を透過させる、当業界で知られているいずれの材料から形成されてもよい。

例えば透過要素１０８には、ただし、これらに限定されないが、（プラズマ１０４からの）放射と照明源１１１からのレーザ放射（例えば、赤外放射）を透過させることのできるフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、結晶水晶、およびサファイヤが含まれていてもよい。本明細書においで留意される点として、例えば、ただしこれらに限定されないが、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、結晶水晶、およびサファイヤ等の材料は、１９０ｎｍより短い波長の放射を透過させる。例えば、ＣａＦ_２は、約１２０ｎｍと短い波長を有する放射を透過させる。さらに、これらの材料は、短波長放射、例えばＶＵＶ放射等に露出されたときの急速な劣化に耐えられる。他の例として、場合により、溶融石英を透過要素１０８の形成に利用してもよい。本明細書中で留意される点として、溶融石英は確かに、１９０ｎｍより短い波長の放射をある程度透過させることは確かであり、１７０ｎｍと短い波長に対する有益な透過性示す。

透過要素１０８は、当業界で知られているいずれの形状をとってもよい。１つの実施形態において、透過要素１０８は、図１Ａ〜１Ｈに示されるように、円筒形の形状を有していてもよい。他の実施形態において、図示されていないが、透過要素１０８は球状の形態を有していてもよい。他の実施形態において、図示されていないが、透過要素１０８は複合的な形状を有していてもよい。例えば、透過要素１０８の形状は２つまたはそれ以上の形状の組合せからなっていてもよい。例えば、透過要素１０８の形状は、プラズマ１０４を収容するように構成された球形の中央部分と、この球形の中央部の上および／または下に延びる１つまたは複数の円筒形部分からなっていてもよく、１つまたは複数の円筒形部分は終端フランジ１１０、１１２と浮動型フランジ１１３に連結される。

透過要素１０８が円筒形状である場合、１つまたは複数の開口部１０９ａ、１０９ｂは、円筒形の透過要素１０８の１つまたは複数の端部分に配置されてもよい。この点において、透過要素１０８は中空の円筒形状をとり、チャネルが第一の開口部１０９ａから第二の開口部１０９ｂへと延びる。他の実施形態において、フランジ１１０（または１１２）と浮動型フランジ１１３は、透過要素１０８の壁と一緒に、透過要素１０８のチャネルの中にガス塊１０３を収容する役割を果たす。本明細書において認識される点として、この構成は、本明細書中で前述したような様々な透過要素１０８の形状にも当てはまる。

図１Ｅおよび１Ｆは、本発明の１つまたは複数の実施形態による、１つまたは複数の能動接続ロッドを備えたプラズマセルを示している。本明細書において留意される点として、本開示のプラズマセル１０２ではすべての構造の熱膨張が一致する必要がないため、プラズマセル１０２の接続ロッド／フィンを使って補助的な機能（例えば、冷却機能）を実行できる。

１つの実施形態において、図１Ｅに示されるように、プラズマセルは１つまたは複数の冷媒輸送接続ロッド１２６、１２８を備える。例えば、冷媒輸送接続ロッド１２６、１２８は、第一の終端フランジ１１０と第二の終端フランジ１１２を機械的に連結してもよい。他の実施形態において、冷媒輸送接続ロッド１２６、１２８は、第一のフランジから第二のフランジに熱を伝達するように構成される。例えば、冷媒輸送接続ロッド１２６、１２８は、冷媒を収容し、循環させ、熱が下側終端フランジ１１２から上側終端フランジ１１０へと運ばれるようにしてもよいが、必須ではない。他の例として、冷媒輸送接続ロッド１２６、１２８は、冷媒を収容し、循環させて、熱が上側終端フランジ１１０から下側終端フランジ１１２へと運ばれるようにしてもよいが、必須ではない。

他の実施形態において、図１Ｆに示されるように、プラズマセル１０２は、１つまたは複数の熱伝導ロッド１３０を備える。例えば、熱伝導ロッド１３０は、第一の終端フランジ１１０と第二の終端フランジ１１２を機械的に連結してもよい。他の実施形態において、熱伝導ロッド１３０は、第一のフランジから第二のフランジに熱を伝えるように構成される。例えば、熱伝導ロッド１３０は熱を下側終端フランジ１１２から上側終端フランジ１１０へと伝導してもよいが、必須ではない。他の例として、熱伝導ロッド１３０は熱を上側終端フランジ１１０から下側終端フランジ１１２へと伝導してもよいが、必須ではない。

図１Ｇおよび１Ｈは、本開示の１つまたは複数の実施形態による１つまたは複数の放射遮断要素１３２、１３４を備えるプラズマセル１０２を示している。１つの実施形態において、１つまたは複数の放射遮断要素１３２および／または１３４は、透過要素の１つまたは複数の開口部の付近に放射シールドを含んでいてもよく、これは照明源１１１の少なくとも１つからの放射およびプラズマ１０４により生成された放射をブロックし、プラズマセル１０２の１つまたは複数のシール１１４に到達しないように構成される。

１つの実施形態において、放射遮断要素１３２および／または１３４は、プラズマ１０４からの放射または光源１１１からの照明（例えば、レーザからの放射）からプラズマセル１０２の１つまたは複数の部分を遮断するのに適した構造を含んでいてもよい。例えば、図１Ｇに示されるように、１つまたは複数の放射遮断要素１３２は透過要素１０の外面に、またはその付近に設置されてもよい。他の例として、図１Ｈに示されるように、１つまたは複数の放射遮断要素１３４は透過要素１０８の内面に、またはその付近に設置されてもよい。

他の実施形態において、１つまたは複数の放射遮断要素１３２、１３４は、透過要素１０８の１つまたは複数の内側または外側部分に塗布されたコーティング材を含んでいてもよく、それによってプラズマ１０４からの放射がプラズマセル１０２の１つまたは複数の選択された部分からブロックされる。他の実施形態において、プラズマセル１０２は、透過要素の１つまたは複数の開口部の付近にコーティング層を含んでいてもよく、これはプラズマにより生成された放射の少なくとも一部をブロックしてプラズマセルの１つまたは複数のシールに到達しないように構成される。例えば、コーティング材（例えば、金属材料）が円筒形の透過要素１０８の１つまたは複数の内側または外側端部に塗布されて、プラズマ１０４からの放射（例えば、ＵＶ放射）をブロックして、シール１１４に損傷を与えない（または少なくともその損傷を限定する）ようにしてもよい。他の実施形態において、反射防止コーティング材料が透過要素１０８の１つまたは複数の内側または外側部分に塗布されて、プラズマ１０４からの放射をプラズマセル１０２の１つまたは複数の選択された部分からブロックしてもよい。放射シールドおよび放射ブロックコーティング層の利用は、２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号に概して記載されており、その全体が上で参照により本願に援用されている。放射シールドおよび放射ブロックコーティングの利用は、２０１４年３月３１日に出願された米国特許出願第１４／２３１，１９６号に概して記載されており、その全体はすでに参照により本願に援用されている。

他の実施形態において、プラズマセル１０２は、フランジ１１０、１１２、１１３のうちの１つまたは複数に連結された１つまたは複数の制御要素を含んでいてもよい。１つの実施形態において、プラズマセル１０２は、プラズマセル１０２、透過要素１０８、空間１０３内のガス、プラズマ１０４、および／またはプラズマからのプルームの１つまたは複数の特性を制御するための１つまたは複数の制御要素を含んでいてもよい。

１つの実施形態において、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３に連結された１つまたは複数の制御要素は、内部制御要素を含んでいてもよい。例えば、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３の１つまたは複数の制御要素は、透過要素１０８の内部空間の中にある内部制御要素を含んでいてもよい。１つの実施形態において、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３の１つまたは複数の制御要素は外部制御要素を含んでいてもよい。例えば、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３の１つまたは複数の制御要素は、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３の、透過要素１０８の内部空間の外にある表面に取り付けられた外部制御要素を含んでいてもよい。

１つの実施形態において、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３は温度制御要素を含んでいてもよい。例えば、温度制御要素はプラズマセル１０２の透過要素１０８の内側または外側に設置されてもよい。温度制御要素は、プラズマセル１０２、プラズマ１０４、ガス、透過要素１０８、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３および／または複数のプラズマプルーム（図示せず）の温度を制御するために使用される、当業界で知られているいずれの温度制御要素を含んでいてもよい。

１つの実施形態において、温度制御要素は、プラズマセル１０２、透過要素１０８、プラズマ１０４、フランジ１１０、１１２、１１３、および／またはプラズマのプルームを、熱エネルギーを透過要素１０８の外にある媒体へと伝達することによって冷却するために使用されてもよい。１つの実施形態において、温度制御要素は、プラズマセル１０２、透過要素１０８、プラズマ１０４、ガス、フランジ１１０、１１２、１１３、および／またはプラズマのプルームを冷却するための冷却要素が含まれていてもよく、これらに限定されない。例えば図１Ｂ〜１Ｊに示されるように、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３は、本明細書中ですでに述べたように、１つまたは複数の冷却要素１１６（例えば、水冷要素）を含んでいてもよい。

他の実施形態において、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３は、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３の１つまたは複数の部分に連結された１つまたは複数の受動熱伝達要素を含んでいてもよい。例えば、１つまたは複数の受動熱伝達要素には、ただし、これらに限定されないが、熱エネルギーを高温のプラズマ１０４からプラズマセル１０２の一部（例えば、上電極）、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３、または透過要素１０８に伝達して、透過要素１０８の外に熱を伝達しやすくするように構成されたバッフル、シェブロン、またはフィンが含まれていてもよい。

熱伝達要素の利用は、２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号に概して記載されており、その全体が上で参照により本願に援用されている。熱伝達要素の利用はまた、２０１０年５月２６日に出願された米国特許出願第１２／７８７，８２７号にも概して記載されており、その全体が参照により本願に援用される。熱伝達要素の利用はまた、２０１４年３月２５日に出願された米国特許出願第１４／２２４，９４５号にも概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。熱伝達要素の利用はまた、２０１４年３月３１日に出願された米国特許出願第１４／２３１，１９６号にも概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。

他の実施形態において、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３は、１つまたは複数の対流制御要素を含む。例えば、対流制御要素は、プラズマセル１０８の透過要素１０８の内側または外側に設置されてもよい。対流制御要素は、透過要素１０８の中の対流を制御するために使用される、当業界で知られているいずれの対流制御装置を含んでいてもよい。例えば、対流制御要素には、プラズマセル１０２の透過要素１０８の中の対流を制御するのに適した１つまたは複数の装置（例えば、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３に機械的に連結され、透過要素１０８の内部に位置付けられた構造）を含んでいてもよい。例えば、対流を制御するための１つまたは複数の構造は、透過要素１０８の中に、プラズマセル１０２の高温のプラズマ領域１０４から透過要素１０８のより低温の内面への高温ガスの流れに影響を与えるように配置されてもよい。この点において、１つまたは他の構造は、透過要素１０８内の、高温のガスを原因とする透過要素１０８の壁への損傷を最小化し、または少なくとも軽減する領域へと対流を方向付けるように構成されてもよい。

他の実施形態において、本明細書ですでに述べた冷却要素（例えば、水冷要素１１６）が対流制御を提供してもよく、それによってシステム１００はプラズマプルームを捕捉し、方向付け、および／または消散させることができる。

対流制御装置の利用は、２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号に概して説明されており、その全体が上で参照により援用されている。制御装置の利用はまた、２０１０年５月２６日に出願された米国特許出願第１２／７８７，８２７号にも概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。対流制御装置の利用はまた、２０１４年３月２５日に出願された米国特許出願第１４／２２４，９４５号にも概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。対流制御装置の利用はまた、２０１４年３月３１日に出願された米国特許出願第１４／２３１，１９６号にも概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。

他の実施形態において、図１Ｉに示されるように、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３は、１つまたは複数のプルーム制御装置１３５を含んでいてもよい。例えば、プルーム制御装置１３５は、図１Ｉに示されように、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３に連結され、プラズマセル１０２の透過要素１０８の内部に位置付けられているプルーム捕捉または方向転換装置を含んでいてもよい。プルーム制御要素は、プラズマ１０４のプルームを透過要素１０８の中で捕捉し、または方向転換するために使用される、当業界で知られているいずれのプルーム制御装置を含んでいてもよい。例えば、プルーム制御要素は、プラズマセル１０２の透過要素１０８の中でプラズマ領域１０４から生成された対流プルームを捕捉し、方向転換するのに適した凹部を有する１つまたは複数の装置を含んでいてもよい。例えば、プルーム制御要素は、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３の内面に連結され、プラズマセル１０２の透過要素１０８の内部に位置付けられた１つまたは複数の電極（例えば、上電極）を含んでいてもよく、これは、プラズマセル１０２の透過要素の中でプラズマ領域１０４から発せられる対流プルームを捕捉し、および／または方向転換するのに適した凹部または中空部分を有する。プルーム制御装置の利用は、２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号に概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。プルーム制御装置の利用はまた、２０１０年５月２６日に出願された米国特許出願第１２／７８７，８２７号にも概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。プルーム制御装置の利用はまた、２０１４年３月２５日に出願された米国特許出願第１４／２２４，９４５号にも概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。プルーム制御装置の利用はまた、２０１４年３月３１日に出願された米国特許出願第１４／２３１，１９６号にも概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。

他の実施形態において、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３は、１つまたは複数のプラズマ着火要素を含んでいてもよい。例えば、１つまたは複数の電極が、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３の内面上に取り付けられ、透過要素１０８の内部空間の中に位置付けられてもよい。各種の電極構成の利用は、２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号に概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。各種の電極構成の利用は、２０１４年３月３１日に出願された米国特許出願第１４／２３１，１９６号に概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。

他の実施形態において、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３は、プラズマセル１０２、透過要素１０８、プラズマ１０４、ガス、プラズマのプルーム、およびその他の１つまたは複数の特性（例えば、熱特性、圧力特性、放射特性、およびその他）を測定するように構成された１つまたは複数のセンサ（図示せず）を含んでいてもよい。１つの実施形態において、１つまたは複数のセンサは、１つまたは複数のフランジ１１０、１１２、１１３の外面または内面に設置されたセンサを含んでいてもよい。例えば、１つまたは複数のセンサには、ただし、これらに限定されないが、温度センサ、圧力センサ、放射センサ、およびその他が含まれていてもよい。

図１Ｊは、本発明の１つまたは複数の実施形態による集光器１０５に接続されたプラズマセル１０２の簡略化された概略図を示す。１つの実施形態において、プラズマセル１０２は集光器に、取付けねじ１４２または他のあらゆる適当な取付け装置を介して機械的に接続される。

他の実施形態において、プラズマセル１０２は１つまたは複数のガス制御要素１３２を含む。１つの実施形態において、ガス制御要素１３２は、プラズマセルの１つまたは複数のキャップ１３８、１４０に連結されてもよい。例えば、ガス制御要素１３２は、フィードスルー１３２を含んでいてもよい。例えば、ガス制御要素１３２は、ガス源と透過要素１０８を流体連結する役割を果たすガス管またはチューブを含む。他の実施形態において、システム１００は、ガスライン（ガス源と透過要素１０８との間）に沿って位置付けらたれガスバルブを含んでいてもよく、それによって使用者は透過要素１０８内に収容されたガスの量と種類を制御できる。他の実施形態において、ガス制御要素１３２は、フランジ１１０、１１２、１１３のうちの１つまたは複数に連結されてもよい。ガス充填装置の利用は、２０１２年１０月９日に出願された米国特許出願第１３／６４７，６８０号に概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。ガス充填装置の利用は、２０１４年３月３１日に出願された米国特許出願第１４／２３１，１９６号に概して記載されており、その全体が上で参照により援用されている。

本明細書において留意される点として、図１Ｊに示されているフィードスルー１３２はガスフィードスルーに限定されない。本明細書において認識される点として、本発明のプラズマセル１０２は何れの数のフィードスルーを含んでいてもよい。例えば、プラズマセル１０２は、ただし、これらに限定されないが、ガスフィードスルー、冷却フィードスルー、または電気フィードスルーを含んでいてもよい。この点において、終端フランジ１１０、１１２、浮動型フランジ１１３、またはキャップ１３４、１３６のいずれの１つも、ガス、冷媒、または電気配線がプラズマセル１０２の外からプラズマセル１０２のいずれかの内側部分に通すフィードスルーを含んでいてもよい。

再び図１Ａを参照すると、集光要素１０５は、照明源１１１から発せられる照明を、プラズマセル１０２の透過要素１０８内に収容されガス塊１０３の中に合焦させるのに適した、当業界で知られているいずれの物理的構成をとってもよい。１つの実施形態において、図１Ａに示されるように、集光要素１０５は、照明源１１１からの照明１１３を受け取り、照明１１３を透過要素１０８内に収容されたガス塊１０３に中に合焦させるのに適した反射内面を有する凹領域を含んでいてもよい。例えば、集光要素１０５は、図１Ａに示されるように、反射内面を有する楕円形の集光要素１０５を含んでいてもよい。

他の実施形態において、集光要素１０５は、プラズマ１０４から発せられた広帯域照明（例えば、ＶＵＶ放射、ＤＵＶ放射、ＵＶ放射、および／または可視放射）を集光し、この広帯域照明を１つまたは複数の他の光学要素（例えば、フィルタ１２３、ホモジナイザ１２５、およびその他）へと方向付けるように配置される。例えば、集光要素１０２は、少なくともプラズマ１０４により発せられたＶＵＶ広帯域照明を集光し、広帯域照明を１つまたは複数の下流の光学要素へと方向付けてもよい。他の例として、集光要素１０５は、プラズマ１０４により発せられたＤＵＶ広帯域照明を集光して、この広帯域照明を１つまたは複数の下流の光学要素へと方向付けてもよい。他の例として、集光要素１０５は、プラズマ１０４により発せられたＵＶ広帯域照明を集光し、この広帯域照明を１つまたは複数の下流の光学要素に方向付けてもよい。他の例として、集光要素１０５はプラズマ１０４により発せられた可視広帯域照明を集光し、この広帯域照明を１つまたは複数の下流の光学要素に方向付けてもよい。この点において、プラズマセル１０２は、ＶＵＶ放射、ＵＶ放射、および／または可視放射を、当業界で知られているいずれの光学特性の下流の光学要素に送達してもよく、これは例えば、ただし、これらに限定されないが、検査ツールまたは計測ツールである。本明細書において留意される点として、システム１００のプラズマセル１０２は様々なスペクトル範囲の有用な放射、例えば、ただし、これらに限定されないが、ＤＵＶ放射、ＶＵＶ放射、ＵＶ放射、および可視放射を発してもよい。また、本明細書において留意される点として、システム１００は、これらの放射帯域のいずれを利用してもよく、その一方で、ＶＵＶ放射により透過領域１０８が受ける損傷が軽減される。この点において、透過要素１０８は、システム１００の主目的がＶＵＶ光の利用を含んでいない場合であっても、ＶＵＶ光に対する耐性のある材料から形成されてもよい。

１つの実施形態において、システム１００は各種の追加の光学要素を含んでいてもよい。１つの実施形態において、追加の光学素子の集合には、プラズマ１０４により発せられる広帯域光を集光するように構成された集光光学装置を含んでいてもよい。例えば、システム１００は、集光要素１０５からの照明を下流の光学装置、例えば、これに限定されないが、ホモジナイザ１２５へと方向付けるように構成されたコールドミラー１２１を含んでいてもよい。

他の実施形態において、光学装置群は、システム１００の照明路または集光路のいずれかに沿って設置された１つまたは複数の追加のレンズ（例えば、レンズ１１７）を含んでいてもよい。１つまたは複数のレンズは、照明源１１１からの照明をガス塊１０３内に合焦させために利用されてもよい。あるいは、１つまたは複数の追加のレンズは、プラズマ１０４から発せられる広帯域光を選択された標的（図示せず）へと合焦させるために利用されてもよい。

他の実施形態において、光学装置群は反射鏡１１９を含んでいてもよい。１つの実施形態において、反射鏡１１９は、照明源１１１からの照明１１３を受け取り、この照明をプラズマセル１０２の透過要素１０８の中に収容されたガス塊１０３へと、集光要素１０５を介して方向付けるように構成されてもよい。他の実施形態において、集光要素１０５は、ミラー１１９からの照明を受け取り、この照明を集光要素１０５（例えば、楕円形集光要素）の焦点に合焦させるように構成され、そこにはプラズマセル１０２の透過要素１０８が設置されている。

他の実施形態において、光学装置群は、照明路または集光路のいずれかに沿って設置された、照明を、光が透過要素１０８に入る前にフィルタ処理するか、またはプラズマ１０４からの光の発生後に照明をフィルタ処理する１つまたは複数のフィルタ１２３を含んでいてもよい。本明細書において留意される点として、上で説明し、図１Ａに示されているシステム１０の光学装置群は例示の他に提供されているにすぎず、限定的であると解釈するべきではない。本発明の範囲内で、多数の同様の光学構成を利用してよいことが想定される。

本明細書においては、システム１００がプラズマを各種のガス環境内で維持するために利用されてよいと想定される。１つの実施形態において、プラズマ１０４を発生させ、および／または維持するために使用されるガスは、不活性ガス（例えば、希ガスまたは非希ガス）または非不活性ガス（例えば、水銀）を含んでいてもよい。他の実施形態において、プラズマ１０４を発生させ、および／または維持するために使用されるガスは、ガスの混合物（例えば、不活性ガスの混合物、不活性ガスと非不活性ガスの混合物、または非不活性ガスの混合物）を含んでいてもよい。例えば、本明細書においては、プラズマ１０４を発生させるために使用されるガス塊はアルゴンを含んでいてもよいことが予想される。例えば、ガス１０３は、５気圧を超える（例えば、２０〜５０気圧）圧力に保持された、実質的に純粋なアルゴンガスを含んでいてもよい。他の例において、ガスは、５気圧を超える（例えば、２０〜５０気圧）の圧力に保持された、実質的に純粋なクリプトンガスを含んでいてもよい。他の実施形態において、ガス１０３は、アルゴンガスとその他のガスとの混合物を含んでいてもよい。

さらに留意される点として、本発明は多数のガスに拡張して適用されてよい。例えば、本発明における使用に適したガスには、Ｘｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｈｅ、Ｎ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｏ_２、Ｈ_２、Ｄ_２、Ｆ_２、ＣＨ_４、１つまたは複数の金属ハロゲン化物、ハロゲン、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｎａ、Ａｒ：Ｘｅ、ＡｒＨｇ、ＫｒＨｇ、ＸｅＨｇ、およびその他を含んでいてもよいが、これらに限定されない。一般的な意味において、本発明は、いずれの光ポンププラズマ生成システムにも拡張して適用されると解釈されるべきであり、さらに、プラズマセル内にプラズマを維持するのに適したいずれの種類のガスにも拡張して適用されると理解されるべきである。

他の実施形態において、システム１００の照明源１１１は１つまたは複数のレーザを含んでいてもよい。一般的な意味において、照明源１１１は当業界で知られているいずれのレーザシステムを含んでいてもよい。例えば、照明源１１１は、電磁スペクトルの赤外、可視、または紫外部分の放射を発することのできる、当業界で知られているいずれのレーザシステムを含んでいてもよい。１つの実施形態において、照明源１１１は、連続波（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ）（ＣＷ）レーザ放射を発するように構成されたレーザシステムを含んでいてもよい。例えば、照明源１１１は、１つまたは複数のＣＷ赤外レーザ源を含んでいてもよい。例えば、ガス塊１０３がアルゴンであるか、アルゴンを含む場合、照明源１１１は、１０６９ｎｍの放射を発するように構成されたＣＷレーザ（例えば、ファイバレーザまたはディスクＹｂレーザ）を含んでいてもよい。留意される点として、この波長はアルゴンの１０６８ｎｍ吸収線に適合し、したがって、アルゴンガスのポンピングに特に有益である。本明細書において留意される点として、ＣＷレーザの上記の説明は、限定的ではなく、当業界で知られているいずれのレーザでも本発明に関して使用できる。

他の実施形態において、照明源１１１は１つまたは複数のダイオードレーザを含んでいてもよい。例えば、照明源１１１は、空間１０３に収容されるガス種のいずれか１つまたは複数の吸収線に対応する波長の放射を発する１つまたは複数のダイオードレーザを含んでいてもよい。一般的な意味において、照明源１１１のダイオードレーザは、ダイオードレーザの波長がいずれかのプラズマのいずれかの吸収線（例えば、イオン遷移線）または当業界で知られているプラズマ生成ガス（例えば、高励起中性遷移線）のいずれかの吸収線に合わせて調整されるような使用のために選択されてもよい。したがって、あるダイオードレーザ（またはダイオードレーザ群）の選択は、システム１００のプラズマセル１０２内に収容されるガスの種類によって異なる。

他の実施形態において、照明源１１１はイオンレーザを含んでいてもよい。例えば、照明源１１１は、当業界で知られているいずれの希ガスイオンレーザを含んでいてもよい。例えば、アルゴンベースプラズマの場合、アルゴンイオンのポンピングに使用される照明源１１１はＡｒ^＋レーザを含んでいてもよい。

他の実施形態において、照明源１１１は、１つまたは複数の周波数変換レーザシステムを含んでいてもよい。例えば、照明源１１１は、１００ワットを超える出力レベルのＮｄ：ＹＡＧまたはＮｄ：ＹＬＦレーザを含んでいてもよい。他の実施形態において、照明源１１１は、広帯域レーザを含んでいてもよい。他の実施形態において、照明源は、変調レーザ放射またはパルスレーザ放射を発するように構成されたレーザシステムを含んでいてもよい。

他の実施形態において、照明源１１１は１つまたは複数の非レーザ源を含んでいてもよい。一般的な意味において、照明源１１１は、当業界で知られているいずれの非レーザ光源を含んでいてもよい。例えば、照明源１１１は、離散的または連続的に電磁スペクトルの赤外、可視、または紫外部分に含まれる放射を発することのできる、当業界で知られているいずれの非レーザシステムを含んでいてもよい。

他の実施形態において、照明源１１１は２つまたはそれ以上の光源を含んでいてもよい。１つの実施形態において、照明源１１１は２つまたはそれ以上のレーザを含んでいてもよい。例えば、照明源１１１（複数の場合もある）は、複数のダイオードレーザを含んでいてもよい。他の例として、照明源１１１は複数のＣＷレーザを含んでいてもよい。別の実施形態において、２つまたはそれ以上のレーザの各々は、システム１００のプラズマセル１０２の中のガスまたはプラズマの異なる吸収線に合わせて調整されたレーザ放射を発してもよい。

本明細書に記載されている主題は、他の構成要素の中に含まれる、またはそれに関する異なる構成要素を示していることがある。当然のことながら、これらの明示された構成は例に過ぎず、実際には、同じ機能を達成する他の多くの構成を使用できる。概念的な意味において、同じ機能を達成するための構成要素のあらゆる配置を有効に「関連付け」て、所望の機能が達成されるようにする。したがって、特定の機能を達成するために組み合わせられた本明細書中のいずれの２つの構成要素も、構造や中間構成要素に関係なく、所望の機能が達成されるように相互に「関連付けられている」とみなすことができる。同様に、そのように関連付けられたいずれの２つの構成要素も、所望の機能を達成するために相互に「接続され」、または「連結される」とみなすことができ、そのように関連付けることのできる２つの構成要素はすべて、所望の機能を達成するために相互に連結可能とみなすことができる。連結可能な具体的な例としては、ただし、これらに限定されないが、物理的に嵌合可能および／または物理的に相互作用可能な構成要素および／または無線で相互作用可能な、および／または無線で相互作用する構成部品、および／または論理的に相互作用する、および／または論理的に相互作用可能な構成要素が含まれる。

本開示およびそれに伴う利点の多くが上記の説明から理解されたと確信され、本開示の主題から逸脱することなく、またその実質的な利点のいずれも犠牲にすることなく、構成要素の形態、構成および配置に様々な変更を加えられることが明らかであろう。説明されている形態は例示に過ぎず、以下の特許請求の範囲にはこのような変更が包含されるものとする。さらに、当然のことながら、本発明は付属の特許請求の範囲により定義される。

Claims (38)

1. 照明を生成するように構成された照明源と、
   プラズマセルであって、
   １つまたは複数の開口部を有し、ガス塊を収容するように構成された透過要素と、
   透過要素の１つまたは複数の開口部に、またはその付近に配置された１つまたは複数の終端フランジと、
   １つまたは複数の終端フランジのうちの少なくとも１つと透過要素との間に配置された１つまたは複数の浮動型フランジであって、透過要素の熱膨張を補償するために移動可能な浮動型フランジと、
   を含むプラズマセルと、
   照明源からの照明をガス塊の中に合焦させて、プラズマセル内に収容されるガス塊の中にプラズマを発生させるように構成された集光要素と、
   を含む、光維持プラズマを形成するシステムにおいて、
   プラズマは広帯域放射を発生し、
   プラズマセルの透過要素は、照明源により生成された照明の少なくとも一部と、プラズマにより発せられた広帯域放射のうちの少なくとも一部を少なくとも部分的に透過させることを特徴とするシステム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   透過要素と１つまたは複数の浮動型フランジとの間に設置された１つまたは複数の圧縮要素をさらに含み、１つまたは複数の圧縮要素は、透過要素の熱膨張を補償するように構成されることを特徴とするシステム。
3. 請求項２に記載のシステムにおいて、
   １つまたは複数の圧縮要素は、
   １つまたは複数の不完全に圧縮されたシールを含むことを特徴とするシステム。
4. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   １つまたは複数の浮動型フランジは、金属材料またはセラミック材料のうちの少なくとも１種から形成されることを特徴とするシステム。
5. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   １つまたは複数の浮動型フランジは、浮動型フランジを通じて冷媒を流すように構成された１つまたは複数の冷媒チャネルを含むように構成されることを特徴とするシステム。
6. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   透過要素の１つまたは複数の開口部は、
   透過要素の第一の端における第一の開口部と、
   透過要素の、第一の端と反対の第二の端における第二の開口部と、
   を含むことを特徴とするシステム。
7. 請求項１に記載のシステムにおいて、 透過要素は、実質的に円筒形または実質的に球形のうちの少なくとも１つを有することを特徴とするシステム。
8. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   透過要素は複合的な形状を有することを特徴とするシステム。
9. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
   １つまたは複数の終端フランジまたは１つまたは複数の浮動型フランジのうちの少なくとも１つは、
   １つまたは複数の制御要素を含むことを特徴とするプラズマセル。
10. 請求項９に記載のシステムにおいて、
    １つまたは複数の制御要素は、
    内部制御要素と外部制御要素のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするシステム。
11. 請求項９に記載のシステムにおいて、
    制御要素は、
    熱制御要素、対流制御要素、プルーム制御要素、ガス充填制御要素、および着火制御要素のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするシステム。
12. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    プラズマセルは１つまたは複数のフィードスルーを含むことを特徴とするシステム。
13. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    １つまたは複数のフィードスルーは、１つまたは複数の終端フランジ、１つまたは複数の浮動型フランジ、または１つまたは複数のキャップのうちの少なくとも１つを通過することを特徴とするシステム。
14. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    １つまたは複数のフィードスルーは、ガスフィードスルー、冷却フィードスルー、または電気フィードスルーのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするシステム。
15. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数の終端フランジは、
    第一の開口部に、またはその付近に設置された第一の終端フランジと、
    第二の開口部に、またはその付近に設置された第二の終端フランジと、
    を含むことを特徴とするプラズマセル。
16. 請求項１５に記載のプラズマセルにおいて、
    第一の終端フランジと第二の終端フランジに接続され、第一の終端フランジを第一の開口部を覆うように、および１つまたは複数の浮動型フランジを第二の開口部を覆うように固定するように構成された１つまたは複数の接続ロッド
    をさらに含むことを特徴とするプラズマセル。
17. 請求項１６に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数の接続ロッドは、
    １つまたは複数の能動接続ロッドを含むことを特徴とするプラズマセル。
18. 請求項１７に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数の能動接続ロッドは、
    第一の終端フランジ、第二の終端フランジ、または１つまたは複数の浮動型フランジのうちの２つまたはそれ以上の間で冷媒を輸送するように構成された１つまたは複数の冷媒輸送ロッドを含むことを特徴とするプラズマセル。
19. 請求項１６に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数の能動接続ロッドは、
    １つまたは複数の熱伝導ロッドであることを特徴とするプラズマセル。
20. 請求項１９に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数の熱伝導ロッドは、
    第一の終端フランジ、第二の終端フランジ、または１つまたは複数の浮動型フランジのうちの２つまたはそれ以上の間で熱を伝導するように構成された１つまたは複数の熱伝導ロッドを含むことを特徴とするプラズマセル。
21. 請求項１５に記載のプラズマセルにおいて、
    第一の終端フランジと第二の終端フランジに接続され、第一の終端フランジを第一の開口部を覆うように、および１つまたは複数の浮動型フランジを第二の開口部を覆うように固定するように構成される１つまたは複数のフィン
    をさらに含むことを特徴とするプラズマセル。
22. 請求項２１に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数のフィンは、プラズマセルの一部から周囲雰囲気中に熱エネルギーを伝達するようにさらに構成されることを特徴とするプラズマセル。
23. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数の放射遮断要素をさらに含むことを特徴とするプラズマセル。
24. 請求項２３に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数の放射遮断要素は、
    登記要素の１つまたは複数の開口部に近接する、照明源のうちの少なくとも１つからの放射およびプラズマにより生成された放射をブロックして、プラズマセルの１つまたは複数のシールに届かないように構成される放射シールドを含むことを特徴とするプラズマセル。
25. 請求項２３に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数の放射遮断要素は、
    透過要素の１つまたは複数の開口部に近接し、プラズマにより生成された放射の少なくとも一部をプラズマセルの１つまたは複数のシールに到達しないようにブロックするように構成されたコーティング層を含むことを特徴とするプラズマセル。
26. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
    透過要素は１２０ｎｍ〜２００ｎｍの間の放射を少なくとも部分的に透過させることを特徴とするプラズマセル。
27. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
    透過要素は、１９０ｎｍ〜２６０ｎｍの間の放射を少なくとも部分的に透過させることを特徴とするプラズマセル。
28. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
    透過要素は、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、結晶水晶、サファイヤ、および溶融水晶のうちの少なくとも１つから形成されることを特徴とするプラズマセル。
29. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
    プラズマにより発せられる広帯域放射は、真空紫外放射、深紫外放射、紫外放射、および可視放射のうちの少なくとも１つをさらに含むことを特徴とするプラズマセル。
30. 請求項２９に記載のプラズマセルにおいて、
    透過要素は、真空紫外放射、深紫外放射、紫外放射、および可視放射のうちの少なくとも１つを少なくとも部分的に透過させることを特徴とするプラズマセル。
31. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
    照明源は、
    １つまたは複数のレーザを含むことを特徴とするプラズマセル。
32. 請求項３１に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数のレーザは、
    １つまたは複数の赤外レーザを含むことを特徴とするプラズマセル。
33. 請求項３１に記載のプラズマセルにおいて、
    １つまたは複数のレーザは、
    ダイオードレーザ、連続波レーザ、または広帯域レーザのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするプラズマセル。
34. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
    ガスは、
    不活性ガス、非不活性ガス、および２種または複数のガスの混合物のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするプラズマセル。
35. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
    集光要素は、生成されたプラズマにより発せられた広帯域放射の少なくとも一部を集光し、広帯域放射を１つまたは複数の追加の光学要素へと方向付けるように構成されていることを特徴とするプラズマセル。
36. 請求項１に記載のプラズマセルにおいて、
    集光要素は、
    楕円形状の集光要素を含むことを特徴とするプラズマセル。
37. １つまたは複数の開口部を有し、ガス塊を収容するように構成された透過要素と、
    透過要素の１つまたは複数の開口部に、またはその付近に設置された第一の終端フランジと、
    透過要素の１つまたは複数の開口部に、またはその付近に設置された第二の終端フランジと、
    第一の終端フランジまたは第二の終端フランジのうちの少なくとも１つと透過要素との間に設置された少なくとも１つの浮動型フランジであって、透過要素の熱膨張を補償するために移動可能である少なくとも１つの浮動型フランジと、
    を含む、光維持プラズマを形成するためのプラズマセルにおいて、
    少なくとも１つの浮動型フランジは、透過要素の内部空間を閉じ、透過要素内にガス塊を収容するように構成され、
    透過要素は、照明源からの照明を受け取って、ガス塊内にプラズマを生成するように構成され、プラズマは広帯域放射を発し、透過要素は、照明源により生成された照明の少なくとも一部とプラズマにより発せられた広帯域放射の少なくとも一部を少なくとも部分的に透過させる
    ことを特徴とするプラズマセル。
38. １つまたは複数の開口部を有し、ガス塊を収容するように構成された透過要素と、
    透過要素の１つまたは複数の開口部に、またはその付近に設置された１つまたは複数の終端フランジと、
    １つまたは複数の終端フランジのうちの少なくとも１つと透過要素との間に設置された１つまたは複数の浮動型フランジであって、透過要素の熱膨張を補償するために移動可能である少なくとも１つの浮動型フランジと、
    を含む、光維持プラズマを形成するためのプラズマセルにおいて、
    透過要素は、照明源からの照明を受け取って、ガス塊内にプラズマを生成するように構成され、プラズマは広帯域放射を発し、透過要素は、照明源により生成された照明の少なくとも一部とプラズマにより発せられた広帯域放射の少なくとも一部を少なくとも部分的に透過させる
    ことを特徴とするプラズマセル。

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