Войти
Составное изображение Солнца в экстремальном ультрафиолете (красный: 21,1 нм, зеленый: 19,3 нм, синий: 17,1 нм), сделанное обсерваторией солнечной динамики 1 августа 2010 года, демонстрирующее солнечную вспышку и выброс корональной массы 
13,5 нм в крайнем ультрафиолетовом свете используется в коммерческих целях для фотолитографии как часть процесса производства полупроводников. На этом изображении показан ранний экспериментальный инструмент. Экстремальное ультрафиолетовое излучение (EUV или XUV ) или высоко энергетическое ультрафиолетовое излучение - это электромагнитное излучение в части электромагнитного спектра, охватывающей длины волн от 124 нм до 10 нм, и, следовательно, ( по уравнению Планка – Эйнштейна ), имеющему фотоны с энергией от 10 эВ до 124 эВ (что соответствует 124–10 нм соответственно). EUV естественным образом генерируется солнечной короной и искусственно плазменными и источниками синхротронного света. Поскольку UVC простирается до 100 нм, термины частично перекрываются.
Основное применение крайнего ультрафиолетового излучения: фотоэлектронная спектроскопия, получение изображений Солнца и литография. В воздухе EUV представляет собой наиболее сильно поглощаемый компонент электромагнитного спектра, требующий высокого вакуума для передачи.
Нейтральные атомы или конденсированное вещество не могут испускать EUV-излучение. Сначала должна произойти ионизация. EUV-свет может испускаться только электронами, которые связаны с многозарядными положительными ионами; например, для удаления электрона из +3 заряженного иона углерода (три электрона уже удалены) требуется около 65 эВ. Такие электроны более прочно связаны, чем типичные валентные электроны . Существование многозарядных положительных ионов возможно только в горячей плотной плазме. В качестве альтернативы, свободные электроны и ионы могут генерироваться временно и мгновенно интенсивным электрическим полем лазерного луча очень высоких гармоник. Электроны ускоряются по мере того, как они возвращаются к родительскому иону, высвобождая фотоны более высокой энергии при пониженной интенсивности, которая может находиться в диапазоне EUV. Если выпущенные фотоны представляют собой ионизирующее излучение, они также будут ионизировать атомы среды, генерирующей гармоники, истощая источники генерации высших гармоник. Освобожденные электроны ускользают, поскольку электрическое поле EUV-света недостаточно интенсивно, чтобы заставить электроны переходить на более высокие гармоники, а родительские ионы уже не так легко ионизируются, как первоначально нейтральные атомы. Следовательно, процессы генерации EUV и поглощения (ионизации) сильно конкурируют друг с другом.
Однако в 2011 году Шамбху Гимире и др. впервые наблюдалась генерация высоких гармоник в объемном кристалле ZnO. Интересно вложить в возможность и механизм ГВГ в твердом состоянии. EUV-излучение может испускаться в SiO2 или Saphhire.
EUV-света также может излучаться свободными электронами, вращающимися вокруг синхротрона .
Непрерывно настраиваемый узкополосный EUV-свет может быть генерируется четырехволновым смешиванием в газовых ячейках из криптона и водорода до длин волн всего лишь 110 нм. В газовых камерах без окон фиксированное четырехволновое смешение наблюдается на глубине до 75 нм.
Когда EUV-фотон поглощается, фотоэлектроны и вторичные электроны генерируются посредством ионизации, очень похоже на то, что происходит, когда рентгеновские лучи или электронные лучи поглощаются веществом.
Ответ вещества на EUV-излучение может быть описан следующими уравнениями: Точка поглощения: EUV-энергия фотона = 92 эВ = энергия связи электрона + начальная кинетическая энергия фотоэлектрона; в пределах 3 длин свободного пробега фотоэлектрона (1–2 нм): уменьшение кинетической энергии фотоэлектрона = потенциал ионизации + кинетическая энергия вторичных электронов; в пределах 3 длин свободного пробега вторичного электрона (~ 30 нм): 1) уменьшение кинетической энергии вторичного электрона = потенциал ионизации + кинетическая энергия третичного электрона, 2) электрон mN-го поколения замедляется помимо ионизации путем нагрева (фонон генерация), 3) кинетическая энергия электронов конечного поколения ~ 0 эВ =>диссоциативное прилипание электронов + тепло, где потенциал ионизации обычно составляет 7–9 эВ для органических материалов и 4–5 эВ для металлов. Фотоэлектрон впоследствии вызывает эмиссию вторичных электронов в процессе ударной ионизации. Иногда также возможен оже-переход, приводящий к испусканию двух электронов с поглощением одного фотона.
Строго говоря, фотоэлектроны, оже-электроны и вторичные электроны сопровождаются положительно заряженными дырками (ионами, которые можно нейтрализовать, вытягивая электроны из соседних молекул), чтобы сохранить нейтральность заряда. Электронно-дырочную пару часто называют экситоном . Для высокоэнергетических электронов расстояние между электронами и дырками может быть довольно большим, а энергия связи, соответственно, низкой, но при более низкой энергии электрон и дырка могут быть ближе друг к другу. Сам экситон диффундирует на довольно большое расстояние (>10 нм). Как следует из названия, экситон - это возбужденное состояние; только когда он исчезает, когда электрон и дырка рекомбинируют, могут образовываться стабильные продукты химической реакции.
Поскольку глубина поглощения фотонов превышает глубину выхода электронов, по мере того, как высвобождаемые электроны в конечном итоге замедляются, они рассеивают свою энергию в конечном итоге в виде тепла. EUV длины волн поглощаются намного сильнее, чем длинноволновые, поскольку соответствующие им энергии фотонов превышают запрещенные зоны всех материалов. Следовательно, их эффективность нагрева значительно выше и характеризуется более низкими порогами термической абляции в диэлектрических материалах.
Некоторые длины волн EUV различаются на целых 2 порядка величина между минимумами и максимумами, и поэтому может способствовать климатическим изменениям, особенно охлаждению атмосферы во время минимума солнечной активности.
Как и другие формы ионизирующего излучения, EUV и электроны, выделяемые прямо или косвенно EUV-излучением, являются вероятным источником повреждения устройства. Повреждение может произойти в результате десорбции оксида или захваченного заряда после ионизации. Повреждение может также возникнуть из-за неопределенного положительного заряда с помощью эффекта Мальтера. Если свободные электроны не могут вернуться, чтобы нейтрализовать чистый положительный заряд, десорбция положительных ионов - единственный способ восстановить нейтральность. Однако десорбция по существу означает, что поверхность ухудшается во время экспонирования, и, кроме того, десорбированные атомы загрязняют любую открытую оптику. EUV-повреждение уже было задокументировано при радиационном старении CCD телескопа Extreme UV Imaging Telescope (EIT).
Радиационное повреждение - хорошо известная проблема, которая изучалась в процессе плазменной обработки повреждений. Недавнее исследование синхротрона Университета Висконсина показало, что длины волн ниже 200 нм способны измерять заряд поверхности. EUV-излучение показало положительный заряд в сантиметрах за границами воздействия, в то время как излучение VUV (вакуумное ультрафиолетовое излучение) показало положительный заряд в границах воздействия.
Исследования с использованием фемтосекундных импульсов EUV на лазере на свободных электронах в Гамбурге (FLASH ) показали, что пороги повреждения, вызванного термическим плавлением, ниже 100 мДж / см.
Предыдущее исследование показало что электроны, создаваемые «мягким» ионизирующим излучением, все еще могут проникать на ~ 100 нм ниже поверхности, что приводит к нагреву.
Физический портал 