極紫外輻射
極紫外輻射（英語：Extreme ultraviolet radiation）又稱極紫外光或高能紫外線輻射，簡稱EUV、XUV，是波長在124nm到10nm之間的電磁輻射，對應光子能量為10eV到124eV。自然界中，日冕會產生EUV。人工EUV可由電漿源和同步輻射源得到。主要用途包括光電子譜、對日EUV成像望遠鏡及光微影技術等。 EUV是最易被空氣吸收的譜段，因此其傳輸環境需高度真空。
EUV的產生
[編輯]中性原子或固體無法發射EUV。產生EUV，首先要發生電離。只有被帶多個正電荷的離子束縛的電子才能夠發射EUV。例如，把+3碳離子繼續剝除一個電子的過程需要65eV，其中的電子比普通價電子更受束縛。而帶多電荷的正離子存在於熱電漿體，或者，利用高次諧波強雷射場可以臨時產生自由電子和離子。強場中，電子在驅返回母核的時候被加速，結合將發射能量更高的光子，這個光子可能在EUV範圍內。如果釋放的光子能量足夠大，它將接著電離用來產生高次諧波的媒質，使得產生高次諧波的媒質源被耗盡。另一方面，EUV的電場強度不夠高，無法驅動電子，電子將逃逸。電子無法返回母核意味著無法產生更高次的諧波。而要進一步剝離電離後母核中的電子需要更大能量的光子。因此，產生EUV的過程與吸收電離的過程彼此競爭。 另外，在同步加速器中，沿軌道高速運動的電子也會輻射EUV。
物質中EUV的吸收
[編輯]當EUV光子被吸收的時候，電離過程中產生光電子和二次電子，這與物質吸收X射線或電子束的過程類似。[1]
物質對EUV的響應可以通過下面方程進行描述：
- 二次電子動能的減少＝電離勢＋三次電子動能
- Ｎ次電子將因電離與熱運動減緩（聲子產生）
- 最終產生的高次電子動能～0eV => 將電子剝離能量＋熱
有機物的電離勢一般為7-9eV，金屬的電離勢為4-5eV。光電子接下來通過碰撞電離導致二次電子發射。有時，俄歇躍遷也會發生，吸收一個單個光子將發射兩個電子。
嚴格地說，光電子，俄歇電子和二次電子都產生都伴隨著正離子的產生，這些正離子被稱為正電空穴（離子可以通過從附近的原子/分子中拉入其他電子而形成電中性）。自由電子與伴隨的空穴整體是電中性的，電子-空穴對被稱作激子。對於高能電子，電子-空穴間距較大，束縛能相應就較低。對於低能電子，電子-空穴間距小，激子本身會擴散到較遠距離（>10nm）[2]。激子本身是一個激發態，當電子與空穴結合後，激子就會消失，這時才會形成穩定的化學產物。
因為光子吸收深度超過電子逃逸深度，發射的電子速度最終減緩，能量以熱的形式耗散。EUV波長的的輻射較長波長輻射更易被吸收，因為它所對應的光子能量超過所有物質的能隙。因此它們的熱效率顯著較高，它的介電物質的熱燒蝕閾值也因此變低[3]。
參考資料
[編輯]- ^ B. L . Henke et al., J. Appl. Phys. 48, pp. 1852-1866 (1977).
- ^ P. Broms et al., Adv. Mat. 11, 826-832 (1999).
- ^ A. Ritucci et al., "Damage and ablation of large band gap dielectrics induced by a 46.9 nm laser beam," March 9, 2006 report UCRL-JRNL-219656 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (Lawrence Livermore National Laboratory).