In der experimentellen Plasmaforschung, insbesondere bei der Charakterisierung von laserinduzierten Plasmen, werden häufig Lochkameras (Pinhole-Kameras) eingesetzt, um Emissionen im extremen UV- (EUV) und weichen Röntgenbereich zu detektieren. In dieser Anwendung ist es essenziell, auch schwache Strahlung im kurzwelligen Spektralbereich mit hoher Ortsauflösung zu erfassen.

Ein mit einer dünnen Metallschicht überzogenes Pinhole blockiert sichtbares Licht und lässt nur EUV- und Röntgenstrahlung passieren. Die dahinter platzierte Kamera besteht aus einem deckglasentfernten Flächensensor, auf den eine dünne Schicht des Szintillatormaterials P43 (Gd₂O₂S:Tb) direkt aufgebracht wurde.

Der Szintillator konvertiert die einfallende hochenergetische Strahlung effizient in sichtbares Licht bei etwa 545 nm, das direkt vom Sensor erfasst wird. Da das Szintillatormaterial unmittelbar auf dem Sensor aufliegt, ist keine zusätzliche Optik erforderlich, und die Bildauflösung bleibt optimal erhalten.

Ein Flächensensor mit Deckglas würde die direkte Beschichtung mit dem Szintillator verhindern. Eine externe Szintillatorplatte in einiger Entfernung zur Chipoberfläche würde durch die notwendige Optik und den Luftspalt eine Unschärfe durch Parallaxeneffekte einführen und die Ortsauflösung der Kamera deutlich verschlechtern.

Durch das Entfernen des Deckglases kann das Szintillatormaterial nahezu ohne Abstand auf den Sensor aufgebracht werden – ein entscheidender Vorteil für die hochpräzise Abbildung feinster Plasmaemissionsstrukturen.

Infos zu laserinduzierten Plasmen

Weitergehende Informationen zu diesem Thema finden Sie in folgenden Veröffentlichungen:

Brilliance improvement of laser-produced extreme ultraviolet and soft x-ray plasmas based on pulsed gas jets

Improved gas-jet based extreme ultraviolet, soft X-ray laser plasma source 

Infos zur Forschergruppe

Die Abteilung "Optik / Kurze Wellenlängen" des Instituts für Nanophotonik Göttingen e.V. (IFNANO) beschäftigt sich mit der Charakterisierung von Laserstrahlquellen und Hochleistungsoptiken zur Strahlführung. Ein besonderer Fokus liegt auf tiefen UV-Wellenlängen, die für die Halbleiter-Lithographie relevant sind, wobei auch andere Laser-Wellenlängen berücksichtigt werden.​

Zur umfassenden Bewertung der Qualität und Strahlungsstabilität optischer Komponenten betreibt die Abteilung verschiedene Messapparaturen. Diese ermöglichen die Bestimmung von Absorption, thermischen Linseneffekten, Zerstörschwellen sowie des Langzeit-Degradationsverhaltens. Zudem werden die Propagations- und Kohärenzeigenschaften von Laserstrahlung mit hochauflösenden Wellenfrontsensoren vermessen.

Ein weiteres Tätigkeitsfeld ist die Entwicklung kompakter, lasergestützter Quellen für extrem ultraviolette (EUV) und weiche Röntgenstrahlung. Diese Strahlungsquellen finden Anwendung in verschiedenen messtechnischen Bereichen wie der Absorptionsspektroskopie (NEXAFS), Reflektometrie und Röntgenmikroskopie im "Wasserfenster" (λ = 2,2 – 4,4 nm). Durch die Fokussierung der Strahlung mit geeigneten Optiken können zudem Stabilitäts- und Zerstörschwellenmessungen an EUV-optischen Materialien und Sensoren bei der Wellenlänge 13,5 nm durchgeführt werden.

Die Abteilung bietet auch Dienstleistungen wie die Messung von Laser-Zerstörschwellen (LIDT) gemäß ISO 11254, Langzeit-Bestrahlungstests und Lebensdauer-Analysen von optischen Komponenten an. Dabei kommen verschiedene Hochleistungs-Laserquellen zum Einsatz, darunter Excimerlaser mit Wellenlängen von 351 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm sowie Nd:YAG-Laser mit 1064 nm, 355 nm und 266 nm.​

Die Homepage der Forschergruppe finden Sie unter: https://www.ifnano.de/optik-kurze-wellenlaengen/