Geautomatiseerde levering van microfabriceerde doelen voor intense laser bestraling experimenten

Intense laser straling experimenten van submicrometer schaal doelen worden momenteel uitgevoerd op slow shot tarieven. Ons protocol loste deze uitdaging op door deze doelen snel op een geautomatiseerde manier centraal te stellen in de laser. Ons doelsysteem maakt het mogelijk om gegevens te verzamelen waarin een groot aantal laserfoto’s met doelparameters in kleine stappen zijn gewijzigd, evenals toepassingen die profiteren van een hoge algehele stralingsdosis.

Visuele demonstratie van dit protocol toont de subtiliteiten van het wafer fabricageproces en doeluitlijning. Demonstrerende doelfabricage proces zijn proces ingenieur Nirit Porecki Shamay en Nofar Livni. Om de achterkant te fabriceren, gebruik dan een 250 micrometer dikke 100 millimeter diameter hoge stress silicium wafer in een een-nul-nul kristal formatie bekleed aan beide zijden met silicium nitride.

Reinig de wafer met aceton en met isopropanol. Draai vervolgens de wafer met HMDS weerstaat om een kleeflaag te vormen. Spin jas de wafer met een AZ 1518 positieve fotoresist.

Bak de wafer op 100 graden Celsius gedurende een minuut. Fotolithograaf 1.000 bij 1. Gebruik dan een AZ 726 ontwikkelaar om de siliciumnitride en een bad van uitgedroogd water bloot te leggen om het proces te stoppen.

Gebruik een reactieve ionenets om de siliciumnitride op de plaats van de vierkanten te verwijderen. Plaats de wafer gedurende 20 minuten in een NMP-bad om de resterende weerstand en fotoresist te verwijderen, waardoor een replica van het masker op de siliciumnitridelaag wordt geproduceerd. Was het vervolgens onder zoet water en laat het drogen.

Zink de wafer in een 30%90 graden Celsius kaliumhydroxide oplossing om het silicium etd door de vierkante openingen. Om de voorkant te fabriceren, herhaalt u de eerder beschreven procedure met een masker in de vorm van drie concentrische ringen. Gebruik de reactieve ionenets om de siliciumnitride te verwijderen waar de ringen zich bevinden, gevolgd door een NMP-bad om resist en fotoresistische restjes te verwijderen.

Ruw de silicium ringen door het zinken van de wafer in salpeterzuur en in een oplossing van 0,02 molaire zilvernitraat en vier molaire waterstoffluoride. Gebruik aan de geëtste kant van de wafer een fysieke dampdepositiemachine om een laag van een paar honderd nanometer goud op een 10 nanometerfampl van lijm titanium, nikkel of chroom te sputteren. Blokkeer de straal en breng het eerste doel in beeld onder een hoge vergrotingsmicroscoop.

Richt een triangulatie variërend sensor aan de ruwgemaakte ring het dichtst bij het doel en opnemen van de verplaatsing lezing. Laat de microscoop op zijn plaats, verplaats de wafer weg om de balk pad duidelijk. Gebruik de twee vouwspiegels en de off-axis parabolische spiegel om de straal in laag vermogen uit te lijnen in het gezichtsveld van de microscoop.

Pas deze drie spiegels aan om astigmatismen in de balk te corrigeren. Het resultaat moet een bijna diffractie beperkte brandpuntsplek. Blokkeer de laserstraal en breng het doel terug naar de focus van de microscoop.

Valideer vervolgens zijn positie met behulp van de microscoop en de variërende sensoren lezen. Gebruik software om een gesloten lusfeedback te implementeren tussen de brandpuntsasmanipulator van het doel en de verplaatsingssensor die de eerder geregistreerde verplaatsingswaarde als setpoint gebruikt. Zodra de gesloten lus positionering een gewenste tolerantieafstand van het ingestelde punt heeft bereikt, bestraalt u het doel met een enkele laserpuls met een hoog vermogen.

Neem gegevens op van deeltjesdiagnostiek en herhaal het proces met het volgende doel dat door de software in beeld wordt gebracht. Dit doel leveringssysteem werd gebruikt om ionen te versnellen vanaf de achterkant van 600 nanometer dikke goudfolies. Hier wordt een tijdreeks van de doelverplaatsing langs de brandpuntsas weergegeven.

De waarden zijn ten opzichte van het ingestelde punt van de brandpuntspositie. De groene stippen geven aan wanneer de doelverplaatsing zich binnen een tolerantiewaarde van één micrometer van het setpoint bevond, dat is wanneer een lasershot is gemaakt. Thomson parabool ionenspectrometersporen werden verkregen uit 14 opeenvolgende bestralingen van 600 nanometer dikke goudfoliedoelen.

Uit deze sporen zijn energiespectrums afgeleid. De piek-tot-piek stabiliteit van de maximale proton energie was binnen 10%Na deze procedure, onderzoeken van ion en elektronen versnelling van vaste folies neuron generatie kan worden uitgevoerd op een systematische manier.