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Les applications entre 10 et 100 nm sont rendues plus accessibles grâce à de nouvelles sources compactes |
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Les applications en météorologie, nano-imagerie et spectroscopie électronique font appel aux ultraviolets extrêmes |
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Les systèmes ultraviolets extrêmes utilisent souvent des composants optiques réfléchissants car un niveau d’absorption élevé rend la réfraction peu pratique |
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La rugosité de surface est cruciale car la dispersion est beaucoup plus élevée pour des longueurs d’onde plus courtes |
Le rayonnement ultraviolet extrême (UVE) correspond aux longueurs d’onde comprises entre 10 et 100 nm, entre les domaines spectraux du rayon X et de l’ultraviolet profond (Deep Ultraviolet, DUV). De nombreux efforts ont été déployés afin de développer des sources UVE compactes ; les applications urgentes dans le domaine des UVE comprennent la lithographie, la nano-imagerie et la spectroscopie. Grâce à ces efforts, plusieurs types de sources de lumière UVE sont maintenant disponibles dans le commerce.
Le rayonnement ultraviolet extrême est fortement absorbé dans la quasi-totalité des matériaux. Par conséquent, les composants optiques sont presque toujours réfléchissants et non pas transmissifs. Dans la mesure où la longueur d’onde est courte, les composants optiques UVE sont plus exigeants en matière de qualité de surface que les composants utilisés pour la lumière visible. La production de composants optiques pouvant être utilisés dans l'ultraviolet extrême est certes complexe de par ses exigences techniques mais elle est rentable en raison des avantages du rayonnement UVE dans les domaines de l’imagerie à haute résolution, la spectroscopie et le traitement des matériaux.
Les premières sources de rayonnement UVE utilisables étaient des dispositifs encombrants uniquement disponibles pour les grands laboratoires de recherche et les entreprises de lithographie. Les avancées en matière de technologie UVE récemment réalisées ont permis l'obtention de systèmes UVE plus compacts et plus accessibles. Les systèmes de génération d'harmoniques d'ordre élevé et les lasers à décharge capillaire sont deux des nouvelles sources de rayonnement UVE compactes les plus prometteuses car elles émettent des faisceaux de rayonnement cohérent avec une faible divergence.
Les nouvelles sources de rayonnement UVE compactes sont à l’origine d’une multitude de nouvelles applications UVE, dont l’imagerie à haute résolution, la spectroscopie électronique, la recherche en dynamique à l’état solide et moléculaire et le nano-usinage.
Les systèmes UVE doivent être mis sous vide car les longueurs d’onde situées en dessous de 100 nm ne peuvent pas être transmises dans l’air. De manière similaire, le rayonnement UVE présente une absorption très élevée dans la quasi-totalité des matériaux, donc les composants optiques des applications UVE sont presque toujours réfléchissants. La dispersion est plus élevée à des longueurs d’onde courtes, ce qui accentue l’importance de la rugosité de surface, de la planéité de surface et des autres tolérances de surface pour les composants optiques UVE. Le miroir multicouche de Bragg est un type de miroir souvent utilisé dans les applications UVE, pour lequel l'empilement alterné de deux matériaux différents est à l’origine de la réflection d'interférences constructives d’une bande de longueurs d’onde spécifique. Une partie du faisceau incident est reflétée sur chaque interface de l’empilement. Les miroirs multicouches UVE ont une largeur de bande très étroite, de l’ordre de 1 nm. Il est donc nécessaire que les composants optiques de ce type correspondent parfaitement à la longueur d’onde de la source.
Les Miroirs Plans Ultraviolets Extrêmes sont des réflecteurs multicouches de Bragg avec un traitement déposé sur un substrat de silicium monocristallin superpoli et ont une rugosité de surface inférieure à 3Å RMS. Ils sont conçus pour une réflectivité maximale pouvant être atteinte à la longueur d’onde et l’angle d’incidence de conception. Ces miroirs sont disponibles avec un angle d’incidence de 5° ou 45°.
En Savoir PlusLes Miroirs Sphériques Ultraviolets Extrêmes (UVE) présentent un traitement multicouche Mo/Si tout comme les Miroirs Plans Ultraviolets Extrêmes (UVE), mais ils utilisent un substrat courbé pour focaliser des sources UVE non polarisées à un angle d'incidence de 5°. Ils offrent une réflexion supérieure à 60% à 13,5 nm, une rugosité de surface inférieure à 3 Å RMS et une bande passante étroite d'environ 0,5 nm.
En Savoir PlusBien que certains composants optiques UVE utilisent des substrats de silice fondue, EO propose des miroirs plans UVE en silicium monocristallin dont la stabilité thermique est supérieure à celle de la silice fondue.
Les photons UVE ont une énergie d'environ 90 eV. L'énergie typique de ionisation des matériaux organiques est de 7 à 9 eV, et celle des métaux est de 4 à 5 eV. Par conséquent, les photons UVE sont facilement absorbés, ce qui génère des photoélectrons et des électrons secondaires qui empêchent les rayonnements UVE d'être transmis à travers de la majorité des matériaux.
Le rayonnement qui se disperse à partir de l’objet crée un diagramme de diffraction à espace réciproque sur le capteur. Un algorithme de calcul de la transformée de Fourier inverse est appliqué au diagramme enregistré afin de reconstruire une image. Au lieu d’utiliser un système d'objectif pour former une image sur un détecteur, un logiciel est utilisé pour convertir le diagramme de diffraction dispersé en un champ de hauteur de l’objet.
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