Спектроскопия ионизованных атомов тяжелых элементов, плазмы твердых и газообразных сред и межмолекулярных взаимодействий

Проведены исследования по разработке плазменных источников экстремального ультрафиолетового излучения для литографии нового поколения и изучению источников плазменного загрязнения оптики, работающей в экстремальном ультрафиолете (ЭУФ). В области 12.6 – 20.8 нм изучен спектр ионов олова при возбуждении в электронно-лучевой ловушке. В спектре иона Sn14+ найдены три новых линии в области 17-19 нм, подтверждающие установленную ранее энергетическую структуру. Впервые получены атомные данные для иона Sn15+. Идентифицировано 20 линий переходов 4p5 - 4p44d, найдено 17 уровней возбужденной конфигурации и тонкое расщепление 2Р терма основного состояния. С помощью атомных расчетов промоделированы разделенные по кратностям ионизации спектры ионов Sn5+–Sn10+, в которых впервые идентифицирован ряд спектрально не разрешенных структур. Спектры этих ионов, изученные при возбуждении в электронно-лучевой ловушке, использованы для интерпретации спектров лазерной плазмы, полученных в условиях, близких к источнику излучения нанолитографа. Впервые проведены экспериментальное исследование фрагментации жидкометаллической струи из эвтектического сплава олова с индием при фокусировке импульсов мощного лазерного излучения. На основе анализа экспериментальных данных и численного моделирования были установлены механизмы деформации и фрагментации жидкометаллической струи под воздействием импульсного лазерного излучения. Обнаружено, что отдельная капля жидкого металла может быть источником когерентного терагерцового излучения при возбуждении ее двумя фемтосекундными лазерными импульсами одинаковой частоты. При определенных задержках между этими импульсами интенсивность терагерцового излучения возрастает более чем на три порядка. Наблюденные свойства терагерцового излучения описаны с помощью модели динамического регулирования усиления. 6 Путем численного моделирования исследована бомбардировка электронами энергии 70 эВ диэлектрической частицы SiO2 размера 100 нм, покоящейся на толстой диэлектрической подложке. Продемонстрирован новый механизм отрыва частицы от поверхности. С помощью разработанного гибридного расчетного метода, включающего метод Монте-Карло, гидродинамику и молекулярную динамику, изучена динамика разрушения тонких пленок рутения, использующихся в ЭУФ оптике, под воздействием фемтосекундного ЭУФ лазерного излучения. Достигнуто количественное согласие между моделированием и наблюдаемым экспериментально повреждением пленок, а также предложено объяснение механизмов, ответственных за повреждения. Изучены характеристики плазменно-эрозионного размыкателя, предназначенного для работы в разрядных цепях с индуктивным накоплением энергии. Предложен новый алгоритм обработки экспериментальных спектров для определения максимальной температуры неоднородной зоны горения (2-Т) методом абсорбционной спектроскопии с диодными лазерами (ДЛАС). В этом алгоритме экспериментальный спектр излучения, прошедшего неоднородную зону, представляется в виде суперпозиции «холодной» части с температурой Tlow и «горячей» с температурой Thot. Предложенный (2-Т) алгоритм опробован в экспериментах с трех-щелевой горелкой Вольфхарда-Паркера, пламя которой является примером стационарного, пространственно- неоднородного горячего объекта. Разработан новый безэталонный метод ДЛАС с частотной модуляцией длины волны зондирующего лазера (WMS). Данный метод обладает улучшенной линейностью и малой чувствительностью к вариациям интенсивности лазерного излучения во время измерений в условиях сильных турбулентностей в зондируемой области. Работоспособность предложенной схемы ДЛАС сенсора продемонстрирована в экспериментах с вращающейся матовой пластинкой в канале зондирующего лазерного пучка. Такая пластинка хорошо моделирует возможные турбулентности в зондируемом горячем объекте. Разработан спектрально эмиссионный метод определения примесей серы в чистом графите. Ключевым элементом спектрометра является фотодиодная линейка, позволяющая одновременно регистрировать широкие участки спектра в диапазоне 200–900 нм. Усовершенствована программа обработки информации, позволяющая учитывать уровень фона в окрестности аналитической линии целевого элемента, вычислять интегральную интенсивность линии, вычислять содержание аналита. Продолжена работа по созданию комплексов измерения длин волн. Завершена работа по измерению длины волны узкополосных лазерных диодов с точностью до 0.001 нм. Создан комплекс по измерению максимума длины волны широкополосных 7 лазерных гетеродиодов (полуширина изучения 30-40 нм) с точностью порядка 0.1 нм. Получена новая информации о структуре и динамике молекулярных комплексов, включающих молекулы планетарных атмосфер (NH3, N2, Ne). Наблюдались возбужденные состояния внутренних вращений мономеров в комплексах. Определены параметры сверхтонкого ядерного квадрупольного взаимодействий. Проведено сравнение полученных экспериментальных данных с результатами расчетов методами квантовой химии.