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Modeling of fragmentation of laser irradiated tin droplet target for extreme ultraviolet (EUV) light sources

EUV(極端紫外)光源用レーザー照射Snドロップレットターゲットにおけるターゲット物質の分散過程のモデリング

佐々木 明

Sasaki, Akira

レーザープラズマ極端紫外(EUV)光源の研究開発において、プリパルス照射によって、初期にターゲットを微粒子に分散して、それをCO$$_2$$レーザーで加熱する方式で高い効率が得られている。レーザー照射によってターゲット内部に衝撃波が発生し、Warm Dense Matter状態が作られる。われわれはターゲット物質が分散する過程の温度、密度分布の時間発展を評価するための流体モデルの研究を行っている。2次元ラグランジ流体シミュレーションに、相転移ダイナミクスを取り入れ、任意の温度、密度における気体、液体領域の分布を再現するモデルの構築を行っている。

In the study of extreme ultraviolet (EUV) light sources, high conversion efficiency is achieved using the double pulse technique; a small tin droplet target is irradiated by the prepulse laser to cause fragmentation of the target to form a cloud small particles or mist, which is heated by the main CO$$_2$$ laser pulse to produce the uniform plasma from which efficient EUV emission is obtained. The fragmentation may be caused due to shock heating driven by the prepulse laser irradiation, which also may bring the target to the warm dense state. In this paper, a new hydrodynamics simulation, which will be used to calculate the temporal and spatial development of tin particles, is proposed. The simulation is based on the two dimensional self-adapting Lagrangian grid. The theory of liquid and gas phase transition in thermodynamic equilibrium, allows one to determine the ratio between gas and liquid phase at given temperature and density.

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