• XWS-30

• Compact Broadband Plasma Light Sources
• •콤팩트 일체형 플라즈마 광원
• •제조사: (네) ISTEQ

XWS-30 제품은 높은 스펙트럼 명도를 유지하면서 낮은 발열 성능의 콤팩트 플라즈마 광원을 필요로 하는 수요에 대응하기 위하여 특별히 개발되었습니다.   

• 주요특징
•  
• •올인원 디자인 (헤드-콘트롤러 일체형)
• •스펙트럼 명도: 최대 48mW/mm².sr.nm
• •스펙트럼 범위 190-2500nm (옵션 250-2500nm)
• •자유공간 또는 광섬유 전송 옵션
• •N₂ 가스 퍼지 옵션

• 모델/옵션
•  
• XWS-30: 기본모델, Xe arc 램프
•   •옵션1: 자유공간(FS) 전송 또는 광섬유(FCU) 전송
•   •옵션2: UV 버전 (190-2500nm), OFR 버전 (250-2500nm)

• XWS-X

• High UV Broadband Plasma Light Sources
• •고출력 UV 파워 플라즈마 광원
• •제조사: (네) ISTEQ

XWS-X 제품은 높은 UV 파워를 가진 강력한 광원을 필요로 하는 수요에 대응하기 위하여 특별히 개발되었습니다.  

•  
• 주요특징
•  
• •XWS-65 UV 버전 대비 전 영역에서 스펙트럼 명도 대폭 향상
• •XWS-65 UV 버전 대비 250nm 이하 UV 영역에서 명도 6배  향상
• •스펙트럼 명도: 최대 140mW/mm².sr.nm
• •시간적 공간적 초저안정도 STD<0.05%
• •N₂ 가스 퍼지 옵션

• 모델/옵션
•  
• XWS-X: 고출력 UV 기본모델, Xe arc 램프, 더 높은 펌프파워
•   •옵션1: 자유공간 FS 전송, 광섬유 FCU 전송
•   •옵션2: 역반사경 (Retroreflector) 형 싱글 아웃풋 포트 
•   •옵션3: 듀얼 아웃풋 포트
•   •옵션4: 공냉식 또는 수냉식 헤드
•   •N₂ 가스 퍼지 옵션
•  

• Laser-Sustained Plasma (LSP)
• 레이저 유지 플라즈마

• 제논 아크 램프는 제논(Xe) 가스를 일정 압력으로 채워 밀봉한 석영 재질의 투명 전구 양단에 두 전극이 서로 마주 보고 일자형으로 고정된 구조입니다. 두 전극을 통하여 고전류 아크 방전시 수 mm 갭의 전극사이에 생성된 고온의 제논 플라즈마 줄기로부터 강한 빛이 방출됩니다. 보통의 제논 숏 아크램프 (short arc lamp)에서 아크방전시 생성된 플라즈마 온도는 5000K~7000K 정도로 알려져 있습니다 (아래 Ushio 사 제품 자료 참조). 이때 방출된 스펙트럼은 고온 고압 플라즈마에 의한 Stark 선폭확대 (Stark broadening) 때문에 컨티늄 (Continuum)이 되며, 태양의 표면온도와 비슷한 흑체복사의 색온도 스펙트럼 분포를 가집니다. UV-VIS-NIR을 커버하는 브로드밴드 스펙트럼 분포를 가지기 때문에 (특히 가시광 영역만 고려하면 거의 태양광의 백색광 수준) 제논 아크 램프가 분광분석, 현미경 같은 과학연구의 중요한 광원일 뿐만 아니라 프로젝터, 스폿라이트 같은 조명용, 산업용으로도 다양하게 응용됩니다. 

•  
• 동일한 Xe 아크 램프의 두 전극 사이에서 일단 플라즈마를 점화시킨 후 연속파 (cw) 레이저 빔을 점화된 플라즈마에 집속하면 레이저빔 스폿은 이후 아크방전 없이도 이 플라즈마를 계속 안정적으로 유지, 지속시킬 수 있습니다. 이때 스폿에서의 빔의 플루언스(fluence) 는 Xe 가스의 절연파괴 (Breakdown) 문턱에는 미치지 못하지만, 점화된 플라즈마를 안정적으로 지속시키기에는 충분히 높게 합니다. 이렇게 레이저 빔 스폿에서 지속되는 국소 플라즈마를 레이저 유지 플라즈마 LSP (Laser-Sustained Plasma) 라고 하며, DC 전기(아크)방전, RF 방전 등에 대비하여 연속 광방전 COD (Continuous Optical Discharge) 라고도 합니다. 보통 파장 1um 대의 연속 고출력 다이오드 레이저 또는 광섬유 레이저를 사용합니다. 고전압 스파크 또는 rf 방전 등 순간적인 트리거에 의한 플라즈마 초기 점화 이후부터는 오직 레이저 빔의 에너지를 흡수하여 강한 플라즈마가 지속되며, 플라즈마의 온도가 10,000K 이상까지도 도달하는 것으로 알려져 있습니다. 흡수된 레이저의 에너지는 브로드밴드 플라즈마 방출광으로 거의 변환됩니다. 레이저 빔의 파워가 강할수록 강한 플라즈마가 생성, 지속되고 온도는 더욱 상승하는 경향을 갖습니다. 더 강하고 더 높은 온도의 플라즈마는 전영역에서 더 강한 빛을 방출하지만, 특히 가시광보다는 DUV, UV 영역에서 상대적으로 더 강한 스펙트럼을 방출합니다. 따라서 아크방전 제논램프보다 레이저 방전 제논램프에서 보다 더 강한 UV 영역의 스펙트럼이 더 풍부하게 방출됩니다. 이는 UV-VIS 구간의 스펙트럼 명도 (Spectral brightness) 곡선을 보다 평탄하게 하는 효과를 주게 되어 이상적인 백색광 (White light)에 근접하게 됩니다.

• 
•  
•  
• Xe 아크램프, 중수소 D₂ 램프, 할로겐 램프 같은 전통적인 전기방전에서 방출되는 분광용 광원들에 비해 LSP 광원은 몇 가지 특장점을 가지고 있습니다.
•  
• 1. 앞에서 기술했듯이 더 강하고 더 고온의 플라즈마에서 방출되기 때문에 특히 색온도 상승으로 DUV, UV 영역이 증강된 울트라 브로드밴드에 스펙트럼 명도가 획기적으로 향상됩니다. 이전에는 DUV 영역은 D₂ 램프로, UV, 가시광, NIR 영역은 Xe 아크램프로 각각 나누어서 하던 작업을 이제는 하나의 LSP 광원으로 소화할 수 있습니다.
•  
• 2. 예를들어 100W 레벨의 제논 숏아크 램프의 통상 수명은 2000 시간 정도입니다. 이에 비해 동일 전력의 제논 아크램프를 적용한 LSP 광원은 10,000 시간까지 수명을 제안하고 있습니다. 잦은 램프교체에 따른 제조현장에서의 다운타임을 획기적으로 줄일 수 있는 장점입니다. 이러한 수명 차이는 플라즈마 발생 메커니즘 차이에서 비롯됩니다. 아크방전 램프의 수명은 고전류 아크방전으로 인한 전극의 손상과 이에 따른 전구내부 오염이 주 원인입니다. 반면, 레이저 플라즈마에서는 처음 점화할 때를 제외하면 전류는 전극을 사이를 흐르지 않는 무전극 방전 (Electrodeless discharge) 이기 때문에 보다 청정상태의 전구는 긴 수명을 가집니다. 
•  
• 3. 플라즈마의 시간적, 공간적 안정도가 획기적으로 향상됩니다. 레이저 플라즈마에서는 레이저빔 스폿의 위치, 모양, 사이즈가 시간적으로 공간적으로 거의 변화되지 않습니다. 더구나 오늘날 CW 다이오드, 광섬유 레이저는 24/7 운전과 누적 10,000 시간 이상까지도 안정적인 출력파워를 공급 가능합니다. 안정된 플라즈마로부터 안정된 빛이 방출됩니다. 반면, 전기방전의 경우 적어도 수mm 간격의 전극사이에서 생성된 플라즈마는 위치변동 뿐만 아니라 사이즈, 모양, 강도가 시시각각 변할 요인이 충분히 많습니다. 심하면 아크방전이 자주 깜박걸리수도 있습니다. 누적 사용시간에 따라 방출광량 또한 급격하게 저하됩니다. 
•  
• 4. 기본적으로 LSP 발광원은 거의 점광원이라는데 있습니다. 레이저빔의 스폿에서 유지되는 플라즈마 볼륨의 사이즈는 대체적으로 레이저의 입사파워에 따라 100~500um 정도입니다. 반면 전기방전 전극사이에서 발생한 플라즈마는 적어도 수mm 정도의 사이즈를 가집니다. 점광원에서 방출된 광은 적절한 광학으로 콜리메이션 시키거나 시료면에서 한 점으로 집속할 수 있어 강도를 높이거나 또는 작은 코어의 광섬유로 전송하는데도 유리합니다.
•  
•  
• XWS Series Broadband Plasma Light Sources 
•  
• (네) ISTEQ 사의 XWS 시리즈 제품군은 Xe 램프의 cw 레이저 지속 플라즈마를 이용한 브로드밴드, 고명도 광원으로서, 반도체 측정 및 검사, 분광분석, 고해상도 현미경 등 다양한 분야의 응용을 목표로 개발되었습니다. 이들 제품군은 유럽 및 미국특허로 커버되는 최첨단 기술에 기반하고 있으며, 제품의 라인업과 특징들은 다음과 같습니다.
•  
•   •XWS-65: 확장성 높은 기본 모델
•   •XWS-30: 헤드-콘트롤러 일체형
•   •XWS-X: DUV, UV 영역 증강 고출력 모델

•  
• •CW laser plasma discharge (Xe lamp)
• •Broad spectral range 190-2500nm
• •High spectral brightness
• •High temporal and spatial stability: STD<0.15%
• •Long lifetime due to electrodless operation 10,000 hours
• •Small dimensions of the emitting voulme

응용분야

• ▶Semiconductor metrology & inspection- overlay, CD, thin film thickness 
• ▶Absorption and fluorescence spectroscopy 
• ▶Microscopy, including confocal and fluorescence
• ▶Detectors in chromatography, microfluidics, lab-on-a-chip, droplet spectrometers, cytofluorimeters etc 
• ▶Biomedical applications (photodynamic therapy, etc.) 
• ▶Additive technologies (photopolymerisation etc.) 
• ▶Diagnostics systems in microelectronics (contamination and defect control) 
• ▶Artificial sunlight systems (test systems, illumination, etc.)