JP2000236128A - ガスレーザ用の前期イオン化装置 - Google Patents
ガスレーザ用の前期イオン化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 主放電電極間のガスボリュームを強烈にしか
も均一に前期イオン化することによって、高品質のガス
放電を行うレーザ用の前期イオン化ユニットを設計す
る。 【解決手段】 ガスレーザ用の前期イオン化装置におい
て、細長い内部前期イオン化電極３ａと、内部前期イオ
ン化電極３ａを取り囲む細長い誘電体チューブ３ｂと、
内部前期イオン化電極３ａとは異なる電位で、バリア放
電領域がギャップ間に形成されるのに十分なギャップ１
４を規定するために誘電体チューブ３ｂから間隔をおい
て配置された外部前期イオン化電極１７，２７と、を備
える。
も均一に前期イオン化することによって、高品質のガス
放電を行うレーザ用の前期イオン化ユニットを設計す
る。 【解決手段】 ガスレーザ用の前期イオン化装置におい
て、細長い内部前期イオン化電極３ａと、内部前期イオ
ン化電極３ａを取り囲む細長い誘電体チューブ３ｂと、
内部前期イオン化電極３ａとは異なる電位で、バリア放
電領域がギャップ間に形成されるのに十分なギャップ１
４を規定するために誘電体チューブ３ｂから間隔をおい
て配置された外部前期イオン化電極１７，２７と、を備
える。
Description
【０００１】本発明は、電気的ガス放電によってポンピ
ングされるエキシマーレーザに関し、特に、エキシマー
レーザの活性媒質をポンピングする安定なパルスガス放
電を発生させる前期イオン化（自動イオン化）装置およ
びその技術に関する。
ングされるエキシマーレーザに関し、特に、エキシマー
レーザの活性媒質をポンピングする安定なパルスガス放
電を発生させる前期イオン化（自動イオン化）装置およ
びその技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】パルスガスレーザにおける電気的放電の
ＵＶ−前期イオン化は、一般に、スパークギャップの配
列によって、またはレーザの主放電の少なくとも１つの
固体電極の近傍に配置された別の紫外線放射源（表面、
バリア、またはコロナギャップ放電）によって実現され
ている。エキシマーレーザの活性媒質をポンピングする
ために一般に使用される従来のパルスの電気的ガス放電
は、不安定である。放電の不安定性が発生するために、
レーザ放出の前提条件であるグロー放電の位相が短くな
り（例えば、典型的な持続時間が１０〜１００ｎｓ）、
このため、あまりにも早く終わってしまうことになる。
エキシマーレーザで使用するための高品質のガス放電を
発生させる好ましい方法は、主ガス放電が発生する前
に、強烈でしかも均一なガスボリュームの前期イオン化
を行うことである。
ＵＶ−前期イオン化は、一般に、スパークギャップの配
列によって、またはレーザの主放電の少なくとも１つの
固体電極の近傍に配置された別の紫外線放射源（表面、
バリア、またはコロナギャップ放電）によって実現され
ている。エキシマーレーザの活性媒質をポンピングする
ために一般に使用される従来のパルスの電気的ガス放電
は、不安定である。放電の不安定性が発生するために、
レーザ放出の前提条件であるグロー放電の位相が短くな
り（例えば、典型的な持続時間が１０〜１００ｎｓ）、
このため、あまりにも早く終わってしまうことになる。
エキシマーレーザで使用するための高品質のガス放電を
発生させる好ましい方法は、主ガス放電が発生する前
に、強烈でしかも均一なガスボリュームの前期イオン化
を行うことである。
【０００３】この前期イオン化を提供する１つの方法
は、主ガス放電がオンに切り替わる前に、補助ガス放電
から放出されたＵＶ光でレーザガスを光イオン化するこ
とである。高圧ガスレーザを前期イオン化する周知の方
法には、Ｘ線、スパーク、およびコロナギャップ前期イ
オン化が含まれる。アール・エス・テイラー氏およびケ
ー・イー・レオポルド氏の「長い光学的パルスの磁気ス
パイカ−サステナー−XeCl−レーザの前期イオン化」
（Pre-preionization of a Long Optical Pulse Magnet
ic-Spiker Sustainer XeCl Laser；Rev. Sci. Instum.
65 (12)）（１９９４年１２月）を参照されたい。スパ
ーク法には、スパークギャップ（通常のまたは誘電体表
面によって安定化された）を使用することが含まれ、ま
たコロナギャップ法には、誘電体表面近くのパルスのコ
ロナ状放電を使用することが含まれる。
は、主ガス放電がオンに切り替わる前に、補助ガス放電
から放出されたＵＶ光でレーザガスを光イオン化するこ
とである。高圧ガスレーザを前期イオン化する周知の方
法には、Ｘ線、スパーク、およびコロナギャップ前期イ
オン化が含まれる。アール・エス・テイラー氏およびケ
ー・イー・レオポルド氏の「長い光学的パルスの磁気ス
パイカ−サステナー−XeCl−レーザの前期イオン化」
（Pre-preionization of a Long Optical Pulse Magnet
ic-Spiker Sustainer XeCl Laser；Rev. Sci. Instum.
65 (12)）（１９９４年１２月）を参照されたい。スパ
ーク法には、スパークギャップ（通常のまたは誘電体表
面によって安定化された）を使用することが含まれ、ま
たコロナギャップ法には、誘電体表面近くのパルスのコ
ロナ状放電を使用することが含まれる。
【０００４】コロナギャップの前期イオン化装置を設計
改良することを指向する分野には、誘電体本体の形状お
よび前期イオン化電極の構成が含まれる。マーチェッテ
ィ氏等への米国特許第4,718,072号の公報（プラスの電
位を有する誘電体によって囲まれた、接地された内部前
期イオン化電極を示していて、このプラス電位は、プラ
スにバイアスされた主電極と接触することにより、その
外面に印加される）、欧州特許出願（公開）第EP 0 532
751 A1号公報（主電極の１つの中に埋め込まれた誘電
体によって囲まれた内部前期イオン化電極を示してい
る）、エルドリッジ氏等への米国特許第4,953,174号の
公報（主放電電極と隣接する内部前期イオン化電極を取
り囲む誘電体を示す）を参照されたい。また、アール・
マーチェッティ氏等の「ガスレーザ用の新型のコロナ放
出前期イオン化源）（A New Type of Corona-Discharge
Preionization Source for Gas Lasers）、応用物理学
会誌、56 (11)、１９８４年１２月、およびコーン等へ
の米国特許第4,380,079号の公報も参照されたい。
改良することを指向する分野には、誘電体本体の形状お
よび前期イオン化電極の構成が含まれる。マーチェッテ
ィ氏等への米国特許第4,718,072号の公報（プラスの電
位を有する誘電体によって囲まれた、接地された内部前
期イオン化電極を示していて、このプラス電位は、プラ
スにバイアスされた主電極と接触することにより、その
外面に印加される）、欧州特許出願（公開）第EP 0 532
751 A1号公報（主電極の１つの中に埋め込まれた誘電
体によって囲まれた内部前期イオン化電極を示してい
る）、エルドリッジ氏等への米国特許第4,953,174号の
公報（主放電電極と隣接する内部前期イオン化電極を取
り囲む誘電体を示す）を参照されたい。また、アール・
マーチェッティ氏等の「ガスレーザ用の新型のコロナ放
出前期イオン化源）（A New Type of Corona-Discharge
Preionization Source for Gas Lasers）、応用物理学
会誌、56 (11)、１９８４年１２月、およびコーン等へ
の米国特許第4,380,079号の公報も参照されたい。
【０００５】外部電極回路の再構成は別の分野であり、
この分野ではコロナギャップの前期イオン化装置の設計
の改良努力が注目されている。テイラー氏等の前に引用
した文献、ミュラー−ホルシェ氏への米国特許第5,247,
531号の公報（時間遅延インダクタンスを電極間に含む
主放電電極と同じ高圧電源によって影響を受ける前期イ
オン化電極の励起を示す）、ミュラー−ホルシェ氏への
米国特許第5,247,534号の公報（レーザのガス流を容易
にするように構成され、二次Ｘ線放出特性を示す材料で
形成された流体を含む）、またミュラー−ホルシェ氏へ
の米国特許第5,247,535号の公報（加熱されたカソード
からの電子放出を開示しており、ここでは分離されたア
ノードに入射する電子として放出されたＸ線が、レーザ
のガスボリュームを前期イオン化するように機能する）
を参照されたい。
この分野ではコロナギャップの前期イオン化装置の設計
の改良努力が注目されている。テイラー氏等の前に引用
した文献、ミュラー−ホルシェ氏への米国特許第5,247,
531号の公報（時間遅延インダクタンスを電極間に含む
主放電電極と同じ高圧電源によって影響を受ける前期イ
オン化電極の励起を示す）、ミュラー−ホルシェ氏への
米国特許第5,247,534号の公報（レーザのガス流を容易
にするように構成され、二次Ｘ線放出特性を示す材料で
形成された流体を含む）、またミュラー−ホルシェ氏へ
の米国特許第5,247,535号の公報（加熱されたカソード
からの電子放出を開示しており、ここでは分離されたア
ノードに入射する電子として放出されたＸ線が、レーザ
のガスボリュームを前期イオン化するように機能する）
を参照されたい。
【０００６】ラーソン氏への米国特許第5,337,330号の
公報は、図１（ａ）に示す典型的なコロナ状前期イオン
化装置について記載している。ゴルムレイ氏への米国特
許第5,247,391号の公報およびエルドリッジ氏等への米
国特許第4,953,174号の公報をも参照されたい。図１
（ａ）の前期イオン化装置を有する放電チャンバは、高
圧の主電極１および接地された主電極２を備えている。
この前期イオン化ユニットは２つの内部前期イオン化電
極３ａを備えていて、それぞれの前期イオン化電極３ａ
は、主放電電極１，２間の主放電領域５の一方の側に配
置されている。それぞれの前期イオン化ユニットは、内
部前期イオン化電極３ａを取り巻く全体的に円筒形の誘
電体チューブ（誘電性チューブ）３ｂを備えている。前
期イオン化電極３ａおよび６と誘電体チューブ３ｂとか
らの前期イオン化放電（紫外線放出）４が、主ガス放電
のボリュームを前期イオン化させる。前期イオン化ユニ
ットの一対の外部前期イオン化電極６は、金属プレート
を備えていて、それぞれが近くの主放電電極１（例え
ば、高電位のカソード）と直接接続されている。
公報は、図１（ａ）に示す典型的なコロナ状前期イオン
化装置について記載している。ゴルムレイ氏への米国特
許第5,247,391号の公報およびエルドリッジ氏等への米
国特許第4,953,174号の公報をも参照されたい。図１
（ａ）の前期イオン化装置を有する放電チャンバは、高
圧の主電極１および接地された主電極２を備えている。
この前期イオン化ユニットは２つの内部前期イオン化電
極３ａを備えていて、それぞれの前期イオン化電極３ａ
は、主放電電極１，２間の主放電領域５の一方の側に配
置されている。それぞれの前期イオン化ユニットは、内
部前期イオン化電極３ａを取り巻く全体的に円筒形の誘
電体チューブ（誘電性チューブ）３ｂを備えている。前
期イオン化電極３ａおよび６と誘電体チューブ３ｂとか
らの前期イオン化放電（紫外線放出）４が、主ガス放電
のボリュームを前期イオン化させる。前期イオン化ユニ
ットの一対の外部前期イオン化電極６は、金属プレート
を備えていて、それぞれが近くの主放電電極１（例え
ば、高電位のカソード）と直接接続されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この場合、誘電体チュ
ーブ３ｂに蓄積されたエネルギーは、前期イオン化の段
階の間は、主放電のエネルギーに関して無視できない
が、主放電５にも吸収される。しかしながら、一般に、
誘電体チューブ３ｂの電波インピーダンスが高いため
に、この加えられたエネルギーはレーザ出力を増加させ
ることはない。この誘電体チューブ３ｂは、この電波イ
ンピーダンスが一般に主ガス放電のインピーダンスより
もはるかに高いという充電された伝送ラインによく似た
機能を行う。電波インピーダンスが高いことは、誘電体
チューブ３ｂ全体の分布誘電率（伝送ラインとして）お
よび誘電体チューブ３ｂの内部コロナ放電電極３ａとの
電気的接続ポイントにおける集中誘電率によって引き起
こされる。
ーブ３ｂに蓄積されたエネルギーは、前期イオン化の段
階の間は、主放電のエネルギーに関して無視できない
が、主放電５にも吸収される。しかしながら、一般に、
誘電体チューブ３ｂの電波インピーダンスが高いため
に、この加えられたエネルギーはレーザ出力を増加させ
ることはない。この誘電体チューブ３ｂは、この電波イ
ンピーダンスが一般に主ガス放電のインピーダンスより
もはるかに高いという充電された伝送ラインによく似た
機能を行う。電波インピーダンスが高いことは、誘電体
チューブ３ｂ全体の分布誘電率（伝送ラインとして）お
よび誘電体チューブ３ｂの内部コロナ放電電極３ａとの
電気的接続ポイントにおける集中誘電率によって引き起
こされる。
【０００８】残留エネルギーは、前期イオン化ユニット
の誘電体チューブ３ｂのキャパシタンスと主ガス放電ボ
リュームとの間の高電圧の電気的発振を発生する。これ
らの高電圧の発振は、直接的な高電圧のブレイクダウン
や誘電体チューブ３ｂの開口端部近傍のオーバフラッシ
ングを阻止するための、前期イオン化ユニットの誘電体
チューブ３ｂの能力を著しく低下させるため、好ましく
ない。さらに、これらの発振は、主ガス放電５の品質を
劣化させるため、特に高い反復率で動作している間のレ
ーザの動作を妨げる。そのうえ、これらの発振は、主ガ
ス放電電極１，２および内部コロナ放電電極３ａに対す
る別の摩耗を発生させ、また汚染の原因となり、レーザ
システムの寿命を低下させる。
の誘電体チューブ３ｂのキャパシタンスと主ガス放電ボ
リュームとの間の高電圧の電気的発振を発生する。これ
らの高電圧の発振は、直接的な高電圧のブレイクダウン
や誘電体チューブ３ｂの開口端部近傍のオーバフラッシ
ングを阻止するための、前期イオン化ユニットの誘電体
チューブ３ｂの能力を著しく低下させるため、好ましく
ない。さらに、これらの発振は、主ガス放電５の品質を
劣化させるため、特に高い反復率で動作している間のレ
ーザの動作を妨げる。そのうえ、これらの発振は、主ガ
ス放電電極１，２および内部コロナ放電電極３ａに対す
る別の摩耗を発生させ、また汚染の原因となり、レーザ
システムの寿命を低下させる。
【０００９】図１（ｂ）は、従来の前期イオン化ユニッ
トの構成を示している。この構成では、だだ１つの内部
コロナ放電前期イオン化電極３ａが使用されている。フ
ァーレン氏等への米国特許第4,240,044号の公報を参照
されたい。図２は、図１（ａ）および図１（ｂ）の両方
の前期イオン化ユニットの斜視図である。この前期イオ
ン化ユニットは、内部前期イオン化電極３ａと外部前期
イオン化電極６とを備えている。最も強い放電領域４
は、誘電体チューブ３ｂの外部前期イオン化電極６に最
も近い表面に示されている。
トの構成を示している。この構成では、だだ１つの内部
コロナ放電前期イオン化電極３ａが使用されている。フ
ァーレン氏等への米国特許第4,240,044号の公報を参照
されたい。図２は、図１（ａ）および図１（ｂ）の両方
の前期イオン化ユニットの斜視図である。この前期イオ
ン化ユニットは、内部前期イオン化電極３ａと外部前期
イオン化電極６とを備えている。最も強い放電領域４
は、誘電体チューブ３ｂの外部前期イオン化電極６に最
も近い表面に示されている。
【００１０】従来のコロナ状前期イオン化ユニットにつ
いての別の問題を図３で説明する。図３の前期イオン化
ユニットにおいては、内部前期イオン化電極３ａが誘電
体チューブ３ｂによって取り囲まれた状態で示されてい
る。外部前期イオン化電極６は、誘電体チューブ３ｂの
表面に接触して示されている。誘電体チューブ３ｂは、
この構成では、不満足なことに不均一な放電面４ａを示
すことが多い。不均一な放電面は、一層高い充電密度の
領域からのアーク放電などの不安定性をもたらす。放電
面の均一性不足は、レーザ出力の不安定な「ジッタ」を
引き起こすこともある。このジッタは、あるレーザパル
スから次までの点弧の不安定性を含むことから、連続す
るレーザパルス間の間隔の変動である。この変動すなわ
ちジッタは好ましくなく、またレーザの性能の再現性を
低下させる。
いての別の問題を図３で説明する。図３の前期イオン化
ユニットにおいては、内部前期イオン化電極３ａが誘電
体チューブ３ｂによって取り囲まれた状態で示されてい
る。外部前期イオン化電極６は、誘電体チューブ３ｂの
表面に接触して示されている。誘電体チューブ３ｂは、
この構成では、不満足なことに不均一な放電面４ａを示
すことが多い。不均一な放電面は、一層高い充電密度の
領域からのアーク放電などの不安定性をもたらす。放電
面の均一性不足は、レーザ出力の不安定な「ジッタ」を
引き起こすこともある。このジッタは、あるレーザパル
スから次までの点弧の不安定性を含むことから、連続す
るレーザパルス間の間隔の変動である。この変動すなわ
ちジッタは好ましくなく、またレーザの性能の再現性を
低下させる。
【００１１】別の問題は、図４で説明するような、従来
のコロナ状前期イオン化に関係する。誘電体チューブ３
ｂの外面から放射されたいくつかのＵＶ光は、所望する
ように、主放電ボリューム５を照明する。しかしなが
ら、主放電領域５の外側のいくらかのガスボリューム
も、このＵＶ光によって照明される。このＵＶ光は、必
要とするまたは希望するどちらのガスボリュームよりも
大きなガスボリュームを前期イオン化している。
のコロナ状前期イオン化に関係する。誘電体チューブ３
ｂの外面から放射されたいくつかのＵＶ光は、所望する
ように、主放電ボリューム５を照明する。しかしなが
ら、主放電領域５の外側のいくらかのガスボリューム
も、このＵＶ光によって照明される。このＵＶ光は、必
要とするまたは希望するどちらのガスボリュームよりも
大きなガスボリュームを前期イオン化している。
【００１２】これに関する欠点は、図４で説明されてい
る。図４は、高い反復率の動作で、前期イオン化装置の
外部前期イオン化電極６と接地した主電極２との間のガ
スボリュームを横切って、アーク放電が発生することを
示している。この種のアーク放電は、達成可能な最大の
反復率に制約を加えている。さらに、この種の可視のア
ーク放電が発生する前でさえ、レーザパルスのエネルギ
ーは、付加的に前期イオン化されたガスボリューム内の
寄生的な放電によって著しく減少される。これらの寄生
的な放電は、レーザ動作における不安定性を作り出す。
る。図４は、高い反復率の動作で、前期イオン化装置の
外部前期イオン化電極６と接地した主電極２との間のガ
スボリュームを横切って、アーク放電が発生することを
示している。この種のアーク放電は、達成可能な最大の
反復率に制約を加えている。さらに、この種の可視のア
ーク放電が発生する前でさえ、レーザパルスのエネルギ
ーは、付加的に前期イオン化されたガスボリューム内の
寄生的な放電によって著しく減少される。これらの寄生
的な放電は、レーザ動作における不安定性を作り出す。
【００１３】その上、図４の誘電体チューブ３ｂから離
れる方向を示す矢印を視察すれば分かるように、好まし
くないことだが、主放電領域５から離れる間違った方向
に向かい、誘電体のレーザチャンバの壁に吸収されるＵ
Ｖ光がある。結果として、電荷が壁に蓄積されたり、さ
らに効率の悪いアーク放電や寄生放電が発生する。この
問題に対処するため、特開平3-9582号およびラーソン氏
への米国特許第5,337,330号は、主電極と誘電体のパイ
プとの間の電界強度を減らすために、それぞれ参照番号
６および３６で示すシールド素子を開示している。
れる方向を示す矢印を視察すれば分かるように、好まし
くないことだが、主放電領域５から離れる間違った方向
に向かい、誘電体のレーザチャンバの壁に吸収されるＵ
Ｖ光がある。結果として、電荷が壁に蓄積されたり、さ
らに効率の悪いアーク放電や寄生放電が発生する。この
問題に対処するため、特開平3-9582号およびラーソン氏
への米国特許第5,337,330号は、主電極と誘電体のパイ
プとの間の電界強度を減らすために、それぞれ参照番号
６および３６で示すシールド素子を開示している。
【００１４】本発明の目的は、主放電電極間のガスボリ
ュームを強烈にしかも均一に前期イオン化することによ
って、高品質のガス放電を行うレーザ用の前期イオン化
ユニットを設計することにある。本発明の目的は、ま
た、オーバフラッシングや誘電体チューブの端部でのア
ーク放電を防止する誘電体チューブを提供することであ
る。本発明の別の目的は、誘電体チューブ内に蓄積され
た残留エネルギーから発生する電気的発振を防止するこ
とにある。本発明の目的は、放電チャンバの壁および主
放電領域の外側のガスボリュームを、前期イオン化ユニ
ットの影響から遮蔽する外部前期イオン化電極を提供す
ることにある。
ュームを強烈にしかも均一に前期イオン化することによ
って、高品質のガス放電を行うレーザ用の前期イオン化
ユニットを設計することにある。本発明の目的は、ま
た、オーバフラッシングや誘電体チューブの端部でのア
ーク放電を防止する誘電体チューブを提供することであ
る。本発明の別の目的は、誘電体チューブ内に蓄積され
た残留エネルギーから発生する電気的発振を防止するこ
とにある。本発明の目的は、放電チャンバの壁および主
放電領域の外側のガスボリュームを、前期イオン化ユニ
ットの影響から遮蔽する外部前期イオン化電極を提供す
ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、これらの目的
に適合すると共に、内部前期イオン化電極を備えるガス
レーザ用の前期イオン化装置を提供することによって、
従来の前期イオン化技術の欠点に対処する。本発明に係
るガスレーザ用の前期イオン化装置は、その周りに誘電
体チューブを有する内部前期イオン化電極と、この誘電
体チューブから小さなギャップだけずれて配置された外
部前期イオン化電極とを備える。この内部前期イオン化
電極は、その周りの誘電体チューブおよび誘電体のハウ
ジングから小さいギャップだけずれている外部前期イオ
ン化電極を有する。この誘電体チューブは、外径半径が
異なる曲率の２つの円筒形の領域を含む。この誘電体チ
ューブの一方の端部は開放していて、内部前期イオン化
電極に対して電気的接続が可能とされ、他方の端部は閉
鎖されている。誘電体チューブの開放している端部の半
径は、閉鎖されている端部の半径よりも大きい。内部前
期イオン化電極は、ハウジングを貫通する導電性フィー
ドスルーを介して、前期イオン化チューブの開放端部で
放電チャンバの外側の回路と接続する。この外部回路
は、誘電体のハウジング内のキャパシタンスとして蓄積
された残留エネルギーが引き起こす電圧振動を防止す
る。外部前期イオン化電極は、主放電電極の１つに電気
的に接続されており、内部前期イオン化電極を他方の主
放電電極からシールドして放電電極間のアーク放電を防
止するように形成される。この外部前期イオン化電極
は、外側のガスボリュームおよび放電チャンバの壁を前
期イオン化ユニットからシールドするようにも形成され
る。紫外線半透過の外部前期イオン化電極は、主ガス放
電近くの電界歪みを防止する。
に適合すると共に、内部前期イオン化電極を備えるガス
レーザ用の前期イオン化装置を提供することによって、
従来の前期イオン化技術の欠点に対処する。本発明に係
るガスレーザ用の前期イオン化装置は、その周りに誘電
体チューブを有する内部前期イオン化電極と、この誘電
体チューブから小さなギャップだけずれて配置された外
部前期イオン化電極とを備える。この内部前期イオン化
電極は、その周りの誘電体チューブおよび誘電体のハウ
ジングから小さいギャップだけずれている外部前期イオ
ン化電極を有する。この誘電体チューブは、外径半径が
異なる曲率の２つの円筒形の領域を含む。この誘電体チ
ューブの一方の端部は開放していて、内部前期イオン化
電極に対して電気的接続が可能とされ、他方の端部は閉
鎖されている。誘電体チューブの開放している端部の半
径は、閉鎖されている端部の半径よりも大きい。内部前
期イオン化電極は、ハウジングを貫通する導電性フィー
ドスルーを介して、前期イオン化チューブの開放端部で
放電チャンバの外側の回路と接続する。この外部回路
は、誘電体のハウジング内のキャパシタンスとして蓄積
された残留エネルギーが引き起こす電圧振動を防止す
る。外部前期イオン化電極は、主放電電極の１つに電気
的に接続されており、内部前期イオン化電極を他方の主
放電電極からシールドして放電電極間のアーク放電を防
止するように形成される。この外部前期イオン化電極
は、外側のガスボリュームおよび放電チャンバの壁を前
期イオン化ユニットからシールドするようにも形成され
る。紫外線半透過の外部前期イオン化電極は、主ガス放
電近くの電界歪みを防止する。
【００１６】
【発明の実施の形態】＜ギャップ＞図５は本発明による
ＵＶ前期イオン化装置を示している。この図では、外部
前期イオン化電極１７と内部前期イオン化電極を取り囲
む誘電体チューブ３ｂとの間にギャップ１４が存在す
る。図５の前期イオン化装置の構成は、図３の構成がギ
ャップ１４を備えていないため、図３に示す従来の前期
イオン化装置の構成とは異なる。ギャップの寸法は、１
０〜２００μmの範囲にあることが好ましい。
ＵＶ前期イオン化装置を示している。この図では、外部
前期イオン化電極１７と内部前期イオン化電極を取り囲
む誘電体チューブ３ｂとの間にギャップ１４が存在す
る。図５の前期イオン化装置の構成は、図３の構成がギ
ャップ１４を備えていないため、図３に示す従来の前期
イオン化装置の構成とは異なる。ギャップの寸法は、１
０〜２００μmの範囲にあることが好ましい。
【００１７】前期イオン化装置の外部前期イオン化電極
１７と内部前期イオン化電極３ａを取り囲む誘電体チュ
ーブ３ｂの外面との間の小さな付加的なギャップ１４
は、強烈なバリア放電の領域１５を作り、これにより誘
電体チューブ４ｂの表面がその長さに沿ってほぼ均一に
ＵＶ放射で照らされる。誘電体チューブ３ｂと外部前期
イオン化電極１７との間のギャップ１４は、レーザの性
能を著しく向上させ、図３の従来の構成を用いて作った
表面放電４ａよりも一層均一な前期イオン化表面放電４
ｂを作る。バリア放電領域１５の弱いプラズマは、前期
イオン化放電の初期形成段階の間にギャップ１４を満た
し、誘電体チューブの表面を照らすため、好ましいこと
に誘電体チューブ３ｂにわたって均一な表面放電４ｂの
発生を容易にする。
１７と内部前期イオン化電極３ａを取り囲む誘電体チュ
ーブ３ｂの外面との間の小さな付加的なギャップ１４
は、強烈なバリア放電の領域１５を作り、これにより誘
電体チューブ４ｂの表面がその長さに沿ってほぼ均一に
ＵＶ放射で照らされる。誘電体チューブ３ｂと外部前期
イオン化電極１７との間のギャップ１４は、レーザの性
能を著しく向上させ、図３の従来の構成を用いて作った
表面放電４ａよりも一層均一な前期イオン化表面放電４
ｂを作る。バリア放電領域１５の弱いプラズマは、前期
イオン化放電の初期形成段階の間にギャップ１４を満た
し、誘電体チューブの表面を照らすため、好ましいこと
に誘電体チューブ３ｂにわたって均一な表面放電４ｂの
発生を容易にする。
【００１８】また、好ましいことに、このＵＶの照明
は、前述したジッタを減少させるため、表面コロナ放電
４ｂをさらに安定化させる。すなわち、本発明に基づい
てギャップ１４を導入する場合、前述したパルス間の時
間間隔の変動が著しく減少される。このパルス間隔が一
層均一なため、前期イオン化ユニットの効率および全体
的なレーザの性能が向上する。
は、前述したジッタを減少させるため、表面コロナ放電
４ｂをさらに安定化させる。すなわち、本発明に基づい
てギャップ１４を導入する場合、前述したパルス間の時
間間隔の変動が著しく減少される。このパルス間隔が一
層均一なため、前期イオン化ユニットの効率および全体
的なレーザの性能が向上する。
【００１９】＜誘電体チューブ＞図６（ａ）〜（ｃ）
は、本発明によるＵＶ前期イオン化ユニットの内部前期
イオン化電極３ａを取り囲む誘電体チューブ３ｂの構成
を示す。図６（ａ）は、好ましい誘電体チューブ３ｂの
側面図を示す。この誘電体チューブ３ｂは、アグレッシ
ブハロゲン（例えば、フッ素）を含むレーザガス混合体
の内部で使用するに好適な材料を備える。誘電体チュー
ブ３ｂの材料は、容量的に結合したガス放電を持続させ
ることもできる。すなわち、この材料は強烈な表面の電
気的なガス放電を維持するために十分な誘電体強度を有
している。このために、好ましい誘電体チューブ３ｂ
は、Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックを備えている。Ａｌ2
Ｏ3 の多結晶の形状ならびに結晶形状（サファイアとし
ても周知である）を使用できる。
は、本発明によるＵＶ前期イオン化ユニットの内部前期
イオン化電極３ａを取り囲む誘電体チューブ３ｂの構成
を示す。図６（ａ）は、好ましい誘電体チューブ３ｂの
側面図を示す。この誘電体チューブ３ｂは、アグレッシ
ブハロゲン（例えば、フッ素）を含むレーザガス混合体
の内部で使用するに好適な材料を備える。誘電体チュー
ブ３ｂの材料は、容量的に結合したガス放電を持続させ
ることもできる。すなわち、この材料は強烈な表面の電
気的なガス放電を維持するために十分な誘電体強度を有
している。このために、好ましい誘電体チューブ３ｂ
は、Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックを備えている。Ａｌ2
Ｏ3 の多結晶の形状ならびに結晶形状（サファイアとし
ても周知である）を使用できる。
【００２０】誘電体チューブの前期イオン化装置は、誘
電体チューブ３ｂのそれぞれの２つの端部１６，１８に
おいて、外部前期イオン化電極（図６（ａ）〜（ｃ）で
は図示せず）から内部前期イオン化電極３ａまで、電気
的オーバフラッシングに対する信頼できる保護を持つ必
要がある。このオーバフラッシング、すなわち内部前期
イオン化電極３ａと外部前期イオン化電極１７との間の
直接的なコロナ放電は、好ましくはない。その理由は、
そのような放電は誘電体チューブ３ｂに沿った前期イオ
ン化コロナ放電を終了させて、誘電体チューブの端部１
６，１８で厳しいアーク放電をトリガすることがあり、
結果としてエネルギー消散の増加による誘電体チューブ
３ｂのあり得る損傷または破壊が起こることがあるから
である。
電体チューブ３ｂのそれぞれの２つの端部１６，１８に
おいて、外部前期イオン化電極（図６（ａ）〜（ｃ）で
は図示せず）から内部前期イオン化電極３ａまで、電気
的オーバフラッシングに対する信頼できる保護を持つ必
要がある。このオーバフラッシング、すなわち内部前期
イオン化電極３ａと外部前期イオン化電極１７との間の
直接的なコロナ放電は、好ましくはない。その理由は、
そのような放電は誘電体チューブ３ｂに沿った前期イオ
ン化コロナ放電を終了させて、誘電体チューブの端部１
６，１８で厳しいアーク放電をトリガすることがあり、
結果としてエネルギー消散の増加による誘電体チューブ
３ｂのあり得る損傷または破壊が起こることがあるから
である。
【００２１】少なくともこの理由のために、本発明は閉
鎖（閉塞）した端部１６および開放端部１８を有する好
ましい誘電体チューブ３ｂを提供する。図６（ｂ）は、
誘電体チューブ３ｂの開放端部１８に向かって見た場合
の、誘電体チューブ３ｂの端面図を示す。図６（ｃ）
は、誘電体チューブ３ｂの閉鎖端部１６に向かって見た
場合の、誘電体チューブ３ｂの端面図を示す。
鎖（閉塞）した端部１６および開放端部１８を有する好
ましい誘電体チューブ３ｂを提供する。図６（ｂ）は、
誘電体チューブ３ｂの開放端部１８に向かって見た場合
の、誘電体チューブ３ｂの端面図を示す。図６（ｃ）
は、誘電体チューブ３ｂの閉鎖端部１６に向かって見た
場合の、誘電体チューブ３ｂの端面図を示す。
【００２２】誘電体チューブ３ｂの閉鎖（閉塞）は、閉
鎖端部１６において内部前期イオン化電極３ａを電気的
に絶縁し、その端部１６で直接的なオーバフラッシング
を防止する働きをする。誘電体チューブ３ｂの長さと同
じ長さの誘電体材料で、この端部１６を閉鎖することが
好ましい。この場合、閉鎖端部１６において、誘電体強
度の好ましくない変化は生じない。そうでない場合は、
この変化は、誘電体定数における変化によって引き起こ
される。本発明では、誘電体チューブ３ｂに沿った誘電
体の定数および強度における変化を都合よく避けて、均
一性と前期イオン化効率を向上させる。
鎖端部１６において内部前期イオン化電極３ａを電気的
に絶縁し、その端部１６で直接的なオーバフラッシング
を防止する働きをする。誘電体チューブ３ｂの長さと同
じ長さの誘電体材料で、この端部１６を閉鎖することが
好ましい。この場合、閉鎖端部１６において、誘電体強
度の好ましくない変化は生じない。そうでない場合は、
この変化は、誘電体定数における変化によって引き起こ
される。本発明では、誘電体チューブ３ｂに沿った誘電
体の定数および強度における変化を都合よく避けて、均
一性と前期イオン化効率を向上させる。
【００２３】セラミックから構成されかつ閉鎖端部１６
を有している本発明の誘電体チューブ３ｂは、容易に製
造できるという別の理由によって好適なものである。結
晶のＡｌ2 Ｏ3 、または例えばサファイアから成り、両
端部が開放している誘電体チューブ３ｂは、第１の段階
で成長され、次に第２の段階で一方の端部が閉鎖される
のが好ましい。閉鎖端部１６を含む誘電体チューブ３ｂ
全体の結晶軸方向をコントロールして、優れた誘電体の
均一性および強度を備えた誘電体チューブ３ｂを提供で
きる。
を有している本発明の誘電体チューブ３ｂは、容易に製
造できるという別の理由によって好適なものである。結
晶のＡｌ2 Ｏ3 、または例えばサファイアから成り、両
端部が開放している誘電体チューブ３ｂは、第１の段階
で成長され、次に第２の段階で一方の端部が閉鎖される
のが好ましい。閉鎖端部１６を含む誘電体チューブ３ｂ
全体の結晶軸方向をコントロールして、優れた誘電体の
均一性および強度を備えた誘電体チューブ３ｂを提供で
きる。
【００２４】本発明による閉鎖端部１６を有する誘電体
チューブ３ｂの長さは、内部前期イオン化電極３ａが誘
電体チューブ３ｂによって閉鎖端部１６において完全に
絶縁されているため、閉鎖端部１６で内部前期イオン化
電極３ａからのアーク放電を増加させずに、従来の誘電
体チューブよりも短くすることができる。誘電体チュー
ブ３ｂの長さがレーザチューブ（図示せず）自身の最も
短い長さに節約されるので、この長さを短くすることは
好ましい。例えば、レーザのアクティブなゲインボリュ
ームの長さｌaのレーザチューブの全長ｌtに対する比
は、誘電体チューブ３ｂの長さが同時に増加するので、
１に近くなる。一般に、比ｌa／ｌtが大きくなると、レ
ーザシステム自体の効率は一層高くなる。これは特に周
期が短い高い反復比のレーザに当てはまる。例えば、２
つの開放端部を有する前期イオン化装置の場合は、ｌa
／ｌt≒０．５５であり、一方が閉鎖して、他方が開放
している端部を使用する前期イオン化装置の場合は、ｌ
a／ｌt≒０．７５である。
チューブ３ｂの長さは、内部前期イオン化電極３ａが誘
電体チューブ３ｂによって閉鎖端部１６において完全に
絶縁されているため、閉鎖端部１６で内部前期イオン化
電極３ａからのアーク放電を増加させずに、従来の誘電
体チューブよりも短くすることができる。誘電体チュー
ブ３ｂの長さがレーザチューブ（図示せず）自身の最も
短い長さに節約されるので、この長さを短くすることは
好ましい。例えば、レーザのアクティブなゲインボリュ
ームの長さｌaのレーザチューブの全長ｌtに対する比
は、誘電体チューブ３ｂの長さが同時に増加するので、
１に近くなる。一般に、比ｌa／ｌtが大きくなると、レ
ーザシステム自体の効率は一層高くなる。これは特に周
期が短い高い反復比のレーザに当てはまる。例えば、２
つの開放端部を有する前期イオン化装置の場合は、ｌa
／ｌt≒０．５５であり、一方が閉鎖して、他方が開放
している端部を使用する前期イオン化装置の場合は、ｌ
a／ｌt≒０．７５である。
【００２５】内部前期イオン化電極３ａは規定された外
部電位またはパルス発生器と接続する必要があるため、
誘電体チューブ３ａの一方の端部１６だけしか閉鎖でき
ない。このため、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、開
放端部１８は開口部１９を有する。
部電位またはパルス発生器と接続する必要があるため、
誘電体チューブ３ａの一方の端部１６だけしか閉鎖でき
ない。このため、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、開
放端部１８は開口部１９を有する。
【００２６】それぞれの表面コロナ放電の強度およびオ
ーバフラッシングの可能性は、誘電体チューブ３ｂの比
容量（すなわちキャパシタンス）に大きく依存する。一
方、この比容量は、外部／内部の誘電体チューブの直径
の比の対数にほぼ逆比例する。従って、外部／内部の誘
電体チューブの直径の比が増加することは一般に、表面
コロナ放電の強度およびオーバフラッシングの可能性の
両方を減らすことになる。このため、図６（ａ）に示す
ように、本発明は開放端部１８において誘電体チューブ
３ｂの外径を一層大きくして、開放端部１８におけるキ
ャパシタンスを一層小さくしている。開放端部１８にお
ける誘電体チューブ３ｂの最適な外径および長さは、レ
ーザの全体的な形状設計、印加電圧、電圧パルスのタイ
ミング、およびレーザガスの混合体を含むいくつかの要
因に依存する。いくつかの典型的なデータには以下の要
因が含まれる。 誘電体チューブ３ｂの内径 ： １〜６ｍｍ 閉鎖端部１６における誘電体チューブ３ｂの外径 ： ６〜１０ｍｍ 開放端部１８における誘電体チューブ３ｂの外径 ： ２０〜３０ｍｍ より大きな外径を有する開放端部の長さ ： ５０〜７５ｍｍ 誘電体チューブ３ｂの全長 ： ０．５〜１．０ｍ
ーバフラッシングの可能性は、誘電体チューブ３ｂの比
容量（すなわちキャパシタンス）に大きく依存する。一
方、この比容量は、外部／内部の誘電体チューブの直径
の比の対数にほぼ逆比例する。従って、外部／内部の誘
電体チューブの直径の比が増加することは一般に、表面
コロナ放電の強度およびオーバフラッシングの可能性の
両方を減らすことになる。このため、図６（ａ）に示す
ように、本発明は開放端部１８において誘電体チューブ
３ｂの外径を一層大きくして、開放端部１８におけるキ
ャパシタンスを一層小さくしている。開放端部１８にお
ける誘電体チューブ３ｂの最適な外径および長さは、レ
ーザの全体的な形状設計、印加電圧、電圧パルスのタイ
ミング、およびレーザガスの混合体を含むいくつかの要
因に依存する。いくつかの典型的なデータには以下の要
因が含まれる。 誘電体チューブ３ｂの内径 ： １〜６ｍｍ 閉鎖端部１６における誘電体チューブ３ｂの外径 ： ６〜１０ｍｍ 開放端部１８における誘電体チューブ３ｂの外径 ： ２０〜３０ｍｍ より大きな外径を有する開放端部の長さ ： ５０〜７５ｍｍ 誘電体チューブ３ｂの全長 ： ０．５〜１．０ｍ
【００２７】開放端部１８における誘電体チューブ３ｂ
の外径は、アノードの主電極（図６（ａ）〜（ｃ）では
図示せず）の接近および誘電体チューブ３ｂからグラウ
ンドへのカスケードの電気的ブレイクダウンの可能性に
よって制約を受ける。本発明の好ましい実施形態のよう
に、異なる外径と均一な誘電体特性とを有する誘電体チ
ューブ３ｂは、２つの段階の成長過程を用いて製造でき
る。第１の段階では、第１の外径を有する第１の長さが
形成され、第２の段階では、第２の外径を有する第２の
長さが形成される。第３の段階には、閉鎖端部１６の形
成が含まれる。
の外径は、アノードの主電極（図６（ａ）〜（ｃ）では
図示せず）の接近および誘電体チューブ３ｂからグラウ
ンドへのカスケードの電気的ブレイクダウンの可能性に
よって制約を受ける。本発明の好ましい実施形態のよう
に、異なる外径と均一な誘電体特性とを有する誘電体チ
ューブ３ｂは、２つの段階の成長過程を用いて製造でき
る。第１の段階では、第１の外径を有する第１の長さが
形成され、第２の段階では、第２の外径を有する第２の
長さが形成される。第３の段階には、閉鎖端部１６の形
成が含まれる。
【００２８】「厚い」開放端部１８を有する代わりに、
誘電体チューブ３ｂをフィードスルーとして使用でき
る。すなわち、図６（ｄ）に示すように、レーザ放電チ
ャンバの誘電体の壁２２内の開口部２１を通って誘電体
チューブ３ｂをシールしながら送り込むことができる。
この代替えの実施形態においては、前期イオン化ユニッ
トの誘電体チューブ（フィードスルーチューブ）３ｂ内
の内部前期イオン化電極３ａは、外部電位またはパルス
発生器と容易に接続できる。表面コロナ放電が発生する
可能性があるチューブ３ｂのその部分２３は、ここでは
レーザチャンバの外側に配置されている。都合のよいこ
とに、コロナ放電の開始は、空中ではレーザガスの混合
体と比較するとはるかに低いので、表面コロナ放電の強
度はこの場合は大いに減少される。さらに、オーバフラ
ッシングを信頼性高く防ぐために必要な誘電体チューブ
３ｂの長さは、レーザガス混合体におけるよりも約３倍
から５倍も短い。従って、レーザチューブの全長を短く
することができる。
誘電体チューブ３ｂをフィードスルーとして使用でき
る。すなわち、図６（ｄ）に示すように、レーザ放電チ
ャンバの誘電体の壁２２内の開口部２１を通って誘電体
チューブ３ｂをシールしながら送り込むことができる。
この代替えの実施形態においては、前期イオン化ユニッ
トの誘電体チューブ（フィードスルーチューブ）３ｂ内
の内部前期イオン化電極３ａは、外部電位またはパルス
発生器と容易に接続できる。表面コロナ放電が発生する
可能性があるチューブ３ｂのその部分２３は、ここでは
レーザチャンバの外側に配置されている。都合のよいこ
とに、コロナ放電の開始は、空中ではレーザガスの混合
体と比較するとはるかに低いので、表面コロナ放電の強
度はこの場合は大いに減少される。さらに、オーバフラ
ッシングを信頼性高く防ぐために必要な誘電体チューブ
３ｂの長さは、レーザガス混合体におけるよりも約３倍
から５倍も短い。従って、レーザチューブの全長を短く
することができる。
【００２９】図６（ａ）〜（ｃ）に示す好ましい実施形
態に戻って説明する。内部前期イオン化電極３ａは、誘
電体チューブ３ｂの開放端部１８から突出して示されて
いる内部前期イオン化電極３ａのまさに端部の接続ポイ
ント２０において、外部電位（図示せず）と接続するこ
とが好ましい。開放端部１８における前期イオン化チュ
ーブ３ｂの壁の厚さを大きくすることによって、内部前
期イオン化電極３ａからの「オーバフラッシング」の危
険を減少させながら、外部電位を接続ポイント２０で前
期イオン化装置の内部前期イオン化電極３ａに加えるこ
とができる。
態に戻って説明する。内部前期イオン化電極３ａは、誘
電体チューブ３ｂの開放端部１８から突出して示されて
いる内部前期イオン化電極３ａのまさに端部の接続ポイ
ント２０において、外部電位（図示せず）と接続するこ
とが好ましい。開放端部１８における前期イオン化チュ
ーブ３ｂの壁の厚さを大きくすることによって、内部前
期イオン化電極３ａからの「オーバフラッシング」の危
険を減少させながら、外部電位を接続ポイント２０で前
期イオン化装置の内部前期イオン化電極３ａに加えるこ
とができる。
【００３０】前期イオン化装置の内部前期イオン化電極
３ａは、動作中は誘電体チューブ３ｂの内部空間全体を
ほぼ充填して、前期イオン化放電と内部前期イオン化電
極３ａとの間の強い容量性結合を容易にすることが好ま
しい。このことは、内部前期イオン化電極３ａと誘電体
チューブ３ｂとの間のどのような空間も最小に保つ必要
があるためである。内部前期イオン化電極３ａが動作中
に誘電体チューブ３ｂに対して示す可能性があるいかな
る増大した熱膨張率も許容するためだけのわずかな空間
は設けてもよい。
３ａは、動作中は誘電体チューブ３ｂの内部空間全体を
ほぼ充填して、前期イオン化放電と内部前期イオン化電
極３ａとの間の強い容量性結合を容易にすることが好ま
しい。このことは、内部前期イオン化電極３ａと誘電体
チューブ３ｂとの間のどのような空間も最小に保つ必要
があるためである。内部前期イオン化電極３ａが動作中
に誘電体チューブ３ｂに対して示す可能性があるいかな
る増大した熱膨張率も許容するためだけのわずかな空間
は設けてもよい。
【００３１】内部前期イオン化電極３ａは、金属のチュ
ーブまたは均質の金属ロッドを備えることが好ましい。
チューブの長さに沿って短い長手方向のスリットを有す
る薄い壁で仕切った可撓性の金属チューブも使用でき
る。この後者の「スリット」設計によって、前述した内
部前期イオン化電極３ａと誘電体チューブ３ｂとの間の
小さい空間が提供される。これによって、誘電体チュー
ブ３ｂに対して熱的にもたらされた機械的ひずみが最小
にされる。このスリットは、金属の内部前期イオン化電
極３ａ用の膨張空間を提供する。内部前期イオン化電極
３ａは、導電性の液体を備えてもよい。
ーブまたは均質の金属ロッドを備えることが好ましい。
チューブの長さに沿って短い長手方向のスリットを有す
る薄い壁で仕切った可撓性の金属チューブも使用でき
る。この後者の「スリット」設計によって、前述した内
部前期イオン化電極３ａと誘電体チューブ３ｂとの間の
小さい空間が提供される。これによって、誘電体チュー
ブ３ｂに対して熱的にもたらされた機械的ひずみが最小
にされる。このスリットは、金属の内部前期イオン化電
極３ａ用の膨張空間を提供する。内部前期イオン化電極
３ａは、導電性の液体を備えてもよい。
【００３２】＜フィードスルー＞図７（ａ）および
（ｂ）は、それぞれ、本発明によるレーザ放電チャンバ
の軸方向の断面図および側面断面図を示す。主放電電極
１，２は、それぞれ、放電チャンバの上部および底部に
沿って互いに対向している。内部前期イオン化電極３ａ
および外部前期イオン化電極３ｂを有する２つの前期イ
オン化ユニットが示されている。主放電領域５が、主電
極１，２間に存在する。上部主電極１に接続された一対
の外部前期イオン化電極２７が示されている。この上部
主電極１はカソード、すなわち高電位の主電極１である
ことが好ましい。フィードスルー２４は外側から放電チ
ャンバをシールできるように貫通し、外部回路２６（放
電チャンバの外部）を前期イオン化ユニットの内部前期
イオン化電極３ａに接続できるようにすることが好まし
い。一組のピーキングコンデンサ２５も示されている。
このピーキングコンデンサは、主放電を電気的にポンピ
ングするために使用される。それらの値は放電とガス混
合体の構成に依存しており、通常、約５ｎＦから約５０
ｎＦの範囲にある。
（ｂ）は、それぞれ、本発明によるレーザ放電チャンバ
の軸方向の断面図および側面断面図を示す。主放電電極
１，２は、それぞれ、放電チャンバの上部および底部に
沿って互いに対向している。内部前期イオン化電極３ａ
および外部前期イオン化電極３ｂを有する２つの前期イ
オン化ユニットが示されている。主放電領域５が、主電
極１，２間に存在する。上部主電極１に接続された一対
の外部前期イオン化電極２７が示されている。この上部
主電極１はカソード、すなわち高電位の主電極１である
ことが好ましい。フィードスルー２４は外側から放電チ
ャンバをシールできるように貫通し、外部回路２６（放
電チャンバの外部）を前期イオン化ユニットの内部前期
イオン化電極３ａに接続できるようにすることが好まし
い。一組のピーキングコンデンサ２５も示されている。
このピーキングコンデンサは、主放電を電気的にポンピ
ングするために使用される。それらの値は放電とガス混
合体の構成に依存しており、通常、約５ｎＦから約５０
ｎＦの範囲にある。
【００３３】前期イオン化ユニットの内部前期イオン化
電極３ａは、従来は第２の主放電電極２に直接接続され
ている。この主放電電極２は、接地電位のアノードであ
る。しかしながら、この従来の方法は、誘電体チューブ
３ｂに蓄積された残留エネルギーから発生する減衰しな
い電気的発振を引き起こす。このため、本発明の好まし
い実施形態による前期イオン化ユニットのそれぞれの内
部前期イオン化電極３ａは、フィードスルー２４を経由
して放電チャンバの外部に配置された補助回路２６に接
続されている。この補助回路２６は、接地電位に接続さ
れた抵抗であることが好ましい。補助回路２６の抵抗の
抵抗値は、前期イオン化装置の発振形状の電波インピー
ダンスと同等またはそれよりも一層大きい。前期イオン
化ユニットの典型的な電波インピーダンスの値は、ＲW
＝（Ｌ／Ｃ）0.5＝８〜１５Ωである。抵抗の好ましい
抵抗値は、Ｒ＝３０〜７０Ωである。外部の補助回路２
６の抵抗は、前期イオン化段階の間には重要な役割を演
じないが、前期イオン化段階の後では、前期イオン化装
置の発振を著しく減衰させる働きをする。これらの好ま
しくない電圧の発振を減少、または防止することは、前
期イオン化ユニットの信頼性を高め寿命を増加させる。
電極３ａは、従来は第２の主放電電極２に直接接続され
ている。この主放電電極２は、接地電位のアノードであ
る。しかしながら、この従来の方法は、誘電体チューブ
３ｂに蓄積された残留エネルギーから発生する減衰しな
い電気的発振を引き起こす。このため、本発明の好まし
い実施形態による前期イオン化ユニットのそれぞれの内
部前期イオン化電極３ａは、フィードスルー２４を経由
して放電チャンバの外部に配置された補助回路２６に接
続されている。この補助回路２６は、接地電位に接続さ
れた抵抗であることが好ましい。補助回路２６の抵抗の
抵抗値は、前期イオン化装置の発振形状の電波インピー
ダンスと同等またはそれよりも一層大きい。前期イオン
化ユニットの典型的な電波インピーダンスの値は、ＲW
＝（Ｌ／Ｃ）0.5＝８〜１５Ωである。抵抗の好ましい
抵抗値は、Ｒ＝３０〜７０Ωである。外部の補助回路２
６の抵抗は、前期イオン化段階の間には重要な役割を演
じないが、前期イオン化段階の後では、前期イオン化装
置の発振を著しく減衰させる働きをする。これらの好ま
しくない電圧の発振を減少、または防止することは、前
期イオン化ユニットの信頼性を高め寿命を増加させる。
【００３４】この外部電気回路２６は、さらに複雑な受
動および／または能動の電気構成部品を含むことができ
る。内部前期イオン化電極３ａに接続されたこの外部回
路２６は、所望の形状と周期の電気的パルスを提供する
ことができる。フィードスルー２４は、内部前期イオン
化電極３ａをこれらまたは他の各種の有用な外部電気装
置２６の何れかと接触を行わせる。
動および／または能動の電気構成部品を含むことができ
る。内部前期イオン化電極３ａに接続されたこの外部回
路２６は、所望の形状と周期の電気的パルスを提供する
ことができる。フィードスルー２４は、内部前期イオン
化電極３ａをこれらまたは他の各種の有用な外部電気装
置２６の何れかと接触を行わせる。
【００３５】図７（ｂ）は、本発明の好ましい実施形態
に基づいて、前期イオン化装置をガス放電チャンバ内の
位置に固定する方法を示している。前期イオン化装置の
誘電体チューブ３ｂの長さ方向に沿って間隔を置いて配
置されているいくつかのホルダ２８は、誘電体チューブ
３ｂを放電チャンバ内に吊り下げる。これらのホルダ２
８の数は、前期イオン化ユニットの寸法と構成に依存す
る。少なくとも１つのホルダ２８は誘電体チューブ３ｂ
の各端部を固定し、また別の中間のホルダ２８も使用で
きる。これらのホルダを使用することによって、前期イ
オン化ユニットの外部前期イオン化電極２７と誘電体チ
ューブ３ｂとの間の、図５に示すような好ましくは１０
〜２００μｍの小さなギャップ１４のような設計の柔軟
性が提供される。誘電体チューブのホルダ２８は、誘電
体の材料（例えば、セラミック）で作り、ホルダ２８に
よる電界の妨害を避けることが好ましい。
に基づいて、前期イオン化装置をガス放電チャンバ内の
位置に固定する方法を示している。前期イオン化装置の
誘電体チューブ３ｂの長さ方向に沿って間隔を置いて配
置されているいくつかのホルダ２８は、誘電体チューブ
３ｂを放電チャンバ内に吊り下げる。これらのホルダ２
８の数は、前期イオン化ユニットの寸法と構成に依存す
る。少なくとも１つのホルダ２８は誘電体チューブ３ｂ
の各端部を固定し、また別の中間のホルダ２８も使用で
きる。これらのホルダを使用することによって、前期イ
オン化ユニットの外部前期イオン化電極２７と誘電体チ
ューブ３ｂとの間の、図５に示すような好ましくは１０
〜２００μｍの小さなギャップ１４のような設計の柔軟
性が提供される。誘電体チューブのホルダ２８は、誘電
体の材料（例えば、セラミック）で作り、ホルダ２８に
よる電界の妨害を避けることが好ましい。
【００３６】＜外部前期イオン化電極の構成＞前期イオ
ン化には、誘電体チューブ３ｂの表面近くのガス放電が
含まれる。このガス放電は、内部前期イオン化電極３ａ
と外部前期イオン化電極２７との間の容量性結合によっ
て持続される。内部前期イオン化電極３ａおよび外部前
期イオン化電極２７は、それぞれ、それらの位置が誘電
体チューブ３ｂの内側および外側にあるため、そのよう
に名付けられている。
ン化には、誘電体チューブ３ｂの表面近くのガス放電が
含まれる。このガス放電は、内部前期イオン化電極３ａ
と外部前期イオン化電極２７との間の容量性結合によっ
て持続される。内部前期イオン化電極３ａおよび外部前
期イオン化電極２７は、それぞれ、それらの位置が誘電
体チューブ３ｂの内側および外側にあるため、そのよう
に名付けられている。
【００３７】高い反復率でパルスガス放電レーザが動作
する間に発生する典型的な問題は、図４に示すようなア
ーク放電４である。ここで、図８を参照する。本発明の
好ましい実施形態によるガス放電レーザの性能は、その
外部前期イオン化電極２７がこのアーク放電４を防止す
るか或いは少なくするように特に設計されているので、
高い反復率において改良されている。
する間に発生する典型的な問題は、図４に示すようなア
ーク放電４である。ここで、図８を参照する。本発明の
好ましい実施形態によるガス放電レーザの性能は、その
外部前期イオン化電極２７がこのアーク放電４を防止す
るか或いは少なくするように特に設計されているので、
高い反復率において改良されている。
【００３８】図８に示す外部前期イオン化電極２７は、
主放電電極１に接続され、好ましくは厚さが５０〜５０
０μｍの範囲の薄いシートメタルまたはメタルフォイル
などの導電材料から作られる。主放電電極１から、各外
部前期イオン化電極２７が、内部前期イオン化電極３ａ
を含むその関連する誘電体チューブ３ｂの上と外側の周
りにわたる経路上の誘電体チューブ３ｂに近付くように
形成される。外部前期イオン化電極２７のいかなる部分
も誘電体チューブ３ｂと第１の主放電電極１との間に無
いことが好ましい。外部前期イオン化電極２７は、誘電
体チューブ３ｂを取り巻き、第１の主放電電極１と第２
の主放電電極２との間の主放電領域５に対して開放する
ような形状であることが好ましい。外部前期イオン化電
極２７は、誘電体チューブ３ｂと隣接するチャンバの壁
すなわち絶縁された隣接するチャンバの壁との間に挿入
されることが好ましい。
主放電電極１に接続され、好ましくは厚さが５０〜５０
０μｍの範囲の薄いシートメタルまたはメタルフォイル
などの導電材料から作られる。主放電電極１から、各外
部前期イオン化電極２７が、内部前期イオン化電極３ａ
を含むその関連する誘電体チューブ３ｂの上と外側の周
りにわたる経路上の誘電体チューブ３ｂに近付くように
形成される。外部前期イオン化電極２７のいかなる部分
も誘電体チューブ３ｂと第１の主放電電極１との間に無
いことが好ましい。外部前期イオン化電極２７は、誘電
体チューブ３ｂを取り巻き、第１の主放電電極１と第２
の主放電電極２との間の主放電領域５に対して開放する
ような形状であることが好ましい。外部前期イオン化電
極２７は、誘電体チューブ３ｂと隣接するチャンバの壁
すなわち絶縁された隣接するチャンバの壁との間に挿入
されることが好ましい。
【００３９】外部前期イオン化電極は、誘電体チューブ
３ｂ上の主電極１から水平に離れる方向に送られる部分
３２を有することが好ましい。チューブ３ｂの下側で第
１の部分３２の反対側の別の部分３４は、誘電体チュー
ブ３ｂに向かって屈曲されている端部３６を有する。こ
の屈曲された端部３６は、誘電体チューブ３ｂの長さ方
向に沿って一定のギャップだけ誘電体チューブ３ｂから
離して配置することが好ましい。
３ｂ上の主電極１から水平に離れる方向に送られる部分
３２を有することが好ましい。チューブ３ｂの下側で第
１の部分３２の反対側の別の部分３４は、誘電体チュー
ブ３ｂに向かって屈曲されている端部３６を有する。こ
の屈曲された端部３６は、誘電体チューブ３ｂの長さ方
向に沿って一定のギャップだけ誘電体チューブ３ｂから
離して配置することが好ましい。
【００４０】本発明の前期イオン化装置の外部前期イオ
ン化電極２７は、前述した方法で設計されて多くの利点
を有している。外部前期イオン化電極２７は、第２の主
放電電極２から誘電体チューブ３ｂを遮蔽する。この遮
蔽によって、図４に示すアーク放電４が減少または防止
され、結果として優れた性能を生じさせる。主放電領域
５の外側の、特に下流のアーク放電４が通常発生するガ
ス放電チャンバの壁近くのガスボリュームは、外部前期
イオン化電極２７の遮蔽効果により前期イオン化されな
いので、このアーク放電は減少または防止される。
ン化電極２７は、前述した方法で設計されて多くの利点
を有している。外部前期イオン化電極２７は、第２の主
放電電極２から誘電体チューブ３ｂを遮蔽する。この遮
蔽によって、図４に示すアーク放電４が減少または防止
され、結果として優れた性能を生じさせる。主放電領域
５の外側の、特に下流のアーク放電４が通常発生するガ
ス放電チャンバの壁近くのガスボリュームは、外部前期
イオン化電極２７の遮蔽効果により前期イオン化されな
いので、このアーク放電は減少または防止される。
【００４１】都合のよいことに、本発明の外部前期イオ
ン化電極２７の設計によって、従来技術のように（図４
参照）、外部前期イオン化電極２７によって不所望に遮
蔽されることがないので、主ガス放電ボリュームの照明
が向上する。本発明の外部前期イオン化電極２７の設計
によって、主放電電極１，２間のガス流の速度を増加さ
せる必要がなく、動作中に一層高い反復率を達成するこ
とも可能にされる。
ン化電極２７の設計によって、従来技術のように（図４
参照）、外部前期イオン化電極２７によって不所望に遮
蔽されることがないので、主ガス放電ボリュームの照明
が向上する。本発明の外部前期イオン化電極２７の設計
によって、主放電電極１，２間のガス流の速度を増加さ
せる必要がなく、動作中に一層高い反復率を達成するこ
とも可能にされる。
【００４２】外部前期イオン化電極２７は、それらの対
応する誘電体チューブ３ｂよりも全体的に短い。従来の
外部前期イオン化電極６の両端部は、一般に極めて先鋭
（シャープ）であり、２５〜２５０μｍの曲率半径を有
している。そのため、結果として、従来の外部前期イオ
ン化電極の両端部の周りのローカルな電界強度が高めら
れる。その結果、従来の内部前期イオン化電極３ａと従
来の外部前期イオン化電極６との間に発生するアーク放
電の可能性は、好ましくないことだが、高い。ローカル
な電界を高めることは、誘電体チューブ３ｂの電気的ス
トレスも増加させて、その信頼性を低下させる。
応する誘電体チューブ３ｂよりも全体的に短い。従来の
外部前期イオン化電極６の両端部は、一般に極めて先鋭
（シャープ）であり、２５〜２５０μｍの曲率半径を有
している。そのため、結果として、従来の外部前期イオ
ン化電極の両端部の周りのローカルな電界強度が高めら
れる。その結果、従来の内部前期イオン化電極３ａと従
来の外部前期イオン化電極６との間に発生するアーク放
電の可能性は、好ましくないことだが、高い。ローカル
な電界を高めることは、誘電体チューブ３ｂの電気的ス
トレスも増加させて、その信頼性を低下させる。
【００４３】この電界強度の増大は、外部前期イオン化
電極２７の両端部の半径ｒが増加するため、本発明の好
ましい実施形態においては避けることができる。この半
径を増大させる好ましい方法は、図９に示すように、外
部前期イオン化電極２７の両端部に金属リング３８を設
けることである。金属リング３８の内径ｄiは、誘電体
チューブ３ｂの外径にほぼ等しいことが好ましい。金属
リング３８の外径ｄaは、このため誘電体チューブ３ｂ
の直径よりも著しく大きい。金属リング３８の外面の曲
率半径ｒは、ｒ＝（ｄa−ｄi）／４として計算される。
典型的な値は、 ｄi＝６〜１０ｍｍ ｄa＝１０〜１５ｍｍ ｒ＝１〜２ｍｍである。 この曲率半径ｒは、外部前期イオン化電極２７の両端部
からのアーク放電を防止するのに十分である。
電極２７の両端部の半径ｒが増加するため、本発明の好
ましい実施形態においては避けることができる。この半
径を増大させる好ましい方法は、図９に示すように、外
部前期イオン化電極２７の両端部に金属リング３８を設
けることである。金属リング３８の内径ｄiは、誘電体
チューブ３ｂの外径にほぼ等しいことが好ましい。金属
リング３８の外径ｄaは、このため誘電体チューブ３ｂ
の直径よりも著しく大きい。金属リング３８の外面の曲
率半径ｒは、ｒ＝（ｄa−ｄi）／４として計算される。
典型的な値は、 ｄi＝６〜１０ｍｍ ｄa＝１０〜１５ｍｍ ｒ＝１〜２ｍｍである。 この曲率半径ｒは、外部前期イオン化電極２７の両端部
からのアーク放電を防止するのに十分である。
【００４４】＜半透過の外部前期イオン化電極＞従来の
コロナタイプの前期イオン化装置の構成の主放電電極
１，２間の電界は、前期イオン化ユニットの電界によっ
て引き起こされた大きな固有の勾配によって歪められ
る。誘電体チューブ３ｂに対する表面放電が、主放電の
領域における電界のこの歪みを発生させる。その歪み
は、半透過電極４７に基づいて、図１０に示す本発明の
外部前期イオン化電極２７の修正された性質によって減
少される。この半透過電極４７は、主放電領域５および
接地された主電極２からの前期イオン化装置の電界を一
層良く遮蔽する。歪みが減少することによって、結果と
してレーザの動作が、特に高い反復率で一層安定する。
コロナタイプの前期イオン化装置の構成の主放電電極
１，２間の電界は、前期イオン化ユニットの電界によっ
て引き起こされた大きな固有の勾配によって歪められ
る。誘電体チューブ３ｂに対する表面放電が、主放電の
領域における電界のこの歪みを発生させる。その歪み
は、半透過電極４７に基づいて、図１０に示す本発明の
外部前期イオン化電極２７の修正された性質によって減
少される。この半透過電極４７は、主放電領域５および
接地された主電極２からの前期イオン化装置の電界を一
層良く遮蔽する。歪みが減少することによって、結果と
してレーザの動作が、特に高い反復率で一層安定する。
【００４５】半透過電極４７は、少なくとも一部は金属
ワイヤメッシュまたは多孔フォイルから成ることが好ま
しい。半透過電極４７は前期イオン化ユニットを部分的
にカバーし、主放電領域５を前期イオン化ユニットの電
界から遮蔽して、そこの電界歪みを防止している。
ワイヤメッシュまたは多孔フォイルから成ることが好ま
しい。半透過電極４７は前期イオン化ユニットを部分的
にカバーし、主放電領域５を前期イオン化ユニットの電
界から遮蔽して、そこの電界歪みを防止している。
【００４６】図１０に示す好ましい構成には、サポート
エレメント４８および４９が含まれる。このサポートエ
レメント４８は外部前期イオン化電極を支持し、金属ま
たは他の導体から構成することが好ましい。サポートエ
レメント４９は、誘電体チューブ３ｂを支持し、適切な
誘電体特性を有するセラミックまたは他の絶縁体から構
成することが好ましい。
エレメント４８および４９が含まれる。このサポートエ
レメント４８は外部前期イオン化電極を支持し、金属ま
たは他の導体から構成することが好ましい。サポートエ
レメント４９は、誘電体チューブ３ｂを支持し、適切な
誘電体特性を有するセラミックまたは他の絶縁体から構
成することが好ましい。
【００４７】前述した本発明の目的は、このように満足
される。外部前期イオン化電極２７と誘電体チューブ３
ｂとの間のギャップ１４（図５参照）は、主放電電極間
のガスボリュームを強烈でしかも均一に前期イオン化す
ることによって、高品質のガス放電を提供する。このギ
ャップ１４によって、誘電体チューブ３ｂの表面４ｂを
その長さ方向に沿ってＵＶ放射で均一に照明することが
可能になる。開放端部１８および閉鎖端部１６を有し
て、この開放端部１８の外径を大きくするように誘電体
チューブ３ｂを設計することによって、それぞれの誘電
体チューブの端部１６，１８におけるオーバフラッシン
グとアーク放電とが減少する。誘電体チューブ内に蓄積
された残留エネルギーから発生する電気的発振は、フィ
ードスルーを介して内部前期イオン化電極を外部回路に
接続することによって避けることができる。外部前期イ
オン化電極２７の設計によって、放電チャンバの壁およ
び主放電領域５の外側のガスボリュームを前期イオン化
ユニットの影響から遮蔽して、主放電領域の照明を増大
させる。半透過電極４７によって、主放電領域５の電界
歪みが減少する。
される。外部前期イオン化電極２７と誘電体チューブ３
ｂとの間のギャップ１４（図５参照）は、主放電電極間
のガスボリュームを強烈でしかも均一に前期イオン化す
ることによって、高品質のガス放電を提供する。このギ
ャップ１４によって、誘電体チューブ３ｂの表面４ｂを
その長さ方向に沿ってＵＶ放射で均一に照明することが
可能になる。開放端部１８および閉鎖端部１６を有し
て、この開放端部１８の外径を大きくするように誘電体
チューブ３ｂを設計することによって、それぞれの誘電
体チューブの端部１６，１８におけるオーバフラッシン
グとアーク放電とが減少する。誘電体チューブ内に蓄積
された残留エネルギーから発生する電気的発振は、フィ
ードスルーを介して内部前期イオン化電極を外部回路に
接続することによって避けることができる。外部前期イ
オン化電極２７の設計によって、放電チャンバの壁およ
び主放電領域５の外側のガスボリュームを前期イオン化
ユニットの影響から遮蔽して、主放電領域の照明を増大
させる。半透過電極４７によって、主放電領域５の電界
歪みが減少する。
【００４８】当業者は、今開示された好ましい実施形態
は本発明の範囲および精神からもとることなく、多数の
適用および修正を受けることは理解されよう。このた
め、添付した特許請求の範囲内で、本発明は特に前述し
た以外でも実施できることは理解されよう。
は本発明の範囲および精神からもとることなく、多数の
適用および修正を受けることは理解されよう。このた
め、添付した特許請求の範囲内で、本発明は特に前述し
た以外でも実施できることは理解されよう。
【図１】従来の前期イオン化ユニットを示すものであっ
て、図１（ａ）は、２つの内部および外部の前期イオン
化電極対とＵＶで前期イオン化された活性ボリュームと
を有する高い反復率のパルス放電レーザの放電チャンバ
の従来の構成を示す図、図１（ｂ）は、１つの内部およ
び外部の電極対しか備えていない図１（ａ）の構成を示
す図である。
て、図１（ａ）は、２つの内部および外部の前期イオン
化電極対とＵＶで前期イオン化された活性ボリュームと
を有する高い反復率のパルス放電レーザの放電チャンバ
の従来の構成を示す図、図１（ｂ）は、１つの内部およ
び外部の電極対しか備えていない図１（ａ）の構成を示
す図である。
【図２】誘電体表面によって安定化されたガス放電を有
する従来のＵＶ前期イオン化ユニットの軸方向の形状を
示す図である。
する従来のＵＶ前期イオン化ユニットの軸方向の形状を
示す図である。
【図３】内部前期イオン化電極を取り囲む誘電体チュー
ブと接触する外部前期イオン化電極を有する従来のＵＶ
前期イオン化装置を示す図である。
ブと接触する外部前期イオン化電極を有する従来のＵＶ
前期イオン化装置を示す図である。
【図４】従来の外部前期イオン化電極を有するＵＶ前期
イオン化装置の構成を示す図である。
イオン化装置の構成を示す図である。
【図５】外部前期イオン化電極と内部前期イオン化電極
を取り囲む誘電体チューブとの間にギャップが存在す
る、本発明に係るＵＶ前期イオン化装置を示す図であ
る。
を取り囲む誘電体チューブとの間にギャップが存在す
る、本発明に係るＵＶ前期イオン化装置を示す図であ
る。
【図６】本発明のＵＶ前期イオン化装置を示す図であっ
て、図６（ａ）は、本発明のＵＶ前期イオン化装置の内
部前期イオン化電極を取り囲む誘電体チューブの好適な
実施形態の側面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の誘電体
チューブの開放端部に向かって見た場合の誘電体チュー
ブの端面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）の誘電体チュー
ブの閉鎖端部に向かって見た場合の誘電体チューブの端
面図、図６（ｄ）は、誘電体チューブを放電チャンバの
壁内の開口部を通して送り込むようにした別の実施形態
の側面図である。
て、図６（ａ）は、本発明のＵＶ前期イオン化装置の内
部前期イオン化電極を取り囲む誘電体チューブの好適な
実施形態の側面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の誘電体
チューブの開放端部に向かって見た場合の誘電体チュー
ブの端面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）の誘電体チュー
ブの閉鎖端部に向かって見た場合の誘電体チューブの端
面図、図６（ｄ）は、誘電体チューブを放電チャンバの
壁内の開口部を通して送り込むようにした別の実施形態
の側面図である。
【図７】本発明に係るガス放電レーザの放電チャンバを
示すものであって、図７（ａ）は、本発明に係るガス放
電レーザの放電チャンバの軸方向の断面図、図７（ｂ）
は、図７（ａ）の放電チャンバの側面図である。
示すものであって、図７（ａ）は、本発明に係るガス放
電レーザの放電チャンバの軸方向の断面図、図７（ｂ）
は、図７（ａ）の放電チャンバの側面図である。
【図８】本発明に係る外部前期イオン化電極を用いて構
成したＵＶ前期イオン化装置の構成を示す図である。
成したＵＶ前期イオン化装置の構成を示す図である。
【図９】本発明に係る金属リングを外部前期イオン化電
極の端部に設けた前期イオン化ユニットを示す図であ
る。
極の端部に設けた前期イオン化ユニットを示す図であ
る。
【図１０】本発明に係る半透過の外部前期イオン化電極
を備える前期イオン化装置の構成の軸方向の断面図であ
る。
を備える前期イオン化装置の構成の軸方向の断面図であ
る。
１ 主放電電極 ２ 主放電電極 ３ａ 内部前期イオン化電極 ３ｂ 誘電体チューブ ４ 前期イオン化放電 ５ 主放電領域 ６ 外部前期イオン化電極 １４ ギャップ １５ バリア放電領域 １６ 閉鎖端部 １７ 外部前期イオン化電極 １８ 開放端部 ２０ 接続ポイント ２６ 外部回路 ２７ 外部前期イオン化電極 ２８ ホルダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591283936 ラムダ・フィジーク・ゲゼルシャフト・ツ ァ・ヘルシュテルンク・フォン・ラーゼル ン・ミット・ベシュレンクテル・ハフツン グ ＬＡＭＢＤＡ ＰＨＹＳＩＫ ＧＥＳＥＬ ＬＳＣＨＡＦＴ ＺＵＲ ＨＥＲＳＴＥＬ ＬＵＮＧ ＶＯＮ ＬＡＳＥＲＮ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵ ＮＧ ドイツ連邦共和国、37079 ゲッティンゲ ン、ハンス−ベックラー−シュトラーセ 12 (72)発明者 イゴール・ブラーギン ドイツ連邦共和国、37077 ゲッティンゲ ン、アム・ハイリゲンホイシェン １アー (72)発明者 ウルリヒ・レープハン ドイツ連邦共和国、37077 ゲッティンゲ ン、ペトロイスボーゲン 42 (72)発明者 ウーヴェ・シュタム ドイツ連邦共和国、37085 ゲッティンゲ ン、ハインホルツヴェーク 29 (72)発明者 ディルク・バスティンク ドイツ連邦共和国、37079 ゲッティンゲ ン、アム・ヴィンターベルク 15
Claims (45)
- 【請求項１】 ガスレーザ用の前期イオン化装置であっ
て、 細長い内部前期イオン化電極と、 上記内部前期イオン化電極を取り囲む細長い誘電体チュ
ーブと、 上記内部前期イオン化電極とは異なる電位で、バリア放
電領域がギャップ間に形成されるのに十分なギャップを
規定するために上記誘電体チューブから間隔をおいて配
置された外部前期イオン化電極と、を備えることを特徴
とする前期イオン化装置。 - 【請求項２】 上記誘電体チューブの長さ方向に沿って
間隔をおいて配置された複数のホルダにより、上記誘電
体チューブをガス放電レーザの放電チャンバ内に固定す
ることを特徴とする請求項１に記載の前期イオン化装
置。 - 【請求項３】 上記ギャップが１０μｍと２００μｍと
の間の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の前
期イオン化装置。 - 【請求項４】 上記ギャップが上記外部前期イオン化電
極のエッジと上記誘電体チューブの外側との間に設けら
れることを特徴とする請求項１に記載の前期イオン化装
置。 - 【請求項５】 上記外部前期イオン化電極が、上記ギャ
ップを規定する上記誘電体チューブの径方向にほぼ沿っ
た方向に延びる上記エッジを除いて、上記誘電体チュー
ブの外面のほぼ接線方向に形成されることを特徴とする
請求項４に記載の前期イオン化装置。 - 【請求項６】 上記ガスレーザがエキシマーレーザおよ
びＦ2 レーザの何れか一方であることを特徴とする請求
項１に記載の前期イオン化装置。 - 【請求項７】 細長い内部前期イオン化電極用の誘電体
チューブであって、 内部は電極を収容するために中空であり、上記誘電体チ
ューブの一方の端部は閉鎖され、反対側の端部は開放さ
れていて、上記内部前期イオン化電極と電気的接続がな
されるほぼ円筒形の細長いチューブから成ることを特徴
とする誘電体チューブ。 - 【請求項８】 上記開放端部に隣接する誘電体チューブ
の領域の外径が上記閉鎖端部に近い誘電体チューブの領
域の外径よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載
の誘電体チューブ。 - 【請求項９】 上記開放端部に隣接する外径が上記閉鎖
端部の外径よりも２倍以上大きいことを特徴とする請求
項８に記載の誘電体チューブ。 - 【請求項１０】 上記開放端部に隣接する外径が上記閉
鎖端部の外径よりもほぼ３倍以上大きいことを特徴とす
る請求項９に記載の誘電体チューブ。 - 【請求項１１】 上記開放端部に隣接する外径の上記閉
鎖端部に隣接する外径との比が１より大きいことを特徴
とする請求項８に記載の誘電体チューブ。 - 【請求項１２】 上記誘電体チューブが多結晶のＡｌ2
Ｏ3 から成ることを特徴とする請求項８に記載の誘電体
チューブ。 - 【請求項１３】 上記誘電体チューブが単結晶のＡｌ2
Ｏ3 から成ることを特徴とする請求項８に記載の誘電体
チューブ。 - 【請求項１４】 上記誘電体チューブが上記誘電体チュ
ーブの長さ方向に沿って間隔をおいて配置された複数の
電気的に絶縁されたホルダを介して放電チャンバに固定
されることを特徴とする請求項８に記載の誘電体チュー
ブ。 - 【請求項１５】 上記細長い内部前期イオン化電極用の
上記誘電体チューブがエキシマーレーザおよびＦ2 レー
ザの何れか一方に対して構成されることを特徴とする請
求項８に記載の誘電体チューブ。 - 【請求項１６】 第１の部分の端部における開口部がフ
ィードスルーを介して上記放電チャンバの外側に配置さ
れていることを特徴とする請求項７に記載の誘電体チュ
ーブ。 - 【請求項１７】 上記内部前期イオン化電極が上記放電
チャンバの外部で電源に接続されていることを特徴とす
る請求項１６に記載の誘電体チューブ。 - 【請求項１８】 細長い内部前期イオン化電極を収容す
る誘電体チューブを有する前期イオン化ユニットを備え
るレーザシステムであって、上記誘電体チューブの開放
端部がフィードスルーを介して放電チャンバの外側に配
置されていることを特徴とするレーザシステム。 - 【請求項１９】 上記内部前期イオン化電極が上記放電
チャンバの外側で電源に接続されていることを特徴とす
る請求項１８に記載のレーザシステム。 - 【請求項２０】 ガス放電レーザ用の放電チャンバであ
って、 レーザガス混合体を保持するように構成されたハウジン
グと、 上記ハウジング内において互いに対向する一対の主放電
電極と、 上記ハウジング内のコロナタイプの内部前期イオン化電
極と、 上記ハウジングの外側で上記ハウジングを貫通する導電
性フィードスルーを介して上記内部前期イオン化電極に
電気的に接続された電気回路と、を備えることを特徴と
する放電チャンバ。 - 【請求項２１】 上記電気回路が上記内部前期イオン化
電極内の電気的発振を減衰させる受動型の電気コンポー
ネントを備えることを特徴とする請求項２０に記載の放
電チャンバ。 - 【請求項２２】 上記受動型の電気コンポーネントが抵
抗であることを特徴とする請求項２１に記載の放電チャ
ンバ。 - 【請求項２３】 上記抵抗が上記内部前期イオン化電極
の電波インピーダンスよりも大きいか或いはほぼ等しい
抵抗を有することを特徴とする請求項２２に記載の放電
チャンバ。 - 【請求項２４】 上記電気回路が上記内部前期イオン化
電極に加わる適切な電圧波形を提供する能動型の電気コ
ンポーネントを備えることを特徴とする請求項２０に記
載の放電チャンバ。 - 【請求項２５】 上記能動型の電気コンポーネントがパ
ルス発生器であることを特徴とする請求項２４に記載の
放電チャンバ。 - 【請求項２６】 上記ガス放電レーザがエキシマーレー
ザおよびＦ2 レーザの何れか一方であることを特徴とす
る請求項２０に記載の放電チャンバ。 - 【請求項２７】 レーザガス混合体によって充填された
放電チャンバと、第１および第２の主放電電極とをそれ
ぞれ有するガス放電レーザのコロナタイプの前期イオン
化ユニットであって、 細長い誘電体チューブ内の細長い内部前期イオン化電極
と、 上記第１および第２の主放電電極間の主放電領域の外側
の上記放電チャンバ内の領域から上記誘電体チューブを
遮蔽するように形成された断面形状を有する外部前期イ
オン化電極と、を備えることを特徴とするコロナタイプ
の前期イオン化ユニット。 - 【請求項２８】 上記誘電体チューブを上記第２の主放
電電極から遮蔽するように上記外部前期イオン化電極を
形成して、上記誘電体チューブと上記第２の主放電電極
との間のアーク放電を防止することを特徴とする請求項
２７に記載の前期イオン化ユニット。 - 【請求項２９】 上記外部前期イオン化電極が上記誘電
体チューブと隣接するチャンバ壁との間に配置されて、
上記隣接するチャンバ壁を遮蔽することを特徴とする請
求項２８に記載の前期イオン化ユニット。 - 【請求項３０】 上記外部前期イオン化電極が上記第１
の主放電電極に電気的に直接接続されることを特徴とす
る請求項２７に記載の前期イオン化ユニット。 - 【請求項３１】 上記外部前期イオン化電極が上記誘電
体チューブと隣接するチャンバ壁との間に配置されて上
記隣接するチャンバ壁を絶縁することを特徴とする請求
項２７に記載の前期イオン化ユニット。 - 【請求項３２】 上記外部前期イオン化電極が上記誘電
体チューブをほぼ取り囲み、上記第１および第２の主放
電電極間の主放電領域に対して開放していることを特徴
とする請求項２７に記載の前期イオン化ユニット。 - 【請求項３３】 上記誘電体チューブの近傍の上記外部
前期イオン化電極のエッジが上記誘電体チューブに向か
って屈曲していることを特徴とする請求項３２に記載の
前期イオン化ユニット。 - 【請求項３４】 上記外部前期イオン化電極のそれぞれ
の対向する長手方向の端部がリング状の頂部を備え、そ
の頂部からのアーク放電を防止することを特徴とする請
求項２７に記載の前期イオン化ユニット。 - 【請求項３５】 上記外部前期イオン化電極が上記前期
イオン化ユニットを主放電領域から部分的に遮蔽するよ
うに構成された紫外線半透過部分を備えることを特徴と
する請求項２７に記載の前期イオン化ユニット。 - 【請求項３６】 上記紫外線半透過部分が金属ワイヤの
メッシュから成ることを特徴とする請求項３５に記載の
前期イオン化ユニット。 - 【請求項３７】 上記紫外線半透過部分が金属の多孔フ
ォイルから成ることを特徴とする請求項３５に記載の前
期イオン化ユニット。 - 【請求項３８】 上記ガスレーザがエキシマーレーザお
よびＦ2 レーザの何れか一方であることを特徴とする請
求項３５に記載の前期イオン化ユニット。 - 【請求項３９】 上記ガスレーザがエキシマーレーザお
よびＦ2 レーザの何れか一方であることを特徴とする請
求項２７に記載の前期イオン化ユニット。 - 【請求項４０】 レーザガス混合体によって充填された
放電チャンバと、第１および第２の主放電電極とをそれ
ぞれ有するガス放電レーザのコロナタイプの前期イオン
化ユニットであって、 細長い誘電体チューブ内の細長い内部前期イオン化電極
と、 上記内部前期イオン化電極と外部前期イオン化電極との
間に電位差が生じたときに上記誘電体チューブからコロ
ナ放電を発生させるために上記誘電体チューブに結合さ
れた外部前期イオン化電極と、 上記誘電体チューブと上記主放電領域との間に配置され
た紫外線半透過マスクと、を備えることを特徴とするコ
ロナタイプの前期イオン化ユニット。 - 【請求項４１】 上記紫外線半透過マスクが金属ワイヤ
のメッシュから成ることを特徴とする請求項４０に記載
の前期イオン化ユニット。 - 【請求項４２】 上記紫外線半透過マスクが金属の多孔
フォイルから成ることを特徴とする請求項４０に記載の
前期イオン化ユニット。 - 【請求項４３】 上記ガスレーザがエキシマーレーザお
よびＦ2 レーザの１つであることを特徴とする請求項４
０に記載の前期イオン化ユニット。 - 【請求項４４】 ガスレーザ用の前期イオン化装置であ
って、 細長い内部前期イオン化電極と、 上記内部前期イオン化電極を取り囲む細長い誘電体チュ
ーブと、 上記内部前期イオン化電極とは異なる電位の外部前期イ
オン化電極と、を備え、 上記内部前期イオン化電極がほぼ円筒形であり、 上記内部前期イオン化電極が上記誘電体チューブよりも
速い熱膨張率を有することを許容するために、上記誘電
体チューブの長さ方向に沿って形成されるスリットを有
する場合以外においては、上記内部前期イオン化電極が
上記誘電体チューブ内に規定された中空の円筒形の内部
空間を満たすこと、を特徴とする前期イオン化装置。 - 【請求項４５】 上記ガスレーザがエキシマーレーザお
よびＦ2 レーザの何れか一方であることを特徴とする請
求項４４に記載の前期イオン化装置。
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| WO2021107049A1 (ja) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 京セラ株式会社 | 電離用電極およびサファイア部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6618422B2 (en) | 2003-09-09 |
| DE19950601A1 (de) | 2000-08-17 |
| US20010036216A1 (en) | 2001-11-01 |
| US6650679B1 (en) | 2003-11-18 |
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