JP3473244B2 - コロナ発生装置 - Google Patents
コロナ発生装置Info
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- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コロナ発生装置
に関するもので、特に、レーザ装置の予備電離のために
用いるコロナ発生装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】たとえば放電励起エキシマレーザにおい
て、レーザ光を効率良く発生させるためには、放電エネ
ルギーを効率良く放電媒質に投入することが重要であ
る。そのためには、予備電離を十分に行ない、高い電子
数密度を得ることが重要である。予備電離方式には、ア
ーク方式、Ｘ線方式、およびコロナ方式がある。アーク
方式は、生成される電子数密度が高いという長所がある
が、安定な励起放電の維持が難しい。Ｘ線方式は、電子
数密度が高く、安定な励起放電も可能であるが、放射線
制御のための装置が大型化してしまう。コロナ方式は、
安定な励起放電が可能であり、かつ放射線制御の必要も
ないが、予備電離効果が低く、生成される電子数密度が
低いという問題がある。 【０００３】図５から図７を参照して、上述のコロナ方
式による予備電離を行なう従来のコロナ発生装置１は、
誘電体セラミック基材２を備え、この誘電体セラミック
基材２の一方面上には、図５にハッチングを施すことに
より示すように、電極３が全面またはほぼ全面にわたっ
て形成され、同じく他方面上には、図６に示すように、
スリット状に延びる電極非形成部４を有する電極５が形
成されている。電極非形成部４の各側にある電極５の各
部分は、図示しないが、互いに接続されており、同電位
である。 【０００４】従来の他のコロナ発生装置１ａでは、図６
に示した他方面上に形成された電極５に代えて、図７に
示すように、複数の円形の島状の電極非形成部４ａを有
する電極５ａが形成されている。前述したように、コロ
ナ方式では、予備電離効果が低く、生成される電子数密
度が低いという問題は、このようなコロナ発生装置１ま
たは１ａの電極３と電極５または５ａとの間に交流また
はパルス電圧を印加すると、電極５または５ａの端、言
い換えると、電極非形成部４または４ａとの境界部が高
電界となり、コロナが発生する、ということに起因す
る。すなわち、コロナ発生に寄与する部分は、電極５ま
たは５ａの端に限られ、電極５または５ａの他の領域
は、コロナ発生に寄与しないにもかかわらず、ここにも
電流が流れるため、コロナ発生部以外を流れる電流、つ
まり予備電離に関与しない電流が大きくなり、その結
果、予備電離の効率が悪くなり、電子数密度が低くなる
のである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、コロナ方式の利点を維持しつつ、アーク方式に匹
敵する電子数密度を得ることができる、コロナ発生装置
を提供しようとすることである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】この発明は、誘電体セラ
ミック基材、およびこの誘電体セラミック基材を挟んで
対向するように設けられた電極とを備える、レーザ装置
の予備電離用コロナ発生装置に向けられるものであっ
て、上述した技術的課題を解決するため、一方の電極を
針状電極から構成し、この針状電極を、誘電体セラミッ
ク基材に対して点接触するように圧接させたことを特徴
としている。 【０００７】 【発明の効果】この発明によれば、一方の電極である針
状電極が誘電体セラミック基材に対して点接触するよう
に圧接しているので、交流またはパルス電圧を印加した
とき、この針状電極の点接触している部分において、高
電界となり、コロナを発生させる。その結果、コロナ発
生に寄与しない部分で流れる電流を少なくすることがで
きることから、電離の効率を高めることができ、そのた
め、電子数密度を高めることができる。 【０００８】したがって、この発明に係るコロナ発生装
置を、たとえばエキシマレーザのようなレーザ装置にお
ける予備電離のために適用すれば、アーク方式に匹敵す
るレーザ光の発生効率をコロナ方式で得ることができる
ようになる。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
よるコロナ発生装置１１を示す図解的斜視図であり、図
２は、図１に示したコロナ発生装置１１の図解的側面図
である。コロナ発生装置１１は、誘電体セラミック基材
１２を備え、その一方面上には、平面的に延びる平面電
極１３が全面またはほぼ全面にわたって形成される。誘
電体セラミック基材１２の他方面には、針状電極１４が
点接触するように圧接している。針状電極１４は、図１
では４個のものが図示されているが、その個数は、単に
１個でも、あるいは他の複数個であってもよい。 【００１０】このようなコロナ発生装置１１において、
針状電極１４側をアース接続しながら、平面電極１３と
針状電極１４との間に、交流またはパルス電圧を印加す
れば、図１に示すように、針状電極１４が誘電体セラミ
ック基材１２に接触する部分において、高電界となり、
コロナ１５が発生する。上述した誘電体セラミック基材
１２は、限定するものではないが、たとえば、チタン酸
バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸鉛系
のような誘電体セラミックから構成される。 【００１１】また、平面電極１３は、たとえばニッケル
から構成されるが、これに限らず、レーザチャンバ中の
ガス、たとえばフッ素や塩素を含むガスに侵されないも
の、かつこれらのガスを侵さないもの、たとえば、銅、
真鍮、ステンレス鋼、金、あるいはこれらで表面をめっ
きしたもので構成されてもよい。また、針状電極１４
は、たとえばステンレス鋼から構成されるが、これに限
らず、平面電極１３の場合と同様、レーザチャンバ中の
ガス、たとえばフッ素や塩素を含むガスに侵されないも
の、かつこれらのガスを侵さないもの、たとえば、銅、
真鍮、ニッケル、金、あるいはこれらで表面をめっきし
たもので構成されてもよい。 【００１２】針状電極１４は、図示の態様では、その根
元から先端に向かって徐々に細くされることによって、
先端において尖った形状を有していたが、先端において
のみ細く尖った形状を有していても、根元から先端まで
細いままの形状であってもよい。 【００１３】 【実験例】図１および図２を参照して、比誘電率が６８
００のチタン酸バリウム系誘電体セラミックからなる誘
電体セラミック基材１２上に、ニッケルからなる平面電
極１３およびステンレス鋼からなる針状電極１４を設
け、コロナ発生装置１１を得た。 【００１４】このコロナ発生装置１１を図３に示すコロ
ナ発生回路１６に組み込み、コロナを発生させた。コロ
ナ発生回路１６において、コロナ発生装置１１は、コン
デンサ１７および回路インダクタンス１８と直列に接続
され、充電インダクタンス１９がコロナ発生装置１１と
並列に接続されている。また、コンデンサ１７の充電電
圧に基づいて得られるパルス電圧をコロナ発生装置１１
に印加するため、スイッチ２０が設けられている。この
ようなコロナ発生回路１６において、コンデンサ１７が
充電された後に、スイッチ２０を閉じると、コロナ発生
装置１１にパルス電圧が印加され、図１に示すように、
コロナ１５が発生する。 【００１５】なお、実験では、コンデンサ１７として２
ｎＦのものを、回路インダクタンス１８として３００ｎ
Ｈのものを、充電インダクタンス１９として３０μＨの
ものを、それぞれ使用した。上述のようにしてコロナ１
５を発生している２個のコロナ発生装置１１を、電子数
密度測定回路２１の並行平板電極２２の両側に、それぞ
れ、１０mmの間隔を隔てて配置し、電子数密度を測定し
た。その結果が、図４に示されている。なお、図４に
は、図３のコロナ発生回路１６をパルス電圧印加回路と
して用い、コロナ発生装置１１に代えて、ステンレス針
を用いたアーク方式による電子数密度も併せて示されて
いる。 【００１６】図４から、この実験例によれば、コロナ方
式は、アーク方式に匹敵する、むしろアーク方式より高
い電子数密度を示していることがわかる。特に、コンデ
ンサ１７の充電電圧が高くなるほど、コロナ方式の方が
より優れた結果を示すことがわかる。なお、上述の実験
例では、誘電体セラミック基材１２として、比誘電率が
６８００の誘電体セラミックからなるものを用いたが、
比誘電率がそれ以下のもの、あるいは、１０５００、１
６０００といったそれ以上の誘電体セラミックを用いて
も、ほぼ同等の電子数密度を示すことが確認されてい
る。この比誘電率に関しては、１０００以上であること
が望ましい。
に関するもので、特に、レーザ装置の予備電離のために
用いるコロナ発生装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】たとえば放電励起エキシマレーザにおい
て、レーザ光を効率良く発生させるためには、放電エネ
ルギーを効率良く放電媒質に投入することが重要であ
る。そのためには、予備電離を十分に行ない、高い電子
数密度を得ることが重要である。予備電離方式には、ア
ーク方式、Ｘ線方式、およびコロナ方式がある。アーク
方式は、生成される電子数密度が高いという長所がある
が、安定な励起放電の維持が難しい。Ｘ線方式は、電子
数密度が高く、安定な励起放電も可能であるが、放射線
制御のための装置が大型化してしまう。コロナ方式は、
安定な励起放電が可能であり、かつ放射線制御の必要も
ないが、予備電離効果が低く、生成される電子数密度が
低いという問題がある。 【０００３】図５から図７を参照して、上述のコロナ方
式による予備電離を行なう従来のコロナ発生装置１は、
誘電体セラミック基材２を備え、この誘電体セラミック
基材２の一方面上には、図５にハッチングを施すことに
より示すように、電極３が全面またはほぼ全面にわたっ
て形成され、同じく他方面上には、図６に示すように、
スリット状に延びる電極非形成部４を有する電極５が形
成されている。電極非形成部４の各側にある電極５の各
部分は、図示しないが、互いに接続されており、同電位
である。 【０００４】従来の他のコロナ発生装置１ａでは、図６
に示した他方面上に形成された電極５に代えて、図７に
示すように、複数の円形の島状の電極非形成部４ａを有
する電極５ａが形成されている。前述したように、コロ
ナ方式では、予備電離効果が低く、生成される電子数密
度が低いという問題は、このようなコロナ発生装置１ま
たは１ａの電極３と電極５または５ａとの間に交流また
はパルス電圧を印加すると、電極５または５ａの端、言
い換えると、電極非形成部４または４ａとの境界部が高
電界となり、コロナが発生する、ということに起因す
る。すなわち、コロナ発生に寄与する部分は、電極５ま
たは５ａの端に限られ、電極５または５ａの他の領域
は、コロナ発生に寄与しないにもかかわらず、ここにも
電流が流れるため、コロナ発生部以外を流れる電流、つ
まり予備電離に関与しない電流が大きくなり、その結
果、予備電離の効率が悪くなり、電子数密度が低くなる
のである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、コロナ方式の利点を維持しつつ、アーク方式に匹
敵する電子数密度を得ることができる、コロナ発生装置
を提供しようとすることである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】この発明は、誘電体セラ
ミック基材、およびこの誘電体セラミック基材を挟んで
対向するように設けられた電極とを備える、レーザ装置
の予備電離用コロナ発生装置に向けられるものであっ
て、上述した技術的課題を解決するため、一方の電極を
針状電極から構成し、この針状電極を、誘電体セラミッ
ク基材に対して点接触するように圧接させたことを特徴
としている。 【０００７】 【発明の効果】この発明によれば、一方の電極である針
状電極が誘電体セラミック基材に対して点接触するよう
に圧接しているので、交流またはパルス電圧を印加した
とき、この針状電極の点接触している部分において、高
電界となり、コロナを発生させる。その結果、コロナ発
生に寄与しない部分で流れる電流を少なくすることがで
きることから、電離の効率を高めることができ、そのた
め、電子数密度を高めることができる。 【０００８】したがって、この発明に係るコロナ発生装
置を、たとえばエキシマレーザのようなレーザ装置にお
ける予備電離のために適用すれば、アーク方式に匹敵す
るレーザ光の発生効率をコロナ方式で得ることができる
ようになる。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
よるコロナ発生装置１１を示す図解的斜視図であり、図
２は、図１に示したコロナ発生装置１１の図解的側面図
である。コロナ発生装置１１は、誘電体セラミック基材
１２を備え、その一方面上には、平面的に延びる平面電
極１３が全面またはほぼ全面にわたって形成される。誘
電体セラミック基材１２の他方面には、針状電極１４が
点接触するように圧接している。針状電極１４は、図１
では４個のものが図示されているが、その個数は、単に
１個でも、あるいは他の複数個であってもよい。 【００１０】このようなコロナ発生装置１１において、
針状電極１４側をアース接続しながら、平面電極１３と
針状電極１４との間に、交流またはパルス電圧を印加す
れば、図１に示すように、針状電極１４が誘電体セラミ
ック基材１２に接触する部分において、高電界となり、
コロナ１５が発生する。上述した誘電体セラミック基材
１２は、限定するものではないが、たとえば、チタン酸
バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸鉛系
のような誘電体セラミックから構成される。 【００１１】また、平面電極１３は、たとえばニッケル
から構成されるが、これに限らず、レーザチャンバ中の
ガス、たとえばフッ素や塩素を含むガスに侵されないも
の、かつこれらのガスを侵さないもの、たとえば、銅、
真鍮、ステンレス鋼、金、あるいはこれらで表面をめっ
きしたもので構成されてもよい。また、針状電極１４
は、たとえばステンレス鋼から構成されるが、これに限
らず、平面電極１３の場合と同様、レーザチャンバ中の
ガス、たとえばフッ素や塩素を含むガスに侵されないも
の、かつこれらのガスを侵さないもの、たとえば、銅、
真鍮、ニッケル、金、あるいはこれらで表面をめっきし
たもので構成されてもよい。 【００１２】針状電極１４は、図示の態様では、その根
元から先端に向かって徐々に細くされることによって、
先端において尖った形状を有していたが、先端において
のみ細く尖った形状を有していても、根元から先端まで
細いままの形状であってもよい。 【００１３】 【実験例】図１および図２を参照して、比誘電率が６８
００のチタン酸バリウム系誘電体セラミックからなる誘
電体セラミック基材１２上に、ニッケルからなる平面電
極１３およびステンレス鋼からなる針状電極１４を設
け、コロナ発生装置１１を得た。 【００１４】このコロナ発生装置１１を図３に示すコロ
ナ発生回路１６に組み込み、コロナを発生させた。コロ
ナ発生回路１６において、コロナ発生装置１１は、コン
デンサ１７および回路インダクタンス１８と直列に接続
され、充電インダクタンス１９がコロナ発生装置１１と
並列に接続されている。また、コンデンサ１７の充電電
圧に基づいて得られるパルス電圧をコロナ発生装置１１
に印加するため、スイッチ２０が設けられている。この
ようなコロナ発生回路１６において、コンデンサ１７が
充電された後に、スイッチ２０を閉じると、コロナ発生
装置１１にパルス電圧が印加され、図１に示すように、
コロナ１５が発生する。 【００１５】なお、実験では、コンデンサ１７として２
ｎＦのものを、回路インダクタンス１８として３００ｎ
Ｈのものを、充電インダクタンス１９として３０μＨの
ものを、それぞれ使用した。上述のようにしてコロナ１
５を発生している２個のコロナ発生装置１１を、電子数
密度測定回路２１の並行平板電極２２の両側に、それぞ
れ、１０mmの間隔を隔てて配置し、電子数密度を測定し
た。その結果が、図４に示されている。なお、図４に
は、図３のコロナ発生回路１６をパルス電圧印加回路と
して用い、コロナ発生装置１１に代えて、ステンレス針
を用いたアーク方式による電子数密度も併せて示されて
いる。 【００１６】図４から、この実験例によれば、コロナ方
式は、アーク方式に匹敵する、むしろアーク方式より高
い電子数密度を示していることがわかる。特に、コンデ
ンサ１７の充電電圧が高くなるほど、コロナ方式の方が
より優れた結果を示すことがわかる。なお、上述の実験
例では、誘電体セラミック基材１２として、比誘電率が
６８００の誘電体セラミックからなるものを用いたが、
比誘電率がそれ以下のもの、あるいは、１０５００、１
６０００といったそれ以上の誘電体セラミックを用いて
も、ほぼ同等の電子数密度を示すことが確認されてい
る。この比誘電率に関しては、１０００以上であること
が望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態によるコロナ発生装置１
１を図解的に示す斜視図である。 【図２】図１に示したコロナ発生装置１１を図解的に示
す側面図である。 【図３】図１に示したコロナ発生装置１１による電子数
密度を測定するために実験例において用いられたコロナ
発生回路１６および電子数密度測定回路２１を示す図で
ある。 【図４】この発明に従って実施された実験例で得られた
コロナ発生装置１１による電子数密度を、アーク方式に
よる電子数密度と比較して示す図である。 【図５】従来のコロナ発生装置１を図解的に示す斜視図
である。 【図６】図５に示したコロナ発生装置１の反対側の面を
図解的に示す斜視図である。 【図７】従来の他のコロナ発生装置１ａを図解的に示
す、図６に相当の図である。 【符号の説明】 １１ コロナ発生装置 １２ 誘電体セラミック基材 １３ 平面電極 １４ 針状電極 １５ コロナ
１を図解的に示す斜視図である。 【図２】図１に示したコロナ発生装置１１を図解的に示
す側面図である。 【図３】図１に示したコロナ発生装置１１による電子数
密度を測定するために実験例において用いられたコロナ
発生回路１６および電子数密度測定回路２１を示す図で
ある。 【図４】この発明に従って実施された実験例で得られた
コロナ発生装置１１による電子数密度を、アーク方式に
よる電子数密度と比較して示す図である。 【図５】従来のコロナ発生装置１を図解的に示す斜視図
である。 【図６】図５に示したコロナ発生装置１の反対側の面を
図解的に示す斜視図である。 【図７】従来の他のコロナ発生装置１ａを図解的に示
す、図６に相当の図である。 【符号の説明】 １１ コロナ発生装置 １２ 誘電体セラミック基材 １３ 平面電極 １４ 針状電極 １５ コロナ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山岡 修
京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株
式会社村田製作所内
(56)参考文献 特開 平７−313833（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−151201（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−89942（ＪＰ，Ａ)
実開 昭62−166230（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01T 19/00 - 23/00
H01S 3/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 誘電体セラミック基材、および前記誘電
体セラミック基材を挟んで対向するように設けられた電
極とを備える、レーザ装置の予備電離用コロナ発生装置
において、 一方の前記電極は、針状電極からなり、前記誘電体セラ
ミック基材に対して点接触するように圧接していること
を特徴とする、コロナ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1722196A JP3473244B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | コロナ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1722196A JP3473244B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | コロナ発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09213452A JPH09213452A (ja) | 1997-08-15 |
| JP3473244B2 true JP3473244B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=11937898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1722196A Expired - Lifetime JP3473244B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | コロナ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3473244B2 (ja) |
-
1996
- 1996-02-02 JP JP1722196A patent/JP3473244B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09213452A (ja) | 1997-08-15 |
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