JPH02123775A - X線予備電離放電励起パルスガスレーザ装置 - Google Patents

X線予備電離放電励起パルスガスレーザ装置

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JPH02123775A
JPH02123775A JP27622688A JP27622688A JPH02123775A JP H02123775 A JPH02123775 A JP H02123775A JP 27622688 A JP27622688 A JP 27622688A JP 27622688 A JP27622688 A JP 27622688A JP H02123775 A JPH02123775 A JP H02123775A
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ray
rays
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JP27622688A
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Shinji Ito
紳二 伊藤
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
    • H01S3/09713Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation
    • H01S3/09716Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation by ionising radiation

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エキシマレーザ装置等のX線予備電離放電励
起パルスガスレーザ装置に関する。
(従来の技術) 放電励起パルスガスレーザ装置においては、高気圧のレ
ーザガスをパルス的にグロー放電させることによってレ
ーザを励起している。上記のレーザガスを均一にグロー
放電させるためには、放電に先立って放電電極対間隙の
放電空間(以下、単に放電空間と称す)に多数の電子、
イオン対を形成する予備電離が必要不可欠である。
予備電離方式としては、ピンアーク放電を用いた紫外線
予備電離(以下、ピンアーク予備電離と称す)、コロナ
予備電離及びX線予備電離等が通常用いられている。
X線予備電離は、放電に先立ってX線源からのX線を放
電空間のレーザガスに照射し、光電効果及びコンプトン
効果等によって生成する電子を用いるもので、他の予備
電離方式に比べX線の透過力が大きいためにレーザガス
を均一に予備電離できることや、X線源をレーザ管外に
配置するためレーザガス中での不純物の発生を防げる等
の利点を有し、一般的に用いられている。なお、X線予
備電離に関しては、「レーザ研究第12巻、第3号、第
3〜13ページ(1984) Jに詳しく記述されてい
る。
また、物質によるX線の質量吸収係数はW/9−物質の
原子番号2の4乗に比例し、X線の波長λの3乗に比例
すること(μ/pαZ4λ3)が経験的に知られている
(例えば、東京図會発行の「原子物理IJシュポルスキ
ー著の第99ページに記述されている)。このことは、
物質の原子番号2が小さい程X線の透過率が大きくなる
こと及び放電空間のレーザガスに照射するX線の波長が
長い程(したがって、X線のエネルギーが小さい程)、
より多数の子備電離電子を生成できることを意味してい
る。
(発明が解決しようとする課題) 従来のX線予備電離放電励起パルスガスレーザ装置では
、レーザ管外に配置したX線からのX線の一部を透過し
、レーザ管内の放電空間のレーザガスに照射するための
X線照射窓としてアルミニウム(A1)の薄板を用いて
いる(例えば、「アプライド・フィジックス・レター(
Appl、 Phys、 Lett、 42(2)。
149(1983) Jに記載の装置)。
物質に入射するX線の強度をIo、物質の質量吸収係数
を11/9、物質の密度をp、物質の厚さをtとし、物
質を通過した後のX線強度を1とするとI=I。e−(
$p)ρLと表わされる。今、アルミニウム薄板の厚さ
を1mmとし、波長λ= 1.2952A(エネルギー
E〜9.6keV)のX線の透過を考えると、この波長
でのアルミニウム(A1)の質量の吸収係数は約29.
3cm2/gであるから、I/Io = 0.36%と
なりこの波長以下の波長のX線はほとんど透過しないこ
とが判る。しがし、前述したように、レーザガスによる
X線の質量吸収係数は波長が短くなる程小さくなる(各
物質の質量吸収係数は、例えば「インターナショナル・
テーブル・フォ・エックスレイ・クリスタログラフィー
(International Tables for
 X−ray crystallography)J第
3巻に記載されている)。例えば、放電励起パルスガス
レーザ装置の一つであるXeC1エキシマレーザ装置の
レーザガスであるキセノンガス(Xe)の場合、λ〜0
.24人(E〜50KeV)における質量吸収係数はλ
〜1.29人(E〜10KeV)における質量吸収係数
の1/100以下である。したがって、X線照射窓とじ
てアルミニウム(AI)の薄板を用いる従来のX線予備
電離放電励起パルスガスレーザ装置では、放電空間のレ
ーザガスを電離する効率が高い長波長のX線は放電空間
にほとんど到達できない。このため、従来の装置では、
発生X線の総線量の大きなX線源を用いる必要が有り、
装置の運転コストが高くなるという問題点がある。また
、発生X線の総線量を増すために60〜180KVもの
高い管電圧のX線源を用いることから、X線源の寿命が
短いこと及び装置が大型化し、製作費が高くなる等の問
題点がある。
本発明の目的は、このような課題を解決したX線予備電
離放電励起パルスガスレーザ装置を提供することにある
(課題を解決するための手段) ・本発明は、内部に高気圧のレーザガスを封入するレー
ザ管と、前記レーザ管内に配置し空間を隔てて対向する
放電電極対と、前記レーザ管外に配置するX7凍源と、
前記X線源からのX線の一部を透過し放電空間に照射す
るためのX線照射窓とを少なくとも備えるX線予備電離
放電励起パルスガスレーザ装置において、前記X線照射
窓を原子番号が1〜12の元素またはそれらの化合物か
ら構成される物質で形成することを特徴とするX線予備
電離放電励起パルスガスレーザ装置である。
(作用) 本発明のX線予備電離放電励起パルスガスレーザ装置に
おいては、X線照射窓を原子番号12以下の元素すなわ
ちAIより原子番号の小さい元素から構成される物質に
よって形成している。このような構成の本発明のX線予
備電離放電励起パルスガスレーザ装置では、レーザ管外
に配置したX線源から発生するX線において、レーザガ
スを電離する効率の極めて高い長波長のX線がX線照射
窓を透過し放電空間まで到達できることから、より少な
いX線の総線量で均一なグロー放電を起こすために必要
な数の子備電離電子を得ることが可能となる。したがっ
て、用いるX線源の総線量を小さくできるため、装置の
運転コストを低減できる。また、X線源において、より
低い管電圧でも放電空間において十分な予備電離電子数
を得ることが可能になるため、装置を小型化できること
及び製作費を低減できることに加えて、X線源の寿命を
長くでき装置全体の寿命を長くすることが可能であると
いう利点を有する。
(実施例) 次に、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
第1図は、本発明の第1の実施例を示す模式的な断面図
である。なお、本図には本発明に係る部分のみが示しで
ある。
本実施例ではレーザ管1の外に配置したX線源4からの
X線9を放電空間6に照射するためのX線照射窓として
、原子番号が12以下の元素単体もしくはそれらの化合
物から構成される、ベリラム(Be)、炭素材(C)、
窒化ボロン(BN)、ポリフッ化ビニル■H2−CHF
祐)、ポリフッ化ビニリデン(−eCH2−CF2i)
酸化ベリリウム(BeO)及びポリテトラフルオロエチ
レンeeCF2−CF2Th)等の物質で形成した低原
子番号X線照射窓(以下、単に低原子番号X線照射窓と
称す)5を用い、第1及び第2の放電電極2,3間に形
成される電界方向に垂直な方向からコリメータ7でコリ
メートされたX線9を放電空間6に照射する構成をとっ
ている。
この場合、X線源4から発生するX線の中で、レーザガ
スを電離する効率の極めて高い長波長のX線が低原子番
号X線照射窓5を透過し放電空間6まで到達することが
可能である。例えば、放電励起パルスガスレーザ装置の
一つであるXeC1エキシマレーザ装置のレーザガスで
あるキセノンガス(Xe)による質量吸収係数が、波長
λ〜0.24A(E〜50KeV)のX線の場合の10
0倍以上である波長 λ=1.2952人(E〜9.6KeV)のX線の透過
を考えてみる。この波長のX線では、厚さt=1mmの
アルミニウム(A1)の透過率I/Ioは約0.36%
となりほとんど透過しない。一方、厚さt=1mmのベ
リラム(Be)、炭素材(C)、窒化ボロン(BN)、
ポリフッ化ビニル(((CH2−CF2i)、酸化ベリ
リウム(BeO)及びポリテトラフルオロエチレン((
CF2−CF2M)のこの波長での透過率I/Ioは、
それぞれ約84%、約48%、約38%、約30%、約
26%及び約17%である。このように、本実施例の構
成をとれば、レーザガスを電離する効率の極めて高い長
波長のX線も放電空間6まで到達できるため、より少な
いX線の総線量で均一なグロー放電を起こすために必要
な数の予備電離電子を得ることが可能となる。したがっ
て、用いるX線源4の総線量を小さくできるため装置の
運転コストを低減できると同時に、より低い管電圧のX
線源でも十分な予備電離電子数を得ることが可能になる
ため、装置の寸法及び製作費を低減できるとともにX線
源の寿命を長くすることが可能になる。
第2図は、本発明の第2の実施例を示す模式的な断面図
で、本発明に係る部分のみが示しである。
本実施例では、放電電極対の一方の放電電極を開孔放電
電極10とし、この開孔放電電極10の背面のレーザ管
1の管壁に低原子番号X線照射窓5を設け、図の如くX
線源4からのX線9を開孔放電電極10の背面から放電
空間6に照射する構成をとっている。本実施例でも第1
図に示した本発明の第1の実施例と同様に、レーザ管1
の外に配置したX線源からのX線9を放電空間6に照射
するためのX線照射窓としてX線の質量吸収係数が小さ
な原子番号12以下の元素から構成される物°質で形成
した低原子番号X線照射窓5を用いる構成をとっている
ため、レーザガスを電離する効率の極めて高い長波長の
X線も放電空間6に到達できる。したがって、用いるX
線源4の総線量を小さくできるため装置の運転コストの
低減が可能であると同時に、より低い管電圧のX線源で
も十分な予備電離電子数を得ることが可能になるため、
装置の寸法及び製作費を低減できるとともにX線)原の
寿命を長くすることが可能になる。
さらに、本実施例では、開孔放電電極10の背面から放
電空間6に照射する構成をとるため、放電空間6にレー
ザガスを循環することが容易な構成を取り易く装置の高
繰り返し動作が可能である。
第3図は、本発明の第3の実施例を示す模式的な断面図
で、本図でも本発明に係る部分のみが示しである。
本実施例では、第1及び第2図に示した本発明の第1及
び第2の実施例と同様に、レーザ管1の外に配置したX
線源4からのX線9を放電空間6に照射するためのX線
照射窓として原子番号12以下の元素から構成される物
質で形成した低原子番号X線照射窓5を用いるとともに
、この低原子番号X線照射窓5が放電電極対の一方の放
電電極を兼ねる構成をとっている。本実施例の構成をと
ることによって、レーザガスを電離する効率の極めて高
い長波長のX線も含めてX線源4からのX線をより多く
放電空間6まで到達させることが可能となる。したがっ
て、用いるX線源4の総線量をより小さくできるため装
置の運転コストの低減が可能であると同時に、より低い
管電圧のX線源も十分な予備電離電子数を得ることが可
能になるため、装置の寸法及び製作費を低減できるとと
もにX線源の寿命をより長くすることが可能になる。
また、本実施例でも本発明の第2の実施例と同様に、放
電空間6にレーザガスを循環することが容易であるから
装置の高繰り返し動作が可能である。
(発明の効果) 以上述べた様に、本発明のX線予備電離放電励起パルス
ガスレーザ装置によれば、レーザガスを電離する効率の
極めて高い長波長のX線も含めてレーザ管外に配置した
X線源からのX線をより多くレーザ管内の放電空間まで
到達させることが可能となる。したがって用いるX線源
の総線量をより小さくできることから装置の運転コスト
の低減が可能になると同時に、より低い管電圧のX線源
でも均一なグロー放電を起こすために十分な予備電離電
子数を得ることができるから、装置の寸法及び製作費を
低減できかつX線源の寿命が伸び装置全体の寿命を長く
することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図及び第3図は、本発明の第1、第2及び
第3の実施例をそれぞれ示す模式的な断面図である。 図において、 1・・・レーザ管、2・・・第1の放電電極、3・・・
第2の放電電極、4.・・X線源、5・・・低原子番号
X線照射窓、6・・・放電空間、7・・・コリメータ、 8・・・励起回路、 9・・・X線、 10・・・開孔放電電極、 である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 内部に高気圧のレーザガスを封入するレーザ管と、前記
    レーザ管内に配置し空間を隔てて対向する放電電極対と
    、前記レーザ管外に配置するX線源と、前記X線源から
    のX線の一部を透過し前記放電電極対間隙の放電空間に
    照射するためのX線照射窓とを少なくとも備えるX線予
    備電離放電励起パルスガスレーザ装置において、前記X
    線照射窓を原子番号が1〜12の元素またはそれらの化
    合物から構成される物質で形成することを特徴とするX
    線予備電離放電励起パルスガスレーザ装置。
JP27622688A 1988-11-02 1988-11-02 X線予備電離放電励起パルスガスレーザ装置 Pending JPH02123775A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06350167A (ja) * 1993-06-08 1994-12-22 Nec Corp X線放電励起ガスレーザ用電極及びガスレーザ装置
US20220200225A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-23 Hamamatsu Photonics K.K Light emitting sealed body and light source device

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