JPH0467693A - 放電励起レーザ装置 - Google Patents

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］ この発明は、放電励起レーザ装置に関し、さらに詳しく
いうと、少なくとも１対の放電電極と、これに放電エネ
ルギーを伝達するためのスイッチ部を有する放電励起レ
ーザ装置に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は、例えばラムダ社のＥＭＧ−５０Ｅの製品カタ
ログに示された従来の放電励起レーザ装置の放電部の図
である。図において（１）は高電圧スイッチとして用い
られているサイラトロン、（２）は充電用コンデンサ、
（３）、（４）および（５）は導電板、（６）は導電体
で作られたサイラトロン容器、（７）は絶縁蓋、（８）
はピーキングコンデンサ、（９）は１対の放電電極であ
る。

第６図は、上記の放電部構造を電気回路で表わしたもの
である。図において（１０）は高電圧電源、（１１）お
よび（１２）は充電用リアクトルである。その他、第５
図と同一符号は同一部分である。

次に動作について説明する。第６図において、高電圧電
源（１０）から、充電用リアクトル（１１）−充電用コ
ンデンサ（２）−充電用リアクトル（１２）のパスによ
り充電用コンデンサ（２）に電荷が蓄積される。次いで
、高電圧スイッチ（１）が閉じられると、充電用コンデ
ンサ（２）−高電圧スイッチ（１）−ビキングコンデン
サ（８）−充電用コンデンサ（２）の移行ループを経て
、充電用コンデンサ（２）の電荷がピーキングコンデン
サ（８）へ移行される。これに伴って、主電極（９）間
の電圧が急速に上昇し、やがて放電空間がブレイクダウ
ンして、ピーキングコンデンサ（８）のエネルギーが放
電場に投入される。これにより、放電空間のガスが励起
され、誘導放出によりレーザ光が取出される。

第５図において、上記移行ループは、充電用コンデンサ
（２）−導電板（３）−ピーキングコンデンサ（８）−
導電板（５）−サイラトロン容器（６）−高電圧スイッ
チ（サイラトロン）（１）−導電板（４）に対応する６ 主電極（９）間の電圧の立ち上がり速度、ｄｖ／ｄｔ、
は上記移行ループの移行速度が速いほど大きく、例えば
エキシマレーザなどにおいては、同ｄｖ／ｄｔが大きい
程、安定な放電が得られることがわかっている。

このため、充電用コンデンサ（２）、ピーキングコンデ
ンサ（８）を、主電極（９）に対して光軸方向に並列に
配置することにより、浮遊のインダクタンスをできるだ
け低減する構造がとられるのが常である。しかし、高電
圧スイッチとして従来のようにサイラトロンを用いると
、移行ループ中の当該サイラトロン部において、−旦、
電流が集束する構造となるため、移行ループ全体のイン
ダクタンスは２００ｎＨ（内サイラトロン部が１０（１
−１５０ｎｔ（）以下にできないのが、これまでの装置
の限界であった。

また、サイラトロンは温度変化に対して敏感であり、装
置たち上げ時に予熱時間を要したり、厳密な温度コント
ロールを必要とするなどの欠点もあった。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のような従来の放電励起レーザ装置は高電圧スイッ
チとしてサイラトロンを用いているため、サイラトロン
を含む移行ループのインダクタンスを小さくできず、安
定かつ均一放電を得るための高いｄｖ／ｄｔが得にくい
ことや、厳密な温度コントロールを必要とするため、装
置が複雑になったり、信頼性が劣るなどの欠点があった
。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、インダクタンスの小さな移行ループを実現
し、高いｄｖ／ｄｔを得て、放電を安定化、均一化する
とともに、厳密な温度コントロールを必要としない、簡
易、かつ、信頼性の高い放電励起レーザ装置を得ること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る放電励起レーザ装置は、複数のスイッチ
と導電板でなるスイッチ部が、レーザ光軸に直交する断
面において、１対の放電電極を両断するように引かれる
仮想線上に配置されている。

［作　用］ この発明においては、スイッチ部をレーザ光軸に直交す
る断面において１対の放電電極を両断するように引かれ
る仮想線上に配置したことにより、移行ループのインダ
クタンスを小さくでき、放電電極間の電圧の立ち上がり
速度ｄｖ／ｄｔが大きくなる。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を第１図、第２図について説
明する。第１図において、（１３）は複数のスイッチ、
（１４）はスイッチ（１３）に接して配置された絶縁体
、（１５）は導電板、（１６）はスイッチ（１３）と充
電用コンデンサ（２）を接続する導電板、（１７）は導
電板（１５）とスイッチ（１３）を結ぶ導電板である。

（１８）はレーザの光軸に直交する断面を見た際に電極
（９）を両断する仮想線である。スイッチ（１３）は仮
想線（１８）上にあり、スイッチ（１３）を流れる電流
は仮想線（１８）に沿って流れる。スイッチ（１３）を
含むスイッチ部は放電電［！（９）の長手方向と平行に
配置されている。

電源の高電圧側をスイッチ（１３）の上部に、アース側
を導電板〈１５）の上部にそれぞれ接続し、スイッチ（
１３）がオンすると、スイッチ（１３）−導電板（１６
）−充電用コンデンサ（２）−導電板（３）ピーキング
コンデンサ（８）−導電板（］５）−導電板（１７）の
移行ループが形成される。

次に動作について説明する。放電励起回路中の閉ループ
は、その構造により決まるインダクタンスＬを含み、こ
のＬの値が大きいと、主ｔ！＜９）間の電圧の立ち上が
り速度ｃｌｖ／ｄｔが低下し、レーザ装置の出力低下、
効率の減少につながる。そこで、放電エネルギーを放電
電極間に伝達するための、複数のスイッチ（１３）でな
るスイッチ部を、し〜ザ光軸に直交する断面を見た際に
放電電極（９）を両断するように引かれる仮想線（１８
）上に設置して、スイッチ部を含む閉ループにおける構
造上のインダクタンスＬを減少させたのがこの実ｍ例で
ある。

電源（１０）の高電圧側をスイッチ（１３）の上部に、
アース側を導電板（１５）の上部にそれぞれ接続し、（
１０）−（１１）−（２）−（１２）−（１０）の閉ル
ープで充電用コンデンサ（２）を充電した後、スイッチ
（１３）をオンすると、充電用コンデンサ（２）に蓄え
られた電荷はピーキングコンデンサ（８）に移行を始め
、リターン電流がピーキングコンデンサ（８）のアース
電位側端子から導電板（１５）、導電板（１７）を通っ
てスイッチ（１３）にもどる。これに伴って、主電極（
９）間の電圧が急速に上昇し、やがて放電空間がブレー
クダウンしてピーキングコンデンサ（８）のエネルギー
が放電場に投入される。これにより、放電空間のガスが
励起され、誘導放出によりレーザ光が取出される。

ここで放電励起回路中の閉ループが、第７図に示すよう
に、断面積Ａ、奥行き７戸の構造をしている場合、この
閉ループは Ｌ−μ。−（μ。：真空の透磁率） 決 の関係式により定まる構造上のインダクタンス分りを含
む。

第８図は、放電電極を両断する仮想線（１８）上にスイ
ッチ部が配置されている。この発明に属さない放電励起
レーザ装置を示し、第８図において、（１７）−（１３
）−＜１６）−（２）−（３）−（８）−（１５）−（
１７）の移行ループには、点斜線で示した部分の面積Ａ
２で定まる構造上のインダクタンス分を含む、一方、第
２区では、放電ＫＭ（９）を両断する仮想線（１８）上
にスイッチ部が配置されており、移行ループに含まれる
構造上のインダクタンスを定める面積Ａ１は、第２図に
おいて点斜線で示した部分である。このように面積Ａ１
は面Ｍ　Ａ　２に比べて、第８図において両斜線で示し
た部分の面積だけ小さくなる。従って、この実施例によ
れば、移行ループに含まれる構造上のインダクタンスＬ
を ２−Ａ △Ｌ二μ。

沼 たけ減少させることができる。これによりピーキングコ
ンデンサ（８）両端の電圧および主電極（９）間の電圧
の立ち上がりを増加させ、レーザ装置の出力増加、効率
の増加を区ることかできる。

なお、第１図においてスイッチ（１３）を主電極（９）
の長手方向に長い構造にすると、第７図においらに減少
させることができる。

なお、上記実施例では、電極（９）を両断する仮想線（
１８）上にスイッチ（１３）を配置し、スイッチ（１３
）の両側に絶縁体（１４）を介して導電板（１５）を配
置した例を示したが、第３図に示すように、仮想線（１
８）上に導電板（１５）を配置し、導電板（１５）の両
側に絶縁体（１４）を介してスイッチ（１３）を配置し
てもよい。

また、第２図の実施例では、スイッチ（１３）の両側に
絶縁体（１４）、導電板（１５）が配置されているが、
スイッチ（１３）の片側のみに絶縁体（１４）、導電板
（１５）を配置してもよい、ただし、この場合は移行ル
ープの並列数がスイッチ（１３）の両側に絶縁体（１４
）、導電板（１５）を配置した場合の１７２になり、従
って移行ループのインダクタンスはスイッチ（１３）の
両側に絶縁体（１４）と導電板（１５）を配置した場合
の２倍になる。

さらに、スイッチ（１３）に、スイッチング時間が５０
０＋１秒以下の固体スイッチング素子を用いることによ
り、サイラトロンを用いる際に必要であった温度コント
ロールや、運転開始前の予熱時間が不要となり、取扱い
が容易になる。

また、上記実施例では複数個のスイッチ（１３）を鉛直
方向に直列に配置したが、第４図に示すように、スイッ
チ（１３）を水平方向に直列になるようにスイッチ部を
配置してもよく、同様の効果が得られる。

「発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、複数のスイッチと導
電板でなるスイッチ部を、レーザ光軸に直交する断面に
おいて１対の放電電極を両断するように引かれる仮想線
上に配置したので、放電を安定化、均一化することがで
きる。

また、スイッチとして一定の固体スイッチング素子を用
いれば、厳密な温度コントロールを必要としない、簡易
、かつ、信頼性の高い装置が得られる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の斜視図、第２図は同じく
立断面図、第３図および第４図はそれぞれ他の実施例の
立断面図、第５図は従来の放電励起レーザ装置の斜視図
、第６図は第５図における放電励起回路の等価回路図、
第７図および第８図はそれぞれ第６図のものの構造上の
インダクタンスの説明をするための斜視図および立断面
図である６ 絶縁体、 想線。 なお、 を示す。 代 （１５）、（１６）、（１７） 導電板、 （１８）・ 各図中、 同一符号は同一、 又は相当部分 （９）・・放電電極、（１３）　　・スイッチ、（１４
）・沁２図 ／１８ 手 続 補 正 書 ６、補正の内容 （１）明細書を次のとおり訂正する。 １゜ 事件の表示　　　平成２年特許願第１７９４５７号２゜ 発明の名称　　　放電励起レーザ装置 ３゜ 補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住　所　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名　
称（６０１）三菱電機株式会社 代表者　志岐守哉 ４゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも１対の放電電極と、放電エネルギーを前記放
   電電極間に伝達するためのスイッチ部を有する放電励起
   レーザ装置において、多段積みした複数のスイッチと導
   電板とでなる前記スイッチ部が、レーザ光軸に直交する
   断面を見た際に前記放電電極を両断するように引かれる
   仮想線上であって、かつ、前記放電電極の長手方向と平
   行に設置されていることを特徴とする放電励起レーザ装
   置。