JPH05102580A - 気体パルスレーザーのプレイオン化装置 - Google Patents
気体パルスレーザーのプレイオン化装置Info
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- JPH05102580A JPH05102580A JP4089406A JP8940692A JPH05102580A JP H05102580 A JPH05102580 A JP H05102580A JP 4089406 A JP4089406 A JP 4089406A JP 8940692 A JP8940692 A JP 8940692A JP H05102580 A JPH05102580 A JP H05102580A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
- H01S3/09713—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡便な気体パルスレーザーのプレイオン化装
置であり、良質のイオン化を達成できるとともに、構造
および回路の価格が高価でない装置を提供する。 【構成】 気体パルスレーザーのプレイオン化装置がコ
ロナプレイオン化電極（１２、１２′）を含んでおり、
プレイオン化電極はそれぞれ対応する主電極（１０、１
０′）の近傍に配置されている。構造および回路経費を
低くして有効なプレイオン化を行うために、プレイオン
化電極（１２、１２′）は、主電極（１０、１０′）に
電圧を供給する同一の高電圧電源（１６）の電圧に設定
されている。インダクタンス（３０）により、プレイオ
ン化電極の励起と主電極（１０、１０′）間の主放電の
トリガーとの間の時間遅れが設定されている。
置であり、良質のイオン化を達成できるとともに、構造
および回路の価格が高価でない装置を提供する。 【構成】 気体パルスレーザーのプレイオン化装置がコ
ロナプレイオン化電極（１２、１２′）を含んでおり、
プレイオン化電極はそれぞれ対応する主電極（１０、１
０′）の近傍に配置されている。構造および回路経費を
低くして有効なプレイオン化を行うために、プレイオン
化電極（１２、１２′）は、主電極（１０、１０′）に
電圧を供給する同一の高電圧電源（１６）の電圧に設定
されている。インダクタンス（３０）により、プレイオ
ン化電極の励起と主電極（１０、１０′）間の主放電の
トリガーとの間の時間遅れが設定されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、対応する主電極の近傍
にそれぞれ配置されて励起時に主電極間の主放電に先立
って高電圧紫外線放射によって気体のプレイオン化効果
を奏するようにしたプレイオン化電極を含み、該主放電
は高電圧電源により発生された高電圧パルスによりトリ
ガーされる気体パルスレーザーのプレイオン化装置に関
する。
にそれぞれ配置されて励起時に主電極間の主放電に先立
って高電圧紫外線放射によって気体のプレイオン化効果
を奏するようにしたプレイオン化電極を含み、該主放電
は高電圧電源により発生された高電圧パルスによりトリ
ガーされる気体パルスレーザーのプレイオン化装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】気体パルスレーザー、例えばエキシマー
レーザーおよび炭酸（ＣＯ2 ）ガスレーザー、は従来の
技術によれば所謂横の気体パルス放電（ＴＥガスレーザ
ー）によって作動される。この気体放電（プラズマ放電
または主放電とも呼ばれる）はレーザーの光軸に直交し
て行われる。主放電に必要なエネルギはコンデンサーに
蓄電され、そして放電の間、プラズマに移送される。プ
ラズマ放電は光軸に平行して配置された主電極間のレー
ザー室において通常行われる。
レーザーおよび炭酸（ＣＯ2 ）ガスレーザー、は従来の
技術によれば所謂横の気体パルス放電（ＴＥガスレーザ
ー）によって作動される。この気体放電（プラズマ放電
または主放電とも呼ばれる）はレーザーの光軸に直交し
て行われる。主放電に必要なエネルギはコンデンサーに
蓄電され、そして放電の間、プラズマに移送される。プ
ラズマ放電は光軸に平行して配置された主電極間のレー
ザー室において通常行われる。
【０００３】レーザーの出力および他の数量は、就中プ
ラズマ放電の均質性に主として負っている。ガス混合気
に起因する作動気体の種々の圧力においてプラズマ放電
に必要な均質性を達成するために、所謂プレイオン化を
プラズマ放電（主放電）に先立って行うことが必要であ
る。レーザーの主電極間の空間における気体のプレイオ
ン化は特にアーク放電を回避するためにも行われる。
ラズマ放電の均質性に主として負っている。ガス混合気
に起因する作動気体の種々の圧力においてプラズマ放電
に必要な均質性を達成するために、所謂プレイオン化を
プラズマ放電（主放電）に先立って行うことが必要であ
る。レーザーの主電極間の空間における気体のプレイオ
ン化は特にアーク放電を回避するためにも行われる。
【０００４】このようなプレイオン化において、気体は
主電極間の放電領域においてイオン化されて主放電に備
える、すなわち、自由電子が気体内に発生される。特
に、このようなプレイオン化においては、比較的低い電
子密度（例えば１０7 電子／cm3 ）が放電空間において
発生される。プレイオン化に対して遅れて発生される主
放電において、プレイオン化中に生じた自由電子の初期
低密度が短時間に内に所謂電子なだれ現象を経て増加さ
れ、そしてイオン化過程によりレーザーガス内おいて１
０14〜１０15電子／cm3 の電子密度が到達される。
主電極間の放電領域においてイオン化されて主放電に備
える、すなわち、自由電子が気体内に発生される。特
に、このようなプレイオン化においては、比較的低い電
子密度（例えば１０7 電子／cm3 ）が放電空間において
発生される。プレイオン化に対して遅れて発生される主
放電において、プレイオン化中に生じた自由電子の初期
低密度が短時間に内に所謂電子なだれ現象を経て増加さ
れ、そしてイオン化過程によりレーザーガス内おいて１
０14〜１０15電子／cm3 の電子密度が到達される。
【０００５】従来技術において、種々のプレイオン化方
法が知られている。通常、紫外線放射が用いられてお
り、この紫外線放射は、例えば、火花間隙またはコロナ
放電により得られる。
法が知られている。通常、紫外線放射が用いられてお
り、この紫外線放射は、例えば、火花間隙またはコロナ
放電により得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】スパーク式のプレイオ
ン化装置は著しく高価な構造を有しており、特に主電極
に沿う両側のレーザー室において気密性の絶縁された高
電圧通路を多数導入することを要求し、そして更に、ス
パーク式のプレイオン化システムは熱スパークプラズマ
における浸蝕過程によりガスの不純化が生じ、それによ
りレーザー挙動が損なわれ、そして特にレーザーの寿命
が損なわれる。
ン化装置は著しく高価な構造を有しており、特に主電極
に沿う両側のレーザー室において気密性の絶縁された高
電圧通路を多数導入することを要求し、そして更に、ス
パーク式のプレイオン化システムは熱スパークプラズマ
における浸蝕過程によりガスの不純化が生じ、それによ
りレーザー挙動が損なわれ、そして特にレーザーの寿命
が損なわれる。
【０００７】一般的に、スパーク式のプレイオン化シス
テムは放電気体内において、コロナ式のプレイオン化装
置よりも、より高電子密度となる。しかしながら、コロ
ナ式のプレイオン化装置はコロナ式ガス装置によって
も、気体パルスレーザーに十分なブロー放電および良好
な均質性を達成することが可能であり、特に塩化キセノ
ン（ＸｅＣｌ）エキシマーレーザーおよび炭酸ガス（Ｃ
Ｏ2 ）レーザーの場合には可能である。
テムは放電気体内において、コロナ式のプレイオン化装
置よりも、より高電子密度となる。しかしながら、コロ
ナ式のプレイオン化装置はコロナ式ガス装置によって
も、気体パルスレーザーに十分なブロー放電および良好
な均質性を達成することが可能であり、特に塩化キセノ
ン（ＸｅＣｌ）エキシマーレーザーおよび炭酸ガス（Ｃ
Ｏ2 ）レーザーの場合には可能である。
【０００８】コロナ式のプレイオン化装置においては、
紫外線光が金属と誘電体との間の気体放電に発生する。
この紫外線放射は次いで放電空間の気体に上述した弱い
イオン化を生じ、すなわち、前述した自由電子を発生す
る。このプレイオン化に引き続いて均質な気体放電がレ
ーザーの主電極間においてトリガーされる。
紫外線光が金属と誘電体との間の気体放電に発生する。
この紫外線放射は次いで放電空間の気体に上述した弱い
イオン化を生じ、すなわち、前述した自由電子を発生す
る。このプレイオン化に引き続いて均質な気体放電がレ
ーザーの主電極間においてトリガーされる。
【０００９】コロナ式のプレイオン化装置においては、
プレイオン化電極にスパークチャンネルが形成されるこ
とを誘電体が防止する（このイオン化電極は当業界の通
常の知識を有する人々に周知の主電極とは識別されるべ
きものである）。プレイオン化中には、プレイオン化電
極および誘電体により形成される電気的なコンデンサー
のみが充電される。比較的低電流であるにも拘らず、強
い紫外線光の発射が得られる（Ｇ．Ｊ．アーンスト（Ｅ
ｒｎｓｔ）およびＡ．Ｇ．ボアー（Ｂｏｅｒ）著，オプ
ティカル コミニケーョン（Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ）２
７，１０５，１９７８；Ｕ．ハッソン（Ｈａｓｓｏｎ）
およびＨ．Ｍ．フォン ベルグマン（ｖｏｎ Ｂｅｒｇ
ｍａｎｎ）著，リバイスド サイエンス インストルメ
ント（Ｒｅｖ−Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．）５０，５
９，１９７９）。
プレイオン化電極にスパークチャンネルが形成されるこ
とを誘電体が防止する（このイオン化電極は当業界の通
常の知識を有する人々に周知の主電極とは識別されるべ
きものである）。プレイオン化中には、プレイオン化電
極および誘電体により形成される電気的なコンデンサー
のみが充電される。比較的低電流であるにも拘らず、強
い紫外線光の発射が得られる（Ｇ．Ｊ．アーンスト（Ｅ
ｒｎｓｔ）およびＡ．Ｇ．ボアー（Ｂｏｅｒ）著，オプ
ティカル コミニケーョン（Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ）２
７，１０５，１９７８；Ｕ．ハッソン（Ｈａｓｓｏｎ）
およびＨ．Ｍ．フォン ベルグマン（ｖｏｎ Ｂｅｒｇ
ｍａｎｎ）著，リバイスド サイエンス インストルメ
ント（Ｒｅｖ−Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．）５０，５
９，１９７９）。
【００１０】このようなコロナ式のプレイオン化スパー
クにおいて誘電体を用いることにより、スパークは効率
的に押さえられ、そしてそれによりスパークにより発生
される不利益、特に電極における浸蝕過程およびガスの
不純化が防止される。
クにおいて誘電体を用いることにより、スパークは効率
的に押さえられ、そしてそれによりスパークにより発生
される不利益、特に電極における浸蝕過程およびガスの
不純化が防止される。
【００１１】コロナ式のプレイオン化装置の先行技術に
おいては、２つの形式のコロナ電極の電気接続装置を含
んでいる。コロナ電極は、別個の高圧回路から供給さ
れ、すなわち、コロナ電極が主電極と独立にそれ自身の
高電圧電源を有しているか、または、コロナ電極が反対
の主電極の電位に単純に直接接続されているかの何れか
である。この先行技術は図１から図４の助けを借りて以
下に詳細に説明する。
おいては、２つの形式のコロナ電極の電気接続装置を含
んでいる。コロナ電極は、別個の高圧回路から供給さ
れ、すなわち、コロナ電極が主電極と独立にそれ自身の
高電圧電源を有しているか、または、コロナ電極が反対
の主電極の電位に単純に直接接続されているかの何れか
である。この先行技術は図１から図４の助けを借りて以
下に詳細に説明する。
【００１２】図１から図３はコロナ式のプレイオン化装
置の異なる実施例を示し、これらにおいてコロナ電極は
反対の主電極の電位に接続されている（Ｒ．マルセッテ
ィー（Ｍａｒｃｈｅｔｔｉ）およびＥ．ペンコ（Ｐｅｎ
ｃｏ）著，ジャーナル アプライド フィジクス（Ｊ．
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．）５６，３１６３，１９８４）。
公知の方法において、２つの主電極１０、１０′は互い
に対向してレーザー室内に設けられている。１つの主電
極１０の近傍には、プレイオン化電極１２、１２′が配
置されている。プレイオン化電極１２、１２′の各々が
チューブ状の誘電体（例えばセラミック）１４、１４′
により囲まれている。それ自体公知の高電圧電源が引用
符号１６により示されている。高電圧電源１６は蓄電コ
ンデンサー１８を充電する。サイラトロン２０を経由し
て、ガス放電は公知の方法によって切替えられる。この
目的のために、公知の方法により、蓄電インダクタンス
２２（コイル）が設けられており、そして、主電極１
０、１０′間に主放電が行われるときに、放電コンデン
サーＣ1 、Ｃ2 に平行に接続されている。
置の異なる実施例を示し、これらにおいてコロナ電極は
反対の主電極の電位に接続されている（Ｒ．マルセッテ
ィー（Ｍａｒｃｈｅｔｔｉ）およびＥ．ペンコ（Ｐｅｎ
ｃｏ）著，ジャーナル アプライド フィジクス（Ｊ．
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．）５６，３１６３，１９８４）。
公知の方法において、２つの主電極１０、１０′は互い
に対向してレーザー室内に設けられている。１つの主電
極１０の近傍には、プレイオン化電極１２、１２′が配
置されている。プレイオン化電極１２、１２′の各々が
チューブ状の誘電体（例えばセラミック）１４、１４′
により囲まれている。それ自体公知の高電圧電源が引用
符号１６により示されている。高電圧電源１６は蓄電コ
ンデンサー１８を充電する。サイラトロン２０を経由し
て、ガス放電は公知の方法によって切替えられる。この
目的のために、公知の方法により、蓄電インダクタンス
２２（コイル）が設けられており、そして、主電極１
０、１０′間に主放電が行われるときに、放電コンデン
サーＣ1 、Ｃ2 に平行に接続されている。
【００１３】図１によれば、プレイオン化電極１２、１
２′は１つの主電極１０の近傍に配置されており、この
プレイオン化電極１２、１２′は反対側の主電極の電位
に接続されており、すなわち、プレイオン化電極１２、
１２′は反対側の主電極１０′の電位を有しており、そ
してそれらが１つの主電極１０からの間隙がより小さい
ことにより、１つの主電極１０とプレイオン化電極１
２、１２′との間に非常に高い場の強度が発生し、そし
て誘電体チューブ１４、１４′上にコロナ放電を発生さ
せる。コロナ放電はそれにより紫外線放射を発生し、そ
の紫外線放射は主電極１０、１０′間の気体をプレイオ
ン化する。
２′は１つの主電極１０の近傍に配置されており、この
プレイオン化電極１２、１２′は反対側の主電極の電位
に接続されており、すなわち、プレイオン化電極１２、
１２′は反対側の主電極１０′の電位を有しており、そ
してそれらが１つの主電極１０からの間隙がより小さい
ことにより、１つの主電極１０とプレイオン化電極１
２、１２′との間に非常に高い場の強度が発生し、そし
て誘電体チューブ１４、１４′上にコロナ放電を発生さ
せる。コロナ放電はそれにより紫外線放射を発生し、そ
の紫外線放射は主電極１０、１０′間の気体をプレイオ
ン化する。
【００１４】図２は図１に示す実施例の変形を示し、こ
の実施例においては２つのプレイオン化電極１２、１
２′は下側の主電極１０′の近傍に配置されているが、
反対側の主電極１０の電位に接続されており、それによ
りプレイオン化を奏するコロナ放電は主電極１０′の極
く近傍に生じ、この主電極１０′は図２においては下側
に描かれている。
の実施例においては２つのプレイオン化電極１２、１
２′は下側の主電極１０′の近傍に配置されているが、
反対側の主電極１０の電位に接続されており、それによ
りプレイオン化を奏するコロナ放電は主電極１０′の極
く近傍に生じ、この主電極１０′は図２においては下側
に描かれている。
【００１５】これら図面においては、対応する要素には
同一の引用符号が付与されている。図２および図３にお
いては、高電圧電源１６、充電コンデンサー１８、サイ
ラトロン２０および抵抗Ｒ1 は簡単のために描かれてい
ない。
同一の引用符号が付与されている。図２および図３にお
いては、高電圧電源１６、充電コンデンサー１８、サイ
ラトロン２０および抵抗Ｒ1 は簡単のために描かれてい
ない。
【００１６】図１および図２によるコロナ式のプレイオ
ン化装置は誘電体の欠陥（例えば小孔およびクラック）
が（プレイオン化電極および近傍の主電極間において）
電気的な故障を生じ、それにより主放電のエネルギが疲
弊し、そして誘電体１４、１４′が破損され得る。この
ような主放電のエネルギの消費またはコロナ誘電体の損
傷は、コンデンサーＣ3 、Ｃ4 によりコンデンサー電流
を制限することにより防止できる。しかしながら、この
ような充電電圧の分割によりコロナ放電への電気エネル
ギの伝達における効率が低下することになる。
ン化装置は誘電体の欠陥（例えば小孔およびクラック）
が（プレイオン化電極および近傍の主電極間において）
電気的な故障を生じ、それにより主放電のエネルギが疲
弊し、そして誘電体１４、１４′が破損され得る。この
ような主放電のエネルギの消費またはコロナ誘電体の損
傷は、コンデンサーＣ3 、Ｃ4 によりコンデンサー電流
を制限することにより防止できる。しかしながら、この
ような充電電圧の分割によりコロナ放電への電気エネル
ギの伝達における効率が低下することになる。
【００１７】図４に示しているイオン化電極には、異な
るスイッチ２６および（高電圧電源１６と別の）異なる
高電圧電源２８により、別の電流を供給しており、この
ような別電流を供給する方法によると、スイッチング要
素並びにプレイオン化および主放電を同期させるための
同期回路によって、上記した図１、図２および図３によ
る所謂自動化回路に比べて、装置が非常に高価となる。
るスイッチ２６および（高電圧電源１６と別の）異なる
高電圧電源２８により、別の電流を供給しており、この
ような別電流を供給する方法によると、スイッチング要
素並びにプレイオン化および主放電を同期させるための
同期回路によって、上記した図１、図２および図３によ
る所謂自動化回路に比べて、装置が非常に高価となる。
【００１８】「日本応用物理学会誌第２９巻第１号１９
９０年１月号の第９５頁ないし第１００頁（Ｋ．中村他
の著作）においては、プレイオン化のために独立し且つ
分離した（主電極の電圧供給に関して分離している）回
路が設けられている。この分離したプレイオン化回路
は、要素Ｇ3 、Ｃ3 、Ｌ3 、Ｃs およびＬs からなって
いる。
９０年１月号の第９５頁ないし第１００頁（Ｋ．中村他
の著作）においては、プレイオン化のために独立し且つ
分離した（主電極の電圧供給に関して分離している）回
路が設けられている。この分離したプレイオン化回路
は、要素Ｇ3 、Ｃ3 、Ｌ3 、Ｃs およびＬs からなって
いる。
【００１９】特開昭６０−１５７２８０号公報は、プレ
イオン化を開示しており、プレイオン化電極は補助コン
デンサーにより駆動されている。ヨーロッパ特許出願第
０３９８３３０号公開明細書もまたこのような配置を開
示しており、この配置においてはプレイオン化電極の駆
動が補助コンデンサー（図４の符号１２）により行われ
ている。これら上述した先行技術中、最後の２つのシス
テムにおいては、コロナ電極は不必要に長時間に亘り高
電圧に晒されており、それにより誘電体の故障の危険が
増大する。上述した最後の３つの書面に示した従来技術
においては、それぞれの場合においては、主電極に非常
に複雑な構造（メッシュ電極または埋設されたコロナロ
ッド付の電極の何れか）が必要となる。
イオン化を開示しており、プレイオン化電極は補助コン
デンサーにより駆動されている。ヨーロッパ特許出願第
０３９８３３０号公開明細書もまたこのような配置を開
示しており、この配置においてはプレイオン化電極の駆
動が補助コンデンサー（図４の符号１２）により行われ
ている。これら上述した先行技術中、最後の２つのシス
テムにおいては、コロナ電極は不必要に長時間に亘り高
電圧に晒されており、それにより誘電体の故障の危険が
増大する。上述した最後の３つの書面に示した従来技術
においては、それぞれの場合においては、主電極に非常
に複雑な構造（メッシュ電極または埋設されたコロナロ
ッド付の電極の何れか）が必要となる。
【００２０】非常に高頻度の繰り返し数でそして長寿命
のレーザーシステムにとっては、これら公知のシステム
は非常に好適なものとは言えないことが分かっている。
のレーザーシステムにとっては、これら公知のシステム
は非常に好適なものとは言えないことが分かっている。
【００２１】
【発明の目的】本発明は上述した問題点に鑑みて、簡便
な気体パルスレーザーのプレイオン化装置であり、良質
のイオン化を達成できるとともに、構造および回路の価
格が高価でない装置を提供することを目的としている。
な気体パルスレーザーのプレイオン化装置であり、良質
のイオン化を達成できるとともに、構造および回路の価
格が高価でない装置を提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は前記プレイオン化装置の励起が、前記主放電のため
に供給される高電圧パルスをも発生する同一の高電圧電
源により行われ、インダクタンスによりプレイオン化電
極の励起と主電極間の主放電のトリガーとの間に時間遅
れが設定されていることを特徴とする気体パルスレーザ
ーのプレイオン化装置により達成する。
題は前記プレイオン化装置の励起が、前記主放電のため
に供給される高電圧パルスをも発生する同一の高電圧電
源により行われ、インダクタンスによりプレイオン化電
極の励起と主電極間の主放電のトリガーとの間に時間遅
れが設定されていることを特徴とする気体パルスレーザ
ーのプレイオン化装置により達成する。
【００２３】
【作用】本発明によるプレイオン化電極の電気的駆動に
おいては（本発明の簡単な変形においては単一のプレイ
オン化電極もまた設けられていてもよい）、所謂蓄電回
路内の人為的に挿入されまたは付随的に存在するインダ
クタンスにおける電圧降下は、主電極へ高電圧パルスを
供給する（上記主電極について）短時間前に、良好なプ
レイオン化がコロナ放電により達成されるように、プレ
イオン化電極に電圧を供給するために用いることができ
るという知識を利用している。放電コンデンサーＣ1 、
Ｃ2 の充電の間、比較的大電流の変化が生じ、そしてプ
レイオン化電極をインダクタンスの前に接続することに
より非常に迅速な電位変化がプレイオン化電極と主電極
の間に発生し、そしてそれにより強いコロナ放電が行わ
れる。
おいては（本発明の簡単な変形においては単一のプレイ
オン化電極もまた設けられていてもよい）、所謂蓄電回
路内の人為的に挿入されまたは付随的に存在するインダ
クタンスにおける電圧降下は、主電極へ高電圧パルスを
供給する（上記主電極について）短時間前に、良好なプ
レイオン化がコロナ放電により達成されるように、プレ
イオン化電極に電圧を供給するために用いることができ
るという知識を利用している。放電コンデンサーＣ1 、
Ｃ2 の充電の間、比較的大電流の変化が生じ、そしてプ
レイオン化電極をインダクタンスの前に接続することに
より非常に迅速な電位変化がプレイオン化電極と主電極
の間に発生し、そしてそれにより強いコロナ放電が行わ
れる。
【００２４】
【実施例】本発明の２つの実施例を以下に図５および図
６を参照して詳細に説明する。図５は気体パルスレーザ
ーのプレイオン化回路を示し、この図においてプレイオ
ン化電極用の高電圧はインダクタンスの前で高電圧パル
ス方向に分岐されており、そして図６は図５に示す実施
例の変形を示し、２つのインダクタンスの間においてプ
レイオン化電極用のより高電圧が分岐されている。
６を参照して詳細に説明する。図５は気体パルスレーザ
ーのプレイオン化回路を示し、この図においてプレイオ
ン化電極用の高電圧はインダクタンスの前で高電圧パル
ス方向に分岐されており、そして図６は図５に示す実施
例の変形を示し、２つのインダクタンスの間においてプ
レイオン化電極用のより高電圧が分岐されている。
【００２５】図５および図６において、図１から図４に
示す部品に対応する部品は同一の引用符号が付されてい
る。しかして、主電極１０、１０′の近傍にプレイオン
化電極１２、１２′が配置されており、１つの主電極か
らのプレイオン化電極１２、１２′の間隔は他の主電極
からの間隔よりも小さくなっている。図５および図６に
よれば、プレイオン化電極は下部の主電極１０′に比較
し上部の主電極１０により近くなっている。図示した実
施例の変形においては、単一のプレイオン化電極１２を
設けることも可能であるが、しかしながら図示したよう
に対称配置することが好ましい。
示す部品に対応する部品は同一の引用符号が付されてい
る。しかして、主電極１０、１０′の近傍にプレイオン
化電極１２、１２′が配置されており、１つの主電極か
らのプレイオン化電極１２、１２′の間隔は他の主電極
からの間隔よりも小さくなっている。図５および図６に
よれば、プレイオン化電極は下部の主電極１０′に比較
し上部の主電極１０により近くなっている。図示した実
施例の変形においては、単一のプレイオン化電極１２を
設けることも可能であるが、しかしながら図示したよう
に対称配置することが好ましい。
【００２６】プレイオン化電極１２、１２′の各々がそ
れぞれチューブ状の誘電体１４、１４′により囲まれて
いる。コロナ放電は誘電体の外表面に発生する。
れぞれチューブ状の誘電体１４、１４′により囲まれて
いる。コロナ放電は誘電体の外表面に発生する。
【００２７】高電圧パルスを発生するためにそれ自体公
知の高電圧電源が引用符号１６により示されている。上
述したサイラトロン２０、蓄電コンデンサー１８および
再充電インダクタンス２２は、本発明の要部をより適確
に現すために省略されている。
知の高電圧電源が引用符号１６により示されている。上
述したサイラトロン２０、蓄電コンデンサー１８および
再充電インダクタンス２２は、本発明の要部をより適確
に現すために省略されている。
【００２８】しかして、本発明の回路においては、気体
パルスレーザーのプレイオン化とともにプレイオン化の
ために、同一のエネルギ源が用いられており、このエネ
ルギ源は図１において説明したと同様に、主放電にも作
用し、すなわち、高電圧電源１６およびエネルギ貯留手
段に１８にそれぞれ作用する。
パルスレーザーのプレイオン化とともにプレイオン化の
ために、同一のエネルギ源が用いられており、このエネ
ルギ源は図１において説明したと同様に、主放電にも作
用し、すなわち、高電圧電源１６およびエネルギ貯留手
段に１８にそれぞれ作用する。
【００２９】重要なことは、インダクタンス（コイル）
３０をプレイオン化および主放電回路に設けることであ
り、そして線３２を設けることであり、線３２によりプ
レイオン化電極１２、１２′は電圧が供給される。
３０をプレイオン化および主放電回路に設けることであ
り、そして線３２を設けることであり、線３２によりプ
レイオン化電極１２、１２′は電圧が供給される。
【００３０】図５の実施例においては、高電圧電源１６
は高電圧パルスを発生し、その高電圧パルスにより放電
コンデンサーＣ1 、Ｃ2 が次々と充電される。放電コン
デンサーＣ1 、Ｃ2 の充電中、大きな電流変化およびそ
れに対応する電圧効果がインダクタンス３０に生じる。
本発明によれば、プレイオン化電極１２、１２′は線３
２を経て電圧を供給され、線３２はインダクタンス３０
の前において高電圧パルスの充電方向に分岐されてい
る。このインダクタンス３０の前において電圧分岐をす
ることにより、プレイオン化電極１２、１２′とそれに
近接した主電極１０との間で非常に急速な始動電位の差
が生じ、そしてそれによりコロナ放電がプレイオン化電
極１２、１２′を囲んでいる誘電体１４、１４′上に生
じる。時間に関しては、このように発生されるコロナ放
電は主電極１０、１０′間の電圧上昇と一致する。イン
ダクタンス３０はコロナ放電の開始と主放電間の時間遅
れが最大のレーザー出力となるような大きさに選定され
ている。所与のレーザーシステムに対して、コンデンサ
ーの大きさおよび特にインダクタンス３０の大きさは特
定の配線の配置そしてその結果としてのインダクタンス
およびコンデンサーに依存し、それらは個々の特別のケ
ースに応じて経験的に決定されねばならない。非常に多
数のエキシマーレーザー混合気に対してコロナ放電によ
るプレイオン化とそれに引続く主放電の間の時間遅れと
が高度のレーザー出力および長いレーザー寿命を達成す
るために最適な一つであることが分かっている。特別な
同期回路は不必要である。
は高電圧パルスを発生し、その高電圧パルスにより放電
コンデンサーＣ1 、Ｃ2 が次々と充電される。放電コン
デンサーＣ1 、Ｃ2 の充電中、大きな電流変化およびそ
れに対応する電圧効果がインダクタンス３０に生じる。
本発明によれば、プレイオン化電極１２、１２′は線３
２を経て電圧を供給され、線３２はインダクタンス３０
の前において高電圧パルスの充電方向に分岐されてい
る。このインダクタンス３０の前において電圧分岐をす
ることにより、プレイオン化電極１２、１２′とそれに
近接した主電極１０との間で非常に急速な始動電位の差
が生じ、そしてそれによりコロナ放電がプレイオン化電
極１２、１２′を囲んでいる誘電体１４、１４′上に生
じる。時間に関しては、このように発生されるコロナ放
電は主電極１０、１０′間の電圧上昇と一致する。イン
ダクタンス３０はコロナ放電の開始と主放電間の時間遅
れが最大のレーザー出力となるような大きさに選定され
ている。所与のレーザーシステムに対して、コンデンサ
ーの大きさおよび特にインダクタンス３０の大きさは特
定の配線の配置そしてその結果としてのインダクタンス
およびコンデンサーに依存し、それらは個々の特別のケ
ースに応じて経験的に決定されねばならない。非常に多
数のエキシマーレーザー混合気に対してコロナ放電によ
るプレイオン化とそれに引続く主放電の間の時間遅れと
が高度のレーザー出力および長いレーザー寿命を達成す
るために最適な一つであることが分かっている。特別な
同期回路は不必要である。
【００３１】本発明に係るプレイオン化の回路構成の他
の利点として、放電用コンデンサーＣ1 、Ｃ2 の充電を
増加することに伴い、プレイオン化電極とそれに対する
主電極間の電位差が消滅することがある。これら電極間
で得られる電圧パルスは、従って比較的短時間であり、
そのために誘電体を通しての破壊の危険は極めて減少さ
れる。誘電体として、特にアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラ
ミックまたはサファイヤが適切であることが分かってい
る。
の利点として、放電用コンデンサーＣ1 、Ｃ2 の充電を
増加することに伴い、プレイオン化電極とそれに対する
主電極間の電位差が消滅することがある。これら電極間
で得られる電圧パルスは、従って比較的短時間であり、
そのために誘電体を通しての破壊の危険は極めて減少さ
れる。誘電体として、特にアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）セラ
ミックまたはサファイヤが適切であることが分かってい
る。
【００３２】図６は図５に示す実施例の変形を示し、イ
ンダクタンス３０が２つのインダクタンス３０ａおよび
３０ｂに置き換えられており、プレイオン化電極１２、
１２′へ電圧を供給するための線３２は２つのインダク
タンス３０ａ、３０ｂの間から分岐している。インダク
タンス３０ａ、３０ｂの適切な変形によりプレイオン化
電極と主電極間の電圧形状は経験的に設定され、そして
特定のシステムに最適とすることができる。
ンダクタンス３０が２つのインダクタンス３０ａおよび
３０ｂに置き換えられており、プレイオン化電極１２、
１２′へ電圧を供給するための線３２は２つのインダク
タンス３０ａ、３０ｂの間から分岐している。インダク
タンス３０ａ、３０ｂの適切な変形によりプレイオン化
電極と主電極間の電圧形状は経験的に設定され、そして
特定のシステムに最適とすることができる。
【００３３】
【発明の効果】上述した配置は構造および回路が非常に
簡単であり、そしてそれ自体が多数のエキシマーレーザ
ーガス混合気に有効であることが見い出されており、特
に塩化キセノン（Ｘｅｃｌ）および弗化クリプトン（Ｋ
ｒＦ）レーザーガス混合気において均質なグロー放電が
２００Ｈｚまでの非常に高パルス繰返し数まで実施可能
であった。放射されるレーザー放射の効率は、実質的に
より複雑なスパーク式のプレイオン化装置を用いる場合
と同程度までに高いものであった。本発明に係るプレイ
オン化装置は、僅かに４つの高電圧導線をレーザー室に
設けることを要求するのみである。
簡単であり、そしてそれ自体が多数のエキシマーレーザ
ーガス混合気に有効であることが見い出されており、特
に塩化キセノン（Ｘｅｃｌ）および弗化クリプトン（Ｋ
ｒＦ）レーザーガス混合気において均質なグロー放電が
２００Ｈｚまでの非常に高パルス繰返し数まで実施可能
であった。放射されるレーザー放射の効率は、実質的に
より複雑なスパーク式のプレイオン化装置を用いる場合
と同程度までに高いものであった。本発明に係るプレイ
オン化装置は、僅かに４つの高電圧導線をレーザー室に
設けることを要求するのみである。
【００３４】図５および図６を用いて上述した気体パル
スレーザー用の回路は前記ロッド電極の固有のコンデン
サーを用いているプレイオン化電極１２、１２′を駆動
する。付加的なコンデンサーおよびプレイオン化を作動
させるためのスイッチは不要である。加えて、上述した
配置はプレイオン化電極において短い電圧パルスのみを
確実とするものであり、これにより一方においては強烈
なコロナ放電となり、そして他方において誘電体の電気
的破壊の危険を減少する。主放電電極の形状並びに図面
および上述した回路を参照して説明したプレイオン化電
極は固体状の主電極１０、１０′の使用を可能とする。
このような固体状の主電極（すなわち、図４および図５
に示されているような固体状の電極）はエロージョン挙
動および放電断面についてのコントロールについて効果
がある。上述した利点の他に本発明に係る回路構成は構
造が簡単である。
スレーザー用の回路は前記ロッド電極の固有のコンデン
サーを用いているプレイオン化電極１２、１２′を駆動
する。付加的なコンデンサーおよびプレイオン化を作動
させるためのスイッチは不要である。加えて、上述した
配置はプレイオン化電極において短い電圧パルスのみを
確実とするものであり、これにより一方においては強烈
なコロナ放電となり、そして他方において誘電体の電気
的破壊の危険を減少する。主放電電極の形状並びに図面
および上述した回路を参照して説明したプレイオン化電
極は固体状の主電極１０、１０′の使用を可能とする。
このような固体状の主電極（すなわち、図４および図５
に示されているような固体状の電極）はエロージョン挙
動および放電断面についてのコントロールについて効果
がある。上述した利点の他に本発明に係る回路構成は構
造が簡単である。
【図１】従来装置の回路図である。
【図２】従来装置の回路図である。
【図３】従来装置の回路図である。
【図４】従来装置の回路図である。
【図５】気体パルスレーザーのプレイオン化回路の回路
図を示し、この図においてプレイオン化電極用の高電圧
はインダクタンスの前で高電圧パルス方向に分岐されて
いる。
図を示し、この図においてプレイオン化電極用の高電圧
はインダクタンスの前で高電圧パルス方向に分岐されて
いる。
【図６】図５に示す実施例の変形の回路図を示し、２つ
のインダクタンスの間においてプレイオン化電極用のよ
り高電圧が分岐されている。
のインダクタンスの間においてプレイオン化電極用のよ
り高電圧が分岐されている。
１０ 主電極 １０′ 主電極 １２ プレイオン化電極 １２′ プレイオン化電極 １４ 誘電体 １４′ 誘電体 １６ 高電圧電源 ３０ インダクタンス Ｃ1 コンデンサー Ｃ2 コンデンサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8934−4Ｍ Ｈ０１Ｓ 3/097 Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 対応する主電極（１０、１０′）の近傍
にそれぞれ配置されて励起時に主電極（１０、１０′）
間の主放電に先立って高電圧紫外線放射によって気体の
プレイオン化効果を奏するようにしたプレイオン化電極
（１２、１２′）を含み、該主放電は高電圧電源（１
６）により発生された高電圧パルスによりトリガーされ
る気体パルスレーザーのプレイオン化装置において、前
記プレイオン化装置の励起が、前記主放電のために供給
される高電圧パルスをも発生する同一の高電圧電源（１
６）により行われ、インダクタンス（３０、３０ａ、３
０ｂ）によりプレイオン化電極（１２、１２′）の励起
と主電極（１０、１０′）間の主放電のトリガーとの間
に時間遅れが設定されていることを特徴とする気体パル
スレーザーのプレイオン化装置。 - 【請求項２】 前記イオン化電極（１２、１２′）がコ
ロナ電極であることを特徴とする請求項１に記載の気体
パルスレーザーのプレイオン化装置。 - 【請求項３】 前記コロナ電極がチューブ状誘電体（１
４、１４′）により囲まれていることを特徴とする請求
項２に記載の気体パルスレーザーのプレイオン化装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4108474.8 | 1991-03-15 | ||
| DE4108474A DE4108474A1 (de) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Vorrichtung zur vorionisierung eines gepulsten gaslasers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102580A true JPH05102580A (ja) | 1993-04-23 |
| JP3353253B2 JP3353253B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=6427395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08940692A Expired - Fee Related JP3353253B2 (ja) | 1991-03-15 | 1992-03-14 | 気体パルスレーザーのプレイオン化装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5247531A (ja) |
| JP (1) | JP3353253B2 (ja) |
| DE (1) | DE4108474A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5557629A (en) * | 1992-08-28 | 1996-09-17 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Laser device having an electrode with auxiliary conductor members |
| WO1995005263A1 (en) * | 1993-08-19 | 1995-02-23 | Refranco Corp. | Treatment of particulate matter by electrical discharge |
| US5702621A (en) * | 1993-08-19 | 1997-12-30 | Refranco Corp. | Method for the treatment of comminuted matter by electrical discharge |
| US5403991A (en) * | 1993-08-19 | 1995-04-04 | Refranco Corp. | Reactor and method for the treatment of particulate matter by electrical discharge |
| WO1996006706A1 (en) * | 1994-09-01 | 1996-03-07 | Refranco Corp. | Treatment of particulate matter by electrical discharge |
| DE19845586B4 (de) * | 1997-10-03 | 2008-04-03 | Komatsu Ltd. | Entladungsschaltung für einen Impulslaser mit einer Impulsleistungsquelle |
| US6052402A (en) * | 1998-04-08 | 2000-04-18 | Argus Photonics Group, Inc. | Laser having an electrode assembly including arc suppression means |
| US6650679B1 (en) | 1999-02-10 | 2003-11-18 | Lambda Physik Ag | Preionization arrangement for gas laser |
| US6490307B1 (en) | 1999-03-17 | 2002-12-03 | Lambda Physik Ag | Method and procedure to automatically stabilize excimer laser output parameters |
| US6516013B1 (en) | 1999-12-20 | 2003-02-04 | Lambda Physik Ag | Laser beam monitoring apparatus and method |
| US6456643B1 (en) * | 1999-03-31 | 2002-09-24 | Lambda Physik Ag | Surface preionization for gas lasers |
| US6757315B1 (en) * | 1999-02-10 | 2004-06-29 | Lambda Physik Ag | Corona preionization assembly for a gas laser |
| US6389052B2 (en) | 1999-03-17 | 2002-05-14 | Lambda Physik Ag | Laser gas replenishment method |
| US6965624B2 (en) * | 1999-03-17 | 2005-11-15 | Lambda Physik Ag | Laser gas replenishment method |
| US6727731B1 (en) | 1999-03-12 | 2004-04-27 | Lambda Physik Ag | Energy control for an excimer or molecular fluorine laser |
| US6714577B1 (en) | 1999-03-17 | 2004-03-30 | Lambda Physik Ag | Energy stabilized gas discharge laser |
| US6546036B1 (en) * | 1999-06-08 | 2003-04-08 | Lambda Physik Ag | Roof configuration for laser discharge electrodes |
| US6700908B1 (en) * | 1999-06-21 | 2004-03-02 | Tui Laser Ag | Device for avoiding sliding discharges in pre-ionization in a gas laser with corona discharge |
| WO2001013476A1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-02-22 | Lambda Physik Ag | Narrow band excimer laser |
| US6785316B1 (en) | 1999-08-17 | 2004-08-31 | Lambda Physik Ag | Excimer or molecular laser with optimized spectral purity |
| US6907058B2 (en) | 2000-01-25 | 2005-06-14 | Lambda Physik Ag | Energy monitor for molecular fluorine laser |
| US6570901B2 (en) | 2000-02-24 | 2003-05-27 | Lambda Physik Ag | Excimer or molecular fluorine laser having lengthened electrodes |
| US6941259B2 (en) * | 2000-03-01 | 2005-09-06 | Lamda Physik Ag | Laser software control system |
| US20010049618A1 (en) * | 2000-03-23 | 2001-12-06 | Rainer Patzel | Method for allocating predictable costs for consumable items |
| US6834066B2 (en) * | 2000-04-18 | 2004-12-21 | Lambda Physik Ag | Stabilization technique for high repetition rate gas discharge lasers |
| US6862307B2 (en) | 2000-05-15 | 2005-03-01 | Lambda Physik Ag | Electrical excitation circuit for a pulsed gas laser |
| US6671302B2 (en) * | 2000-08-11 | 2003-12-30 | Lambda Physik Ag | Device for self-initiated UV pre-ionization of a repetitively pulsed gas laser |
| US6507596B1 (en) * | 2000-09-08 | 2003-01-14 | Komatsu Ltd. | Gas laser apparatus |
| US6693938B1 (en) * | 2000-09-08 | 2004-02-17 | Komatsu Ltd. | Discharge circuit for pulsed laser |
| US6747741B1 (en) | 2000-10-12 | 2004-06-08 | Lambda Physik Ag | Multiple-pass interferometric device |
| US20020107510A1 (en) * | 2001-02-05 | 2002-08-08 | Andrews Robert R. | Laser apparatus useful for myocardial revascularization |
| US6998620B2 (en) * | 2001-08-13 | 2006-02-14 | Lambda Physik Ag | Stable energy detector for extreme ultraviolet radiation detection |
| US7147759B2 (en) * | 2002-09-30 | 2006-12-12 | Zond, Inc. | High-power pulsed magnetron sputtering |
| US6853142B2 (en) * | 2002-11-04 | 2005-02-08 | Zond, Inc. | Methods and apparatus for generating high-density plasma |
| US6896773B2 (en) * | 2002-11-14 | 2005-05-24 | Zond, Inc. | High deposition rate sputtering |
| US6805779B2 (en) * | 2003-03-21 | 2004-10-19 | Zond, Inc. | Plasma generation using multi-step ionization |
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| US9771648B2 (en) * | 2004-08-13 | 2017-09-26 | Zond, Inc. | Method of ionized physical vapor deposition sputter coating high aspect-ratio structures |
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| US8369373B2 (en) | 2009-10-13 | 2013-02-05 | Coherent, Inc. | Pre-ionization method for CO2 gas-discharge laser |
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|---|---|---|---|---|
| US4555787A (en) * | 1980-09-12 | 1985-11-26 | Northrop Corporation | Gas laser preionization device |
| IT1197768B (it) * | 1983-12-29 | 1988-12-06 | Selenia Ind Elettroniche | Preionizzatore ad effetto corona per laser a gas |
| JPS60157280A (ja) * | 1984-01-26 | 1985-08-17 | Toshiba Corp | 気体レ−ザ発振装置 |
| JPH077857B2 (ja) * | 1989-05-17 | 1995-01-30 | 三菱電機株式会社 | 放電励起パルスレーザ装置 |
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-
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- 1991-03-15 DE DE4108474A patent/DE4108474A1/de active Granted
-
1992
- 1992-03-12 US US07/849,960 patent/US5247531A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-14 JP JP08940692A patent/JP3353253B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US5247531A (en) | 1993-09-21 |
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| DE4108474A1 (de) | 1992-09-17 |
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