JPH06125127A - ガスレーザ装置およびその運転法 - Google Patents
ガスレーザ装置およびその運転法Info
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- JPH06125127A JPH06125127A JP3132914A JP13291491A JPH06125127A JP H06125127 A JPH06125127 A JP H06125127A JP 3132914 A JP3132914 A JP 3132914A JP 13291491 A JP13291491 A JP 13291491A JP H06125127 A JPH06125127 A JP H06125127A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
- H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ用ガス媒体等のガス媒体を浄化しつ
つ、循環させて使用する多成分ガスの浄化に関し、長期
間一定のレーザ出力を得ることの容易なガスレーザ装置
の運転方法、およびガスレーザ装置を提供することを目
的とする。 【構成】 希ガスを含むレーザ用多成分ガス媒体を循環
させながらレーザ発振を行なう方法であって、レーザ発
振に必要なレーザ用ガス媒体の全成分は凝固させない温
度に冷却した吸着剤（１０）を通してレーザ用ガス媒体
を循環させることを特徴とする。
つ、循環させて使用する多成分ガスの浄化に関し、長期
間一定のレーザ出力を得ることの容易なガスレーザ装置
の運転方法、およびガスレーザ装置を提供することを目
的とする。 【構成】 希ガスを含むレーザ用多成分ガス媒体を循環
させながらレーザ発振を行なう方法であって、レーザ発
振に必要なレーザ用ガス媒体の全成分は凝固させない温
度に冷却した吸着剤（１０）を通してレーザ用ガス媒体
を循環させることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスレーザ等に関し、
特にレーザ用ガス媒体等のガス媒体を浄化しつつ、循環
させて使用する多成分ガスの浄化に関する。
特にレーザ用ガス媒体等のガス媒体を浄化しつつ、循環
させて使用する多成分ガスの浄化に関する。
【０００２】
【従来の技術】以下、ＫｒＦエキシマレーザを例にとっ
て説明するが、本発明はＫｒＦエキシマレーザに限るも
のではない。ＡｒＦエキシマレーザその他多成分ガスの
浄化に適用できる。
て説明するが、本発明はＫｒＦエキシマレーザに限るも
のではない。ＡｒＦエキシマレーザその他多成分ガスの
浄化に適用できる。
【０００３】ＫｒＦエキシマレーザは、ガラス等で形成
されたレーザ管にレーザガス媒体として約９９％のＮ
ｅ、約１％のＫｒ、約０．１％のＦ2 の混合ガスを収容
し、両端にミラーを配置し、レーザ用ガス媒体を放電発
光させ、共振を生じさせることによって動作させる。
されたレーザ管にレーザガス媒体として約９９％のＮ
ｅ、約１％のＫｒ、約０．１％のＦ2 の混合ガスを収容
し、両端にミラーを配置し、レーザ用ガス媒体を放電発
光させ、共振を生じさせることによって動作させる。
【０００４】ところで、フッ素ガスは反応性が強く、特
に放電によって励起されたフッ素ガスは反応性が強いた
め、放電によってフッ素ガスとガス媒体中の不純物や他
の構成材料との反応が生じる。このため、ＫｒＦエキシ
マレーザのレーザ出力は放電回数と共に減少する。
に放電によって励起されたフッ素ガスは反応性が強いた
め、放電によってフッ素ガスとガス媒体中の不純物や他
の構成材料との反応が生じる。このため、ＫｒＦエキシ
マレーザのレーザ出力は放電回数と共に減少する。
【０００５】図８にこのような従来の技術による、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザの特性を示す。図８（Ａ）図中に示す
ように、レーザ管５１は、その一端にミラー５２、他端
に所望の反射率と透過率を有するハーフミラー５３を有
し、ガス源５４から原料ガスを供給する。レーザ管５１
内を排気弁５５を介して排気し、ガス源５４から新鮮な
原料ガスを供給し、レーザ発振を生じさせた時の時間経
過に伴う特性の変化を以下に説明する。図８（Ａ）はレ
ーザ出力を示し、図８（Ｂ）、（Ｃ）は、レーザ管５１
内のガス成分の濃度を示す。横軸は各図とも時間を分で
示す。
Ｆエキシマレーザの特性を示す。図８（Ａ）図中に示す
ように、レーザ管５１は、その一端にミラー５２、他端
に所望の反射率と透過率を有するハーフミラー５３を有
し、ガス源５４から原料ガスを供給する。レーザ管５１
内を排気弁５５を介して排気し、ガス源５４から新鮮な
原料ガスを供給し、レーザ発振を生じさせた時の時間経
過に伴う特性の変化を以下に説明する。図８（Ａ）はレ
ーザ出力を示し、図８（Ｂ）、（Ｃ）は、レーザ管５１
内のガス成分の濃度を示す。横軸は各図とも時間を分で
示す。
【０００６】図８（Ａ）に示すように、未だ発振を生じ
ない間はレーザ出力は０であり、発振を開始すると急激
に大きな値に達する。ところが、発振時間の経過と共に
レーザ出力は次第に減少する。
ない間はレーザ出力は０であり、発振を開始すると急激
に大きな値に達する。ところが、発振時間の経過と共に
レーザ出力は次第に減少する。
【０００７】図８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、レーザ
発振が生じる前の状態においては、レーザ管５１内のガ
ス成分はほぼ一定であり、不純物であるＮ2 、Ｏ2 、Ｈ
Ｆ、ＳｉＦ4 がわずかに存在する。なお、主成分である
ＮｅとＫｒは図示していないが、濃度はほぼ一定に保た
れる。レーザ発振が開始すると、図８（Ｃ）に示すＣＦ
4 、ＨＦ、ＳｉＦ4 等の不純物濃度は徐々に増大する。
一方、レーザ用ガス媒体の成分であるＦ2 は徐々にその
濃度が低下する。レーザ出力の低下は、これらの不純物
成分の増加とレーザ用ガス媒体であるＦ2 の減少に起因
するものと考えられる。
発振が生じる前の状態においては、レーザ管５１内のガ
ス成分はほぼ一定であり、不純物であるＮ2 、Ｏ2 、Ｈ
Ｆ、ＳｉＦ4 がわずかに存在する。なお、主成分である
ＮｅとＫｒは図示していないが、濃度はほぼ一定に保た
れる。レーザ発振が開始すると、図８（Ｃ）に示すＣＦ
4 、ＨＦ、ＳｉＦ4 等の不純物濃度は徐々に増大する。
一方、レーザ用ガス媒体の成分であるＦ2 は徐々にその
濃度が低下する。レーザ出力の低下は、これらの不純物
成分の増加とレーザ用ガス媒体であるＦ2 の減少に起因
するものと考えられる。
【０００８】一定のレーザ出力を得るためには、図８
（Ａ）に示す構成において、ガス源５４から常に新鮮ガ
スを供給し、排気弁５５から排気を行なってレーザ管５
１内を一定の圧力に保つことが必要となろう。しかし、
この方法によれば、高価な希ガスであるＫｒを浪費する
のみでなく、原料ガス供給、排気の制御が複雑となる。
（Ａ）に示す構成において、ガス源５４から常に新鮮ガ
スを供給し、排気弁５５から排気を行なってレーザ管５
１内を一定の圧力に保つことが必要となろう。しかし、
この方法によれば、高価な希ガスであるＫｒを浪費する
のみでなく、原料ガス供給、排気の制御が複雑となる。
【０００９】そこで、レーザ管内のガスを液体窒素トラ
ップを介して循環させ、生成したハロゲン化物を除去す
る方法が提案されている。ハロゲン化物を除去すると、
レーザ管内のフッ素成分濃度が減少するため、不足する
フッ素ガスを適宜レーザ管内に注入する。ところで、液
体窒素トラップを用いると、不純物であるハロゲン化物
の他、Ｆ2 ガスおよびＫｒガスもトラップされ、その量
が減少する。レーザ出力の長期一定保持を行なうために
は、Ｆ2 およびＫｒの添加量を厳しく制御することが必
要となる。また、液体窒素トラップにおいて、循環する
ガスを万遍なく液体窒素温度に冷却したトラップ面に接
触させることは極めて困難であり、不純物がトラップを
通過する可能性がある。
ップを介して循環させ、生成したハロゲン化物を除去す
る方法が提案されている。ハロゲン化物を除去すると、
レーザ管内のフッ素成分濃度が減少するため、不足する
フッ素ガスを適宜レーザ管内に注入する。ところで、液
体窒素トラップを用いると、不純物であるハロゲン化物
の他、Ｆ2 ガスおよびＫｒガスもトラップされ、その量
が減少する。レーザ出力の長期一定保持を行なうために
は、Ｆ2 およびＫｒの添加量を厳しく制御することが必
要となる。また、液体窒素トラップにおいて、循環する
ガスを万遍なく液体窒素温度に冷却したトラップ面に接
触させることは極めて困難であり、不純物がトラップを
通過する可能性がある。
【００１０】また、カルシウム、チタン等を用いたゲッ
タトラップを用いてハロゲンの分離とハロゲンの全量を
トラップする方法が提案されている。この場合は、Ｆ2
が全量トラップされるため、Ｆ2 を供給する必要があ
り、厳しい添加量制御が必要とされる。
タトラップを用いてハロゲンの分離とハロゲンの全量を
トラップする方法が提案されている。この場合は、Ｆ2
が全量トラップされるため、Ｆ2 を供給する必要があ
り、厳しい添加量制御が必要とされる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の技術による多成分ガス媒体を用いるＫｒＦエキシ
マレーザ等においては、長期間一定のレーザ出力を得る
ことが困難であった。
従来の技術による多成分ガス媒体を用いるＫｒＦエキシ
マレーザ等においては、長期間一定のレーザ出力を得る
ことが困難であった。
【００１２】本発明の目的は、長期間一定のレーザ出力
を得ることの容易なガスレーザ装置の運転方法、および
ガスレーザ装置を提供することである。
を得ることの容易なガスレーザ装置の運転方法、および
ガスレーザ装置を提供することである。
【００１３】本発明の他の目的は、不純物が発生する多
成分ガス媒体の不純物を除去して長期間安定な使用を可
能とするガス浄化システムを提供することである。
成分ガス媒体の不純物を除去して長期間安定な使用を可
能とするガス浄化システムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のガスレーザ装置
の運転方法は、希ガスを含むレーザ用多成分ガス媒体を
循環させながらレーザ発振を行なう方法であって、レー
ザ発振に必要なレーザ用ガス媒体の全成分は凝固させな
い温度に冷却した吸着剤を通してレーザ用ガス媒体を循
環させることを特徴とする。
の運転方法は、希ガスを含むレーザ用多成分ガス媒体を
循環させながらレーザ発振を行なう方法であって、レー
ザ発振に必要なレーザ用ガス媒体の全成分は凝固させな
い温度に冷却した吸着剤を通してレーザ用ガス媒体を循
環させることを特徴とする。
【００１５】また、本発明のガスレーザ装置は、レーザ
用ガス媒体を収容し、レーザ発光させるためのレーザ管
と、前記レーザ管に接続されて循環通路を形成すると共
に、吸着剤を収容するための吸着塔と、前記吸着塔内を
所定の温度に冷却するための冷凍機とを有する。
用ガス媒体を収容し、レーザ発光させるためのレーザ管
と、前記レーザ管に接続されて循環通路を形成すると共
に、吸着剤を収容するための吸着塔と、前記吸着塔内を
所定の温度に冷却するための冷凍機とを有する。
【００１６】
【作用】レーザ発振に必要なレーザ用ガス媒体の全成分
は凝固させない温度に冷却した吸着剤を用いることによ
り、レーザ用ガス媒体の必要成分はほとんど減少せず、
不純物を吸着してレーザ用ガス媒体を浄化することがで
きる。この原理はレーザ用ガス媒体以外の多成分ガス媒
体の浄化についても同様である。
は凝固させない温度に冷却した吸着剤を用いることによ
り、レーザ用ガス媒体の必要成分はほとんど減少せず、
不純物を吸着してレーザ用ガス媒体を浄化することがで
きる。この原理はレーザ用ガス媒体以外の多成分ガス媒
体の浄化についても同様である。
【００１７】たとえば、吸着剤を液体窒素温度よりも高
く、ドライアイス温度よりも低い温度に冷却することに
より、Ｋｒを凝固させず、ＣＦ4 等の不純物を効率良く
吸着させることができる。
く、ドライアイス温度よりも低い温度に冷却することに
より、Ｋｒを凝固させず、ＣＦ4 等の不純物を効率良く
吸着させることができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明誕生の基礎となった検討および
基礎実験から説明を進める。
基礎実験から説明を進める。
【００１９】単一成分ガスの浄化を吸着剤を用いて行な
うことは広く知られている。また、吸着剤を冷却する
と、吸着能力が増加することも知られている。
うことは広く知られている。また、吸着剤を冷却する
と、吸着能力が増加することも知られている。
【００２０】図３はレーザガスおよび不純物ガスの蒸気
圧曲線を示す。ＫｒＦエキシマレーザにおいては、レー
ザ用ガス媒体はＮｅ、Ｋｒ、Ｆ2 を必要成分とする。主
な不純物ガスは、ＣＦ4 、ＳｉＦ4 、ＨＦ等である。と
ころで、これらの必要成分と不純物ガスのうち、Ｋｒと
ＣＦ4 は図３から明らかなように、かなり接近した蒸気
圧曲線を有する。また、Ｋｒの蒸気圧曲線は、液体窒素
温度付近で急激に減少する。
圧曲線を示す。ＫｒＦエキシマレーザにおいては、レー
ザ用ガス媒体はＮｅ、Ｋｒ、Ｆ2 を必要成分とする。主
な不純物ガスは、ＣＦ4 、ＳｉＦ4 、ＨＦ等である。と
ころで、これらの必要成分と不純物ガスのうち、Ｋｒと
ＣＦ4 は図３から明らかなように、かなり接近した蒸気
圧曲線を有する。また、Ｋｒの蒸気圧曲線は、液体窒素
温度付近で急激に減少する。
【００２１】図４は、液体窒素温度に冷却した吸着塔
に、Ｋｒを混合したＨｅガスを流した実験結果を示す。
この吸着実験は、図に示すように、直径約１６ｍｍの吸
着塔を用い、吸着剤として粒状白鷺ＧＸ４／６を高さ約
１００ｍｍ（７．３３ｇ）充填し、液体窒素温度に冷却
してＨｅ：Ｋｒガスを流して行なった。なお、吸着塔圧
力は約２．０Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ（ゲージ圧、全圧３．０気
圧）、空筒速度約２ｃｍ／ｓｅｃ（７７Ｋ）であった。
図の横軸はＫｒの添加濃度をｐｐｍで示し、縦軸は破過
時間を示す。特性ｐ１は、１ｐｐｍの破過時間を示し、
特性ｐ２は１０ｐｐｍの破過時間を示す。
に、Ｋｒを混合したＨｅガスを流した実験結果を示す。
この吸着実験は、図に示すように、直径約１６ｍｍの吸
着塔を用い、吸着剤として粒状白鷺ＧＸ４／６を高さ約
１００ｍｍ（７．３３ｇ）充填し、液体窒素温度に冷却
してＨｅ：Ｋｒガスを流して行なった。なお、吸着塔圧
力は約２．０Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ（ゲージ圧、全圧３．０気
圧）、空筒速度約２ｃｍ／ｓｅｃ（７７Ｋ）であった。
図の横軸はＫｒの添加濃度をｐｐｍで示し、縦軸は破過
時間を示す。特性ｐ１は、１ｐｐｍの破過時間を示し、
特性ｐ２は１０ｐｐｍの破過時間を示す。
【００２２】吸着塔入口のＫｒ濃度が８００ｐｐｍ以下
の場合は、通常の吸着特性を示し、正常な破過時間が得
られた。しかし、約８７０ｐｐｍ以上では、Ｋｒが凝固
し、破過時間は得られなかった。すなわち、Ｋｒ濃度が
約０．１％以上のガスを導入すると、Ｋｒは吸着剤で吸
着されるのではなく、凝固してしまう。なお、液体窒素
温度でのＫｒの臨界蒸気圧は約２．０ｍｍＨｇであり、
ガス圧が３．０気圧に対する限界濃度は８７０ｐｐｍで
ある。このため、８７０ｐｐｍを越えるＫｒ濃度のガス
を導入すると、Ｋｒは凝固するものと考えられる。とこ
ろで、ＫｒＦエキシマレーザ用のガス媒体は約１％のＫ
ｒを含む。上述の事実と、図３に示すようにＫｒとＣＦ
4 の蒸気圧曲線が極めて接近していることとを考えれ
ば、Ｋｒが凝固せず、ＣＦ4 が凝固する温度に吸着塔の
温度を設定することは極めて難しい。
の場合は、通常の吸着特性を示し、正常な破過時間が得
られた。しかし、約８７０ｐｐｍ以上では、Ｋｒが凝固
し、破過時間は得られなかった。すなわち、Ｋｒ濃度が
約０．１％以上のガスを導入すると、Ｋｒは吸着剤で吸
着されるのではなく、凝固してしまう。なお、液体窒素
温度でのＫｒの臨界蒸気圧は約２．０ｍｍＨｇであり、
ガス圧が３．０気圧に対する限界濃度は８７０ｐｐｍで
ある。このため、８７０ｐｐｍを越えるＫｒ濃度のガス
を導入すると、Ｋｒは凝固するものと考えられる。とこ
ろで、ＫｒＦエキシマレーザ用のガス媒体は約１％のＫ
ｒを含む。上述の事実と、図３に示すようにＫｒとＣＦ
4 の蒸気圧曲線が極めて接近していることとを考えれ
ば、Ｋｒが凝固せず、ＣＦ4 が凝固する温度に吸着塔の
温度を設定することは極めて難しい。
【００２３】図５は、液体窒素温度に冷却した吸着塔に
Ｎ2 、ＣＯ、ＣＨ4 、Ｋｒを混合したＨｅガスを流した
吸着実験の結果を示す。縦軸は出口濃度／入口濃度の比
を、横軸は時間（ｈｒ）を示す。Ｈｅに添加したガス成
分の組成比は、Ｋｒ約２３．１％、Ｎ2 約２６．６％、
ＣＯ約２３．７％、ＣＨ4 約２６．６％であり、全添加
濃度は約１７７０ｐｐｍ（Ｋｒ約４１０ｐｐｍ、Ｎ2 約
４７０ｐｐｍ、ＣＯ約４２０ｐｐｍ、ＣＨ4 約４７０ｐ
ｐｍ）であった。また、吸着塔圧力は約３気圧、空筒速
度は約１．９８ｃｍ／ｓｅｃ（７７Ｋ）、不純物添加量
約４．８２Ｎｃｃ／ｍｉｎ（全量）、Ｈｅガス流量約２
７２５Ｎｃｃ／ｍｉｎ、活性炭（粒状白鷺ＧＸ４／６）
量１６ｍｍφ×１００ｍｍ（７．３３ｇ）であった。
Ｎ2 、ＣＯ、ＣＨ4 、Ｋｒを混合したＨｅガスを流した
吸着実験の結果を示す。縦軸は出口濃度／入口濃度の比
を、横軸は時間（ｈｒ）を示す。Ｈｅに添加したガス成
分の組成比は、Ｋｒ約２３．１％、Ｎ2 約２６．６％、
ＣＯ約２３．７％、ＣＨ4 約２６．６％であり、全添加
濃度は約１７７０ｐｐｍ（Ｋｒ約４１０ｐｐｍ、Ｎ2 約
４７０ｐｐｍ、ＣＯ約４２０ｐｐｍ、ＣＨ4 約４７０ｐ
ｐｍ）であった。また、吸着塔圧力は約３気圧、空筒速
度は約１．９８ｃｍ／ｓｅｃ（７７Ｋ）、不純物添加量
約４．８２Ｎｃｃ／ｍｉｎ（全量）、Ｈｅガス流量約２
７２５Ｎｃｃ／ｍｉｎ、活性炭（粒状白鷺ＧＸ４／６）
量１６ｍｍφ×１００ｍｍ（７．３３ｇ）であった。
【００２４】吸着塔出口においては、まずＮ2 が現わ
れ、１ｐｐｍ破過時間は約３．７時間であった。続いて
ＣＯが現われ、１ｐｐｍ破過時間は約４．８時間であっ
た。次にＣＨ4 が現われ、１ｐｐｍ破過時間は約８．１
時間であった。次にＫｒが現われ、１ｐｐｍ破過時間は
約９．２時間であった。先に出てくるＮ2 、ＣＯは、入
口濃度以上の濃度が出口から出てきて、他のガスが出て
くるに伴ってその出口濃度は減少し、やがて入口濃度と
同じ濃度になる。これは吸着力の弱いガスが吸着力の強
いガスに置き換えられて、吸着剤表面から追い出された
ことを示している。別の見方をすると、吸着力の弱いガ
スを初め吸着剤に吸着させ、次に吸着力の強いガスを吸
着剤に接触させると、吸着力の強いガスが代って吸着さ
れ、吸着力の弱いガスは吸着剤から離脱して出口に現わ
れることを示している。
れ、１ｐｐｍ破過時間は約３．７時間であった。続いて
ＣＯが現われ、１ｐｐｍ破過時間は約４．８時間であっ
た。次にＣＨ4 が現われ、１ｐｐｍ破過時間は約８．１
時間であった。次にＫｒが現われ、１ｐｐｍ破過時間は
約９．２時間であった。先に出てくるＮ2 、ＣＯは、入
口濃度以上の濃度が出口から出てきて、他のガスが出て
くるに伴ってその出口濃度は減少し、やがて入口濃度と
同じ濃度になる。これは吸着力の弱いガスが吸着力の強
いガスに置き換えられて、吸着剤表面から追い出された
ことを示している。別の見方をすると、吸着力の弱いガ
スを初め吸着剤に吸着させ、次に吸着力の強いガスを吸
着剤に接触させると、吸着力の強いガスが代って吸着さ
れ、吸着力の弱いガスは吸着剤から離脱して出口に現わ
れることを示している。
【００２５】図６は、吸収剤を液体窒素より上の温度に
冷却し、主成分ＮｅにＦ2 、Ｋｒ、ＣＦ4 、ＳｉＦ4 を
混合したレーザ用ガス媒体同等の混合ガスを流した時に
期待される吸着特性を示す。吸着剤は活性化後、何も吸
着していない状態とする。
冷却し、主成分ＮｅにＦ2 、Ｋｒ、ＣＦ4 、ＳｉＦ4 を
混合したレーザ用ガス媒体同等の混合ガスを流した時に
期待される吸着特性を示す。吸着剤は活性化後、何も吸
着していない状態とする。
【００２６】当初は、ガス中のＦ2 、Ｋｒ、ＣＦ4 、Ｓ
ｉＦ4 の全てが吸着され、吸着塔出口にこれらのガスは
現われない。やがて、吸着力の弱い（蒸気圧の高い）Ｆ
2 が現われ、出口濃度の方が入口濃度よりも高くなり、
徐々に減少して比が１に近付く。Ｆ2 の出口濃度の減少
と共に、Ｋｒの出口濃度が次第に高くなり、やがて出口
濃度の方が入口濃度よりも高くなり、次に徐々に減少し
て比が１となる。
ｉＦ4 の全てが吸着され、吸着塔出口にこれらのガスは
現われない。やがて、吸着力の弱い（蒸気圧の高い）Ｆ
2 が現われ、出口濃度の方が入口濃度よりも高くなり、
徐々に減少して比が１に近付く。Ｆ2 の出口濃度の減少
と共に、Ｋｒの出口濃度が次第に高くなり、やがて出口
濃度の方が入口濃度よりも高くなり、次に徐々に減少し
て比が１となる。
【００２７】次にＣＦ4 、続いてＳｉＦ4 が出口に出現
し始める。Ｆ2 が出口に現われ始める時は、吸着剤表面
がほとんど不純物に吸着され、吸着力の弱いＦ2 は吸着
されることなく、出口に現われることを示している。Ｆ
2 の出口濃度が入口濃度よりも高くなる時は、吸着剤に
吸着されていたＦ2 が離脱し、代わりに吸着力の強い成
分が吸着され始めたことを示している。Ｆ2 の出口濃度
が入口濃度に次第に近くなることは、吸着されていたＦ
2 が次第に離脱し、やがて離脱するＦ2 が減少すること
を示している。
し始める。Ｆ2 が出口に現われ始める時は、吸着剤表面
がほとんど不純物に吸着され、吸着力の弱いＦ2 は吸着
されることなく、出口に現われることを示している。Ｆ
2 の出口濃度が入口濃度よりも高くなる時は、吸着剤に
吸着されていたＦ2 が離脱し、代わりに吸着力の強い成
分が吸着され始めたことを示している。Ｆ2 の出口濃度
が入口濃度に次第に近くなることは、吸着されていたＦ
2 が次第に離脱し、やがて離脱するＦ2 が減少すること
を示している。
【００２８】Ｋｒが出口濃度に現われ始める時は、吸着
力の弱いＫｒが吸着されることなく、吸着剤を通過し始
めたことを示す。また、Ｋｒの出口濃度が入口濃度より
も高くなり、やがて１に近付く特性は、吸着剤に吸着さ
れていたＫｒが次第により吸着力の強い成分に置換さ
れ、吸着剤表面からＫｒがほとんど離脱することを示し
ている。
力の弱いＫｒが吸着されることなく、吸着剤を通過し始
めたことを示す。また、Ｋｒの出口濃度が入口濃度より
も高くなり、やがて１に近付く特性は、吸着剤に吸着さ
れていたＫｒが次第により吸着力の強い成分に置換さ
れ、吸着剤表面からＫｒがほとんど離脱することを示し
ている。
【００２９】ＣＦ4 が出口に現われ始めるまでは、レー
ザ用ガス媒体の成分であるＦ2 やＫｒは出口に現われて
きても全ての不純物ガスは吸着剤に吸着され、出口には
現われない。すなわち、上述のようなガス浄化を用いれ
ばＫｒＦエキシマレーザは、ＣＦ4 が現れるまでは不純
物の極めて低い状態で運転できる。ＣＦ4 が所定濃度現
われた時、ＫｒＦエキシマレーザの運転を停止し、吸着
剤を再生することにすれば、エキシマレーザの運転時間
を長くし、かつ消費されるＫｒの量を低減することがで
きる。
ザ用ガス媒体の成分であるＦ2 やＫｒは出口に現われて
きても全ての不純物ガスは吸着剤に吸着され、出口には
現われない。すなわち、上述のようなガス浄化を用いれ
ばＫｒＦエキシマレーザは、ＣＦ4 が現れるまでは不純
物の極めて低い状態で運転できる。ＣＦ4 が所定濃度現
われた時、ＫｒＦエキシマレーザの運転を停止し、吸着
剤を再生することにすれば、エキシマレーザの運転時間
を長くし、かつ消費されるＫｒの量を低減することがで
きる。
【００３０】図６に示す吸着特性を用いて、ＫｒＦエキ
シマレーザを運転する場合、初め、Ｆ2 およびＫｒも吸
着剤に吸着され、レーザ用ガス媒体中のＦ2 、Ｋｒ成分
は減少する。エキシマレーザを一定の状態で運転しよう
とする時は、減少したこれら成分を補充することが望ま
れる。
シマレーザを運転する場合、初め、Ｆ2 およびＫｒも吸
着剤に吸着され、レーザ用ガス媒体中のＦ2 、Ｋｒ成分
は減少する。エキシマレーザを一定の状態で運転しよう
とする時は、減少したこれら成分を補充することが望ま
れる。
【００３１】図７は、さらに改良されたレーザの運転方
法を説明するための吸着特性を示す。図７においては、
レーザ運転開始前にＫｒＦレーザ用ガス媒体で最も吸着
力の強いＫｒを吸着剤に予め飽和濃度まで吸着させる。
Ｋｒが吸着剤に飽和濃度まで吸着された後、時間Ｔ1 で
レーザ用ガス媒体の吸着を開始させると共に、ＫｒＦエ
キシマレーザの運転を開始する。吸着剤はＫｒで飽和濃
度まで吸着されているため、Ｋｒおよびそれよりも吸着
力の弱いＦ2 はもはや吸着されない。やがて不純物ガス
の生成と共に、これらの不純物ガスが吸着剤に吸着さ
れ、代わりにそれまで吸着していたＫｒが吸着剤から離
脱し始める。この吸着物質の置換によってＫｒの出口濃
度は入口濃度よりも高くなり、やがて入口濃度と等しく
なる。不純物であるＣＦ4 が吸着剤出口から出てくる時
間Ｔ2 まで、レーザ用ガス媒体は一定濃度で、かつ高純
度を保持する。
法を説明するための吸着特性を示す。図７においては、
レーザ運転開始前にＫｒＦレーザ用ガス媒体で最も吸着
力の強いＫｒを吸着剤に予め飽和濃度まで吸着させる。
Ｋｒが吸着剤に飽和濃度まで吸着された後、時間Ｔ1 で
レーザ用ガス媒体の吸着を開始させると共に、ＫｒＦエ
キシマレーザの運転を開始する。吸着剤はＫｒで飽和濃
度まで吸着されているため、Ｋｒおよびそれよりも吸着
力の弱いＦ2 はもはや吸着されない。やがて不純物ガス
の生成と共に、これらの不純物ガスが吸着剤に吸着さ
れ、代わりにそれまで吸着していたＫｒが吸着剤から離
脱し始める。この吸着物質の置換によってＫｒの出口濃
度は入口濃度よりも高くなり、やがて入口濃度と等しく
なる。不純物であるＣＦ4 が吸着剤出口から出てくる時
間Ｔ2 まで、レーザ用ガス媒体は一定濃度で、かつ高純
度を保持する。
【００３２】時間Ｔ2 の前後でＫｒ濃度が増加するが、
生成される不純物の濃度は一般に微量であり、Ｋｒの濃
度に与える影響は少ない。このため、レーザの運転に支
障をきたすほどのガス媒体の組成比変動はほとんどな
い。不純物ガスが現われる（ＣＦ4 の破過時間）Ｔ2 ま
でＫｒＦエキシマレーザを運転し、その後吸着塔を再生
すれば、レーザ用ガス媒体は高純度かつ一定濃度を維持
するガス浄化システムを提供できる。
生成される不純物の濃度は一般に微量であり、Ｋｒの濃
度に与える影響は少ない。このため、レーザの運転に支
障をきたすほどのガス媒体の組成比変動はほとんどな
い。不純物ガスが現われる（ＣＦ4 の破過時間）Ｔ2 ま
でＫｒＦエキシマレーザを運転し、その後吸着塔を再生
すれば、レーザ用ガス媒体は高純度かつ一定濃度を維持
するガス浄化システムを提供できる。
【００３３】なお、以上説明した吸着特性は、ＫｒＦエ
キシマレーザ用ガス媒体に限らず、除去したい不純物ガ
スの吸着力が、目的とする混合ガス成分の吸着力よりも
高いガスの浄化に一般的に適用できる。
キシマレーザ用ガス媒体に限らず、除去したい不純物ガ
スの吸着力が、目的とする混合ガス成分の吸着力よりも
高いガスの浄化に一般的に適用できる。
【００３４】図１は、上述のガス浄化法を取入れた多成
分ガス媒体循環式のＫｒＦエキシマレーザ装置を示す。
分ガス媒体循環式のＫｒＦエキシマレーザ装置を示す。
【００３５】レーザ管１は、その両端にミラー２、３を
有し、共振器を構成する。レーザ管１はバルブ４、５、
６、７を介して、ガス源用、ガス浄化システム用排気用
等の種々の配管に接続されている。たとえばバルブ４は
レーザ用ガス媒体源に接続され、バルブ５は排気装置に
接続される。バルブ６は、吸着剤１０を収納した吸着塔
９の内部に接続され、吸着塔９の上部空間はポンプ８を
介してバルブ７に接続されている。また、吸着塔９はバ
ルブ１３、１４を介して、それぞれパージガス供給源、
排気装置に接続されている。吸着塔９は冷凍機１１に接
続された冷却パイプ１２中のガス冷媒によって液体窒素
温度からドライアイス温度の間の温度に任意に冷却する
ことができる。
有し、共振器を構成する。レーザ管１はバルブ４、５、
６、７を介して、ガス源用、ガス浄化システム用排気用
等の種々の配管に接続されている。たとえばバルブ４は
レーザ用ガス媒体源に接続され、バルブ５は排気装置に
接続される。バルブ６は、吸着剤１０を収納した吸着塔
９の内部に接続され、吸着塔９の上部空間はポンプ８を
介してバルブ７に接続されている。また、吸着塔９はバ
ルブ１３、１４を介して、それぞれパージガス供給源、
排気装置に接続されている。吸着塔９は冷凍機１１に接
続された冷却パイプ１２中のガス冷媒によって液体窒素
温度からドライアイス温度の間の温度に任意に冷却する
ことができる。
【００３６】ＫｒＦエキシマレーザを運転する時は、予
め吸着剤１０を活性化させ、その後Ｋｒを飽和吸着させ
ておく。また、吸着塔９内部は、冷凍機１１によりレー
ザ用ガス媒体の成分が凝固しない液体窒素温度よりも所
定温度高い温度に冷却される。この冷却温度はレーザ用
ガス媒体が凝固しない限り、低ければ低いほど吸着能力
が増大して好ましい。ＫｒＦエキシマレーザを運転する
時は、レーザ管１内に所望成分のレーザ用ガス媒体をバ
ルブ４を介して導入し、バルブ６、バルブ７を開いてレ
ーザ用ガス媒体を吸着塔９を通して循環させるととも
に、放電を開始してレーザ発振を生じさせる。レーザ用
ガス媒体はバルブ６を通って吸着塔９内部に導入され、
吸着剤によって不純物が吸着され、浄化されたガスがポ
ンプ８、バルブ７を介して再びレーザ管１内に循環す
る。吸着剤１０は、レーザ用ガス媒体の成分でも最も吸
着力の強いＫｒで予め飽和吸着されているため、レーザ
用ガス媒体の成分で新たに吸着される成分はなく、不純
物が吸着剤に接触すれば、それまで吸着していたＫｒを
離脱させて不純物を吸着する。不純物吸収によって離脱
したＫｒがレーザ用ガス媒体中に添加されても、不純物
の濃度自体は微小なため、離脱したＫｒの濃度はレーザ
発振条件を変えるほどの量ではない。このため、一定条
件の正常なレーザ用ガス媒体を用いて、長時間のレーザ
発振を行なうことができる。吸着塔９出口に不純物が現
われるころにエキシマレーザの運転を休止し、バルブ
６、７を閉じ、冷凍機の運転を停止して吸着塔９の温度
を上昇させ、バルブ１３からパージガスを導入すると共
に、バルブ１４から排気することによって不純物ガスを
吸着剤１０から離脱することができる。なお、冷却パイ
プ１２の他に、ヒータを吸着塔９に設け、積極的に加熱
を行なうことによって吸着剤１０の再生を促進してもよ
い。
め吸着剤１０を活性化させ、その後Ｋｒを飽和吸着させ
ておく。また、吸着塔９内部は、冷凍機１１によりレー
ザ用ガス媒体の成分が凝固しない液体窒素温度よりも所
定温度高い温度に冷却される。この冷却温度はレーザ用
ガス媒体が凝固しない限り、低ければ低いほど吸着能力
が増大して好ましい。ＫｒＦエキシマレーザを運転する
時は、レーザ管１内に所望成分のレーザ用ガス媒体をバ
ルブ４を介して導入し、バルブ６、バルブ７を開いてレ
ーザ用ガス媒体を吸着塔９を通して循環させるととも
に、放電を開始してレーザ発振を生じさせる。レーザ用
ガス媒体はバルブ６を通って吸着塔９内部に導入され、
吸着剤によって不純物が吸着され、浄化されたガスがポ
ンプ８、バルブ７を介して再びレーザ管１内に循環す
る。吸着剤１０は、レーザ用ガス媒体の成分でも最も吸
着力の強いＫｒで予め飽和吸着されているため、レーザ
用ガス媒体の成分で新たに吸着される成分はなく、不純
物が吸着剤に接触すれば、それまで吸着していたＫｒを
離脱させて不純物を吸着する。不純物吸収によって離脱
したＫｒがレーザ用ガス媒体中に添加されても、不純物
の濃度自体は微小なため、離脱したＫｒの濃度はレーザ
発振条件を変えるほどの量ではない。このため、一定条
件の正常なレーザ用ガス媒体を用いて、長時間のレーザ
発振を行なうことができる。吸着塔９出口に不純物が現
われるころにエキシマレーザの運転を休止し、バルブ
６、７を閉じ、冷凍機の運転を停止して吸着塔９の温度
を上昇させ、バルブ１３からパージガスを導入すると共
に、バルブ１４から排気することによって不純物ガスを
吸着剤１０から離脱することができる。なお、冷却パイ
プ１２の他に、ヒータを吸着塔９に設け、積極的に加熱
を行なうことによって吸着剤１０の再生を促進してもよ
い。
【００３７】なお、Ｋｒの飽和吸着は、放電開始前にレ
ーザ用ガス媒体源からバルブ４６を介してレーザ用ガス
媒体を吸着塔９内に導入し、ポンプ８、バルブ１４を介
して排気することによって行なってもよい。また、吸着
剤１０を予め飽和吸着させず、レーザ用ガス媒体を循環
させると共に、吸着されるレーザ用ガス媒体成分をバル
ブ４を介して補給してもよい。
ーザ用ガス媒体源からバルブ４６を介してレーザ用ガス
媒体を吸着塔９内に導入し、ポンプ８、バルブ１４を介
して排気することによって行なってもよい。また、吸着
剤１０を予め飽和吸着させず、レーザ用ガス媒体を循環
させると共に、吸着されるレーザ用ガス媒体成分をバル
ブ４を介して補給してもよい。
【００３８】図２は、他の構成を有するＫｒＦエキシマ
レーザを示す。図２において、レーザ管１がミラー２、
３を有し、バルブ４、５、６、７を介して、種々の配管
に接続されていることは図１と同様である。
レーザを示す。図２において、レーザ管１がミラー２、
３を有し、バルブ４、５、６、７を介して、種々の配管
に接続されていることは図１と同様である。
【００３９】本実施例においては、２つの吸着塔９ａ、
９ｂが設けられ、バルブ６、７がそれぞれバルブ２１、
２２および２３、２４を介して吸着塔９ａ、９ｂに接続
されている。すなわち、吸着塔９ａ、９ｂは、それぞれ
選択的にレーザ管１に接続することができる。
９ｂが設けられ、バルブ６、７がそれぞれバルブ２１、
２２および２３、２４を介して吸着塔９ａ、９ｂに接続
されている。すなわち、吸着塔９ａ、９ｂは、それぞれ
選択的にレーザ管１に接続することができる。
【００４０】本構成においては、たとえば初め吸着塔９
ａを用いて、レーザ用ガス媒体を循環させながらレーザ
発振を行ない、不純物ガスがかなり吸着剤に吸着された
時点で、バルブ２１、２３を閉め、バルブ２２、２４を
開けて吸着塔９ａに代えて吸着塔９ｂをレーザ管１に接
続する。このように吸着塔を交換することにより、エキ
シマレーザの連続運転できる時間が延長される。吸着塔
９ｂを用いてエキシマレーザを運転している間に、吸着
塔９ａ内の吸着剤を再生することができる。吸着塔９ｂ
の吸着能力が低下した時は、吸着塔を９ｂから再び吸着
塔９ａに切替え、吸着塔９ｂ内の吸着剤を再生すること
により、エキシマレーザ装置を所望時間連続運転するこ
とが可能となる。なお、図中、冷凍機は省略してある
が、各吸着塔に冷凍機を備えても、各吸着塔の冷却パイ
プを選択的に１つの冷凍機に接続できるようにしてもよ
い。各吸着塔は図１における吸着塔と同等である。
ａを用いて、レーザ用ガス媒体を循環させながらレーザ
発振を行ない、不純物ガスがかなり吸着剤に吸着された
時点で、バルブ２１、２３を閉め、バルブ２２、２４を
開けて吸着塔９ａに代えて吸着塔９ｂをレーザ管１に接
続する。このように吸着塔を交換することにより、エキ
シマレーザの連続運転できる時間が延長される。吸着塔
９ｂを用いてエキシマレーザを運転している間に、吸着
塔９ａ内の吸着剤を再生することができる。吸着塔９ｂ
の吸着能力が低下した時は、吸着塔を９ｂから再び吸着
塔９ａに切替え、吸着塔９ｂ内の吸着剤を再生すること
により、エキシマレーザ装置を所望時間連続運転するこ
とが可能となる。なお、図中、冷凍機は省略してある
が、各吸着塔に冷凍機を備えても、各吸着塔の冷却パイ
プを選択的に１つの冷凍機に接続できるようにしてもよ
い。各吸着塔は図１における吸着塔と同等である。
【００４１】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
エキシマレーザ以外の多成分ガス媒体を浄化することも
できる。その他、種々の変更、改良、組合わせ等が可能
なことは当業者に自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
エキシマレーザ以外の多成分ガス媒体を浄化することも
できる。その他、種々の変更、改良、組合わせ等が可能
なことは当業者に自明であろう。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガスレーザ装置等の多成分ガス媒体利用装置を長期間一
定の条件で容易に運転することができる。
ガスレーザ装置等の多成分ガス媒体利用装置を長期間一
定の条件で容易に運転することができる。
【図１】本発明の実施例によるＫｒＦエキシマレーザ装
置を示す概略構成図である。
置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施例によるＫｒＦエキシマレー
ザ装置を示す概略構成図である。
ザ装置を示す概略構成図である。
【図３】レーザガスおよび不純物の蒸気圧を示すグラフ
である。
である。
【図４】本発明の基礎となった実験結果を示すグラフで
ある。
ある。
【図５】本発明の基礎となった他の実験結果を示すグラ
フである。
フである。
【図６】本発明の実施例によるガスレーザ装置の運転方
法を説明するためのグラフである。
法を説明するためのグラフである。
【図７】本発明の実施例によるガスレーザ装置の運転方
法を説明するためのグラフである。
法を説明するためのグラフである。
【図８】従来の技術によるＫｒＦエキシマレーザ装置の
特性を示すグラフである。
特性を示すグラフである。
１ レーザ管 ２、３ ミラー ４、５、６、７ バルブ ８ ポンプ ９ 吸着塔 １０ 吸着剤 １１ 冷凍機 １２ 冷却パイプ １３、１４、２１〜２８ バルブ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年１１月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】ＫｒＦエキシマレーザは、金属、ガラス、
プラスチック、セラミック等で形成されたレーザ管にレ
ーザガス媒体として約９５〜９９％のＮｅ、約１〜５％
のＫｒ、約０．１〜０．５％のＦ2 の混合ガスを収容
し、両端にミラーを配置し、レーザ用ガス媒体を放電発
光させ、共振を生じさせることによって動作させる。
プラスチック、セラミック等で形成されたレーザ管にレ
ーザガス媒体として約９５〜９９％のＮｅ、約１〜５％
のＫｒ、約０．１〜０．５％のＦ2 の混合ガスを収容
し、両端にミラーを配置し、レーザ用ガス媒体を放電発
光させ、共振を生じさせることによって動作させる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】ところで、フッ素ガスは反応性が強く、特
に放電や他の励起手段によって励起されたフッ素ガスは
反応性が強いため、放電によってフッ素ガスとレーザ容
器の構成材料との反応が生じる。このため、あるレベル
の不純物がレーザガス中に発生し、これらの不純物の存
在によりＫｒＦエキシマレーザのレーザ出力は放電パル
ス回数が増大すると共に減少する。
に放電や他の励起手段によって励起されたフッ素ガスは
反応性が強いため、放電によってフッ素ガスとレーザ容
器の構成材料との反応が生じる。このため、あるレベル
の不純物がレーザガス中に発生し、これらの不純物の存
在によりＫｒＦエキシマレーザのレーザ出力は放電パル
ス回数が増大すると共に減少する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】図８（Ａ）に示すように、未だ発振を生じ
ない間はレーザ出力は０であり、発振を開始すると急激
に大きな値に達する。ところが、フッ素の欠乏と不純物
濃度の増加により、発振時間の経過と共にレーザ出力は
次第に減少する。
ない間はレーザ出力は０であり、発振を開始すると急激
に大きな値に達する。ところが、フッ素の欠乏と不純物
濃度の増加により、発振時間の経過と共にレーザ出力は
次第に減少する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】そこで、レーザ管内のガスを液体窒素トラ
ップを介して循環させ、生成したハロゲン化物および他
の不純物を除去する方法が提案されている。ハロゲン化
物を除去すると、レーザ管内のフッ素成分濃度が減少す
るため、不足するフッ素ガスを適宜レーザ管内に注入す
る。ところで、液体窒素トラップを用いると、不純物で
あるハロゲン化物の他、Ｋｒガスもトラップされ、その
量が減少する。レーザ出力の長期一定保持を行なうため
には、Ｋｒの添加量を厳しく制御することが必要とな
る。また、液体窒素トラップにおいて、循環するガスを
万遍なく液体窒素温度に冷却したトラップ面に接触させ
ることは極めて困難であり、不純物がトラップを通過す
る可能性がある。
ップを介して循環させ、生成したハロゲン化物および他
の不純物を除去する方法が提案されている。ハロゲン化
物を除去すると、レーザ管内のフッ素成分濃度が減少す
るため、不足するフッ素ガスを適宜レーザ管内に注入す
る。ところで、液体窒素トラップを用いると、不純物で
あるハロゲン化物の他、Ｋｒガスもトラップされ、その
量が減少する。レーザ出力の長期一定保持を行なうため
には、Ｋｒの添加量を厳しく制御することが必要とな
る。また、液体窒素トラップにおいて、循環するガスを
万遍なく液体窒素温度に冷却したトラップ面に接触させ
ることは極めて困難であり、不純物がトラップを通過す
る可能性がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】本発明の他の目的は、発生した不純物を含
む多成分ガス媒体の不純物を除去して長期間安定な使用
を可能とするガス浄化システムを提供することである。
む多成分ガス媒体の不純物を除去して長期間安定な使用
を可能とするガス浄化システムを提供することである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】図３はレーザガスおよび不純物ガスの蒸気
圧曲線を示す。ＫｒＦエキシマレーザにおいては、レー
ザ用ガス媒体はＮｅ、Ｋｒ、Ｆ2 を必要成分とする。主
な不純物ガスは、ＣＦ4 、ＳｉＦ4 、ＨＦ等である。と
ころで、これらの必要成分と不純物ガスのうち、Ｋｒと
ＣＦ4 は図３から明らかなように、かなり接近した蒸気
圧曲線を有する。また、Ｋｒの蒸気圧曲線は、温度が液
体窒素温度に近付くと急激に減少する。
圧曲線を示す。ＫｒＦエキシマレーザにおいては、レー
ザ用ガス媒体はＮｅ、Ｋｒ、Ｆ2 を必要成分とする。主
な不純物ガスは、ＣＦ4 、ＳｉＦ4 、ＨＦ等である。と
ころで、これらの必要成分と不純物ガスのうち、Ｋｒと
ＣＦ4 は図３から明らかなように、かなり接近した蒸気
圧曲線を有する。また、Ｋｒの蒸気圧曲線は、温度が液
体窒素温度に近付くと急激に減少する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】吸着塔出口においては、まずＮ2 が現わ
れ、１ｐｐｍ破過時間は約３．７時間であった。続いて
ＣＯが現われ、１ｐｐｍ破過時間は約４．８時間であっ
た。次にＣＨ4 が現われ、１ｐｐｍ破過時間は約８．１
時間であった。次にＫｒが現われ、１ｐｐｍ破過時間は
約９．２時間であった。先に出てくるＮ2 、ＣＯは、入
口濃度以上の濃度が出口から出てきて、他のガスが出て
くるに伴ってその出口濃度は減少し、やがて入口濃度と
同じ濃度になる。これは吸着力の弱いガスが吸着力の強
いガスに置き換えられて、吸着剤表面から追い出された
ことを示している。別の見方をすると、吸着力の弱いガ
スを初め吸着剤に吸着させ、次に吸着力の強いガスを吸
着剤に接触させると、吸着力の強いガスが優先的に吸着
され、吸着力の弱いガスは吸着剤から離脱して出口に現
われることを示している。
れ、１ｐｐｍ破過時間は約３．７時間であった。続いて
ＣＯが現われ、１ｐｐｍ破過時間は約４．８時間であっ
た。次にＣＨ4 が現われ、１ｐｐｍ破過時間は約８．１
時間であった。次にＫｒが現われ、１ｐｐｍ破過時間は
約９．２時間であった。先に出てくるＮ2 、ＣＯは、入
口濃度以上の濃度が出口から出てきて、他のガスが出て
くるに伴ってその出口濃度は減少し、やがて入口濃度と
同じ濃度になる。これは吸着力の弱いガスが吸着力の強
いガスに置き換えられて、吸着剤表面から追い出された
ことを示している。別の見方をすると、吸着力の弱いガ
スを初め吸着剤に吸着させ、次に吸着力の強いガスを吸
着剤に接触させると、吸着力の強いガスが優先的に吸着
され、吸着力の弱いガスは吸着剤から離脱して出口に現
われることを示している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】図７は、さらに改良されたレーザの運転方
法を説明するための吸着特性を示す。図７においては、
レーザ運転開始前にＫｒＦレーザ用ガス媒体で最も吸着
力の強いＫｒを吸着剤に予め飽和濃度まで吸着させる。
Ｋｒが吸着剤に飽和濃度まで吸着された後、時間Ｔ1 で
レーザ用ガス媒体の吸着を開始させると共に、ＫｒＦエ
キシマレーザの運転を開始する。吸着剤はＫｒで飽和濃
度まで吸着されているため、Ｋｒおよびそれよりも吸着
力の弱いＦ2 はもはや吸着されない。やがて不純物ガス
の生成と共に、これらの不純物ガスが吸着剤に優先的に
吸着され、代わりにそれまで吸着していたＫｒが吸着剤
から離脱し始める。この吸着物質の置換によってＫｒの
出口濃度は入口濃度よりも高くなり、やがて入口濃度と
等しくなる。不純物であるＣＦ4 が吸着剤出口から出て
くる時間Ｔ2 まで、レーザ用ガス媒体は一定濃度で、か
つ高純度を保持する。
法を説明するための吸着特性を示す。図７においては、
レーザ運転開始前にＫｒＦレーザ用ガス媒体で最も吸着
力の強いＫｒを吸着剤に予め飽和濃度まで吸着させる。
Ｋｒが吸着剤に飽和濃度まで吸着された後、時間Ｔ1 で
レーザ用ガス媒体の吸着を開始させると共に、ＫｒＦエ
キシマレーザの運転を開始する。吸着剤はＫｒで飽和濃
度まで吸着されているため、Ｋｒおよびそれよりも吸着
力の弱いＦ2 はもはや吸着されない。やがて不純物ガス
の生成と共に、これらの不純物ガスが吸着剤に優先的に
吸着され、代わりにそれまで吸着していたＫｒが吸着剤
から離脱し始める。この吸着物質の置換によってＫｒの
出口濃度は入口濃度よりも高くなり、やがて入口濃度と
等しくなる。不純物であるＣＦ4 が吸着剤出口から出て
くる時間Ｔ2 まで、レーザ用ガス媒体は一定濃度で、か
つ高純度を保持する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】時間Ｔ2 の前後でＫｒ濃度が増加するが、
生成される不純物の濃度は一般に微量であり、Ｋｒの濃
度に与える影響は少ない。このため、レーザの運転に支
障をきたすほどのガス媒体の組成比変動はほとんどな
い。不純物ガスが現われる（ＣＦ4 の破過時間）Ｔ2 ま
でＫｒＦエキシマレーザを運転し、その後吸着塔を再生
すれば、レーザ用ガス媒体を高純度かつ一定濃度に維持
するガス浄化システムを提供できる。
生成される不純物の濃度は一般に微量であり、Ｋｒの濃
度に与える影響は少ない。このため、レーザの運転に支
障をきたすほどのガス媒体の組成比変動はほとんどな
い。不純物ガスが現われる（ＣＦ4 の破過時間）Ｔ2 ま
でＫｒＦエキシマレーザを運転し、その後吸着塔を再生
すれば、レーザ用ガス媒体を高純度かつ一定濃度に維持
するガス浄化システムを提供できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】ＫｒＦエキシマレーザを運転する時は、予
め吸着剤１０を活性化させ、その後Ｋｒを飽和吸着させ
ておく。また、吸着塔９内部は、冷凍機１１によりレー
ザ用ガス媒体の成分が凝固しない液体窒素温度よりも所
定温度高い温度に冷却される。この冷却温度はレーザ用
ガス媒体が凝固しない限り、低ければ低いほど吸着能力
が増大して好ましい。ＫｒＦエキシマレーザを運転する
時は、レーザ管１内に所望成分のレーザ用ガス媒体をバ
ルブ４を介して導入し、バルブ６、バルブ７を開いてレ
ーザ用ガス媒体を吸着塔９を通して循環させるととも
に、放電を開始してレーザ発振を生じさせる。レーザ用
ガス媒体はバルブ６を通って吸着塔９内部に導入され、
吸着剤によって不純物が吸着され、浄化されたガスがポ
ンプ８、バルブ７を介して再びレーザ管１内に循環す
る。吸着剤１０は、レーザ用ガス媒体の成分でも最も吸
着力の強いＫｒで予め飽和吸着されているため、レーザ
用ガス媒体の成分で新たに吸着される成分はなく、不純
物が吸着剤に接触すれば、それまで吸着していたＫｒを
置換して不純物が優先的に吸着される。不純物吸着によ
って離脱したＫｒがレーザ用ガス媒体中に添加されて
も、不純物の濃度自体は微小なため、離脱したＫｒの濃
度はレーザ発振条件を変えるほどの量ではない。このた
め、一定条件の正常なレーザ用ガス媒体を用いて、長時
間のレーザ発振を行なうことができる。吸着塔９出口に
不純物が現われるころにエキシマレーザの運転を休止
し、バルブ６、７を閉じ、冷凍機の運転を停止して吸着
塔９の温度を上昇させ、バルブ１３からパージガスを導
入すると共に、バルブ１４から排気することによって不
純物ガスを吸着剤１０から離脱することができる。な
お、冷却パイプ１２の他に、ヒータを吸着塔９に設け、
積極的に加熱を行なうことによって吸着剤１０の再生を
促進してもよい。 ─────────────────────────────────────────────────────
め吸着剤１０を活性化させ、その後Ｋｒを飽和吸着させ
ておく。また、吸着塔９内部は、冷凍機１１によりレー
ザ用ガス媒体の成分が凝固しない液体窒素温度よりも所
定温度高い温度に冷却される。この冷却温度はレーザ用
ガス媒体が凝固しない限り、低ければ低いほど吸着能力
が増大して好ましい。ＫｒＦエキシマレーザを運転する
時は、レーザ管１内に所望成分のレーザ用ガス媒体をバ
ルブ４を介して導入し、バルブ６、バルブ７を開いてレ
ーザ用ガス媒体を吸着塔９を通して循環させるととも
に、放電を開始してレーザ発振を生じさせる。レーザ用
ガス媒体はバルブ６を通って吸着塔９内部に導入され、
吸着剤によって不純物が吸着され、浄化されたガスがポ
ンプ８、バルブ７を介して再びレーザ管１内に循環す
る。吸着剤１０は、レーザ用ガス媒体の成分でも最も吸
着力の強いＫｒで予め飽和吸着されているため、レーザ
用ガス媒体の成分で新たに吸着される成分はなく、不純
物が吸着剤に接触すれば、それまで吸着していたＫｒを
置換して不純物が優先的に吸着される。不純物吸着によ
って離脱したＫｒがレーザ用ガス媒体中に添加されて
も、不純物の濃度自体は微小なため、離脱したＫｒの濃
度はレーザ発振条件を変えるほどの量ではない。このた
め、一定条件の正常なレーザ用ガス媒体を用いて、長時
間のレーザ発振を行なうことができる。吸着塔９出口に
不純物が現われるころにエキシマレーザの運転を休止
し、バルブ６、７を閉じ、冷凍機の運転を停止して吸着
塔９の温度を上昇させ、バルブ１３からパージガスを導
入すると共に、バルブ１４から排気することによって不
純物ガスを吸着剤１０から離脱することができる。な
お、冷却パイプ１２の他に、ヒータを吸着塔９に設け、
積極的に加熱を行なうことによって吸着剤１０の再生を
促進してもよい。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年８月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】図６は、吸収剤を液体窒素より上の温度に
冷却し、主成分ＮｅにＫｒ、ＣＦ4、ＳｉＦ4 を混合し
たレーザ用ガス媒体同等の混合ガスを流した時に期待さ
れる吸着特性を示す。吸着剤は活性化後、何も吸着して
いない状態とする。
冷却し、主成分ＮｅにＫｒ、ＣＦ4、ＳｉＦ4 を混合し
たレーザ用ガス媒体同等の混合ガスを流した時に期待さ
れる吸着特性を示す。吸着剤は活性化後、何も吸着して
いない状態とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】当初は、ガス中のＫｒ、ＣＦ4 、ＳｉＦ4
の全てが吸着され、吸着塔出口にこれらのガスは現われ
ない。やがて、吸着力の弱い（蒸気圧の高い）Ｋｒが現
われ、やがて出口濃度の方が入口濃度よりも高くなり、
次に徐々に減少して比が１となる。次にＣＦ4 、続いて
ＳｉＦ4 が出口に出現し始める。
の全てが吸着され、吸着塔出口にこれらのガスは現われ
ない。やがて、吸着力の弱い（蒸気圧の高い）Ｋｒが現
われ、やがて出口濃度の方が入口濃度よりも高くなり、
次に徐々に減少して比が１となる。次にＣＦ4 、続いて
ＳｉＦ4 が出口に出現し始める。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】ＣＦ4 が出口に現われ始めるまでは、レー
ザ用ガス媒体の成分であるＫｒは出口に現われてきても
全ての不純物ガスは吸着剤に吸着され、出口には現われ
ない。すなわち、上述のようなガス浄化を用いればＫｒ
Ｆエキシマレーザは、ＣＦ4が現れるまでは不純物の極
めて低い状態で運転できる。ＣＦ4 が所定濃度現われた
時、ＫｒＦエキシマレーザの運転を停止し、吸着剤を再
生することにすれば、エキシマレーザの運転時間を長く
し、かつ消費されるＫｒの量を低減することができる。
ザ用ガス媒体の成分であるＫｒは出口に現われてきても
全ての不純物ガスは吸着剤に吸着され、出口には現われ
ない。すなわち、上述のようなガス浄化を用いればＫｒ
Ｆエキシマレーザは、ＣＦ4が現れるまでは不純物の極
めて低い状態で運転できる。ＣＦ4 が所定濃度現われた
時、ＫｒＦエキシマレーザの運転を停止し、吸着剤を再
生することにすれば、エキシマレーザの運転時間を長く
し、かつ消費されるＫｒの量を低減することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】図６に示す吸着特性を用いて、ＫｒＦエキ
シマレーザを運転する場合、初め、Ｋｒは吸着剤に吸着
され、レーザ用ガス媒体中のＫｒ成分は減少する。エキ
シマレーザを一定の状態で運転しようとする時は、減少
したこれら成分を補充することが望まれる。
シマレーザを運転する場合、初め、Ｋｒは吸着剤に吸着
され、レーザ用ガス媒体中のＫｒ成分は減少する。エキ
シマレーザを一定の状態で運転しようとする時は、減少
したこれら成分を補充することが望まれる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】図７は、さらに改良されたレーザの運転方
法を説明するための吸着特性を示す。図７においては、
レーザ運転開始前にＫｒＦレーザ用ガス媒体で最も吸着
力の強いＫｒを吸着剤に予め飽和濃度まで吸着させる。
Ｋｒが吸着剤に飽和濃度まで吸着された後、時間Ｔ1 で
レーザ用ガス媒体の吸着を開始させると共に、ＫｒＦエ
キシマレーザの運転を開始する。吸着剤はＫｒで飽和濃
度まで吸着されているため、Ｋｒはもはや吸着されな
い。やがて不純物ガスの生成と共に、これらの不純物ガ
スが吸着剤に優先的に吸着され、代わりにそれまで吸着
していたＫｒが吸着剤から離脱し始める。この吸着物質
の置換によってＫｒの出口濃度は入口濃度よりも高くな
り、やがて入口濃度と等しくなる。不純物であるＣＦ4
が吸着剤出口から出てくる時間Ｔ2 まで、レーザ用ガス
媒体は一定濃度で、かつ高純度を保持する。
法を説明するための吸着特性を示す。図７においては、
レーザ運転開始前にＫｒＦレーザ用ガス媒体で最も吸着
力の強いＫｒを吸着剤に予め飽和濃度まで吸着させる。
Ｋｒが吸着剤に飽和濃度まで吸着された後、時間Ｔ1 で
レーザ用ガス媒体の吸着を開始させると共に、ＫｒＦエ
キシマレーザの運転を開始する。吸着剤はＫｒで飽和濃
度まで吸着されているため、Ｋｒはもはや吸着されな
い。やがて不純物ガスの生成と共に、これらの不純物ガ
スが吸着剤に優先的に吸着され、代わりにそれまで吸着
していたＫｒが吸着剤から離脱し始める。この吸着物質
の置換によってＫｒの出口濃度は入口濃度よりも高くな
り、やがて入口濃度と等しくなる。不純物であるＣＦ4
が吸着剤出口から出てくる時間Ｔ2 まで、レーザ用ガス
媒体は一定濃度で、かつ高純度を保持する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/08 Ｚ
Claims (5)
- 【請求項１】 希ガスを含むレーザ用多成分ガス媒体を
循環させながらレーザ発振を行なう方法であって、 レーザ発振に必要なレーザ用ガス媒体の全成分は凝固さ
せない温度に冷却した吸着剤を通してレーザ用ガス媒体
を循環させることを特徴とするガスレーザ装置の運転方
法。 - 【請求項２】 前記吸着剤に除去しようとする不純物よ
りも吸着力の弱いガスを予め吸着させ、その後レーザ用
ガス媒体と接触させる請求項１記載のガスレーザ装置の
運転方法。 - 【請求項３】 前記吸着剤の冷却を冷凍機で行い、さら
に冷凍機による冷却を休止して吸着剤を再生する工程を
含む請求項１ないし２記載のガスレーザ装置の運転方
法。 - 【請求項４】 レーザ用ガス媒体を収容し、レーザ発光
させるためのレーザ管と、 前記レーザ管に接続されて循環通路を形成すると共に、
吸着剤を収容するための吸着塔と、 前記吸着塔内を所定の温度に冷却するための冷凍機とを
有するガスレーザ装置。 - 【請求項５】 一定組成比の多成分ガス媒体の所定全成
分を凝固させない温度に冷却し、かつ前記所定全成分の
うち最も吸着力の強い成分を予め吸着させた吸着剤を通
してガス媒体を循環させ、不純物を除去しつつ、運転す
るガス浄化システム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3132914A JPH06125127A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | ガスレーザ装置およびその運転法 |
| US07/822,608 US5277040A (en) | 1991-06-04 | 1992-01-15 | Circulation type gas purification apparatus and method of operating the same |
| EP92101789A EP0516920A1 (en) | 1991-06-04 | 1992-02-03 | Circulation type gas purification apparatus and method of operating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3132914A JPH06125127A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | ガスレーザ装置およびその運転法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06125127A true JPH06125127A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=15092473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3132914A Withdrawn JPH06125127A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | ガスレーザ装置およびその運転法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5277040A (ja) |
| EP (1) | EP0516920A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06125127A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5518528A (en) * | 1994-10-13 | 1996-05-21 | Advanced Technology Materials, Inc. | Storage and delivery system for gaseous hydride, halide, and organometallic group V compounds |
| DE20110048U1 (de) * | 2001-06-18 | 2001-08-16 | Lambda Physik AG, 37079 Göttingen | Gasentladungslaser mit Mitteln zur Entfernung von Gasverunreinigungen |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4369048A (en) * | 1980-01-28 | 1983-01-18 | Dallas T. Pence | Method for treating gaseous effluents emitted from a nuclear reactor |
| US4910965A (en) * | 1984-06-29 | 1990-03-27 | Helix Technology Corporation | Means for periodic desorption of a cryopump |
| US4629611A (en) * | 1985-04-29 | 1986-12-16 | International Business Machines Corporation | Gas purifier for rare-gas fluoride lasers |
| US4977749A (en) * | 1989-04-25 | 1990-12-18 | Sercel Jeffrey P | Apparatus and method for purification of gases used in exciplex (excimer) lasers |
-
1991
- 1991-06-04 JP JP3132914A patent/JPH06125127A/ja not_active Withdrawn
-
1992
- 1992-01-15 US US07/822,608 patent/US5277040A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-03 EP EP92101789A patent/EP0516920A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5277040A (en) | 1994-01-11 |
| EP0516920A1 (en) | 1992-12-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |