JPH0726855Y2 - エキシマレーザ装置 - Google Patents
エキシマレーザ装置Info
- Publication number
- JPH0726855Y2 JPH0726855Y2 JP1987166297U JP16629787U JPH0726855Y2 JP H0726855 Y2 JPH0726855 Y2 JP H0726855Y2 JP 1987166297 U JP1987166297 U JP 1987166297U JP 16629787 U JP16629787 U JP 16629787U JP H0726855 Y2 JPH0726855 Y2 JP H0726855Y2
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- preionization
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Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案はエキシマレーザ装置に関し、更に詳しくは、紫
外光予備電離型のエキシマレーザ装置に関する。
外光予備電離型のエキシマレーザ装置に関する。
〈従来の技術〉 放電励起エキシマレーザにおいては、一般に、第５図に
等価回路で示す容量移行型回路を励起回路として用いて
いる。この回路の動作は次の通りである。サイラトロン
等のスイッチＳをOFFの状態にして高電圧源H.V.により
コンデンサC1を高圧に充電しておき、スイッチＳをONに
する。これにより、コンデンサC1に蓄えられた電荷がピ
ーキングコンデンサC2に移行してゆく。この電荷の移行
によりピーキングコンデンサC2の充電電圧が増大してゆ
くが、この電圧が主電極対Ed間の放電開始電圧に達した
ときにこの間でパルス放電が生じ、レーザチャンバ50内
のレーザガスを励起してレーザ発振を生起させる。
等価回路で示す容量移行型回路を励起回路として用いて
いる。この回路の動作は次の通りである。サイラトロン
等のスイッチＳをOFFの状態にして高電圧源H.V.により
コンデンサC1を高圧に充電しておき、スイッチＳをONに
する。これにより、コンデンサC1に蓄えられた電荷がピ
ーキングコンデンサC2に移行してゆく。この電荷の移行
によりピーキングコンデンサC2の充電電圧が増大してゆ
くが、この電圧が主電極対Ed間の放電開始電圧に達した
ときにこの間でパルス放電が生じ、レーザチャンバ50内
のレーザガスを励起してレーザ発振を生起させる。
以上が励起回路の基本動作であるが、エキシマレーザで
はレーザガス圧が２〜３気圧と比較的高気圧に保持され
るが、このような気圧下で主放電として均一なグロー放
電を生じさせるためには、主放電に先立って放電領域の
ガスをイオン化しておくこと、つまり予備電離を行うこ
とが必要となる。そのため、通常はレーザチャンバ50内
の主電極対Edの近傍にスパークを生じさせる電極対（ピ
ン電極対）を配置しておき、主放電に先立ってこのピン
電極対間でスパークを生じさせ、その時に発生する紫外
光によって主放電領域のガスを予備電離する。
はレーザガス圧が２〜３気圧と比較的高気圧に保持され
るが、このような気圧下で主放電として均一なグロー放
電を生じさせるためには、主放電に先立って放電領域の
ガスをイオン化しておくこと、つまり予備電離を行うこ
とが必要となる。そのため、通常はレーザチャンバ50内
の主電極対Edの近傍にスパークを生じさせる電極対（ピ
ン電極対）を配置しておき、主放電に先立ってこのピン
電極対間でスパークを生じさせ、その時に発生する紫外
光によって主放電領域のガスを予備電離する。
この予備電離のための励起回路を別に設けることなく、
第５図に示した回路で兼用し、主放電動作の過程で自動
的に予備電離を起こさせようとするのが自動予備電離型
と称されるもので、市販レーザのほとんどで採用されて
いる型である。その等価回路を第６図に示す。図におい
てEpが予備電離用のピン電極対である。
第５図に示した回路で兼用し、主放電動作の過程で自動
的に予備電離を起こさせようとするのが自動予備電離型
と称されるもので、市販レーザのほとんどで採用されて
いる型である。その等価回路を第６図に示す。図におい
てEpが予備電離用のピン電極対である。
ところで、エキシマレーザでは、レーザ遷移の上準位の
寿命が極めて短かいため、効率良くガスの励起を行うた
めには、急峻な放電、つまり立上りの速い高電圧による
放電が必要となる。第６図に示す回路において、立上り
の速い電圧を主電極対Ed間に印加するためには、放電ル
ープ（C2，Ep，Edで構成されるループ）のインダクタン
スを小さくする必要がある。実際には、この放電ループ
における電流の流れるパスを短かくするような工夫が施
される。そのため、ピーキングコンデンサC2を主電極対
Edに近づけるべく、レーザチャンバ内にこのピーキング
コンデンサC2を配置することがある。これがコンデンサ
内蔵型のレーザと称されるものである。
寿命が極めて短かいため、効率良くガスの励起を行うた
めには、急峻な放電、つまり立上りの速い高電圧による
放電が必要となる。第６図に示す回路において、立上り
の速い電圧を主電極対Ed間に印加するためには、放電ル
ープ（C2，Ep，Edで構成されるループ）のインダクタン
スを小さくする必要がある。実際には、この放電ループ
における電流の流れるパスを短かくするような工夫が施
される。そのため、ピーキングコンデンサC2を主電極対
Edに近づけるべく、レーザチャンバ内にこのピーキング
コンデンサC2を配置することがある。これがコンデンサ
内蔵型のレーザと称されるものである。
第７図は従来のコンデンサ内蔵型のレーザのチャンバ内
構造と電気回路とを併記して示す構成図である。
構造と電気回路とを併記して示す構成図である。
ここで、エキシマレーザはパルス動作のレーザであるか
ら、高い平均出力を得るためには発振の繰り返し周期を
短縮する必要がある。この場合、ショットごとに主電極
対Ed間に新鮮なガスを供給することが必要となる。放電
で生じた不純物や負イオンは放電の不安定化をもたらす
ためである。すなわち、これらは主放電をアーク放電と
してしまい、レーザ発振が不安定となる。そこで、通
常、第７図に示すように、レーザチャンバ50内にファン
51を配置し、ガスを高速で循環させることが行われてい
る。なお、52はガス冷却用の熱交換器である。
ら、高い平均出力を得るためには発振の繰り返し周期を
短縮する必要がある。この場合、ショットごとに主電極
対Ed間に新鮮なガスを供給することが必要となる。放電
で生じた不純物や負イオンは放電の不安定化をもたらす
ためである。すなわち、これらは主放電をアーク放電と
してしまい、レーザ発振が不安定となる。そこで、通
常、第７図に示すように、レーザチャンバ50内にファン
51を配置し、ガスを高速で循環させることが行われてい
る。なお、52はガス冷却用の熱交換器である。
〈考案が解決しようとする問題点〉 第７図に示す従来のコンデンサ内蔵型の紫外光予備電離
型放電励起エキシマレーザでは、予備電離用ピン電極対
Ep…Epがガス流路に配置されるため、高速のガス流を得
るための障害となっている。また、ピーキングコンデン
サC2…C2は図のようにアノード側に配置されることが多
く、これもガス流に対して障害となりやすい。発振の繰
り返し周波数を上げるためには高速のガス流が必要とな
るわけであるが、上述した障害によってガス流の高速化
が困難で、高繰り返し発振が困難であるという問題があ
る。換言すると、発振の繰り返し周波数を上げるべくガ
ス流を高速化しようとすると、大型のファンやこれを駆
動するための大容量モータが必要となる。
型放電励起エキシマレーザでは、予備電離用ピン電極対
Ep…Epがガス流路に配置されるため、高速のガス流を得
るための障害となっている。また、ピーキングコンデン
サC2…C2は図のようにアノード側に配置されることが多
く、これもガス流に対して障害となりやすい。発振の繰
り返し周波数を上げるためには高速のガス流が必要とな
るわけであるが、上述した障害によってガス流の高速化
が困難で、高繰り返し発振が困難であるという問題があ
る。換言すると、発振の繰り返し周波数を上げるべくガ
ス流を高速化しようとすると、大型のファンやこれを駆
動するための大容量モータが必要となる。
〈問題点を解決するための手段〉 本考案は上記の問題点を解決すべくなされたもので、そ
の構成を実施例に対応する第１図を参照しつつ説明する
と、本考案は、主電極対EdのカソードEdc側をレーザチ
ャンバ１の壁体（例えばフランジ部12）に近接配置する
とともに、予備電離用電極対Epおよびピーキングコンデ
ンサC2を主電極対EdのカソードEdc側に近接配置し、か
つ、このピーキングコンデンサC2をレーザチャンバ１の
壁体（例えばフランジ部12）に支承し、また、予備電離
用電極対Epはその一方の電をファン２によるガス流をガ
イドし得る向きに配置された板状電極Ep1で、他方を複
数のピン状電極Epiで構成したことによって特徴づけら
れる。
の構成を実施例に対応する第１図を参照しつつ説明する
と、本考案は、主電極対EdのカソードEdc側をレーザチ
ャンバ１の壁体（例えばフランジ部12）に近接配置する
とともに、予備電離用電極対Epおよびピーキングコンデ
ンサC2を主電極対EdのカソードEdc側に近接配置し、か
つ、このピーキングコンデンサC2をレーザチャンバ１の
壁体（例えばフランジ部12）に支承し、また、予備電離
用電極対Epはその一方の電をファン２によるガス流をガ
イドし得る向きに配置された板状電極Ep1で、他方を複
数のピン状電極Epiで構成したことによって特徴づけら
れる。
〈作用〉 ファン２によるガス流は、板状電極EpLにガイドされて
主電極対Ed間に導かれる。レーザチャンバ１の壁体12に
近接配置された主電極対EdのカソードEdc側に、予備電
離用電極対EpとピーキングコンデンサC2を近接配置し
て、ピーキングコンデンサC2を壁体12に支承することに
より、主電極対Ed間に導かれたガス流に対する障害物は
無くなっており、従ってこのガス流はレーザチャンバ１
内でスムーズな循環流となる。
主電極対Ed間に導かれる。レーザチャンバ１の壁体12に
近接配置された主電極対EdのカソードEdc側に、予備電
離用電極対EpとピーキングコンデンサC2を近接配置し
て、ピーキングコンデンサC2を壁体12に支承することに
より、主電極対Ed間に導かれたガス流に対する障害物は
無くなっており、従ってこのガス流はレーザチャンバ１
内でスムーズな循環流となる。
〈実施例〉 本考案の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
第１図は本考案実施例の構成図で、レーザ光放出方向に
直交する方向に切断して示すレーザチャンバ１の内部の
構造と、励起回路図を併記した図である。
直交する方向に切断して示すレーザチャンバ１の内部の
構造と、励起回路図を併記した図である。
レーザ媒質であるエキシマガスを充填するレーザチャン
バ１は、円筒形の一部をなす本体11に平板状のフランジ
部12を固着してなっている。
バ１は、円筒形の一部をなす本体11に平板状のフランジ
部12を固着してなっている。
レーザ放電励起用の主電極対Edは、コンデンサC1に接続
されるカソードEdcと、アース側であるレーザチャンバ
１に電気的に接続されるアノードEdaによって構成され
ており、このうちカソードEdcはレーザチャンバ１のフ
ランジ部12に近接して絶縁体13を介してこのフランジ部
12に固着され、アノードEdaは同じくフランジ部12に、
導電性材料からなる支柱14と支持板15を介して支承され
ている。
されるカソードEdcと、アース側であるレーザチャンバ
１に電気的に接続されるアノードEdaによって構成され
ており、このうちカソードEdcはレーザチャンバ１のフ
ランジ部12に近接して絶縁体13を介してこのフランジ部
12に固着され、アノードEdaは同じくフランジ部12に、
導電性材料からなる支柱14と支持板15を介して支承され
ている。
予備電離用電極対Epは、板状電極EpLとピン状電極Epiに
よって構成され、主電極対EdのカソードEdc側に近接配
置されている。すなわち、カソードEdcの両側面には、
アノードEda側に向かってその先端が互いに開くよう形
成されてなる板状電極EpL，EpLが固着されており、この
各板状電極EpL，EpLに隣接して、第２図にその要部斜視
図を示すように、互いに所定の間隔をあけ、かつ、それ
ぞれの先端が各板状電極EpL，EpLの先端部近傍に至る複
数のピン状電極Epi…Epiが配設されている。各ピン状電
極Epi…Epiの根本部はそれぞれピーキングコンデンサC2
…C2に機械的および電気的に直接接続され、この各ピー
キングコンデンサC2…C2はそれぞれフランジ部12に機械
的および電気的に直接接続されている。なお、以上の構
造を有する本考案実施例を等価回路で示すと第３図の通
りである。
よって構成され、主電極対EdのカソードEdc側に近接配
置されている。すなわち、カソードEdcの両側面には、
アノードEda側に向かってその先端が互いに開くよう形
成されてなる板状電極EpL，EpLが固着されており、この
各板状電極EpL，EpLに隣接して、第２図にその要部斜視
図を示すように、互いに所定の間隔をあけ、かつ、それ
ぞれの先端が各板状電極EpL，EpLの先端部近傍に至る複
数のピン状電極Epi…Epiが配設されている。各ピン状電
極Epi…Epiの根本部はそれぞれピーキングコンデンサC2
…C2に機械的および電気的に直接接続され、この各ピー
キングコンデンサC2…C2はそれぞれフランジ部12に機械
的および電気的に直接接続されている。なお、以上の構
造を有する本考案実施例を等価回路で示すと第３図の通
りである。
レーザチャンバ１内には、主電極対Ed間を第１図中下方
から上方に向けて横切る方向のガス流を発生するための
ファン２と、ガス冷却用の熱交換器3,3が配設されてい
る。また、ファン２と主電極対Edとの間にはガイド板４
が配設されている。
から上方に向けて横切る方向のガス流を発生するための
ファン２と、ガス冷却用の熱交換器3,3が配設されてい
る。また、ファン２と主電極対Edとの間にはガイド板４
が配設されている。
以上の本考案実施例によると、ファン２の回転によって
生じるガス流は、ガイド板４と下方の板状電極EpLによ
ってガイドされて主電極対Ed間に導かれた後、上方の板
状電極EpLによって熱交換器3,3側に導かれ、再びファン
２に至るという、障害物の存在しないスムーズな循環流
となる。
生じるガス流は、ガイド板４と下方の板状電極EpLによ
ってガイドされて主電極対Ed間に導かれた後、上方の板
状電極EpLによって熱交換器3,3側に導かれ、再びファン
２に至るという、障害物の存在しないスムーズな循環流
となる。
なお、以上の実施例では、予備電離用電極対Epのうち、
カソードEdc側に接続される電極を板状としてガス流を
ガイドするよう構成したが、ピーキングコンデンサC2に
接続される電極を板状としてもよい。すなわち、第４図
にその要部構成図を示すように、主電極対Edのカソード
Edcに複数のピン状電極Epi′…Epi′を接続し、ピーキ
ングコンデンサC2に、ガイド板４に沿って流れてくるガ
スを主電極対Ed間に導くよう形成されてなる板状電極E
pL′を接続してもよい。
カソードEdc側に接続される電極を板状としてガス流を
ガイドするよう構成したが、ピーキングコンデンサC2に
接続される電極を板状としてもよい。すなわち、第４図
にその要部構成図を示すように、主電極対Edのカソード
Edcに複数のピン状電極Epi′…Epi′を接続し、ピーキ
ングコンデンサC2に、ガイド板４に沿って流れてくるガ
スを主電極対Ed間に導くよう形成されてなる板状電極E
pL′を接続してもよい。
また、板状電極EpLまたはEpL′の形状は、第１図または
第４図において平板で示したが、曲面形状を有するもの
であってもよいことは勿論である。
第４図において平板で示したが、曲面形状を有するもの
であってもよいことは勿論である。
更に、本考案の構造はエキシマレーザのみならず、横励
起型のレーザで高速ガス流を必要とするレーザ、例えば
CO2レーザ等にも応用することができる。
起型のレーザで高速ガス流を必要とするレーザ、例えば
CO2レーザ等にも応用することができる。
〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、予備電離用電極
対とピーキングコンデンサを、主電極対のうちレーザチ
ャンバ壁体に近接配置されたカソード側に設け、予備電
離用電極対の一方を板状電極としてガス流をガイドする
よう構成したから、従来のようにガス流路上に障害物が
存在せず、スムーズな循環流が形成され、主放電領域に
均一で高速のガス流を容易に得ることができる。特に、
ガス下流部においては、従来のピン電極対を設けた構造
では高速流が得られにくく、アーク放電が生じやすかっ
たが、本考案のように一方を板状電極とすることによっ
てこの欠点が解消され、ファンやモータを大型化するこ
となく安定した高繰り返し発振が可能となった。
対とピーキングコンデンサを、主電極対のうちレーザチ
ャンバ壁体に近接配置されたカソード側に設け、予備電
離用電極対の一方を板状電極としてガス流をガイドする
よう構成したから、従来のようにガス流路上に障害物が
存在せず、スムーズな循環流が形成され、主放電領域に
均一で高速のガス流を容易に得ることができる。特に、
ガス下流部においては、従来のピン電極対を設けた構造
では高速流が得られにくく、アーク放電が生じやすかっ
たが、本考案のように一方を板状電極とすることによっ
てこの欠点が解消され、ファンやモータを大型化するこ
となく安定した高繰り返し発振が可能となった。
また、予備電離用電極対の一方を板状電極とすることに
より、従来のピン電極対を設ける場合に比して、その電
極間隔の調整や組立が容易になるという効果もある。
より、従来のピン電極対を設ける場合に比して、その電
極間隔の調整や組立が容易になるという効果もある。
更に、ピーキングコンデンサを従来のようにアノード側
に配置せずにカソード側に、かつ、レーザチャンバ壁体
に直接接続すると、上述のようにスムーズなガス流を得
るという効果のほか、保持用部材が不要となって構造が
簡素化され組立が容易になるとともに、予備電離用電極
対の一方を板状電極としたことと併わせて、レーザチャ
ンバ内に挿入する部品数が減少し、ハロゲンガスとの反
応の可能性が低減しガス寿命が伸びるという効果もあ
る。
に配置せずにカソード側に、かつ、レーザチャンバ壁体
に直接接続すると、上述のようにスムーズなガス流を得
るという効果のほか、保持用部材が不要となって構造が
簡素化され組立が容易になるとともに、予備電離用電極
対の一方を板状電極としたことと併わせて、レーザチャ
ンバ内に挿入する部品数が減少し、ハロゲンガスとの反
応の可能性が低減しガス寿命が伸びるという効果もあ
る。
第１図は本考案実施例の構成図で、レーザ光放出方向に
直交する方向に切断して示すレーザチャンバ１の内部構
造と、励起回路図を併記した図、 第２図はその主電極対EdのカソードEdcと予備電離用電
極対Epの関係を示す要部斜視図、 第３図はその等価回路図である。 第４図は本考案の他の実施例の要部構成図である。 第５図は放電励起エキシマレーザの一般的な励起回路を
示す等価回路図、 第６図は自動予備電離型レーザの一般的な励起回路を示
す等価回路図、 第７図は従来のコンデンサ内蔵型レーザの構成図であ
る。 １……レーザチャンバ 11……本体 12……フランジ部 13……絶縁体 14,14……支柱 15……支持板 ２……ファン 3,3……熱交換器 ４……ガイド板 C2……ピーキングコンデンサ Ed……主電極対 Edc……カソード Eda……アノード Ep……予備電離用電極対 EpL……板状電極 Epi……ヒン電極
直交する方向に切断して示すレーザチャンバ１の内部構
造と、励起回路図を併記した図、 第２図はその主電極対EdのカソードEdcと予備電離用電
極対Epの関係を示す要部斜視図、 第３図はその等価回路図である。 第４図は本考案の他の実施例の要部構成図である。 第５図は放電励起エキシマレーザの一般的な励起回路を
示す等価回路図、 第６図は自動予備電離型レーザの一般的な励起回路を示
す等価回路図、 第７図は従来のコンデンサ内蔵型レーザの構成図であ
る。 １……レーザチャンバ 11……本体 12……フランジ部 13……絶縁体 14,14……支柱 15……支持板 ２……ファン 3,3……熱交換器 ４……ガイド板 C2……ピーキングコンデンサ Ed……主電極対 Edc……カソード Eda……アノード Ep……予備電離用電極対 EpL……板状電極 Epi……ヒン電極
Claims (1)
- 【請求項１】媒質ガスが充填されたレーザチャンバ内
に、レーザ放電用の主電極対と、この主電極対の放電に
先立って放電する予備電離用電極対と、この予備電離用
電極対に直列接続されるピーキングコンデンサと、上記
主電極対間にガス流を与えるためのファンを内蔵したレ
ーザ装置において、上記主電極対のカソード側を上記レ
ーザチャンバの壁体に近接配置するとともに、上記予備
電離用電極対および上記ピーキングコンデンサを上記主
電極対のカソード側に近接配置し、かつ、上記ピーキン
グコンデンサを上記レーザチャンバの壁体に支承し、上
記予備電離用電極対はその一方の電極を上記ファンによ
るガス流をガイドし得る向きに配置された板状電極で、
他方を複数のピン状電極で構成したことを特徴とする、
エキシマレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987166297U JPH0726855Y2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | エキシマレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987166297U JPH0726855Y2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | エキシマレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0171457U JPH0171457U (ja) | 1989-05-12 |
| JPH0726855Y2 true JPH0726855Y2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=31453555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987166297U Expired - Lifetime JPH0726855Y2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | エキシマレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726855Y2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63182880A (ja) * | 1987-01-26 | 1988-07-28 | Toshiba Corp | ガスレ−ザ発振装置 |
-
1987
- 1987-10-30 JP JP1987166297U patent/JPH0726855Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0171457U (ja) | 1989-05-12 |
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