JPH07297472A - パルスガスレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 一次コンデンサと二次コンデンサとを接続す
るケーブルの浮遊容量による影響を排除して、一次コン
デンサから予備電離用のギャップへの印加電圧の立ち上
がりを急峻にし、均一な予備電離ならびに予備電離初期
に強力なアーク放電を発生させる。 【構成】 一端が一次コンデンサ１３に接続されたケー
ブル１５の先端と、レーザチャンバ１内の二次コンデン
サ５が接続されている給電導体６との間に、磁気スイッ
チ１２を接続し、およびこの給電導体６に一次コンデン
サ用の充電コイル１４を接続する。スイッチ素子１１が
オンとされた以降、磁気スイッチ１２が飽和するまで
に、浮遊容量が充電されるので、二次コンデンサに容量
が移行される際、浮遊容量の影響は受けない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルスガスレーザ装
置、特に紫外線自動予備電離容量移行形のパルスガスレ
ーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにこの種パルスガスレーザ装
置は、レーザガスを放電励起するための放電を発生する
主電極の近傍に複数対の予備電離ギャップを設けてお
き、一次コンデンサから二次コンデンサへの容量移行時
に予備電離ギャップ間をアーク放電させることにより紫
外光を発生させ、この紫外光がレーザギャップ間のレー
ザガスを照射し、予備電離を行なうようにしてある。

【０００３】図３にその従来構成を示す。１はレーザチ
ャンバで、その内部にレーザガスが充填されてあり、
２、３は主電極、４は主電極２、３の近傍にあってその
長手方向に沿って配列されてある複数の予備電離用のギ
ャップ、５は各ギャップ４に直列に接続されてある二次
コンデンサである。６は給電導体で、これに主電極２お
よび各二次コンデンサ５の一端が接続されてある。７は
基板で、これに主電極３および各ギャップ４の一端が接
続されてある。８は給電導体６とレーザチャンバ１とを
絶縁する絶縁物である。

【０００４】１０は一次回路ボックスで、その内部にサ
イラトロンのような高速のスイッチ素子１１、可飽和リ
アクトルにより構成されている磁気スイッチ１２、一次
コンデンサ１３および充電コイル１４が収納されてい
る。一次コンデンサ１３は給電ケーブル１５を介して給
電導体６に接続されている。一次回路ボックス１０はレ
ーザチャンバ１と同様に接地されている。なお図の構成
例は、給電導体６の両端側より二次コンデンサ５ならび
に主電極２、３に給電する方式である。

【０００５】図４は図３の構成の回路図である。同図に
よって動作を説明すると、直流高電圧電源１６により充
電コイル１４を介して一次コンデンサ１３が充電され
る。この充電あとスイッチ素子１１をオンとすることに
よりレーザ発生のための動作が開始される。ここではス
イッチ素子１１の安定なスイッチング動作およびスイッ
チ素子の保護、長寿命化のために磁気スイッチ１２が使
用されており、これはスイッチ素子１１に直列に接続さ
れている。

【０００６】すなわちスイッチ素子１１のオン直後の比
較的高インピーダンスの状態（スイッチ素子１１が完全
にオンとなっていない状態）の数１０ｎｓの間は、スイ
ッチ素子１１に大電流が流れないように、磁気スイッチ
１２により数１０ｎｓ間をブロックする。

【０００７】スイッチ素子１１をオンとしたあと、磁気
スイッチ１２が飽和してオンとなった以後に、一次コン
デンサ１３が有する電圧は給電ケーブル１５を介してギ
ャップ４に加わる。なおＬは一次コンデンサ１３から二
次コンデンサ５、ギャップ４に至る回路のインダクタン
スを示す。

【０００８】このようにギヤップ４に電圧が加わること
により、ギヤップ４間が絶縁破壊を起こし、予備電離が
開始されるとともに、一次コンデンサ１３により二次コ
ンデンサ５はパルス充電され、二次コンデンサ５へと容
量移行が開始される。この容量移行がほぼ終了した時点
で、二次コンデンサ５が有する電圧により、主電極２と
主電極３との間が絶縁破壊に至り、主電極２、３間でレ
ーザ励起のための放電が開始され、レーザ発振に至る。

【０００９】しかしながらこの構成においては、一次コ
ンデンサ１３から二次コンデンサ５に至る回路において
浮遊容量ＣＳ１が存在し、またギャップ４の回路におい
ても浮遊容量ＣＳ２が存在する。この場合浮遊容量ＣＳ
１に対して二次コンデンサ５の容量が十分大きいので、
スイッチ素子１１、磁気スイッチ１２がオンしたとき
に、二次コンデンサ５が充電される以前に、浮遊容量Ｃ
Ｓ１、ＣＳ２が充電されてしまう。

【００１０】そのため両浮遊容量および回路インダクタ
ンスＬによる時定数によって、一次コンデンサ１３の電
圧がかかることになり、その電圧の立ち上がりがなまっ
てしまう。そのときの時定数τは、τ１≒π√｛Ｌ（Ｃ
Ｓ１＋ＣＳ２）｝であり、数１０ｎｓ〜１００ｎｓ程度
である。このようにギャップ４への印加電圧がなまるこ
とにより、各ギャップ４間における点灯時刻にバラツキ
が生じ、時間的に均一な予備電離が得られない。

【００１１】また予備電離効果を高めるためにはギャッ
プ４の破壊電圧を高くとり、ギャップ４の点灯初期に強
いアーク放電を発生させて、強い紫外光を得ることが重
要であるが、前記のようにギャップ４への印加電圧がな
まるときは、ギャップ４の点灯初期に強いアーク放電を
発生することができない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、一次コンデ
ンサから二次コンデンサに至る回路に浮遊容量が存在す
る場合であっても、一次コンデンサから予備電離用のギ
ャップへの印加電圧の立ち上がりを急峻にし、均一な予
備電離ならびに予備電離初期に強力なアーク放電を発生
させることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、一端が一次コ
ンデンサに接続されたケーブルの先端と、レーザチャン
バ内の二次コンデンサが接続されている給電導体との間
に、磁気スイッチを接続し、かつ給電導体に一次コンデ
ンサ用の充電コイルを接続したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】この構成では、一次コンデンサとケーブルを含
む浮遊容量を磁気スイッチにより絶縁していない。した
がって一次コンデンサが充電されたあとに、スイッチ素
子がオンとなってから磁気スイッチが飽和するまでの時
間に、前もってケーブルを含む浮遊容量は一次コンデン
サからの容量移行により充電されてしまう。

【００１５】このあと一次コンデンサは、スイッチ素子
のオンによって二次コンデンサを充電するように放電さ
れるが、この放電の際には前記浮遊容量に影響されるこ
とはない。これにより予備電離用のギャップへの電圧の
立ち上がりを急峻にすることができる。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を図１、図２によって説明す
る。なお図３、図４と同じ符号を付した部分は同一また
は対応する部分を示す。本発明にしたがい、磁気スイッ
チ１２を、レーザチャンバ１の外部において、給電ケー
ブル１５の端部と給電導体６との間に接続する。また充
電コイル１４も給電導体６に接続する。

【００１７】図２は図１の回路図であり、直流高電圧電
源１６に対して、一次コンデンサ１３、給電ケーブル１
５の回路インダクタンスＬ、磁気スイッチ１２および充
電コイル１４を直列に接続する。充電コイル１４に並列
にギャップ４と二次コンデンサ５との直列回路を接続す
る。この直列回路に並列に主電極１、２を接続すること
は従来構成と同じである。

【００１８】直流高電圧電源１６により一次コンデンサ
１３が充電された後に、スイッチ素子１１がオンとなる
が、この構成では一次コンデンサ１３と浮遊容量ＣＳ１
の間に磁気スイッチ１２がなく、したがって磁気スイッ
チ１２の未飽和時にも導通状態である。以上によりスイ
ッチ素子１１のオンの後、磁気スイッチ１２の未飽和時
に、一次コンデンサ１３から浮遊容量ＣＳ１への容量移
行が開始され、浮遊容量ＣＳ１への充電が始まる。浮遊
容量ＣＳ１が充電された後に、磁気スイッチ１２が浮遊
容量ＣＳ１に加わる電圧により飽和する。磁気スイッチ
１２の飽和後に二次コンデンサ５への充電が開始される
が、以上の作用によりこの時点で浮遊容量ＣＳ１はすで
に充電されている。

【００１９】この場合浮遊容量ＣＳ１の影響はなく、ギ
ャップ４の電圧の立ち上がりは急峻となる。このときの
時定数τ２は、τ２≒π√（Ｌ・ＣＳ２）となる。図
４、図２に示す回路例における各回路定数はおおよそ、
一次コンデンサ１３の容量＝４０ｎＦ、二次コンデンサ
５の容量＝３０ｎＦ、充電コイル１４のインダクタンス
＝６００ｎＨ、浮遊容量ＣＳ１＝１００ｐＦ、浮遊容量
ＣＳ２＝５０ｐＦである。図３、図４に示す構成ではギ
ャップ４の電圧立ち上がりの時定数τ１はおおよそ３０
ｎＳとなるが、図１、図２に示す構成では時定数τ２
は、おおよそ１７ｎＳとなり、従来構成に比較して電圧
の立ち上がりを倍近くにまで急峻にすることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、予
備電離用のギャップに印加される一次コンデンサからの
電圧の立ち上がりを、従来構成に比較して急峻にするこ
とができ、これにより予備電離用のギャップにおける点
灯の時間的バラツキを低減することができ、かつこのギ
ャップの破壊電圧の向上、したがって強度の予備電離が
得られる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】図１の回路図である。

【図３】従来例の断面図である。

【図４】図３の回路図である。

【符号の説明】

１ レーザチャンバ ２ 主電極 ３ 主電極 ４ 予備電離用のギャップ ５ 二次コンデンサ ６ 給電導体 １１ スイッチ素子 １２ 磁気スイッチ １３ 一次コンデンサ １４ 充電コイル １５ 給電ケーブル １６ 直流高電圧電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザチャンバの内部に、レーザガス励
   起用の放電が発生される主電極と、前記主電極の近傍に
   配置されてある予備電離用の複数のギャップと、各前記
   ギャップに直列接続されている二次コンデンサと、前記
   主電極および前記ギャップと二次コンデンサとの直列回
   路が接続されてある給電導体を設け、一次回路ボックス
   には、直流高電圧電源によって充電される一次コンデン
   サと、給電ケーブルを介して前記一次コンデンサによる
   前記二次コンデンサのパルス充電を開始するためのスイ
   ッチ素子を設けるとともに、前記給電ケーブルと前記給
   電導体との間に、前記スイッチ素子の保護用の、可飽和
   リアクトルからなる磁気スイッチを接続し、更に前記給
   電導体に、前記一次コンデンサ用の充電コイルを接続し
   てなるパルスガスレーザ装置。