JPH081973B2 - エキシマレーザの微粒子トラップ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エキシマレーザのレー
ザ管内における高電圧・大電流の放電が原因でレーザガ
ス中に発生するレーザ発振に有害な微粒子状の不純物を
取り除く技術に係り、特にレーザガスの初期状態を維持
しガス寿命を延ばすのに有効な（特に希ガスハライド系
のエキシマレーザに有効）エキシマレーザ用微粒子トラ
ップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザガスに化学的活性の高いハロゲン
ガスを使用する希ガスハライド系のエキシマレーザで
は、レーザ発振のための放電が原因となってレーザ発振
に有害な不純物が発生する。この不純物を除去するため
に、例えば、高温型、低温型のガス処理装置が知られて
いる。しかし、これらの装置は主にガス系不純物を対象
としているため、今後実用化が期待される数百Ｗ級のエ
キシマレーザでの大量発生が懸念される微粒子状の不純
物に対しては長時間にわたってその能力が発揮できない
と考えられる。簡単な対策としては、これらの装置の大
型化を図ることがあげられるが、レーザ装置本体よりも
大型となることが予想され、現実的ではない。また、ガ
スポンプと配管を用いて、レーザ管本体とガス処理装置
との間に微粒子除去専用のガス循環系をつくり、フィル
タによりレーザガスを濾過する方法が考えられるが、フ
ィルタの目づまりなどにより、微粒子状の不純物を除去
する能力を長時間にわたりその発生量を上回る値に維持
するのは困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、希ガ
スハライド系エキシマレーザで発生する微粒子状の不純
物を除去する微粒子トラップ装置のトラップ性能が、累
積トラップ量が増えるにつれて低下するのを防止するに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】エキシマレーザで要求さ
れる微粒子除去装置の要求仕様には、保守点検が容易
で、保守点検の周期が長いことが含まれる。これは、エ
キシマレーザ（特にハライド系エキシマレーザ）本体を
大気に曝した場合、大気中の水分等の影響を受けてレー
ザ出力が低下しやすい等の問題が発生するため保守点検
が欠かせないが、その間隔ができるだけ永いことが望ま
しいからである。

【０００５】そこで、発明者等は、エキシマレーザガス
と不純物微粒子の比重がわずかに違う（不純物微粒子は
レーザガス中で沈降する）ことに着目し、両者に加速度
を与えることにより微粒子を分離収集する方法を考案し
た。さらにこの方法によれば、従来の濾過型フィルタの
ようにトラップ装置に収集された微粒子の量が増えても
それがトラップ性能に影響を与えにくい。

【０００６】上記の課題は、密封容器内に配置され、レ
ーザ発生に伴ってレーザ媒質であるレーザガス内で発生
する微粒子を該レーザガスから分離するエキシマレーザ
用微粒子トラップ装置を、回転軸と、該回転軸の周囲に
該回転軸に結合して形成された外周体と該外周体の回転
軸方向両端部を形成する二つの壁面を含んでなる中空の
容器と、前記回転軸を前記密封容器の壁面を挟んで配置
された磁気カップリングを介して回転駆動する駆動手段
と、前記中空の容器の回転軸方向の一方の端部を形成す
る壁面の該回転軸近傍に開口したガス導入口を有して微
粒子を含むレーザガスを中空容器内に導入するレーザガ
ス導入手段と、前記中空の容器の回転軸方向の他方の端
部を形成する壁面の該回転軸近傍に開口したガス排出口
を有して該中空の容器から導入されたレーザガスを排出
するレーザガス排出手段と、を含んで構成し、前記レー
ザガス導入手段は前記中空の容器の回転軸方向の前記一
方の端部を形成する壁面及びその内部に配置され、前記
回転軸で駆動されるものとすることによって達成され
る。

【０００７】上記の課題はまた、中空の容器の内部に回
転軸を中心として放射状に配置され、半径方向端部が回
転軸及びまたは外周体に固定された放射状フィンを設け
た請求項１に記載のエキシマレーザ用微粒子トラップ装
置によっても達成される。

【０００８】上記の課題はまた、外周体の一部あるいは
全部を、レーザガスを透過し微粒子を透過しない材料で
構成した請求項１または２に記載のエキシマレーザ用微
粒子トラップ装置によっても達成される。

【０００９】上記の課題はまた、外周体の円周方向の一
部あるいは全周に微粒子溜りを設け、外周体の一部ある
いは全部を内層、外層の二層構造として該２層間に環状
の空間を形成し、回転軸に近い内層の外周体内面に単数
または複数の外層側に凸な窪みを形成し、該窪みの中央
部に該内層の半径方向外側と内側とを連通する開口を形
成し、該開口に半径方向外向きに該中空の容器が回転時
にのみ回転の作用で開く弁を設けた請求項１〜３のうち
のいずれかに記載のエキシマレーザ用微粒子トラップ装
置によっても達成される。

【００１０】上記の課題はまた、微粒子溜りの位置を回
転体の回転半径の回転半径の極大値あるいは最大値を示
す部分とした請求項４に記載のエキシマレーザ用微粒子
トラップ装置によっても達成される。

【００１１】上記の課題はまた、中空の容器の内面の一
部または全部を摩擦係数の小さな物質で覆った請求項１
〜５のいずれかに記載のエキシマレーザ用微粒子トラッ
プ装置によっても達成される。

【００１２】上記の課題はまた、回転軸をエキシマレー
ザの循環ファン用の駆動軸と共用するとともに、循環フ
ァンの軸方向側板に接して中空の容器のガス導入口を備
えた軸方向端部の壁面を配置し、該軸方向側板に前記中
空の容器のガス導入口と合致する開口を設けた請求項１
〜６のいずれかに記載のエキシマレーザ用微粒子トラッ
プ装置によっても達成される。

【００１３】

【作用】エキシマレーザのレーザガス中で発生する微粒
子状不純物は、レーザ発振を停止してガス循環用のファ
ンを止めると、時間はかかるもののレーザ管の底に沈澱
するので、レーザガスより比重が大きいことがわかる。
従って、容器の中に微粒子状不純物を含んだレーザガス
を入れて容器を回転させれば、回転による加速度によ
り、比重の大きな不純物微粒子だけが回転容器の内壁面
に圧着堆積されてレーザガスと不純物微粒子が分離でき
る。さらに不純物微粒子は圧着作用による積層構造によ
りその体積が減少し比較的小型の装置ですむとともに、
従来の濾過型フィルタ方式に比べて目詰りの問題もない
ので長時間の稼働における除去能力の低下も発生しにく
い。

【００１４】

【実施例】以下、図１を参照して本発明の第１の実施例
であるエキシマレーザ用微粒子トラップ装置を説明す
る。図１は、該第一の実施例の構造を示す断面図であ
り、図示のエキシマレーザ用微粒子トラップ装置は、円
周面にレーザガス供給口２およびレーザガス排気口３が
設けられ軸方向の一方の端部が隔壁１４で、他方の端部
が隔壁１４Ａでそれぞれ密封されているほぼ円筒形の密
封容器１と、該密封容器１の内部に密封容器１と同心状
に配置された円筒状の中空の容器である回転体５と、該
回転体５の回転中心に機械的に結合されかつ該回転体５
の両端に突出した回転軸７と、密封容器１の内面に取付
けられ前記回転軸７の両端の前記突出部を回転可能に支
持する軸受部９を備えた一対の支柱８と、前記回転軸の
隔壁１４側端部に装着された磁気カップリング１５Ａ
と、該磁気カップリング１５Ａに磁気カップリング１５
Ｂを前記隔壁１４を隔てて同軸上に位置させて前記密閉
容器１の隔壁１４側端部に固定された外部モータ１６
と、を含んで構成されている。前記回転体５の外周面と
密閉容器１の内周面の間には、前記回転体５の回転に必
要な最小限の隙間が形成されている。

【００１５】前記回転体５は、円筒状の外周体４と、該
外周体４の軸方向両端部を塞ぐ回転軸面６−１，６−２
と、該回転軸面６−１の中心部に設けられてガス導入口
１０をなす開口部と、前記回転軸面６−２の中心部に設
けられてガス排出口１２をなす開口部と、前記回転軸面
６−１の内面側に装着され該前記回転軸面６−１ととも
に回転してガス導入口１０を経て回転体５外の気体を回
転体５内に吸引する遠心ファン１１と、前記外周体４の
内周面に垂直にかつ該外周体４の軸線に平行に前記回転
軸７の周囲に放射状に等間隔に配置された８枚のフィン
１３と、を含んで構成されている。遠心ファン１１は、
回転軸面６−１の内面側に該回転軸面６−１と平行に配
置された回転軸面６−３と、回転軸面６−１と回転軸面
６−３の間に両者を結んで半径方向に放射状に配置され
た１２枚の羽根１１Ａを含んで形成され、微粒子１７を
含むレーザガス１８を前記回転体５内に導入する手段を
なしている。前記ガス排出口１２が、レーザガス１８を
回転体から排出する手段をなしている。

【００１６】前記８枚のフィン１３は、回転体５の回転
中心部で相互に結合されてその中心軸が回転体５の回転
中心軸と一致するスリーブ１３Ａを形成し、前記回転軸
７は該スリーブ１３Ａに挿通されかつ該スリーブ１３Ａ
に固定されている。前記遠心ファンの一部をなす回転軸
面６−３の中心部は回転軸面６−１側に延長された前記
スリーブ１３Ａに結合されている。また、前記フィン１
３の軸方向両端部は、それぞれ回転軸面６−２と回転軸
面６−３とから離れており、その隙間は回転体５内に吸
入された流体の通路をなしている。

【００１７】回転軸７は、前記軸受部９により軸方向に
は動かないように拘束され、周方向に自由に回転できる
ような構造となっていて、前記外部モータ１６に、磁気
カップリング１５Ａ，Ｂを介して回転駆動される。

【００１８】次に、図１で示した実施例の動作について
述べる。レーザガス供給口２から不純物微粒子１７を含
んだレーザガス１８が外部のエキシマレーザ管（図示せ
ず）から密封容器１の内部に供給される。外部モ−タ１
６の回転運動は、隔壁１４を通して磁気カップリング１
５Ａ，Ｂにより回転軸７に伝達され、回転軸７及び該回
転軸７に結合された回転体５が回転する。この回転によ
り、回転体５を構成する回転軸面６−１の内側の遠心フ
ァン１１も共に回転し、その作用で遠心ファン１１内部
のガス圧力が下がり、不純物微粒子１７を含んだレーザ
ガス１８が回転軸面６−１に開けられたガス導入口１０
から回転体５の内部に流入する。回転体５の内部に流入
した不純物微粒子１７を含んだレーザガス１８は回転体
５と遠心ファン１１の回転により該回転体５とともに回
転し、外向きの加速度１９を受ける。不純物微粒子１７
の比重Ｍはレーザガス１８の比重ｍよりも大きい。そこ
で、レーザガス１８の比重ｍを基準としてレーザガス１
８と不純物微粒子１７の両者にかかる半径方向外向きの
加速度の差Δａを比重の差の割合Ｒ＝（Ｍ−ｍ）／ｍを
用いて算出すると、数１のようになる。

【００１９】Δａ＝Ｒ・ｒω² …… （数１） ここで、ｒは回転半径、ωは回転体５の回転角速度であ
る（厳密にはレーザガス及び該レーザガス中の不純物微
粒子の回転角速度と回転体５の回転角速度とは異なる
が、実質的には同一として扱ってよい）。ちなみに、不
純物微粒子１７とレーザガス１８の比重の差の割合Ｒを
千分の一、外周体４の内面２０の回転半径ｒを０．１
ｍ、回転角速度ωを３１４．２／秒（３０００ｒｐｍ）
とすると、外周体４の内面２０上での加速度の差Δａは
約１Ｇ（Ｇ＝９．８ｍ／ｓ²）となる。その結果、不純
物微粒子１７は外周体４の内面２０の上に押し付けら
れ、レーザガス１８から分離除去される。この時、回転
軸面６−１の内面に設けられた遠心ファン１１の回転に
よる排気効果により、回転体５内ではガス圧力が高くな
っているので、不純物微粒子１７が除去されたレーザガ
ス１８は回転軸面６−２に開けられたガス排出口１２か
ら回転体５の外に排出される。回転体５から密閉容器１
内に排出された不純物微粒子１７が除去されたレーザガ
ス１８は、密封容器１に設けられたレーザガス排気口３
から排気されて、図１中では記載のないガスポンプ等を
介してもとのエキシマレーザ管本体に直接戻されるか、
または高温型、低温型等のレーザガス処理装置を通して
エキシマレーザ管本体に送られる。レーザガス１８は上
述の循環を繰り返す。分離された不純物微粒子１７は外
周体４の内面２０の上に押し付けられ、順次堆積され
る。

【００２０】図２および図３は、上記第一の実施例での
回転体５の構造と働きを説明するための断面図である。
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図１のＡ−
Ａ、Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃ矢視断面図であり、図３は回転
体５の軸方向縦断面図である。回転軸面６−１の中央部
にはガス導入口１０が開けられており、その内面には回
転軸７に固定接続された回転軸面６−３に接続されて回
転軸面６−１と一体となって回転する遠心ファン１１の
羽根１１Ａが設けられている。回転軸面６−３の半径は
回転軸面６−１の半径よりも小さくしてあり、外周体４
の内面２０と回転軸面６−３の外周端の間はレーザガス
１８の通路をなしている。

【００２１】以下、不純物微粒子１７を含んだレーザガ
ス１８の回転体５の中での流れについて図３を用いて説
明する。回転体５の回転で、遠心ファン１１の内部にあ
る不純物微粒子１７を含んだレーザガス１８には、外周
体４の内面２０に向かって飛ばされるようなレーザガス
１８の流れ２１Ａが発生する。レーザガス１８の流れ２
１Ａは、外周体４の内面２０に到達すると外周体４の内
面に沿うレーザガス１８の流れ２１Ｂとなる。しかし、
回転軸７から外周体４の内面２０に向かって放射状のフ
ィン１３が設けられているので、不純物微粒子１７を含
んだレーザガス１８は図２で示したそれぞれの扇型の区
画２２に導入された後に回転体５とほぼ同じ回転角速度
ωで回転運動を始める。この回転運動により、比重の大
きな不純物微粒子１７は外周体４の内面２０に押しつけ
られ、前記扇型の区画２２を通過したレーザガス１８は
回転軸面６−２に沿って回転軸７の方向に向う。レーザ
ガス１８はその大部分が回転軸面６−２の中央部に開け
られたガス排出口１２から回転体５の外部（密閉容器１
内）に排出され、一部が扇型の区画２２内を回転軸７に
沿って回転軸面６−３に向かう循環流２３となる。回転
体５が回転運動を続ける限り、不純物微粒子１７を含ん
だレーザガス１８はこの導入・不純物微粒子分離・排出
のサイクルを連続して実行する。

【００２２】図４は不純物微粒子１７を含んだレーザガ
ス１８を、回転体５へ導入、排出するための構造の例を
示す。図を判り易くするため、図４では図１から図３で
示した回転体内部の放射状のフィン１３を省略してあ
る。一般に流体に流れを作ってやるには、流れを起こし
たい部分に圧力差を作ってやればよい。従って、回転軸
面６−１のガス導入口１０に図４（ａ）で示すような遠
心ファン１１（回転軸面６−１の内面の圧力を下げる）
や図４（ｂ）や軸流型のファン２４（回転軸面６−１の
外面の圧力を上げる）を設ければ、もう一方の回転軸面
６−２には単にガス排出口１２としての穴を開けるだけ
で済む。あるいは図４（ｃ）のように回転軸面６−１で
のガス導入口１０の開口半径を回転軸面６−２でのガス
排出口１２の開口半径よりも小さくすることにより、回
転体５の回転により発生するガス圧力の違いを利用する
方法もある。不純物微粒子１７を含んだレーザガス１８
の回転体５への流入量を上げるには、もう一方の回転軸
面６−２にも回転軸面６−１と同じような構造を回転軸
面６−２の外側に設ければ良いし、流入量を調整できる
ようにするには、ガス導入口１０またはガス排出口１２
にたとえばカメラの絞りのような機構を付加して開口面
積の大小を調整してやれば良い。

【００２３】図５は、前記第一の実施例における円筒形
状の外周体４を構成する材料の例を示す外観図である。
外周体４の働きは、高速の回転運動に耐え不純物微粒子
１７をレーザガス１８から分離収集することである。す
なわち、不純物微粒子１７を透過させない材料であるこ
とがまず第一の条件であり、レーザガス１８は透過して
もしなくても機能的には差し支えない。従って外周体と
しては、図５（ａ）のように外周体４全体がレーザガス
不透過性材料２５で構成されたもの、図５（ｂ）のよう
に外周体４全体がレーザガスは透過させるが不純物微粒
子１７は透過させないレーザガス透過性材料２６で構成
されたもの、図５（ｃ）のように外周体４の一部がレー
ザガス不透過性材料２５で、残りがレーザガス透過性材
料２６で構成されたものなどが使用可能である。外周体
４が、レーザガス透過性材料２６で構成された場合に
は、不純物微粒子１７は外周体に押し付けられ収着され
るのに対してレーザガス１８はレーザガス透過性材料２
６を透過して回転体５の外側に出てしまうため、収着さ
れた不純物微粒子１７によって外周体が目詰まりを起こ
すまでは、フィルタ式の分離装置とおなじように動作
し、処理容量が大きい。レーザガス透過性材料２６が収
着した不純物微粒子１７によって目詰まりを起こしたあ
とは、レーザガス不透過性材料２５で外周体が形成され
た場合と同じメカニズムでレーザガス１８中の不純物微
粒子１７を分離する。

【００２４】図６は、前記第一の実施例において不純物
微粒子１７を収着（トラップ）する外周体４の基本形状
の例を示す外観図である。図６（ａ）は第一の実施例で
既に示した円筒形を、図６（ｂ）は円筒形の中部が膨ら
んだ形状を、図６（ｃ）は筒形の中部が凹んだ形状を、
図６（ｄ）は円錐形の頂部を除いた形状（円錐台形）
を、それぞれ示している。

【００２５】図７は、本発明の第二の実施例を示す。図
７では、回転体５関係だけを示し、密封容器１、磁気カ
ップリング１５、外部モ−タ１６類は省略してあるが、
省略された部分の基本的な構成は、前記第１の実施例と
共通である。第二の実施例の特徴は、外周体４の基本形
状を図６（ｄ）で示した円錐形の頂部を除いた形状と
し、直径の小さい側に遠心ファン１１とガス導入口１０
を設け、直径（回転半径）の大きな回転軸面６−２の外
周端と外周体４の接合部に全周に亘って回転体内部と連
通する不純物微粒子溜り２７を環状に設けたものであ
る。回転半径ｒが回転軸７の軸方向の位置により異なる
構造の場合、外周体４の回転運動により不純物微粒子が
数２で示したように回転半径の大きな方向への加速度ａ
´を受ける。

【００２６】 ａ´＝ｒω²・ｓｉｎθ ……… （数２） ここで、θは回転軸７と外周体４の母線がなす角度であ
る。すなわち、回転体５の外周体４の表面に押し付けら
れた不純物微粒子１７は、回転体５の回転運動時に回転
半径ｒの大きな方向への力を受ける。従って、図７のよ
うに半径の大きな部分の全周もしくは部分的に不純物微
粒子１７の蓄積部（不純物微粒子溜り２７）を設けてお
けば、外周体４の内面２０に押し付けられた不純物微粒
子１７は、前記力によって次第に直径の大きな側、つま
り回転軸面６−２側に動かされ、最終的には不純物微粒
子溜り２７に蓄積されることになり、保守点検時におけ
る外周体からの不純物微粒子１７の除去が容易にでき
る。さらに、外周体４の内面２０を摩擦係数の小さな物
質で覆っておくことにより、不純物微粒子１７がわずか
な力でも回転半径の大きな方向へ移動しやすくしておけ
ば、不純物微粒子１７分離後の、移動、蓄積の速度が上
げられるので効率的である。以上から、第二の実施例で
は、第一の実施例に比べてより長時間にわたって不純物
微粒子１７の分離性能を維持できることになる。

【００２７】図８は、第二の実施例における、不純物微
粒子溜り２７を有する外周体４の形状の異なる例であ
り、図４で示した外周体４の基本的形状の組合せの例を
示す。図８（ａ）は円筒形と円錐台形を組合わせた形状
を、図８（ｂ）は２個の円錐台形の小径側の頂部をつな
いだ形状を、図８（ｃ）は半径の異なる二つの円筒形を
組合わせた形状を、それぞれ示し、それぞれ回転半径の
大きな部分に不純物微粒子溜り２７を設けた構造となっ
ている。

【００２８】次に、回転体５の運転方法について述べ
る。エキシマレーザの発振時は不純物微粒子除去のため
回転体５は回転されている。レーザ発振終了後も回転さ
せておいても良いが、電力の浪費になるので停止した方
が好ましい。ところが、図９（ａ）に示したように回転
軸７の方向が重力方向２８に対して直交し、回転体５の
中で不純物微粒子１７が回転作用の加速度のみで回転体
５の外周体４の内面２０に押し付けられているならば、
回転速度の低下や停止とともに外周体４の内面２０に押
し付けられていた不純物微粒子１７は回転体５の内面下
側にすべて落ちて集まる可能性があり、もしそうなれば
次の回転開始のときには重量のバランスが崩れて高速回
転に支障をきたす恐れがある。この問題を回避するため
には、図９（ｂ）に示したように回転軸７の軸心の方向
が重力の方向であればよい。この場合、図７または図８
で示した不純物微粒子溜り２７は、当然重力方向下側の
回転半径の大きくガス排出口１２のある回転軸面６−２
に設けなければならない。また、不純物微粒子溜り２７
の位置は最も回転半径が大きい所もしくは重力方向に微
粒子が回転体５の中を落下した時に一旦狭くなった部分
２９を通過するようにすれば、次の回転運動が開始され
ても先に分離された不純物微粒子１７が回転体５の内部
から密封容器１に飛散することもなく、回転のバランス
を崩すこともない。但し、不純物微粒子１７が回転体５
の中を回転軸面６−２に向かって落ちた時に、ガス排出
口１２から回転体５の外に飛び出さないようにしておく
必要がある。

【００２９】さらに、図１０に本発明の第三の実施例の
断面図を示す。図を判り易くするため、第二の実施例の
時と同様に回転体５及び回転軸７だけを示してある。他
の部分は前記第１の実施例と同様であり、図示と説明を
省略してある。本実施例の特徴は、回転体５の外周体４
を内側外周体４−１と外側外周体４−２の二層構造とし
た点にあり、外側外周体４−２は前記第１の実施例の外
周体４と同様な円筒形をしている。内側外周体４−１と
外側外周体４−２の間の空間３０が不純物微粒子溜り２
７を形成している。内側外周体４−１は、前記外側外周
体４−１と同心状に配置された円筒形をなしていて、そ
の軸方向両端は回転軸面６−１、６−２に接合されてお
り、回転中心から見て外側に凸な幾つかの窪み３１と、
該窪み３１の中央部に開けられた穴３２と、その穴３２
毎に内側外周体４−１の空間３０側に蝶番構造３４で設
けられた空間３０側にのみ開く一方向性の弁３３とを含
んで構成されている。弁３３にはバネ３５が付いてお
り、回転体５が回転していないときは弁３３は該バネ３
５に付勢されて閉じており、回転体５が回転運動をして
いる時には、弁３３に加わる外周体４の回転運動による
外向きの加速度１９がバネ３５に打ち克って弁３３は空
間３０側に向かって、図１０下部の拡大図の破線で示し
たように開いている。フィン１３の半径方向外側端は内
側外周体４−１の内周面に結合されている。

【００３０】内側外周体４−１に圧着分離した不純物微
粒子１７が二重の外周体４に挾まれた空間３０に入る機
構は以下の通りである。回転体５の回転により窪み３１
の部分（内面２０−１）に圧着分離された不純物微粒子
１７は、数２で表わされたように穴３２の中心に向かう
加速度３６を回転運動によって受け、穴３２（回転によ
り弁３３は開かれている）を通って外側外周体４−２の
内面２０−２に向かって移動する。外周体４の回転運動
が止まれば、弁３３はバネ３５に付勢されて穴３２を閉
じ、内側外周体４−１と外側外周体４−２の間の空間３
０に入った不純物微粒子１７は、内側外周体４−１の内
側に飛び出すことはなくなる。従って、再び回転体５が
回転運動を始めても、一旦空間３０に入ってしまった不
純物微粒子１７は回転体５の外に飛び出さない。

【００３１】最後に、第四の実施例を図１１に示す。こ
れは、高繰返し型のエキシマレーザに通常用いられてい
るレーザガス１８の循環用ファン用動力軸３７を回転体
５の回転軸７と共用して、エキシマレーザ管３８の中に
本発明である微粒子トラップ装置の主構成要素である回
転体５を組み込んだ例である。

【００３２】本実施例に示すエキシマレーザ装置は、エ
キシマレーザ管３８と、該エキシマレーザ管３８の内部
に配置された一対の主電極４３と、同じくエキシマレー
ザ管３８に内装され前記主電極４３間にレーザガス１８
を循環させる貫流ファン３９と、該貫流ファン３９の循
環ファン用動力軸３７をエキシマレーザ管３８の隔壁４
１を挾む一対のエキシマレーザ用磁気カップリング４２
を介して回転駆動する循環ファン用モ−タ４０と、前記
循環ファン用動力軸３７の前記エキシマレーザ用磁気カ
ップリング４２と反対側の端部に結合され該循環ファン
用動力軸３７とともに回転する第一の実施例で示したよ
うな構造の回転体５と、を含んで構成されている。前記
回転体５の回転軸面６−１は貫流ファン３９の軸方向側
板に接して配置され、該側板には回転軸面６−１のガス
導入口１０と合致する開口が設けられている。本実施例
では、回転体５が微粒子トラップ部をなしている。

【００３３】上記構成の装置では、循環ファン用モ−タ
４０が貫流ファン３９を回転駆動し、貫流ファン３９が
レーザガス１８をエキシマレーザ管３８内で循環させ
る。貫流ファン３９で循環されるレーザガス１８の一部
は、微粒子トラップ部に向かう。貫流ファン３９と同軸
で回転駆動される回転体５は、遠心ファン１１の作用で
ガス導入口１０から不純物微粒子１７を含むレーザガス
１８を吸い込み、不純物微粒子１７を遠心力で分離除去
し、不純物微粒子１７が除去されたレーザガス１８をガ
ス排出口１２から排出する。排出されたレーザガス１８
は、再び貫流ファン３９によって主電極４３の間を通る
ガス流となり、エキシマレーザ管３８内を循環する。

【００３４】上記実施例によれば、第一の実施例で用い
たような微粒子トラップ装置専用の密封容器１、レーザ
ガス供給口２、レーザガス排気口３、隔壁１４，１４
Ａ、磁気カップリング１５ならびに外部モ−タ１６は不
要となり、微粒子トラップ装置全体も小型化できる。本
実施例ではまた、エキシマレーザ装置が働いている間、
すなわち循環ファンが回っている間は、レーザ動作にと
もなって発生する不純物微粒子１７を除去する作業も自
動的に実施されるという特徴がある。

【００３５】エキシマレーザにおける微粒子の発生源
は、レーザ管内の放電部であることは広く知られてい
る。すなわち、主放電電極に用いられているニッケルや
アルミニウム等の金属材料が高電圧・大電流の放電にさ
らされることにより、その一部が微粒子となって、レー
ザガス中に離脱浮遊する。繰返し型のエキシマレーザで
は、レーザガスをレーザ管内で高速循環させるためのフ
ァンが備えられており、大部分の微粒子はこの循環ガス
流にのって、レーザ管内を循環する。本実施例によれ
ば、微粒子トラップ装置をその循環ガス流に最も近いと
ころに設けており、か つ微粒子を含むレーザガスを微粒
子トラップに引き込むための特別な配管等が不要であ
り、短時間で効率よく微粒子をトラップできる。

【００３６】上記各実施例によれば、密度の大きい不純
物微粒子を除去できることにより、気体状不純物を除去
するガス再生処理装置の負担を軽減して保守点検の時間
間隔を長くできる上、出力窓への不純物付着が防げるの
で出力窓の長寿命化に貢献でき、弁を用いたレーザガス
ポンプ類の効率低下防止の効果もある。さらには、通常
の高繰返しエキシマレーザで用いられているレーザガス
循環用ファンの回転駆動軸を利用すれば、レーザ管本体
内部の不純物微粒子発生源（放電電極の放電現象）から
の流路に本装置を直接組込むことができるので不純物微
粒子の分離効率を上げることも可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、不純物微粒子をレーザ
ガスから分離トラップする装置自体の小型化および連続
運転の長時間化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ線矢視断面図で
ある。

【図３】図１に示す実施例における回転体内のガス流を
示す断面図である。

【図４】図１に示す実施例における回転体内へのガス導
入機構の他の例を示す断面図である。

【図５】図１に示す実施例における外周体の構成材料の
例を示す斜視図である。

【図６】図１に示す実施例における回転体の形状の他の
例を示す正面図である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す断面図である。

【図８】本発明の第２の実施例における回転体の他の例
を示す正面図である。

【図９】本発明の実施例である回転体の回転軸の方向と
重力の方向の関係を示す説明図である。

【図１０】本発明の第３の実施例の部分を示す断面図で
ある。

【図１１】本発明の第４の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 密封容器 ２ レ−ザガス供給
口 ３ レ−ザガス排気口 ４ 外周体 ５ 回転体（中空の容器） ６−１，２，３ 回
転軸面 ７ 回転軸 ８ 支柱 ９ 軸受部 １０ ガス導入口 １１ 遠心ファン １１Ａ 羽根 １２ ガス排出口 １３ 放射状のフィ
ン １４，１４Ａ 隔壁 １５Ａ，１５Ｂ 磁
気カップリング １６ 外部モ−タ １７ 不純物微粒子 １８ レ−ザガス １９ 外向きの加速
度 ２０ 外周体の内面 ２１ レ−ザガスの
流れ ２２ 扇型の区画 ２３ 循環流 ２４ 軸流型のファン ２５ 不透過性材料 ２６ レ−ザガス透過性材料 ２７ 不純物微粒子
溜り ２８ 重力方向 ２９ 一旦狭くなっ
た部分 ３０ 空間 ３１ 窪み ３２ 穴 ３３ 弁 ３４ 蝶番構造 ３５ バネ ３６ 穴の中心に向かう加速度 ３７ 循環ファン用
動力軸 ３８ エキシマレ−ザ管 ３９ 貫流ファン ４０ 循環ファン用モ−タ ４１ エキシマレ−
ザ管の隔壁 ４２ エキシマレ−ザ用磁気カップリング ４３ 主電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川久保 幸雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−216710（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−8921（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−111528（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−48723（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−146516（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−167917（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−15018（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−163000（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−126919（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密封容器内に配置され、レーザ発生に伴
   ってレーザ媒質であるレーザガス内で発生する微粒子を
   該レーザガスから分離するエキシマレーザ用微粒子トラ
   ップ装置において、回転軸と、該回転軸の周囲に該回転
   軸に結合して形成され微粒子捕集部をなす外周体と該外
   周体の回転軸方向両端部を形成する二つの壁面を含んで
   なる中空の容器と、前記回転軸を前記密封容器の壁面を
   挟んで配置された磁気カップリングを介して回転駆動す
   る駆動手段と、前記中空の容器の回転軸方向の一方の端
   部を形成する壁面の該回転軸近傍に開口したガス導入口
   を有して微粒子を含むレーザガスを中空容器内に導入す
   るレーザガス導入手段と、前記中空の容器の回転軸方向
   の他方の端部を形成する壁面の該回転軸近傍に開口した
   ガス排出口を有して該中空の容器から導入されたレーザ
   ガスを排出するレーザガス排出手段と、を含んでなり、
   前記レーザガス導入手段は前記中空の容器の回転軸方向
   の前記一方の端部を形成する壁面及びその内部に配置さ
   れ、前記回転軸で駆動されるものであること、を特徴と
   するエキシマレーザ用微粒子トラップ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のエキシマレーザ用微粒
   子トラップ装置において、中空の容器の内部に回転軸を
   中心として放射状に配置され、半径方向端部が回転軸及
   びまたは外周体に固定されて該中空の容器内の気体と該
   容器の相対的回転を抑制する放射状フィンを有すること
   を特徴とするエキシマレーザ用微粒子トラップ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のエキシマレー
   ザ用微粒子トラップ装置において、外周体の一部あるい
   は全部がレーザガスを透過し微粒子を透過しない材料で
   構成されたことを特徴とするエキシマレーザ用微粒子ト
   ラップ装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のうちのいずれかに記載の
   エキシマレーザ用微粒子トラップ装置において、外周体
   の円周方向の一部あるいは全周に微粒子溜りを設け、外
   周体の一部あるいは全部を内層、外層の二層構造として
   該２層間に環状の空間が形成されており、回転軸に近い
   内層の外周体内面に単数または複数の外層側に凸な窪み
   が形成されており、該窪みの中央部に該内層の半径方向
   外側と内側とを連通する開口が形成されており、該開口
   に半径方向外向きに該中空の容器が回転時にのみ回転の
   作用で開く弁が設けられていることを特徴とするエキシ
   マレーザ用微粒子トラップ装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のエキシマレーザ用微粒
   子トラップ装置において、微粒子溜りの位置を回転体の
   回転半径の回転半径の極大値あるいは最大値を示す部分
   としたことを特徴とするエキシマレーザ用微粒子トラッ
   プ装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のエキシ
   マレーザ用微粒子トラップ装置において、中空の容器の
   内面の一部または全部を摩擦係数の小さな物質で覆った
   ことを特徴とするエキシマレーザ用微粒子トラップ装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載のエキシ
   マレーザ用微粒子トラップ装置において、回転軸をエキ
   シマレーザの循環ファン用の駆動軸と共用するととも
   に、循環ファンの軸方向側板に接して中空の容器のガス
   導入口を備えた軸方向端部の壁面が配置され、該軸方向
   側板に前記中空の容器のガス導入口と合致する開口が設
   けられていることを特徴とするエキシマレーザ用微粒子
   トラップ装置。