JPS58186985A

JPS58186985A - 放電ポンピングレ−ザ

Info

Publication number: JPS58186985A
Application number: JP58059421A
Authority: JP
Inventors: クリスチアン・ホ−ラ; エルンスト・アルベルス
Original assignee: RAMUBUDA FUIJIKU GmbH
Current assignee: RAMUBUDA FUIJIKU GmbH
Priority date: 1982-04-07
Filing date: 1983-04-06
Publication date: 1983-11-01
Also published as: DE3212928A1; DE3212928C2; US4534034A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、混合気を含む放電管を其愉する放電ボンピン
グされるレーザであって、放電管が窓の領域で気体入口
を有し、放電管が更に気体出口を有し、管路及び循環ポ
ンプを介して清浄化装置に接続される、放電ボンピング
レーザに閾する。

電気的な放電により励起される気体レーザでは、しばし
ば老化過程が生ずる。一方では、気体が放電領域で化学
的に分解するため、気体が消費されるからであり、他方
では、烏粒子着しく紘エーロゾルの形成が観察されるか
らである塵粒子の形成に関しては、詳細につき未だ完全
に解明されていない被数のプロセスに原因力ある。大き
い役割を来たすのが電−〇焼損である。

即ち気体放電は電圧が加わる２つの電極間で竹われる。

気体又は混合気の導電性が充分であれば、気体と電離材
料との間の境界圓で電健表向への着しい負荷な生せしめ
る電訛が、にれる。

電界中で加速され−に、４ＩＩ電粒子により原子領域で
局所的な加熱及び機械的な荷重が生じ、その丸め電憔が
浸食される。打ち出され九顕微鏡的に小さい粒子は皇を
形成し、この塵は、気体又は混合気と共にレーザの内室
全体に達し、種々の点で肩書となる。レーザ効来着しく
は−レーザ動作Ｆｉ１μｍ１ｋにも影４１ｆ：受ける。

即ち、第１に、塵は電気的な絶縁部分に沈積する。

表面の変化に暴いて、絶縁特性が変化する。場合によっ
ては、２次放電又は短絡的な放電路が生ずることがある
。これらは、レーザの機能を停止させてしまう。

＠２に、ＦＩＩｋはレーザ光ビームに対しフィルタとし
て作用する。塵粒子における散乱の結果、レーザの出力
エネルギが低下する。かかる結果は、とりわけ紫外光を
送出するレーザの場合に着しい、波長が短かくなるにつ
れて、散乱が極めて顕著に増大するからである。

第６に、塵はレーザの絶縁壁部に沈着するだけでなく、
光学的構成部分にも沈着する。一般には、レーザは２つ
の光学的窓により封止される。これらの窓が塵により基
がれ、窓の透過度が低下する。

塵粒子の存在及び分布により生ずる間鴫のはかに、気体
レーザでは、気体状の汚れが生する、。

これらの汚れにより、一方では、気体放電における物理
的過程が変化を受けることがあり、他方で１は、著しい
吸収によって出力エネルギか着しく低下する。

以上説−七九欠点及びこれらの欠点に関連し２て生ずる
かようなレーザの寿命の短細に対処するために、既に樵
々の解決策が提案されている。１轟は主として放電領域
中で生ずるので、混合気の流れを案内することによって
、障害を受ける領域から烏を素早く排出し、流れの循環
ループの障害を受けない部分に移す必費がある。しかし
かかる方法では、晋遍的な解決策紘得られない。かかる
方法を採用してもなお、烏のわずかな部分が放電の近傍
領域に沈積することを回避することは不可能だからであ
る。とりわけパルス放電の場合には、圧力波が付加的に
発生し、こＯ圧力波によや、これらの塵粒子は障害を受
ける領域に搬送されてしまう。

放電領域又はレーザ０４１に障害を受は晶い部分を、新
鮮なレーず気体着しくは混合気、従って未だ塵をともな
わないもの、を持続的に供給することにより、洗浄し、
塵から遠ざけることは公知である。仁の方法によ）、洗
浄され九部分が清浄に維持されるが、気体消費量が大き
くなるという欠点がある。この気体消費量を低減する九
めに、Ｐｈ、Ｎ、メイス着「ステート・オブ・ザ・アー
ト・イン・ディスチャージ・ポンブト・エキシマーレー
ず・システムズ・イン・ザ・ユナイテッド・ステーク・
セカンド・オーストラリアン・レーザ・コンフェレンス
」キャンベラ、ムｕ１１．１／９　４／９１９８１都Ｌ
ム−ＵＲ−８１−２５４１ａスア２モス・ナイエンテイ
フイック・ラボラトリにより、気体案内系が提案されて
いる。本発明は・この気体案内系を基礎としている。こ
の場合、部分気体流で社、清浄化装置及び循環ポンプに
より、主える気体成分、即ちハロゲン成分が分離され、
この主たる気体成分と共に汚れが分離される。この気体
成分は低い濃度で生じ、従って分離される気体を同じ量
だけ、連続的に循環ループに供給しなければならない、
ハロゲン成分のみ含まれる気体の分離の後、混合気から
の残任する成分の気体は、放電管の窓の領域に設けた気
体入口に再び供給される。その結果窓はこの気体によ勤
洗浄される。このプロセスは、Ｒ，テナント着［イン・
コントロール・オプ・コンタミナンツ・イン・］ｌ＠０
４レーザ」レーザフォーカス・１９８１都１０月　３１
６５頁〜第６８頁にも記載されているが、煩雑かつ高価
である。

他の文献（Ｋ、　Ｏ，クテユケ、Ｐ、ム、バケット及び
Ｃ，ウイ＃ス（Ｒｅｖ、　８ｃｉ、　Ｉｎｓｔｒｕｍ、
　５２　（璽）４１９８１都、１１月、第１６５５頁）
には、ハロゲンガスの負担で気体を清浄化するのではな
く混合気から蝦も高価な成分を再調製するとｉう点で逆
転し九工程をえどる方法が、記載されている。

この場合、格ＲＫ大きい成分、すなわちより安価な気体
成分が除去され新鮮な気体と入れ換えられる。この方法
も煩雑かつ高価であり、そのためきわめて長時間動作さ
せてからで＆−と償却できない。前記Ｏ文献で妹、１０
０日Ｏ這転時間が必要であるとして−る。こＯ鳩舎１日
当ｊｌ１５時間の動作時間を前提としており、この闘レ
ーザは１１０ＯＨの繰）返し適度で動作される。

要約すれば、文献に記載された方法は、混合気の主たる
成分が消費され、従って高価ｔｋ＠充によって入れ換え
を行わなければならない清浄化装置を提案してｉる。

本発明の基本的な課題は、本来Ｏガス組成を維持するた
めに、気体成分を補充しなくても・レーザの寿命を高め
る丸め混合気の清浄化が行われる、冒頭で記述し丸形式
Ｏレーザを構成することである。

本発明によればこの１１題は次のようにして解決される
。すなわち清浄化装置として電気集塵装置を設け、気体
人口に供給される混合気の丸めの休止ゾーンを、気体循
環路に設は九のである。これによ抄、気体の一部又紘一
気体量を。

電気集塵装置を介して導びき、電気集塵装置で塵粒子を
分離し、気体成分は分離しないでおくことが、可能とな
る。これにより気体組成は変化しない。混合焦線、電気
集塵装置を通過後、障害を受ける構成部分、例えば窓に
供給される洗浄気体として使用可能である。かようにし
て、光学的構成部分の寿命を制限する塵状粒子による汚
れが排除され、レーザの寿命は凰長する。

しかし、電気集塵装置を使用するにとどまらず、これと
並行して休止ゾーンを設けることに、１賛な意義がある
。この休止ゾーンで杜、混合気の一部分の再生が行なわ
れる。混合気のこの部分は、再生されて、有害な塵の沈
積を防止する丸めに、レーザの障害を受ける領域に吹き
付けられる。

電気集塵装置は、休止ゾーンとしても構成することが可
能である。即ち管路に比べて管流横断面を拡大すること
により、滞留時間の駕最にともない、流れの休止が生じ
、その結果混合気の一部分の再生が可能となる。電気集
塵装置では、電気集塵装置の前置イオン化部及び電気集
ｍ装置の集塵体に印加される電圧を、分離すべき塵粒子
の粒子の種類及び大きさに調整することができる。電気
集塵装置を、２放電管に組み込むことが可能であり、ま
え、遮塵な管路を用ｉて気体循環路中に挿入することも
可能である。

電気集塵装置中での流速を選定することによ勢、清浄化
度を調節することができる。電気集塵装置若しく紘体止
ゾーンにおける流速が小さく、それにともなってＩＩＩ
ＩＮ時間が生ずるので、気体状の汚れも可逆反応して元
に戻る。その結果塵粒子の清浄化が行なわれるだけでな
く、有害な気体状の成分が減少する。障害な受ける構成
部分が清浄化され九気体によ参洗浄されるので、これら
の構成部分へ０１１０沈積が１道され、ひいては老化も
生じない。以上説明し九解決策のメリットは次の点にあ
る：Ｉｌｐち障害を受ける部分を汚れのない状態に維持
するえめに、混合気の一部分のみを清浄化しさえすれば
よいのである。更に、電気集塵装置の便用によって、混
合気０＊ｍ路中で、従来技術による化学的な分離方法を
採用する場合に生ずるようなあらたなプロセスが導入着
しく紘実行されること杜ない。

電気集塵装置では、電気的なグロー放電が生ずる。この
グロー放電は、気体若しく紘塵粒子をイオン化する丸め
に使用される。その際、本来のレーザ放電に近い過程が
生ずる。電気集塵装置の集塵体は、あらたな汚れを惹起
しない金属板から成る。レーザ気体の一部分のみを使用
し、レーザ気体の一部分で構成部分を汚れのない状′態
に維持することにより、電気集塵装置を比較的小１１に
設計することが可能となる。気体の煩雑かつ高価な補充
若しくは再調摂社回避される。

本発明は、例えば、所謂希ガス・７％ロゲ／化物・レー
ザへの使用に関する。このレーザは、希ガスとハロゲン
ガスを組成とする混合気を使用する。

次に本発明を実施例について図面によ如詳細に説明する
。

第１図では、放電管１が暗示されており、放電管１には
混合気２が充填されて−る。放電管１はその両端部で、
ｌＩＳかも成る光学的構成部分により仕切られる６ｇ１
１ｓｏ近傍には、気体人口４から進入する気体ｆＩＩＷ
ｃよｌＩが洗浄されるように、気体人口４が配置されて
いる。放電管１には他の気体人口５を設けである。気体
入口５には、調量弁４＃設けられて−る。気体人口５は
混合気２の充填に使用される。

放電管１電気体出ロアを有する。気体出ロア社ポンプ８
に接続される。ポンプ・Ｋａ電気集塵装置９が後置接続
されて−る。電気集塵装置９からは、管路１０．Ｉｔが
休止ゾーン１２を介して、窓Ｓの領域にある気体入口４
に接続される。

電気集塵装置９自体が横噺画Ｏ著しく拡大され九体止ゾ
ーンを構成するので、管路１０に別個に休止ゾーン１２
を設けるととを１略しても差し支えな１０動作中は、混合気２又は混合気２０一部分が、ポンプ８
により掃気される。それ′と共に搬出される塵粒子は、
電気集塵装置９で分離される。

その際気体成分まで一緒に分−されることはない、既に
電気集塵装置９及び／又は後置接続され九体止シー／１
２で、気体の再生が生じ、その結果［！５ｔｉ、管路１
０を介して、混合気２として放電管１内にある場合と同
じ組成Ｏ清浄化され九気体によ）洗浄され、従って透過
状態に維持される。以上Ｉ！明し九清浄化及び再生社、
典蓋的なエキシマ−気体放電で検査される。その結果ａ
ｌＥ２−に１示されている。第２図において、縦座標（
Ｙ）にはレーザ尭射轟）のエネルギがプロットされてい
る。横座標には発射数がプロットされている。破線で示
す線に社、Ｘｅ０４レーザ（電気集塵装置無し）の寿命
−線がプロットされている。約３Ｘ１０’の発射数の場
合、レーザエネルギは約半分に低減する。実−で示す−
には、清浄化及び再生をともなうＸｅ０ｊレーザの寿命
−線がブーツトされている。これにより、気体の寿命は
係数３だけ増大することがわかる。エネルギの低下は、
この場合、４はや光学的構成部分の汚れに起因する４の
で杜なく、むしろレーザ気体の消耗によるものである０
表面の清浄度の目やすであるＢＳの透過度は、砿１１１
テ示す１鐘では、５ｘＨＩ’Ｏｆｉ射の＠ｓｏ−だけ低
減する。他方、電気集塵装置及び休止ゾーンを使用する
＊＊＊で示す１纏では、１１１０透過度社、最初の発射
に比較してそもそも変化していない、これから明らかな
ように、光学的構成部分を以上のように清浄で汚れのな
い状態に維持することにより、極めて嵐好な結果が得ら
れ、しかも費用も極めて安価である。′更に、これＫよ
り、過１１ｏ動作に比べてレーず気体が付加的に不純化
されること紘ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は清浄化値数を具備し九し−ずの略図・第２図は
レーず発射数に依存するレーず殆射轟）のエネルギをプ
ロットし九ダイヤグラムである。１・・・放電管２・・・混合気Ｓ・・・窓４・・・気体人口５・・・気体人口６・・・調量弁７・・・気体出口８・・・ポンプ９・・・電気集塵装置１０．１１　・・・管路１２　・・・休止ゾーン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）混合気を含む放電管を具−する放電ボンピングさ
れるレーザであって、放電管が１１０領域で気体人口を
有し、放電管が更に気体出口を有し、管路及び循環ポン
プを介して清浄化装置に接続される、放電ボンピングレ
ーザにおいて、清浄化装置として電気集塵装置（９）を設け、気体人口
（４）に供給される混合気の丸めの休止シー／を、気体
循＊ｍに設置九ことを４１１１とする放電ボンピングレ
ーザ。
（２）　　電気集ｌｌ装置（９）が休止ゾーンとしても
構成されている特許請求の範囲第（１）項に記載の放電
ボンピングレーザ。
（３）電気集塵装置の前置イオン化部及び集塵体に印加
される電圧が、粒子の種類及び大きさに調整される特許
請求の範囲第（１）項又は第（２）ＪＪＩＫ記載の放電
ボンピングレーザ。