JPS5821884A - 紫外域気体レ−ザ装置 - Google Patents
紫外域気体レ−ザ装置Info
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- JPS5821884A JPS5821884A JP12034881A JP12034881A JPS5821884A JP S5821884 A JPS5821884 A JP S5821884A JP 12034881 A JP12034881 A JP 12034881A JP 12034881 A JP12034881 A JP 12034881A JP S5821884 A JPS5821884 A JP S5821884A
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- JP
- Japan
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- discharge
- electrode
- laser
- resistivity
- capacitor
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
不発８）４はレーザ特性が優れた紫外域気体レーザ装置
にＦＩＡＴる。
にＦＩＡＴる。
２００乃至３００ナノメートルの紫外域波長の強力なレ
ーザ光ン得るための気体レーザについて、近年盛んな研
究が進ぬらｈている６第１図に示Ｔ従米のレーザ概略図
において封入気体は窒素、希ガス（例えはアルゴン、ク
リプトン）または希ガスハロゲン（例えばＸｓ（！１
、 ＡｒＣ１，ＫｒＦ ）を使用し、外囲器（１１（辿
常はガラス管とＴる）内の放電を極１２１に近接し接Ｐ
導線（至）！使用してコンデンサ（３１！並列接続Ｔる
。コンデンサ（３）の両端は直流電源に接続され充電さ
れる。充電されたコンデンサ＋３１より送り出されるパ
ルス電圧により放電電榛（２）間にグロー放電７允住さ
せレーザ元ケ得る。希ガス複たけ希ガスハロゲンに電子
ビームｌ照射すると希ガスエキシマを生ずるため希ガス
または希ガスハロゲン７使用下るレーザをエキシマレー
ザと呼ぶ。エキシマレーザにより紫外域波長の元ン得る
とき上位レーザ準位の寿命（４０ナノ秒）が、下位レー
ザ準位の寿命（１０マイクロ秒）より極端に短いため、
レーザ発振ｌ実現するためには前記パルス電圧によって
回路に流れるパルス電流としては立上りが急峻であるこ
とケ要Ｔる。立上りの急峻なパルス波電流に対し放電１
に極（２１とコンデンサ（３１との曲の接ト絢（７）と
軍杉自芽が保有Ｔるインダクタンス成分が大き（影響し
、良好な件能が得られなかった。ブたレーザ外囲器（１
１内で一旦放電が開始されると、その放電回路（矢印（
４））は。
ーザ光ン得るための気体レーザについて、近年盛んな研
究が進ぬらｈている６第１図に示Ｔ従米のレーザ概略図
において封入気体は窒素、希ガス（例えはアルゴン、ク
リプトン）または希ガスハロゲン（例えばＸｓ（！１
、 ＡｒＣ１，ＫｒＦ ）を使用し、外囲器（１１（辿
常はガラス管とＴる）内の放電を極１２１に近接し接Ｐ
導線（至）！使用してコンデンサ（３１！並列接続Ｔる
。コンデンサ（３）の両端は直流電源に接続され充電さ
れる。充電されたコンデンサ＋３１より送り出されるパ
ルス電圧により放電電榛（２）間にグロー放電７允住さ
せレーザ元ケ得る。希ガス複たけ希ガスハロゲンに電子
ビームｌ照射すると希ガスエキシマを生ずるため希ガス
または希ガスハロゲン７使用下るレーザをエキシマレー
ザと呼ぶ。エキシマレーザにより紫外域波長の元ン得る
とき上位レーザ準位の寿命（４０ナノ秒）が、下位レー
ザ準位の寿命（１０マイクロ秒）より極端に短いため、
レーザ発振ｌ実現するためには前記パルス電圧によって
回路に流れるパルス電流としては立上りが急峻であるこ
とケ要Ｔる。立上りの急峻なパルス波電流に対し放電１
に極（２１とコンデンサ（３１との曲の接ト絢（７）と
軍杉自芽が保有Ｔるインダクタンス成分が大き（影響し
、良好な件能が得られなかった。ブたレーザ外囲器（１
１内で一旦放電が開始されると、その放電回路（矢印（
４））は。
コンデンサ（３１７知絡して形成Ｔるから１０４アンペ
アにも達Ｔる大電流が流ねることとＴ、ｆる。このよう
な大電流においてはグロー放電ケ維持Ｔめことが吏；Ｆ
しくアーク放電を誘発し易い。アーク放電は高熱ン発生
し、それによってレーザ外囲器である分子ガス！原子に
解離セしめスパッタリング作用によって電極ン急滝に損
傷させ、コンデンサの破壊！招く等の障害ケ起し、レー
ザの寿命ケ著しく知縮させることとなる。そのたぬ第１
図の構成によるレーザでは毎秒１０パルヌ程度（１０ｆ
ｉｚ）のレーザ発振が限界であった。若しより冒速繰返
しの動作ケ得たい場合は、高価でｐつ有沓なガスを流し
て使い捨てとＴるか。
アにも達Ｔる大電流が流ねることとＴ、ｆる。このよう
な大電流においてはグロー放電ケ維持Ｔめことが吏；Ｆ
しくアーク放電を誘発し易い。アーク放電は高熱ン発生
し、それによってレーザ外囲器である分子ガス！原子に
解離セしめスパッタリング作用によって電極ン急滝に損
傷させ、コンデンサの破壊！招く等の障害ケ起し、レー
ザの寿命ケ著しく知縮させることとなる。そのたぬ第１
図の構成によるレーザでは毎秒１０パルヌ程度（１０ｆ
ｉｚ）のレーザ発振が限界であった。若しより冒速繰返
しの動作ケ得たい場合は、高価でｐつ有沓なガスを流し
て使い捨てとＴるか。
大規模なファンと冷却器！設けてガスヶ強制循還させる
かの何れ力）によらねばならなかった。
かの何れ力）によらねばならなかった。
−万レーザの出力増大に影響Ｔる因子ｔプ、放電電流パ
ルスの波頭部における放電１に流立上り急峻度が大きい
ことであり、放電電流のず−り値そのものは面接の寄与
をしない。そこで放電電流！制限し、放電電流立上りン
急峻とＴることが有利であって、放電回路に電流制限用
の抵抗ン直列接ＦｊｔＴる試みが１ｊされた。
ルスの波頭部における放電１に流立上り急峻度が大きい
ことであり、放電電流のず−り値そのものは面接の寄与
をしない。そこで放電電流！制限し、放電電流立上りン
急峻とＴることが有利であって、放電回路に電流制限用
の抵抗ン直列接ＦｊｔＴる試みが１ｊされた。
第２肉に示Ｔ装圓は従来の希ガスレーザや９素レーザに
おける回路構成ｆＩｌを示している。レーザ管外囲器１
１１内に放電を極（２）のみを設置し。
おける回路構成ｆＩｌを示している。レーザ管外囲器１
１１内に放電を極（２）のみを設置し。
コンデンサ＋３１と放ｔｔ流制限用抵抗ｆ５１’ｚ、外
囲器（１１の外部に接続し、放電回路＋４１に流れる放
電電流を制限Ｔることである。このとぎ電流制限の目的
は十分達せられるが、抵抗（５１→電極（２）→コンデ
ンサ＋３１ Ｙ−巡Ｔる回路のインダクタンスのたぬ放
電電流パルスの波頭が鈍るから、希ガスレーザにおいて
は一応レーザ発振が可能であるか、窒素Ｎ２等の紫外域
気体レーザにおいては実験の結果低繰返し周波数の弱い
発振が侮られるに過ぎｒ（かった。
囲器（１１の外部に接続し、放電回路＋４１に流れる放
電電流を制限Ｔることである。このとぎ電流制限の目的
は十分達せられるが、抵抗（５１→電極（２）→コンデ
ンサ＋３１ Ｙ−巡Ｔる回路のインダクタンスのたぬ放
電電流パルスの波頭が鈍るから、希ガスレーザにおいて
は一応レーザ発振が可能であるか、窒素Ｎ２等の紫外域
気体レーザにおいては実験の結果低繰返し周波数の弱い
発振が侮られるに過ぎｒ（かった。
本発明の目的は前述の欠点を改善し、比較的炉温な構成
でレーザ特性が優れた紫外線気体レーザ装置ン提惧する
ことにある。その定め本発明の要旨とＴる点はレーザ管
外囲器内のコンデンサ！放電電極または放電室イタ保持
材に直接接続し、 ＪＦ！つ放電室＠！はその楡成材料
の抵抗率を０．０５Ωｃｍ以上に選定し、使用周波数に
おいて放電室イタの形状を無誘導性となる形状に構成し
たことである。
でレーザ特性が優れた紫外線気体レーザ装置ン提惧する
ことにある。その定め本発明の要旨とＴる点はレーザ管
外囲器内のコンデンサ！放電電極または放電室イタ保持
材に直接接続し、 ＪＦ！つ放電室＠！はその楡成材料
の抵抗率を０．０５Ωｃｍ以上に選定し、使用周波数に
おいて放電室イタの形状を無誘導性となる形状に構成し
たことである。
以下図面に示Ｔ本発明の笑施例について紛明Ｔる。第３
１！２１は本発明の第１実施例を示Ｔ側断面図である。
１！２１は本発明の第１実施例を示Ｔ側断面図である。
第３図において気体は９１１えは希ガスハロゲンとし、
ａｌｌはレーザｌｕ、α２は放電電極、０ζはコンデン
サで管０１１に内蔵され且つ放電電極保持材０９と接続
４想ン介Ｔることなく直接後もの、 ａ？ｌはトリガパ
ルス印加端子、（２）はｉｉ！、’流茜圧端子を示して
いる。トリガパルス！端子０ηに印加したとぎ、Ｌｌ→
Ｃ２→Ｌ２→電極ａ４→間隙（１＆１→コンデンサα３
のように放電電流が流れ、コンデンサα３１ン充電Ｔる
。このとぎ放電間隙ａ０に起る故知；の光が主放電間隙
０９！照射Ｔる。その直後に放電電極■と電極保持材α
！１（例えはアルミニウム製）との間にグロー放電が住
する。この放電によりレーザ発振が開始される。トリガ
パルスの印加繰返しを早く行なうとぎ１元放電が早（な
りレーザ発振も１秒間２５０回まで可能となった。この
とぎ放′〔攬￥Ｊ１．極■は例えは方−ボンン知い円柱
状に形成し、管軸方向に丁度櫛の爾のように複数本並べ
て形成したものとＴる。第３図ではその１本のみを示し
ている。カーボンにより放電、電極ｌ］３ケ形成したと
ぎその抵抗率は０．３Ωｃｍ″′Ｃあって、パルス電流
が制限され、波形急峻度の鈍ることがＴＫ ＜ 、 ２
５０ Ｈｚの高速繰返し動作ができに。抵抗率！変化さ
せて実験した所。
ａｌｌはレーザｌｕ、α２は放電電極、０ζはコンデン
サで管０１１に内蔵され且つ放電電極保持材０９と接続
４想ン介Ｔることなく直接後もの、 ａ？ｌはトリガパ
ルス印加端子、（２）はｉｉ！、’流茜圧端子を示して
いる。トリガパルス！端子０ηに印加したとぎ、Ｌｌ→
Ｃ２→Ｌ２→電極ａ４→間隙（１＆１→コンデンサα３
のように放電電流が流れ、コンデンサα３１ン充電Ｔる
。このとぎ放電間隙ａ０に起る故知；の光が主放電間隙
０９！照射Ｔる。その直後に放電電極■と電極保持材α
！１（例えはアルミニウム製）との間にグロー放電が住
する。この放電によりレーザ発振が開始される。トリガ
パルスの印加繰返しを早く行なうとぎ１元放電が早（な
りレーザ発振も１秒間２５０回まで可能となった。この
とぎ放′〔攬￥Ｊ１．極■は例えは方−ボンン知い円柱
状に形成し、管軸方向に丁度櫛の爾のように複数本並べ
て形成したものとＴる。第３図ではその１本のみを示し
ている。カーボンにより放電、電極ｌ］３ケ形成したと
ぎその抵抗率は０．３Ωｃｍ″′Ｃあって、パルス電流
が制限され、波形急峻度の鈍ることがＴＫ ＜ 、 ２
５０ Ｈｚの高速繰返し動作ができに。抵抗率！変化さ
せて実験した所。
０．０５Ωｃｍまでは前述と略同じ効果が得られ、それ
以下では不十分な効果となった。０．３Ωｃｍ以以とＴ
ると２５０Ｈｚの高速繰返し動作ができて最適である。
以下では不十分な効果となった。０．３Ωｃｍ以以とＴ
ると２５０Ｈｚの高速繰返し動作ができて最適である。
グラファイトと通称される材料の抵抗率は通常１Ｏ−ｓ
Ωｃｍであるたぬ９本発明の電極材料としてグラファイ
トを使用Ｔることは不適当で、グラファイトより大きな
飴の抵抗率を有Ｔる材料を使用Ｔ金。そして電極材料と
してはカーボン以外にニクロム合骸、シリコン、タンタ
ル等！使用Ｔることができるか、カーボンは＋４−抗（
ｆａの選定が容易であるため使用に便利である。そして
抵抗率が０．３Ωｃｒｎより太きければそれだけ電極の
長さン知くＴることができ無訪導性とすることに有利で
ある。また電極形状は短い円柱状としているが、これは
主放電ギャップヶ介してｆＡｒれる電流に対し自己イン
ダクタンスが零とみなせる形状であれは良く、直径が大
ぎく肉Ｊ享の薄い円柱状とＴることもできる。１ｆお第
３図において予備放′ｔＪＬ曲隙ａｅヲ使用下ることは
アーク放電の発生を有効に防止Ｔることに効果がある。
Ωｃｍであるたぬ９本発明の電極材料としてグラファイ
トを使用Ｔることは不適当で、グラファイトより大きな
飴の抵抗率を有Ｔる材料を使用Ｔ金。そして電極材料と
してはカーボン以外にニクロム合骸、シリコン、タンタ
ル等！使用Ｔることができるか、カーボンは＋４−抗（
ｆａの選定が容易であるため使用に便利である。そして
抵抗率が０．３Ωｃｒｎより太きければそれだけ電極の
長さン知くＴることができ無訪導性とすることに有利で
ある。また電極形状は短い円柱状としているが、これは
主放電ギャップヶ介してｆＡｒれる電流に対し自己イン
ダクタンスが零とみなせる形状であれは良く、直径が大
ぎく肉Ｊ享の薄い円柱状とＴることもできる。１ｆお第
３図において予備放′ｔＪＬ曲隙ａｅヲ使用下ることは
アーク放電の発生を有効に防止Ｔることに効果がある。
それはグロー放電の維持に必要な電子の供給か不十分に
なると放電自前が篩温のアークスポットを形成し、熱電
子放出によって電子の不足が補なわれるたぬアーク放電
が発生Ｔるのであるが、予＃電離は紫外縁の電離作用に
よって、陰極面上および放１１間に直接電子を補給下る
効果を有Ｔ ７１ｙｔめ、アークスポットによる陰極面
上の電子の補光を必要とし７．Ｃくなるからである。し
たがって本発明により放電電流の有効な制限が可能とな
りアーク現象に基づ（放電の集中が防げるばかりでな（
予備室ｗＩ装置Ｚ併用Ｔることにより、アーク放電の発
生をより９１果的に防止できる。
なると放電自前が篩温のアークスポットを形成し、熱電
子放出によって電子の不足が補なわれるたぬアーク放電
が発生Ｔるのであるが、予＃電離は紫外縁の電離作用に
よって、陰極面上および放１１間に直接電子を補給下る
効果を有Ｔ ７１ｙｔめ、アークスポットによる陰極面
上の電子の補光を必要とし７．Ｃくなるからである。し
たがって本発明により放電電流の有効な制限が可能とな
りアーク現象に基づ（放電の集中が防げるばかりでな（
予備室ｗＩ装置Ｚ併用Ｔることにより、アーク放電の発
生をより９１果的に防止できる。
次に第４図は本発明の第２実施例〉示Ｔレーザ装置の側
断面図であり、電極（１２う７１枚の平面板状とし、管
軸と平行に配置している。第４図において第３因と回−
の符号は同様のもの！示し、働は予備電離装置を示して
いる。第３図におけるコンデンサａ」は予備４ｒＬ離用
の光源と主放電の元首！兼ねているが、第４図のコンデ
ンサｕ３１は主放電のみに関与Ｔる。第４図における予
備電離装置翰は円柱絶縁体に複数の金榊環を嵌合せ、そ
れらは互いに若干前れているη）も。
断面図であり、電極（１２う７１枚の平面板状とし、管
軸と平行に配置している。第４図において第３因と回−
の符号は同様のもの！示し、働は予備電離装置を示して
いる。第３図におけるコンデンサａ」は予備４ｒＬ離用
の光源と主放電の元首！兼ねているが、第４図のコンデ
ンサｕ３１は主放電のみに関与Ｔる。第４図における予
備電離装置翰は円柱絶縁体に複数の金榊環を嵌合せ、そ
れらは互いに若干前れているη）も。
両端に高電圧ケ印加Ｔると直列に同時放電させることが
できる。このように予＃を離した元は、次に主放電間隙
αシにおいてレーザ管軸に沿って一神なグロー放電’ｒ
住じさセる。このとき放電＊極ａＺの材質は第３図と同
様とＴるが、平版状となっているたぬ、放電がより一様
になり。
できる。このように予＃を離した元は、次に主放電間隙
αシにおいてレーザ管軸に沿って一神なグロー放電’ｒ
住じさセる。このとき放電＊極ａＺの材質は第３図と同
様とＴるが、平版状となっているたぬ、放電がより一様
になり。
出力が２倍近くに増加している、
レーザ管外囲器αＶとしてガラス管の代りに塩化ビニー
ル樹脂管を使用した所、特にエキシマレーザにおいて塩
素・弗素 ガスの吸収される率が減少下るたぬガラス管
の場合と比べ１回のガス封入による寿命が２倍以上に長
（なった。
ル樹脂管を使用した所、特にエキシマレーザにおいて塩
素・弗素 ガスの吸収される率が減少下るたぬガラス管
の場合と比べ１回のガス封入による寿命が２倍以上に長
（なった。
′ｆたコンデンサは電極支持材αうと接絣Ｔること以外
に電極自身に接続Ｔることも可能である。
に電極自身に接続Ｔることも可能である。
このようにして本発明によると紫外域レーザ光線ン得る
窒素レーザまたはエキシマレーザ装置において放電ｔＷ
の抵抗値と形状を適切に選定したため、放を電流パルス
ケ簡単有効に制限でき、そのたぬ立上り急峻度が鈍るこ
とがなく。
窒素レーザまたはエキシマレーザ装置において放電ｔＷ
の抵抗値と形状を適切に選定したため、放を電流パルス
ケ簡単有効に制限でき、そのたぬ立上り急峻度が鈍るこ
とがなく。
１つアーク現象に基づく放電の集中が防止できている。
したがってレーザ元発住において高速繰返し動作か可能
で大出力となるηλら所謂レーザ特性が優れている。そ
して！極材料は比較的安価で且つ抵抗値の選定・加工が
容易な材料を便用Ｔることができ、更に熱・スパッタリ
ングに強い材料が得易いたぬ、レーザ装置として有用で
ある。更にガスン循還させることがないため装置が小型
となる。
で大出力となるηλら所謂レーザ特性が優れている。そ
して！極材料は比較的安価で且つ抵抗値の選定・加工が
容易な材料を便用Ｔることができ、更に熱・スパッタリ
ングに強い材料が得易いたぬ、レーザ装置として有用で
ある。更にガスン循還させることがないため装置が小型
となる。
第１ ［Ｎ・第２図は従来の気体レーザ装置の構成を示
Ｔ図、 第３図・第４図は本発明の第１・第２実施例の構成を示
Ｔ図である。 １１１ Ｑｌｌ・・・レーザ管外囲器 ＋２１０・
・・放電１極１３１ ＋１：１−・・コンデンサ
（５）・・・電流制限抵抗Ｉ・・・針状を極
αＳ・・・主放電１間隙ａｅ・・・予備放電間隙
α９・・・１！極保持材翰・・・予備電離装置 特許出願人 パイロット萬年社株式会社代 印 八 弁
卯士 齢木栄祐
Ｔ図、 第３図・第４図は本発明の第１・第２実施例の構成を示
Ｔ図である。 １１１ Ｑｌｌ・・・レーザ管外囲器 ＋２１０・
・・放電１極１３１ ＋１：１−・・コンデンサ
（５）・・・電流制限抵抗Ｉ・・・針状を極
αＳ・・・主放電１間隙ａｅ・・・予備放電間隙
α９・・・１！極保持材翰・・・予備電離装置 特許出願人 パイロット萬年社株式会社代 印 八 弁
卯士 齢木栄祐
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対向Ｔる放電室枠に並列接続されたコンデンサケ有
し、パルス性電圧ン印加して気体にグロー放電７允生さ
セる紫外紗気体レーザにおいて、前記コンデンサは前Ｙ
’１１宣電極または放電電極保持材に直接接続され、且
つ放電電極はその梗成わ科の抵抗率ン０．’０５Ωｃｍ
以上に選定し、使用周波数において無誘導性となる形状
とし定こと７特徴とＴる紫外域気体レーザ装駅。 ２ 予備放電装緯パが放電電極の主放電間隙と対向Ｔる
位置に設けられていることン特徴とＴる特許請求の範囲
第１項記載の紫外域気体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12034881A JPS5821884A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 紫外域気体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12034881A JPS5821884A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 紫外域気体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5821884A true JPS5821884A (ja) | 1983-02-08 |
Family
ID=14784005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12034881A Pending JPS5821884A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 紫外域気体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5821884A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62115884A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-05-27 | アマダ エンジニアリング アンド サ−ビス カンパニ− インコ−ポレ−テツド | 気体放電装置 |
-
1981
- 1981-07-31 JP JP12034881A patent/JPS5821884A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62115884A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-05-27 | アマダ エンジニアリング アンド サ−ビス カンパニ− インコ−ポレ−テツド | 気体放電装置 |
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