JPS6242474A - 予備電離式エキシマレ−ザ−装置 - Google Patents
予備電離式エキシマレ−ザ−装置Info
- Publication number
- JPS6242474A JPS6242474A JP18142485A JP18142485A JPS6242474A JP S6242474 A JPS6242474 A JP S6242474A JP 18142485 A JP18142485 A JP 18142485A JP 18142485 A JP18142485 A JP 18142485A JP S6242474 A JPS6242474 A JP S6242474A
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- JP
- Japan
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- ionization
- laser
- main discharge
- gas
- electrodes
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- Pending
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-
- 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
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- 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】
（発明の技術分野）
本発明は、予備電離式放電型エキシマレーザ−装置に関
するものである。
するものである。
（発明の背景）
強力な紫外線光源として注目されている放電励起型エキ
シマレーザ−は、小型化に適しており、また比較的高い
ピーク出力を効率よく取り出せる特徴をもっていること
から、実用化に向けて盛んに開発されている。通常、エ
キシマレーザ−を発振させるには、数気圧程度のガス圧
力を必要とするので、主放電電極間にただ高電圧を印加
するだけではレーザーガスを放電励起することは困難で
ある。このため、主放電を起こす前に、主放電電極間に
あるガスを予備的に電離しておくことにより主放電が行
われ斗る領域に一様な電子密度分布の電離状態を形成さ
せてから、主放電を行なう方式がとられている。この予
備電離の方式には、（ｉ）Ｘ線予備電離方式、（ｉｉ）
電子線予備電離方式（ｉｉｉ）ＤＣＩす放電子０ｒａ７
ｒＪ、離方式、（ｉｖ ） 紫’Ａ’ｈｌ予備電離方式
などがあるが、以下の説明では（ｉｖ）の紫外線予備電
離方式による。
シマレーザ−は、小型化に適しており、また比較的高い
ピーク出力を効率よく取り出せる特徴をもっていること
から、実用化に向けて盛んに開発されている。通常、エ
キシマレーザ−を発振させるには、数気圧程度のガス圧
力を必要とするので、主放電電極間にただ高電圧を印加
するだけではレーザーガスを放電励起することは困難で
ある。このため、主放電を起こす前に、主放電電極間に
あるガスを予備的に電離しておくことにより主放電が行
われ斗る領域に一様な電子密度分布の電離状態を形成さ
せてから、主放電を行なう方式がとられている。この予
備電離の方式には、（ｉ）Ｘ線予備電離方式、（ｉｉ）
電子線予備電離方式（ｉｉｉ）ＤＣＩす放電子０ｒａ７
ｒＪ、離方式、（ｉｖ ） 紫’Ａ’ｈｌ予備電離方式
などがあるが、以下の説明では（ｉｖ）の紫外線予備電
離方式による。
紫外線の発生方法は、第２図に示すように、レーザーチ
ャンバー内の主放電電極１．２の近傍に設けた予備電離
用紫外線発生電極９ａと９ｂの間に電圧を印加してスパ
ークを起こし、ここで発生する紫外線ＵＶを利用するこ
とが最も容易で、広く用いられている。
ャンバー内の主放電電極１．２の近傍に設けた予備電離
用紫外線発生電極９ａと９ｂの間に電圧を印加してスパ
ークを起こし、ここで発生する紫外線ＵＶを利用するこ
とが最も容易で、広く用いられている。
また、第３図に示すように、一方の主放電電極１と予備
電離用紫外線発生電極９ａとの間でスバ−クさせてもよ
い。
電離用紫外線発生電極９ａとの間でスバ−クさせてもよ
い。
いずれにしても、一様な主放電を得るためには、予備電
離によって１０”〜１０’ （ｃｍ−’）以上の電子
密度を、主放電させたい領域に一様に分布させておく必
要があり、複数の予備電離電極で強いスパークを生じさ
せなければならない。しかし、予備電離用紫外線発生電
極間でのスパークは、強い久バッタリングを伴うので、
これによって多量の微塵状の不純物がレーザーガスを汚
染することになる。主放電電極間で起こす放電はグロー
放電であり、スパークによる粉塵発生は極めて少ない。
離によって１０”〜１０’ （ｃｍ−’）以上の電子
密度を、主放電させたい領域に一様に分布させておく必
要があり、複数の予備電離電極で強いスパークを生じさ
せなければならない。しかし、予備電離用紫外線発生電
極間でのスパークは、強い久バッタリングを伴うので、
これによって多量の微塵状の不純物がレーザーガスを汚
染することになる。主放電電極間で起こす放電はグロー
放電であり、スパークによる粉塵発生は極めて少ない。
よって、予備電離の為のスパークに伴うこのガス汚染が
レーザーの寿命を著しく短くする最大の原因である。ガ
ス汚染は、レーザー発振効率を低下させ、また放電を不
安定にするばかりでなく、レーザー出力窓、レーザーミ
ラー上に汚染物質が堆積し、レーザー出力の低下をもた
らす。特に、ノ＼ロゲンガスを用いる希ガスハライドレ
ーザー、ハライドレーザーは、予備電離電極の消耗が激
しいので、この傾向が強い。堆積塵は、発振光により光
化学反応を起こし、容易に除去できない固着膜となるの
でレーザー窓やミラーを再研磨することが必要になる。
レーザーの寿命を著しく短くする最大の原因である。ガ
ス汚染は、レーザー発振効率を低下させ、また放電を不
安定にするばかりでなく、レーザー出力窓、レーザーミ
ラー上に汚染物質が堆積し、レーザー出力の低下をもた
らす。特に、ノ＼ロゲンガスを用いる希ガスハライドレ
ーザー、ハライドレーザーは、予備電離電極の消耗が激
しいので、この傾向が強い。堆積塵は、発振光により光
化学反応を起こし、容易に除去できない固着膜となるの
でレーザー窓やミラーを再研磨することが必要になる。
レーザー窓やミラーを交換する手順は、（１）レーザー
ガスを排気し、レーザーチャンバーを真空にする。（２
）不活性ガスを充填し、再排気する。これを２〜３回繰
り返し、ハロゲンガスを完全に除去する。（３）不活性
ガスを大気圧よりも、やや高めの圧力に保ちながら、窓
やミラーをはずし、交換する。（４）再度、真空に引い
た後、不活性ガスを充填する。これを２〜３回繰り返し
、交換の際にレーザーチャンバー内に混入した空気やレ
ーザー窓、ミラーに吸着しているｍｆｆ１水分を除去す
る。（５） （４１の工程が終わったら再び真空に引き
、レーザーガスを充填する。レーザーガスのバッファガ
スとしてＨｅガスを用いている場合がほとんどなので、
上記の不活性ガスにＮ２ガスを用いることは純度を低下
させる懸念があり、高純度のＨｅガスを用いる。また、
レーザーガスが劣化していなくても、窓、ミラーの交換
には必ず、ガスの全か′ 入れ換えで必要となるので、高価なガスを排出しなけれ
ばならない。
ガスを排気し、レーザーチャンバーを真空にする。（２
）不活性ガスを充填し、再排気する。これを２〜３回繰
り返し、ハロゲンガスを完全に除去する。（３）不活性
ガスを大気圧よりも、やや高めの圧力に保ちながら、窓
やミラーをはずし、交換する。（４）再度、真空に引い
た後、不活性ガスを充填する。これを２〜３回繰り返し
、交換の際にレーザーチャンバー内に混入した空気やレ
ーザー窓、ミラーに吸着しているｍｆｆ１水分を除去す
る。（５） （４１の工程が終わったら再び真空に引き
、レーザーガスを充填する。レーザーガスのバッファガ
スとしてＨｅガスを用いている場合がほとんどなので、
上記の不活性ガスにＮ２ガスを用いることは純度を低下
させる懸念があり、高純度のＨｅガスを用いる。また、
レーザーガスが劣化していなくても、窓、ミラーの交換
には必ず、ガスの全か′ 入れ換えで必要となるので、高価なガスを排出しなけれ
ばならない。
以上のように、従来の紫外線予備電離式放電型エキシマ
レーザ−は、スパークによって生じた粉塵がレーザーガ
ス汚染をもたらし、レーザー発振特性が低下する為、頻
繁に部品を交換する必要があるばかりでなく、部品の交
換作業が面倒であり、高価なガスを多量に必要とし、維
持コストが高いという欠点があった。
レーザ−は、スパークによって生じた粉塵がレーザーガ
ス汚染をもたらし、レーザー発振特性が低下する為、頻
繁に部品を交換する必要があるばかりでなく、部品の交
換作業が面倒であり、高価なガスを多量に必要とし、維
持コストが高いという欠点があった。
（発明の目的）
本発明は、これらの欠点を改善し、レーザーガス汚染の
少ない紫外線子Ｏ！電離式放電型エキシマレーザ−を得
ることを目的とする。
少ない紫外線子Ｏ！電離式放電型エキシマレーザ−を得
ることを目的とする。
（発明の概要）
本発明は、予備電離の為の紫外線発生用電極を設ける場
所と、主放電電極を設ける場所とを空間的に隔離したこ
とを技術的要点としている。
所と、主放電電極を設ける場所とを空間的に隔離したこ
とを技術的要点としている。
（実施例）
第１ａ図及び第１ｂ図は本発明の第１の実施例である。
第１ａ図はレーザーチャンバーＬＣ内における主放電電
極１，２付近の光軸方向（紙面に垂直）に対して垂直な
断面図を示し、又第１ｂ図は予備電離用紫外線発生電極
の構造を示す断面図を示す。端子３には、高電圧電源が
接続されており、ストレージキャパシター４には、チャ
ージングコイル５を通して、電荷が蓄えられる。サイラ
トロンやスパークギヤツブなどの大電流高速スイッチン
グ素子６ （以下、単にスイッチング素子と呼ぶ）のト
リガ一端子７に、トリガー信号を送ることにより、スイ
ッチング素子６は導通状態となり、ストレージキャパシ
ター４に蓄えられていた電荷は予備電離用紫外線発生電
極９ａ、９ｂ間のギャップを通して、ピーキングキャパ
シター８に移行する。この時、予備電離用紫外線発生電
極間のギャップで生じたスパークが発する紫外光は、ガ
ラスチューブ１０を透過して、主放電電極１゜２間のレ
ーザーガスを予備電離する。ここで、ガラスチューブＩ
Ｏは、例えば、石英製、フン化マグネシウム製、フッ化
カルシウム製、フッ化すチウム製などの紫外域で透過率
の高い材質でつくられる。また、ガラスチューブ１０内
には、Ｈｅ。
極１，２付近の光軸方向（紙面に垂直）に対して垂直な
断面図を示し、又第１ｂ図は予備電離用紫外線発生電極
の構造を示す断面図を示す。端子３には、高電圧電源が
接続されており、ストレージキャパシター４には、チャ
ージングコイル５を通して、電荷が蓄えられる。サイラ
トロンやスパークギヤツブなどの大電流高速スイッチン
グ素子６ （以下、単にスイッチング素子と呼ぶ）のト
リガ一端子７に、トリガー信号を送ることにより、スイ
ッチング素子６は導通状態となり、ストレージキャパシ
ター４に蓄えられていた電荷は予備電離用紫外線発生電
極９ａ、９ｂ間のギャップを通して、ピーキングキャパ
シター８に移行する。この時、予備電離用紫外線発生電
極間のギャップで生じたスパークが発する紫外光は、ガ
ラスチューブ１０を透過して、主放電電極１゜２間のレ
ーザーガスを予備電離する。ここで、ガラスチューブＩ
Ｏは、例えば、石英製、フン化マグネシウム製、フッ化
カルシウム製、フッ化すチウム製などの紫外域で透過率
の高い材質でつくられる。また、ガラスチューブ１０内
には、Ｈｅ。
Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの放電用ガスが封入されており、
かつ該放電用ガスはチューブ内をコンプレッサーにより
高速に移動せしめる。ガラスチューブ１０はレーザーチ
ャンバーＬＣとは完全に隔離されているので、予備電離
用紫外線発生電極間のギャップで生じたスパークによる
粉塵はレーザーチャンバーＬＣ内には混入しない。さら
に、ガラした後に、再びガラスチューブ１０内に循環す
る様に構成すればさらに良い。
かつ該放電用ガスはチューブ内をコンプレッサーにより
高速に移動せしめる。ガラスチューブ１０はレーザーチ
ャンバーＬＣとは完全に隔離されているので、予備電離
用紫外線発生電極間のギャップで生じたスパークによる
粉塵はレーザーチャンバーＬＣ内には混入しない。さら
に、ガラした後に、再びガラスチューブ１０内に循環す
る様に構成すればさらに良い。
以上の如く主放電領域Ａと予備電離用紫外線発生領域Ｂ
とは完全に隔離されている。
とは完全に隔離されている。
第４図は、本発明の第２の実施例であって、窓１１によ
って、主放電領域Ａと予備電離用紫外線発生領域Ｂとが
隔離されている。窓１１の材質は、第１の実施例のガラ
スチューブ１０と同じものがミックス、アクリルなどの
絶縁体が用いられる。
って、主放電領域Ａと予備電離用紫外線発生領域Ｂとが
隔離されている。窓１１の材質は、第１の実施例のガラ
スチューブ１０と同じものがミックス、アクリルなどの
絶縁体が用いられる。
予備電離用紫外線発生領域Ｂには第１の実施例と同じ放
電用ガスが封入されており、これを第１の実施例同様コ
ンプレッサーで循環し、フィルターで粉塵をトラップし
ても良い。
電用ガスが封入されており、これを第１の実施例同様コ
ンプレッサーで循環し、フィルターで粉塵をトラップし
ても良い。
第５図は、本発明の第３の実施例であって、紫外線発生
用スパークプラグ１３には、ガスチューブ１４が接続さ
れている。プラグ１３の断面詳細図を第６図に示す。予
備電離用紫外線発生電極９ａ。
用スパークプラグ１３には、ガスチューブ１４が接続さ
れている。プラグ１３の断面詳細図を第６図に示す。予
備電離用紫外線発生電極９ａ。
９ｂは、ガラスチューブ１７をはさんで、絶縁体より成
る外枠１８．１９が螺合され、これらが一体的に固定さ
れている。２０は、プラグの内側と起こし、ここで発生
した紫外線ＵＶは、ガラスチューブ１７．外枠１８の開
口部２１を通して主放電領域Ａにあるレーザーガスを照
射し、予備電離する。また、スパークによって生じた粉
塵は、放電用ガスを矢印り方向に流すことにより、プラ
グ１３の内壁を汚すことなしに除去できる。ガラスチュ
ーブ１４をフィルターに接続し、該フィルターを介して
循環できる系にしておけば、予備電離プラグには常に清
浄な放電ガスが送り込まれる。
る外枠１８．１９が螺合され、これらが一体的に固定さ
れている。２０は、プラグの内側と起こし、ここで発生
した紫外線ＵＶは、ガラスチューブ１７．外枠１８の開
口部２１を通して主放電領域Ａにあるレーザーガスを照
射し、予備電離する。また、スパークによって生じた粉
塵は、放電用ガスを矢印り方向に流すことにより、プラ
グ１３の内壁を汚すことなしに除去できる。ガラスチュ
ーブ１４をフィルターに接続し、該フィルターを介して
循環できる系にしておけば、予備電離プラグには常に清
浄な放電ガスが送り込まれる。
また、第７図に示すようにガラスチューブｌＯの表面ま
たは近傍に反射体２１を設けることにより、紫外線発生
電極９ａ、９ｂで発生した紫外線ＵＶが主放電電極方向
へ反射するようにすれば、予備電離が有効に行なえる。
たは近傍に反射体２１を設けることにより、紫外線発生
電極９ａ、９ｂで発生した紫外線ＵＶが主放電電極方向
へ反射するようにすれば、予備電離が有効に行なえる。
第１図や第５図におけるガラスチューブ１０゜１７はス
パークで発生した紫外線を発散させ、主放電領域を一様
性よく照射することができる。
パークで発生した紫外線を発散させ、主放電領域を一様
性よく照射することができる。
（発明の効果）
本発明によれば、ガス劣化の主な原因である予備電離用
紫外線発生電極のスパークで生じた粉塵を空間的に主放
電領域と分離できるので、レーザーガスの寿命が延び、
高価なレーザーガスを有効に使用できる利点があるのみ
ならず、レーザー窓、レー、ザーミラーに及ぼす粉塵に
よる汚染を著しくう運ｂ（ 低憬することができるので、レーザー窓、ミラー交換に
要する手間と時間と費用を軽減できる。
紫外線発生電極のスパークで生じた粉塵を空間的に主放
電領域と分離できるので、レーザーガスの寿命が延び、
高価なレーザーガスを有効に使用できる利点があるのみ
ならず、レーザー窓、レー、ザーミラーに及ぼす粉塵に
よる汚染を著しくう運ｂ（ 低憬することができるので、レーザー窓、ミラー交換に
要する手間と時間と費用を軽減できる。
また、予備電離用紫外線発生領域には、ハロゲンガスを
含まない純粋不活性ガスのみしか存在しないので、スパ
ークによる電極の消耗は少なく、又不活性ガスを流して
おけば予備電離用紫外線が通るガラス部の汚れは殆んど
無視できる。
含まない純粋不活性ガスのみしか存在しないので、スパ
ークによる電極の消耗は少なく、又不活性ガスを流して
おけば予備電離用紫外線が通るガラス部の汚れは殆んど
無視できる。
更に、従来のレーザーでは、高繰り返し発振を行なう場
合循環ファンを用いて予備電離用紫外線発生領域と主放
電領域から放電後の劣化したレーザーガスを追い出し、
劣化していないレーザーガスを送り込む必要があるが、
繰り返し周波数を上げてゆ（と、発生する汚染物質の量
が急激に増し、循環ファンの回転速度を大きくしなけれ
ばならない。しかし、循環ファンの回転能力には制限が
あるので、最大繰り返し発振周波数は、従来５００１１
ｚが限度であった。しかし、本発明によれば、予備電離
で発生した汚染物質は、その絶対量が少ない上、主放電
領域には侵入しないので、循環ファンの回転速度を大き
くしなくても、操り返し発振周波数を大きくすることが
できるという効果を有する。
合循環ファンを用いて予備電離用紫外線発生領域と主放
電領域から放電後の劣化したレーザーガスを追い出し、
劣化していないレーザーガスを送り込む必要があるが、
繰り返し周波数を上げてゆ（と、発生する汚染物質の量
が急激に増し、循環ファンの回転速度を大きくしなけれ
ばならない。しかし、循環ファンの回転能力には制限が
あるので、最大繰り返し発振周波数は、従来５００１１
ｚが限度であった。しかし、本発明によれば、予備電離
で発生した汚染物質は、その絶対量が少ない上、主放電
領域には侵入しないので、循環ファンの回転速度を大き
くしなくても、操り返し発振周波数を大きくすることが
できるという効果を有する。
第１図は本発明の第１の実施例、第２図、第３図は従来
の予備電離用紫外線発生電極の 構造を示す断面図、 第４図は本発明の第２の実施例・ 第５図は本発明の第３の実施例・ 第６図は紫外線発生用スパークプラグの断面図、第７図
は本発明の第４の実施例である。 （主要部分の符号の説明）
の予備電離用紫外線発生電極の 構造を示す断面図、 第４図は本発明の第２の実施例・ 第５図は本発明の第３の実施例・ 第６図は紫外線発生用スパークプラグの断面図、第７図
は本発明の第４の実施例である。 （主要部分の符号の説明）
Claims (1)
- １、紫外線で主放電領域にあるレーザーガスを予備電離
し、その後に主放電を起こさせることによってレーザー
発振を得るエキシマレーザーにおいて、予備電離用紫外
線発生領域と主放電領域とを紫外線の透過可能な材料で
隔離することを特徴とする予備電離式エキシマレーザー
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18142485A JPS6242474A (ja) | 1985-08-19 | 1985-08-19 | 予備電離式エキシマレ−ザ−装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18142485A JPS6242474A (ja) | 1985-08-19 | 1985-08-19 | 予備電離式エキシマレ−ザ−装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6242474A true JPS6242474A (ja) | 1987-02-24 |
Family
ID=16100529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18142485A Pending JPS6242474A (ja) | 1985-08-19 | 1985-08-19 | 予備電離式エキシマレ−ザ−装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6242474A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS636886A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-12 | Nec Corp | 横方向励起型レ−ザ装置 |
| WO1988000403A1 (fr) * | 1986-06-30 | 1988-01-14 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Laser a gaz |
| CN120251474A (zh) * | 2025-05-22 | 2025-07-04 | 中国科学院力学研究所 | 一种具有预电离功能的射频等离子体t形磁喷微推力器 |
-
1985
- 1985-08-19 JP JP18142485A patent/JPS6242474A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS636886A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-12 | Nec Corp | 横方向励起型レ−ザ装置 |
| WO1988000403A1 (fr) * | 1986-06-30 | 1988-01-14 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Laser a gaz |
| CN120251474A (zh) * | 2025-05-22 | 2025-07-04 | 中国科学院力学研究所 | 一种具有预电离功能的射频等离子体t形磁喷微推力器 |
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