DE102014003158A1

DE102014003158A1 - Lasersystem mit Abschätzung der hermetischen Abdichtung einer Lasergas- kammer

Info

Publication number: DE102014003158A1
Application number: DE102014003158.6A
Authority: DE
Inventors: Akihiko Nishio
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: CN104037596A; US20160141823A1; CN104037596B; DE102014003158B4; JP5661834B2; JP2014170885A; US9490602B2

Abstract

Ein Lasersystem hat eine Einrichtung (13, 14) zum Einstellen eines Druckes, welche den Lasergasdruck in einer Lasergaskammer (1) einstellt, eine Drucksteuereinheit (51) zum Steuern der Einrichtung zum Einstellen des Druckes derart, dass vor dem Hochfahren des Laseroszillators (2) der Lasergasdruck einen ersten Wert annimmt, der kleiner ist als der atmosphärische Druck und derart, dass in einer Vorbereitungsstufe nach dem Beginn des Hochfahrens des Laseroszillators und vor der Emission von Laserlicht der Lasergasdruck einen zweiten Gasdruckwert annimmt, bei dem Laserlicht oszillieren kann, weiterhin aufweisend eine Lasersteuereinheit (52), die den Laseroszillator (2), derart steuert, dass der Oszillator eine anfängliche Operation ausführt, einen Laserdetektor (26), der die bei der anfänglichen Operation abgegebene Laserausgangsleistung detektiert, und eine Einrichtung zum Abschätzen der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer auf Basis eines mit dem Laserdetektor gewonnen Detektorwertes.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Lasersystem, mit dem es möglich ist, die Dichtigkeit einer Kammer abzuschätzen, in der Lasergas enthalten ist.
2. Zum Stand der Technik
Es ist ein Lasersystem bekannt, bei dem der Druck vor dem Abschalten des Lasersystems gemessen und in einem Speicher gespeichert wird, wobei dieser gespeicherte Gasdruck mit dem Gasdruck verglichen wird, der gemessen wird, wenn das Lasersystem wieder eingeschaltet wird, um so ein Gasleck der Lasergaskammer zu ermitteln. Bei einem derartigen System, welches beispielsweise aus dem japanischen Gebrauchsmuster Nr. 2561510Y ( JP 2561510Y ) bekannt ist, wird auch die Gastemperatur bei Messung des Gasdruckes gemessen und der gemessene Gasdruck wird in Bezug auf eine Referenztemperatur umgerechnet und dieser umgerechnete Wert wird für die Feststellung eines Gaslecks zugrundegelegt.
Das in der JP 2561510Y beschriebene System ist aber nicht in der Lage, leichte Gasverluste zu ermitteln. Es ist damit nur schwer möglich, Gaslecks zuverlässig und genau zu ermitteln.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung hat das Lasersystem eine Lasergaskammer (Lasergasbehälter), die einen Gaskanal bildet, in dem Lasergas zirkuliert, einen Laseroszillator für oszillierendes Laserlicht unter Verwendung des durch den Gaskanal strömenden Lasergases als Anregungsmedium, einen Gasdruckdetektor, der den Lasergasdruck in der Lasergaskammer detektiert, eine Druckeinstelleinrichtung, die den Lasergasdruck in der Lasergaskammer entsprechend einem mit dem Gasdruckdetektor detektierten Wert einstellt, eine Drucksteuereinheit, welche die Druckeinstelleinrichtung so steuert, dass vor dem Starten des Laseroszillators der Lasergasdruck in der Lasergaskammer einen ersten Gasdruck annimmt, der geringer ist als der atmosphärische Druck und dass in einer Anlaufphase vor dem Starten des Laseroszillators und vor Abgabe von Laserlicht nach außen der Lasergasdruck in der Lasergaskammer einen zweiten Gasdruckwert annimmt, der geeignet ist für die Oszillation des Lasergases, eine Lasersteuereinheit, die den Laseroszillator so steuert, dass der Laseroszillator einen anfänglichen Betrieb ausführt, bei dem der Laseroszillator entsprechend einer vorgegebenen Oszillationsbedingung in der Anlaufphase Laserlicht abgibt, einen Laserdetektor, der die Laserlichtemission in dem anfänglichen Betrieb des Laseroszillators oder eine physikalische Größe, die mit der Laserlichtemission in dem anfänglichen Betrieb des Laseroszillators korreliert, detektiert, und eine Abdichtungsschätzeinrichtung, welche das Maß oder die Qualität der Abdichtung der Lasergaskammer mittels des vom Laserdetektor detektierten Wertes abschätzt.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher mit der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Blick auf die beigefügten Figuren:
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Lasersystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ist ein Blockdiagramm einer Steuerung eines Lasersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für das Abschalten eines Oszillators, wie es durch die Steuereinheit gemäß 2 durchgeführt wird;
4 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für das Anschwingen eines Oszillators, wie es durch eine Steuereinheit gemäß 2 ausgeführt wird;
5 ist ein Flussdiagramm einer Abwandlung des Beispiels gemäß 4;
6 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für das Anschwingen des Oszillators, wie es durch eine Steuereinheit eines Lasersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
7 ist ein Flussdiagramm einer Abwandlung des Flussdiagramms gemäß 6;
8 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für das Verfahren beim Anschwingen des Oszillators, wie es durch eine Steuereinheit für ein Lasersystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
9 ist ein Flussdiagramm einer Abwandlung des Flussdiagramms gemäß 8;
10 ist ein Flussdiagramm einer Abwandlung des Flussdiagramms gemäß 9;
11 ist ein Flussdiagramm einer Abwandlung des Flussdiagramms gemäß 10;
12 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für das Verfahren beim Leistungsaufbau eines Oszillators, wie es durch einen Steuereinheit für ein Lasersystem bei einem vierten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
13 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für das Anschwingen eines Oszillators, wie es durch eine Steuereinheit für ein Lasersystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
14 ist ein Flussdiagramm einer Abwandlung des Flussdiagramms gemäß 13;
15 ist ein Flussdiagramm einer anderen Abwandlung des Flussdiagramms gemäß 13; und
16 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus der Steuerung für ein Lasersystem entsprechend dem Verfahren gemäß 15.
BESCHREIBUNG IM EINZELNEN
Erstes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird ein erstes Ausführungsbeispiel näher erläutert. 1 ist eine schematische Darstellung eines Lasersystems 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Dieses Lasersystem 100 ist mit einer Lasergaskammer 1 ausgerüstet, die einen Gaskanal 1a formt, durch den Lasergas zirkuliert, und mit einen Laseroszillator 2, einem Gebläse 3 im Gaskanal 1a, und einer Steuereinheit 5, die den Laseroszillator 2 und das Gebläse 3 steuert. Das Lasersystem 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann in einem weiten Bereich von Anwendungen eingesetzt werden, wie zum Beispiel Verarbeitungsverfahren, medizinischen Anwendungen, oder Messverfahren.
Die Lasergaskammer 1 ist hermetisch abgedichtet wie ein Vakuumbehälter. In der Lasergaskammer 1 ist ein Lasergas abgedichtet, d. h. gegenüber der äußeren Luft vollständig abgeschlossen. Als Lasergas, d. h. als Medium für die Laser-Oszillation, kommen Kohlendioxidgas, Stickstoff, Argon, oder ein anderes Lasermedium in Betracht.
Der Laseroszillator 2 hat einen Ausgangsspiegel 21, einen Rückspiegel 22, und eine Entladungsröhre 23 zwischen dem Ausgangsspiegel 21 und dem Rückspiegel 22. Die Entladungsröhre 23 kommuniziert mit dem Gaskanal 1a. Die Entladungsröhre 23 wird mit Leistung aus einer Laserleistungsquelle 24 versorgt. Wird die Leistung von der Laserleistungsquelle 24 geliefert, so wird das Lasergas angeregt, während es durch die Entladungsröhre strömt und kommt so in den laseraktiven Zustand. Das von der Entladungsröhre 23 erzeugt Licht wird zwischen dem Ausgangsspiegel 21 und dem Rückspiegel 22 durch Oszillation verstärkt, wodurch das Laserlicht erzeugt wird.
Der Ausgangsspiegel 21 ist ein teilweise durchlässiger (transparenter) Spiegel. Das durch den Ausgangsspiegel 21 emittierte Licht bildet das Laser-Emissionslicht 27 und wird nach außen abgegeben. Dieses Laserlicht 27 passiert einen Shutter 25 (Verschluss), der zu öffnen und zu schließen ist und wird dann auf einen Gegenstand gerichtet. Auf Seiten des Rückspiegels 22 ist ein Laserdetektor 26 angeordnet, der das durch den Rückspiegel 22 hindurchtretende Licht detektiert. Der Laserdetektor 26 kann zum Beispiel durch eine Fotodiode, ein Thermoelement oder dergleichen verwirklicht sein.
Das Gebläse 3 hat zum Beispiel Drehflügel und wird durch einen Elektromotor angetrieben. Das Gebläse 3 wird über einen Inverter (nicht gezeigt) mit Leistung versorgt. Aufgrund dieser Leistung dreht das Gebläse 3 und bewirkt eine Zirkulation des Lasergases im Gaskanal 1a. Am Gaskanal 1a sind stromauf und stromab des Gebläses 3 ein erster Wärmetauscher 31 bzw. ein zweiter Wärmetauscher 32 angeordnet. In den Wärmetauschern 31 und 32 strömt ein Kühlmittel (zum Beispiel Kühlwasser). Das Lasergas wird durch Wärmetausch mit diesem Kühlmedium beim Durchtritt durch die Wärmetauscher 31 und 32 gekühlt und so auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten.
Ein Gaszufuhrkanal 11 kommuniziert mit dem Gaskanal 1a zum Zuführen von Lasergas in den Gaskanal 1a, und ein Gas-Auslasskanal 12 kommuniziert zum Entfernen von Lasergas aus dem Gaskanal 1a ebenfalls mit diesem. Am Gaszufuhrkanal 11 ist eine Gaszufuhreinrichtung 13 angeordnet. Durch die Zufuhreinrichtung 13 wird Lasergas von einer unter hohem Druck stehenden Speicherquelle (nicht gezeigt) in das Innere des Gaskanals 1a zugeführt. Am Gasauslasskanal 12 ist eine Auslasseinrichtung 14 angeordnet, Lasergas wird durch die Auslasseinrichtung 14 aus dem Gaskanal 1a entfernt. Die Zufuhreinrichtung 13 und die Auslasseinrichtung 14 sind jeweils mit Abstellventilen etc. versehen.
Oszilliert der Laser, wird Lasergas kontinuierlich durch den Gaszufuhrkanal 11 zugeführt und durch den Gasabführkanal 12 abgeführt, sodass feine Mengen an Lasergas in der Lasergaskammer 1 ersetzt werden. Stromab des ersten Wärmetauschers 31 und stromauf des Gebläses 3 ist ein Gasdruckdetektor 33 angeordnet. Der Gasdruck innerhalb der Lasergaskammer 1 wird mit dem Gasdruckdetektor 33 detektiert.
In dem oben beschriebenen Lasersystem 100 ist die Lasergaskammer 1 abgedichtet. Jedoch führt ein Verschleiß der O-Ringe oder anderer Dichtelemente oder auch eine Lockerung der Verbindungen etc. zum Auslecken von Lasergas aus der Lasergaskammer 1 oder zum Eintritt von Luft in die Lasergaskammer 1 und somit zu einer Minderung der Qualität des Lasergases. Wird die Lasergasqualität beeinträchtigt, so ergibt sich nicht mehr die gewünschte Laserausgangsleistung, weshalb es vorteilhaft wäre, vor Einsetzen des Laserbetriebs einen Information zu gewinnen über die Qualität (das Maß) der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer. Deshalb führt bei diesem Ausführungsbeispiel die Steuereinheit 5 zu der Zeit des Abschaltens und der Zeit des Startens des Laseroszillators 2 das nachfolgend beschriebene Verfahren aus, um die Qualität der hermetischen Abdichtung abzuschätzen.
Die „Zeit des Startens des Laseroszillators 2” entspricht der Zeitspanne vom Beginn des Anschwingens des Laseroszillators 2 bis zur Vollendung des Anschwingens, d. h. die Zeitspanne vom Vorbereitungsstatus mit Einschalten der Leistung des Laseroszillators 2 bis zu der Zeit, wenn der Befehl für die Abgabe der Laserstrahlung erfolgt.
Zum Zeitpunkt des Schwingens des Laseroszillators 2 ist der Verschluss 25 geschlossen und nach außen wird keine Laserstrahlung emittiert.
2 ist ein Blockdiagramm eines Teils der Steuerkonfiguration des Lasersystems 100 gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel. Die Steuereinheit 5 weist ein Verarbeitungssystem auf mit einer CPU, ROM, RAM und anderen peripheren Schaltungen etc. Die Steuereinheit 5 hat eine Drucksteuereinheit 51, die den Druck in der Lasergaskammer 1 steuert und eine Leistungssteuereinheit (Lasersteuereinheit 52), die die Leistung steuert, die von der Laserleistungsquelle 24 dem Laseroszillator 2 zugeführt wird. Die Steuereinheit 5 führt das Verfahren zum Abschalten des Laseroszillators 2 (Oszillator-Abschaltprogramm) und das Verfahren zum Starten und Anschwingen des Laseroszillators 2 (Oszillator-Startprogramm) aus.
Die Steuereinheit 5 empfängt Signale vom Laserdetektor 26, Gasdruckdetektor 33, und von der Eingabeeinrichtung 4, über die ein Benutzer unterschiedliche Befehle eingeben kann. Die Steuereinheit 5 gibt Steuersignale an die Laserleistungsquelle 24, das Gebläse 3 (den Gebläseinverter), die (Gas-)Zufuhreinrichtung 13, die (Gas-)Abfuhreinrichtung 14, den Verschluss 25, und die Anzeigeeinheit 6 und sie steuert die Operationen dieser Elemente.
3 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für das Abschaltprogramm des Oszillators. Das in diesem Flussdiagramm gezeigte Verfahren wird beispielsweise gestartet wenn das Abschalten des Laseroszillators 2 als Befehl über die Eingabeeinrichtung 4 eingegeben wird. In Schritt S1 wird die Leistung für den Laseroszillator 2 (Laser-Leistungsquelle 24) abgeschaltet. In Schritt S2 wird die Drehung des Gebläses 3 gestoppt. Dementsprechend wird die Zirkulation des Lasergases in der Lasergaskammer 1 gestoppt.
In Schritt S3 wird der Gasdruck in der Lasergaskammer 1 eingestellt, sodass der Gasdruck, der mittels des Gasdruckdetektors 33 detektiert wird, einen vorgegebenen Gasdruckwert G0 (Zielgasdruck) annimmt, der kleiner ist als der Atmosphärendruck außerhalb des Lasersystems 100. Diese Einstellung wird durchgeführt durch Steuerung der Zufuhreinrichtung 13 und der Abfuhreinrichtung 14 zum Zuführen bzw. Abführen von Lasergas in bzw. aus der Lasergaskammer. In Schritt S4 werden das Abschaltventil der Zufuhreinrichtung 13, das Abschaltventil der Abfuhreinrichtung 14 und alle anderen Ventile, die mit der Lasergaskammer 1 verbunden sind, geschlossen. Dementsprechend verbleibt die Lasergaskammer 1 in einem hermetisch abgedichteten Zustand. Damit ist das Oszillator-Abschaltverfahren beendet.
Ist der Gasdruck während der Laseroszillation (Gasdruck im Falle der Annahme, dass das Lasergas nicht zirkuliert) auf einen vorgegebenen Gasdruckwert Ga eingestellt, wobei Ga kleiner ist als der atmosphärische Druck, kann der Zielgasdruck G0 gemäß Schritt S3 auf diesen Gasdruck Ga gesetzt werden. Dementsprechend kann einfach durch Schließen aller Abschaltventile der Zufuhreinrichtung 13 und der Abfuhreinrichtung 14 und durch Abschalten der Strömung der Lasergases (Schritt S4) der Gasdruck auf den Zielgasdruckwert G0 eingestellt werden.
Der Zielgasdruck G0 muss nur kleiner sein als der atmosphärische Druck. Der Zielgasdruck G0 kann beispielsweise auch auf einen Wert gesetzt werden, der größer ist als der Druck des Gases während der Laseroszillation. In diesem Falle ist es ausreichend, Lasergas in die Lasergaskammer 1 zu füllen um so den Druck auf den Zielgasdruck G0 einzustellen. Andererseits, wenn der Gasdruck Ga während der Laseroszillation größer ist als der atmosphärische Druck, ist es möglich, Lasergas aus der Lasergaskammer 1 abzuführen, um den Gasdruck P auf den Zielgasdruck G0 zu bringen. Es ist auch möglich, in Schritt S3 nach Stoppen des Gebläses den Gasdruck einzustellen und dann solange zu warten, bis sich der Gasdruck stabilisiert. Nach dem Oszillator-Abschaltvorgang wird die Lasergaskammer 1 im hermetisch abgedichteten Zustand gehalten und kein Gas wird in die Lasergaskammer 1 eingeführt oder aus ihr entnommen. Deshalb ist es, im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem Lasergas nach Bedarf zugeführt oder entnommen wird, möglich, den Verbrauch an Lasergas zu reduzieren.
Nach Ende des Oszillator-Startvorganges bleibt die Lasergaskammer ungestört im hermetisch abgedichteten Zustand. Zu dieser Zeit ist der Gasdruck in der hermetisch abgeschlossenen Kammer kleiner als der atmosphärische Druck sodass dann, wenn ein Problem hinsichtlich der Dichtigkeit der Lasergaskammer besteht, Luft in die Lasergaskammer 1 eintritt. Dementsprechend wird die Qualität des Lasergases beeinträchtigt und die Laserleistung fällt ab. Unter Berücksichtigung dieses Umstandes wird beim nachfolgenden Startverfahren (Hochfahren) des Oszillators zum Zeitpunkt des Startens des Laseroszillators 2 die Qualität der hermetischen Dichtung des Lasergascontainers 1 entsprechend der Laser-Ausgangsleistung abgeschätzt. Je geringer der Zielgasdruck G0 im Vergleich zum atmosphärischen Druck ist, umso mehr Luft dringt in die Lasergaskammer 1 und umso leichter ist es, den Zustand der hermetischen Abdichtung abzuschätzen.
4 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispieles für das Oszillator-Startverfahren (Hochfahren, Anschwingen des Oszillators). Wird beispielsweise über die Eingabeeinrichtung 4 ein Befehl eingegeben zum Einschalten der Leistung des Laseroszillators 2 (Laser-Leistungsquelle 24), erfolgt damit ein Einschalten der Laser-Leistungsquelle 24 und das Anschwingen des Laser-Oszillators 2 wird ermöglicht, wobei die Routine gemäß 4 eingeleitet wird.
In Schritt S11 wird ein Steuersignal dem Gebläse 3 zugeführt und das Gebläse 3 startet seinen Betrieb. Dementsprechend zirkuliert Lasergas durch das Innere der Lasergaskammer 1. In Schritt S12 wird der mittels des Gasdruckdetektors 33 detektierte Gasdruck auf einen vorgegebenen Gasdruck G1 gebracht, und zwar durch Einstellen des Gasdruckes im Inneren der Lasergaskammer 1. Diese Einstellung erfolgt durch Steuerung der Zufuhreinrichtung 13 und der Abfuhreinrichtung 14, um Lasergas in die Lasergaskammer 1 zuzuführen bzw. aus ihr abzuführen. Der Gasdruck G1 ist der optimale Gasdruck für die Laseroszillation (Gasdruck beim Emittieren von Laserstrahlung) und dieser Druck ist beispielsweise größer als der Zielgasdruck G0.
In Schritt S13 wird ein Steuersignal an die Laser-Leistungsquelle 24 gegeben und Laserlicht wird entsprechend einer vorgegebenen Oszillationsbedingung vom Laseroszillator 2 emittiert. Das heißt, in einem anfänglichen Betrieb des Laseroszillators 2 erfolgt die Laseroszillation in der Art eines Tests (Laseroszillator-Testlauf). Beispielsweise erfolgt ein Laseroszillator-Testlauf durch den Laser-Emissionsbefehl P1 (W) und einen Betriebsart-Befehl D1 (%) als Pulsbefehle für exakt T1 Sekunden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ausgangsleistung des Laserlichts, die während des Laseroszillator-Testlaufs erzeugt wird, durch den Laserdetektor 26 detektiert. In Schritt S14 wird ein repräsentativer Wert Pa1 des vom Laserdetektor 26 detektierten Laserausgangs im Speicher abgelegt. Beispielsweise kann der Mittelwert der Laserausgangsleistung, wie sie während der vorgegebenen Zeitspanne T1 detektiert wird, oder der Wert der Laserausgangsleistung, wie er am Ende der Zeitspanne (nach T1 Sekunden) detektiert wird, als repräsentativer Wert Pa1 gespeichert werden.
In Schritt S15 wird dieser Laserleistungsausgangswert Pa1 (nachfolgend einfach als „Laserausgang Pa1” bezeichnet) als Basis verwendet zur Abschätzung der Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer 1. Wird die Druckänderung in der Lasergaskammer 1 pro Zeiteinheit als abgeschätzte Leckrate L1 (Einheit: Pa/h) definiert, dann gibt es eine vorgegebene Korrelation zwischen dem Laserausgangs Pa1 und der geschätzten Leckrate L1. Das heißt, dass der Fall einer großen geschätzten Leckrate L1 bedeutet, dass Luft in die Lasergaskammer 1 eindringt und die Qualität der Lasergases leidet. Wird die geschätzte Leckrate L1 größer, steigt der Anteil von Verunreinigungen im Lasergas an und die Laserausgangsleistung Pa1 wird kleiner. Deshalb wird im Voraus experimentell der Zusammenhang zwischen der Laserausgangsleistung Pa1 und der abzuschätzenden Leckrate L1, d. h. die Relation zwischen der geschätzten Leckrate L1, die entsprechend einem Anstieg der Laserausgangsleistung abfällt, bestimmt und in einem Speicher abgespeichert. In Schritt S15 wird diese Relation benutzt, um die geschätzte Leckrate L1 zu bestimmen. Dementsprechend ist es möglich, die Qualität (das Maß) der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer 1 abzuschätzen.
In Schritt S16 wird ein Steuersignal an die Anzeigeeinheit 6 gegeben und die geschätzte Leckrate L1 entsprechend dem Laserleistungsausgangswert Pa1 angezeigt. Auf diese Weise kann der Benutzer in einfacher Weise einen Eindruck gewinnen über die Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer 1. Damit ist das Verfahren des Anlaufens des Oszillators beendet. Zu diesem Zeitpunkt der Beendigung des Anlaufens des Laseroszillators 2 ist das System bereit, einen Befehl zur Abgabe von Laserstrahlung zu erhalten. Wird ein Befehl zur Abgabe von Laserstrahlung über die Eingabeeinrichtung 4 eingegeben, wird der Verschluss 25 geöffnet und Laserlicht emittiert.
Auf diese Weise wird beim ersten Ausführungsbeispiel bei Abschalten des Laseroszillators 2 der Gasdruck in der Lasergaskammer 1 auf den Zielgasdruck G0 eingestellt, der größer ist als der atmosphärische Druck (Schritt S3). Wird der Laseroszillator 2 hochgefahren, wird der Gasdruck in der Lasergaskammer 1 auf den Gasdruck G1 eingestellt, der geeignet ist für die Emission von Laserstrahlung (Schritt S12). Da weiterhin der Laseroszillator 2 in einer Testphase oszilliert unter einer vorgegebenen Oszillationsbewegung (Schritt S13), wird die geschätzte Leckrate L1 aus der Laser-Ausgangsleistung Pa1 bestimmt, wobei Letztere während dieses Laseroszillator-Testlaufs gewonnen wird (Schritt S15) und die so gewonnene Leckrate wird auf der Anzeigeeinheit 6 dargestellt (Schritt S16).
Da hierdurch die Ermittlung eines Lecks in einem Zustand erfolgt, in dem die Wirkung eines Lecks relativ leicht erkennbar ist, kann der Benutzer einfach und relativ genau einen Eindruck gewinnen von dem Zustand der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer 1. Da weiterhin das Aufspüren eines Lecks erfolgt wenn der Laseroszillator in Betrieb ist, wird weiterhin die genaue Abschätzung der Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer gefördert. Da zur Zeit der Ermittlung eines Lecks die Gastemperatur nicht gemessen wird, erfordert das Lasersystem 100 keinen Temperaturdetektor, was den Preis reduziert.
5 ist ein Flussdiagramm einer Abwandlung des Diagramms gemäß 4. Einander entsprechende Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in 4 versehen. In Schritt S14 gemäß 5 wird die Laserausgangsleistung Pa1 nach dem Testlauf des Laseroszillators in einem Speicher abgelegt und das Verfahren geht zu Schritt S17. In Schritt S17 wird beurteilt, ob die Laserausgangsleistung Pa1 kleiner ist als ein vorgegebener Referenzwert Pt1. Der Referenzwert Pt1 ist der Schwellenwert zur Beurteilung der Qualität der hermetischen Abdichtung und wird auf einen Wert gesetzt, mit dem festgestellt werden kann, ob der Austausch eines Dichtmittels oder eine andere Wartung erforderlich ist.
Wird in Schritt S17 eine positive Entscheidung getroffen, geht das Verfahren zu Schritt S18 während bei einer negativen Entscheidung das Verfahren den Schritt S18 umgeht und abgeschlossen wird. In Schritt S18 wird ein Steuersignal an die Anzeigeeinrichtung 6 gegeben und eine Warnung erfolgt zur Anzeige, dass die hermetische Abdichtung nicht gut ist. Der Benutzer kann beurteilen, ob die Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer hinreichend ist. Beim Beispiel gemäß 5 wird eine Warnung nur dann angezeigt, wenn die hermetische Abdichtung schlecht ist, d. h. wenn die Laserausgangsleistung problematisch beeinflusst ist, sodass in einfacher Weise die Qualität der hermetischen Abdichtung abgeschätzt werden kann.
Zweites Ausführungsbeispiel
Die 6 und 7 erläutern ein zweites Ausführungsbeispiel. Nachfolgend werden die gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel verschiedenen Merkmale erläutert. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ersten insbesondere hinsichtlich des Hochfahrens (Anschwingens) des Oszillators mit der Steuereinheit 5. Bevor der Oszillator hochgefahren wird, erfolgt ein Abschalten desselben wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
6 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels für das Hochfahren (Anschwingen) des Oszillators mit der Steuereinheit 5 beim zweiten Ausführungsbeispiel. In der Figur sind die Prozessschritte S21 und S22 die gleichen wie die Schritte S11 und S12 gemäß 4. Das heißt, in Schritt S21 wird das Gebläse 3 angeworfen während in Schritt S22 der Lasergasdruck auf den optimalen Gasdruck G1 für die Laseroszillation eingestellt wird. In Schritt S23 wird die Anzahl S1 der Ausführungen des Laseroszillator-Testlaufs um genau „1” erhöht und im Speicher abgelegt. S1 wird auf 0 im Anfangszustand gesetzt. In Schritt S24 wird ähnlich wie beim Schritt S3 gemäß 4, ein vorgegebener Laseroszillator-Testlauf (Laser-Emissionsbefehl P1 und Betriebsart-Befehl D1) für genau die vorgegebene Zeitspanne T1 ausgeführt.
Sodann wird in Schritt S25 ermittelt, ob die Laserausgangsleistung Pa1 kleiner ist als der vorgegebene Referenzwert Pt1. Der Referenzwert Pt1 wird beispielsweise auf einen Wert entsprechend der Laserausgangsleistung gesetzt, wenn der Laser im Normalzustand arbeitet, in dem das Lasergas keine Verunreinigungen aufweist. Wird in Schritt S25 eine positive Entscheidung getroffen, kehrt das Verfahren zurück zu Schritt S23. Dementsprechend wird der Laseroszillator-Testlauf wiederholt bis die Laserausgangsleistung Pa1 den Referenzwert Pt2 erreicht und die Anzahl der Ausführungen des Laseroszillator-Testlaufs wird gezählt. Enthält das Lasergas Verunreinigungen, ist die anfängliche Laserausgangsleistung Pa1 klein. Die Laserausgangsleistung Pa1 steigt aber bei jeder Wiederholung des Laseroszillator-Testlaufs an. Erreicht die Laserausgangsleistung Pa1 den Referenzwert Pt1, wird in Schritt S25 eine negative Entscheidung getroffen und das Verfahren geht zu Schritt S26.
In Schritt S26 wird die Anzahl N1 der Ausführungen des Laseroszillator-Testlaufs verwendet, um die Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer 1 abzuschätzen. Zwischen der Anzahl N1 der Wiederholungen der Ausführung (des Testlaufs) und der abgeschätzten Leckrate L1 gibt es eine vorgegebene Korrelation dahingehend, dass je größer die Zahl N1 der Wiederholungen der Ausführung (des Testlaufs) ist, umso größer ist die abzuschätzende Leckrate L1. Diese Relation wird im Voraus durch Experimente und dergleichen bestimmt und in einem Speicher abgelegt. In Schritt S26 wird die geschätzte Leckrate L1 entsprechend der abgespeicherten Relation bestimmt. In Schritt S27 wird ähnlich wie in Schritt S16 in 4 die abgeschätzte Leckrate L1 auf der Anzeigeeinrichtung 6 angezeigt und das Hochfahren (Anschwingen) des Oszillators ist beendet.
Auf diese Weise wird beim zweiten Ausführungsbeispiel das Verfahren des Abschaltens des Oszillators verwendet, um den Gasdruck in der Lasergaskammer 1 auf einen Gasdruck G0 einzustellen, der kleiner ist als der atmosphärische Druck und dann wird das Hochfahren des Oszillators mit Wiederholungen des Laser-Oszillatortestlaufs bis die Laserausgangsleistung Pa1 den Referenzwert Pt1 (Schritt S23 bis S25) erreicht, benutzt und die abzuschätzende Leckrate L1 wird aus der Anzahl N1 der Wiederholungen des Laseroszillator-Testlaufs (Schritt S26) bestimmt.
Auf diese Weise kann wie beim ersten Ausführungsbeispiel der Benutzer in einfacher Weise und relativ genau eine Einschätzung gewinnen über die Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer 1 und insgesamt bleiben die Kosten des Lasersystems 100 relativ gering. Ist das Hochfahren des Oszillators abgeschlossen, hat die Laserausgangsleistung Pa1 den Referenzwert Pt1 oder ist größer, sodass die Laserausgangsleistung stabil ist und es erfolgt eine Emission von Laserlicht mit guter Qualität unmittelbar im Anschluss an eine entsprechende Instruktion. Anstelle einer Anzeige der abgeschätzten Leckrate L1 ist es ähnlich wie bei 5 möglich, die Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer 1 zu beurteilen. In diesem Falle wird anstelle von Schritt S26 und Schritt S27 festgestellt, ob die Anzahl N1 der Wiederholungen der Laseroszillator-Testläufe der vorgegebenen Anzahl Nt entspricht, die als Referenzwert hergenommen wird zur Beurteilung der Qualität oder eines Überschreitens dieser Qualitätsanforderung. Ist N1 gleich oder größer als Nt, kann eine Warnung abgegeben werden.
7 ist ein Flussdiagramm mit Abänderungen des Flussdiagramms gemäß 6. Einander entsprechende Komponenten sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 7 wird die Laserausgangsleistung Pa1 zur Zeit der Beendigung eines Laseroszillator-Testlaufs bei dem vorangegangenen Hochfahren des Oszillators verwendet, um den Referenzwert Pt zu setzen (Referenzwert Pt1 gemäß 6). Das heißt, dass in Schritt S29 die Laserausgangsleistung Pa1 bei Wiederholung des Laseroszillator-Testlaufs und wenn die Laserausgangsleistung den Referenzwert Pt1 erreicht im Speicher abgelegt wird als Laserausgangsleistung Pp zur Zeit des vorangegangenen Hochfahrens des Oszillators. In Schritt S28 wird dieser Laserausgang Pp verwendet, um den Referenzwert Pt1 für die Zeit des gerade laufenden Hochfahrens der Oszillationen zu setzen. Beispielsweise wird der Wert Pp mit einem vorgegebenen Koeffizienten (zum Beispiel 0,9) multipliziert und dies wird als Referenzwert Pt1 gesetzt. In Schritt S25 wird der relative Wert des Referenzwertes Pt1 und die Laserausgangsleistung Pa1 beurteilt.
Beim Verfahren gemäß 7 wird die gerade aktuell beim Laseroszillator-Testlauf erhaltene Laserausgangsleistung Pa1 (Pp) verwendet, um den Referenzwert Pt1 für den Laseroszillator-Testlauf beim nachfolgenden Hochfahren des Oszillators zu setzen, sodass auch dann, wenn für jedes Lasersystem 100 unterschiedliche Eigenschaften vorliegen, es möglich ist, die Laserausgangsleistung exakt auf einen gewünschten Wert zu steigern und dann zu emittieren.
Drittes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf die 8 und 11 wird ein drittes Ausführungsbeispiel erläutert, dabei wird nachfolgend hauptsächlich auf die Unterschiede gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel abgestellt. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel insbesondere hinsichtlich des Hochfahrens (Startens) des Oszillators mittels der Steuereinheit 5. Bevor der Oszillator hochgefahren wird, erfolgt ein Abschalten desselben ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird der Laseroszillator-Testlauf wiederholt bis die Laserausgangsleistung den Bezugswert Pt1 erreicht. Beim dritten Ausführungsbeispiel werden mehrere Oszillationsbedingungen (insbesondere erste Oszillationsbedingungen und zweite Oszillationsbedingungen) gesetzt und die Laseroszillator-Testläufe werden wiederholt unter den jeweiligen Oszillationsbedingungen. Nachfolgend wird ein Laseroszillator-Testlauf entsprechend der ersten Oszillationsbedingungen als „Laseroszillator-Testlauf 1” bezeichnet, während ein Laseroszillator-Testlauf entsprechend der zweiten Oszillationsbedingungen als „Laseroszillator-Testlauf 2” bezeichnet wird.
8 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für das Hochfahren eines Oszillators mittels der Steuereinheit 5 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Zunächst wird in Schritt S31 und Schritt S35 das gleiche Verfahren durchgeführt wie in Schritt S21 bis S24 gemäß 6. Das heißt, als erste anfängliche Maßnahme wird der Laseroszillator-Testlauf 1 wiederholt entsprechend der ersten Oszillationsbedingung bis die Laserausgangsleistung Pa1 den Referenzwert Pt1 (erster Referenzwert) erreicht. Im Laseroszillator-Testlauf 1, wird die Laseroszillation für genau die vorgegebene Zeitspanne T1 (erste vorgegebene Zeit) ausgeführt, entsprechend dem Laser-Ausgabebefehl P1 (erster Laserausgabebefehl) und der Betriebsart-Eingabe D1 (erste Betriebsart-Eingabe) als Befehl bezüglich der Pulslänge und/oder Wiederholrate.
Erreicht die Laserausgangsleistung (wenn in dieser Beschreibung von Laserausgangsleistung die Rede ist, kann damit auch immer eine Laserausgangsenergie gemeint sein) Pa1 den ersten Referenzwert Pt1, dann geht das Verfahren zu Schritt S36, wo als zweite anfängliche Betriebsbedingung ein Laseroszillator-Testlauf 2 ausgeführt wird entsprechend der zweiten Oszillationsbedingung bis die Laserausgangsleistung (nachfolgend wird dies als Pa2 bezeichnet im Unterschied zur Laserausgangsleistung Pa1 des ersten anfänglichen Betriebszustandes) den zweiten Referenzwert Pt2 erreicht. In diesem Falle wird dann zunächst, in Schritt S36, die Anzahl N2 der Ausführungen des Laseroszillator-Testlaufs 2 jeweils um „1” vergrößert. N2 wird anfänglich auf „0” gesetzt. Sodann wird in Schritt S37 der Laseroszillator-Testlauf 2 entsprechend der vorgegebenen zweiten Oszillationsbedingung ausgeführt. Das heißt, dass die Laseroszillation für genau die vorgegebene Zeitspanne T2 (zweite vorgegebene Zeitspanne) entsprechend dem Laser-Emissionsbefehl P2 (zweiter Laseremissionsbefehl) ausgeführt werden.
Der zweite Laser-Emissionsbefehl P2 wird auf einen Wert gesetzt, der größer ist als der erste Laseremissionsbefehl P1 (den in dieser Beschreibung genannten Laser-Emissionsbefehlen P1, P2 etc.... ist also jeweils eine Laser-Ausgangsleistung zugeordnet). Deshalb wird beim Laseroszillator-Testlauf 2 eine Laseroszillation mit einer größeren Ausgangsleistung als beim Laseroszillator-Testlauf 1 möglich. Der zweite Betriebsart-Befehl D2 (der Betriebsart-Befehl D1, D2 ... bezieht sich in dieser Beschreibung insbesondere auf die Pulslänge- oder Repititionsrate; Wiederholrate) und die zweite vorgegebene Zeitspanne T2 haben beispielsweise die gleichen Werte wie beim ersten Befehl D1 und der ersten vorgegebenen Zeitspanne T1. In Schritt S38 wird bestimmt, ob die detektierte Laserausgangsleistung Pa2 kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Referenzwert Pt2. Der zweite Referenzwert Pt2 wird auf einen Betrag gesetzt, der größer ist als der erste Referenzwert Pt1. Erfolgt in Schritt S38 eine positive Entscheidung, kehrt das Verfahren zurück zu Schritt S36, wo die Anzahl N2 der Ausführungen der Laseroszillator-Testläufe 2 um „1” erhöht wird. Erreicht die Laserausgangsleistung Pa2 den Referenzwert Pt2, geht das Verfahren zu Schritt S39.
In Schritt S39 wird die Anzahl N1 der Ausführungen der Laseroszillator-Testläufe 1 und die Anzahl N2 der Ausführungen der Laseroszillator-Testläufe 2 verwendet als Grundlage zur Bestimmung der abzuschätzenden Leckrate L2. Beispielsweise kann die Beziehung zwischen der Gesamtzahl der Ausführungen durch Kombinieren von N1 und N2 und die abzuschätzende Leckrate L1, und insbesondere die Beziehung, wonach mit steigender Anzahl der Ausführungen (der Testläufe) die abzuschätzende Leckrate L1 ansteigt, im Voraus experimentell bestimmt und in einem Speicher abgelegt werden. Diese Beziehung wird verwendet, um die abzuschätzende Leckrate L1 entsprechend den Zahlen N1 und N2 der Ausführungen (der Testläufe) zu bestimmen. Es ist auch möglich, die Werte N1 und N2 mit jeweiligen unterschiedlichen Koeffizienten α und β (zum Beispiel α < β) zu multiplizieren, die so multiplizierten Werte α × N1 und β × N2 zu addieren und die zu schätzende Leckrate L1 entsprechend dem addierten Wert zu bestimmen. Sodann wird in Schritt S40 die geschätzte Leckrate L1 auf der Anzeigeeinrichtung 6 angezeigt und das Hochfahren des Oszillators wird beendet.
Beim dritten Ausführungsbeispiel wird eine Mehrzahl von Oszillationsbedingungen (erste Oszillationsbedingung und zweite Oszillationsbedingung) verwendet, um nacheinander Laseroszillator-Testläufe (Laseroszillator-Testlauf 1 und Laseroszillator-Testlauf 2) durchzuführen und die Anzahlen N1 und N2 der Wiederholungen der Laseroszillator-Testläufe wird als Grundlage verwendet zur Bestimmung der abgeschätzten Leckrate L1. Deshalb ist es ähnlich wie bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen möglich, in einfacher und sicherer Weise eine Abschätzung zu gewinnen hinsichtlich des Ausmaßes der hermetischen Abdichtung des Lasergascontainers 1 und dies ist bei relativ kostengünstigem Lasersystem 100 möglich. Zusammen mit dem Fortschreiten der Laseroszillator-Testläufe vom Laseroszillator-Testlauf 1 zu Laseroszillator-Testlauf 2 wird der Laser-Emissionsbefehl größer (Pa1 < Pa2), sodass es möglich ist, anormale Entladungen beim Hochfahren des Oszillators zu vermeiden.
Dies bedeutet, dass dann, wenn eine große Menge Luft in die Lasergaskammer 1 eindringt bei Verwendung eines Befehls mit hoher Laserausgangsleistung für die Ausführung eines Laseroszillator-Testlaufs eine anormale Entladung auftreten kann und die Entladeröhre Schaden nehmen kann. Zur Vermeidung eines solchen Phänomens wird beim dritten Ausführungsbeispiel zunächst ein Laser-Emissionsbefehl mit relativ niedriger Ausgangsleistung verwendet für die Ausführung des Laseroszillator-Testlaufs (Laseroszillator-Testlauf 1), sodass es möglich ist, zu einem gewissen Umfang Feuchtigkeit in der Luft, die in das Lasergas eingedrungen ist schon anfänglich zu reduzieren und das Ausmaß der Verunreinigung zu verringern. Wenn danach der Laseremissionsbefehl (hinsichtlich der Laseremissionsleistung) ansteigt, um die Laseroszillator-Testläufe (Laseroszillator-Testlauf 2) auszuführen, ist es möglich die Wahrscheinlichkeit von anormalen Entladungen zu reduzieren.
9 ist ein Flussdiagramm einer Modifikation des Diagramms gemäß 8. Einander entsprechende Komponenten sind auch in diesen beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Beim Diagramm gemäß 9 ist entsprechend dem Zustand des Lasergases die anfängliche Operation weggelassen. Bei Ausführung des Verfahrens gemäß 9 wird bei Abgabe eines Befehls zum Abschalten der Leistung des Laseroszillators 2 der Detektorwert Gs0 des Gasdruckes vor Abschalten der Leistung des Laseroszillators 2 gespeichert als Gasdruck zur Zeit des vorangegangenen Laserbetriebs. Danach, wenn die Leistung des Laseroszillators 2 wieder eingeschaltet wird, wird der Druckunterschied Gd (= Gs1 – GsO) zwischen dem Detektorwert Gs1 des Gasdruckes unmittelbar danach (Gasdruck vor Beginn des Hochfahrvorganges) und GsO, d. h. die Gasdruckdifferenz Gd in dem Speicher abgelegt. In diesem Zustand wird das Hochfahren des Oszillators gemäß 9 durchgeführt.
In diesem Falle wird zunächst das Gebläse 3 hochgefahren, Schritt S31 und der Gasdruck wird auf den vorgegebenen Gasdruck G1 eingestellt (Schritt S32). Sodann wird in Schritt S41 geprüft, ob die Gasdruckdifferenz Gd größer ist als ein vorgegebener Referenzwert Gds für die Gasdruckdifferenz. Der Referenzwert Gds ist ein Schwellenwert zur Beurteilung, ob die erste Startoperation durchgeführt werden kann. Das heißt, dann, wenn die Gasdruckdifferenz Gd groß ist, wird davon ausgegangen, dass das Lasergas mit einer relativ großen Luftmenge verunreinigt ist, sodass damit der Bedarf an einer ersten Anfangsoperation des Laserbetriebs anhand der Gasdruckdifferenz Gd beurteilt werden kann. Wird in Schritt S41 eine positive Entscheidung getroffen, geht das Verfahren zu Schritt S34 während dann, wenn eine negative Entscheidung getroffen wird, das Verfahren den Schritt S34 umgeht und zu Schritt S36 führt.
Im Schritt S34 wird der Laseroszillator-Testlauf 1 mit der ersten Oszillationsbedingung durchgeführt und das Verfahren geht zu Schritt S36. Ist die Gasdruckdifferenz Gd groß, wird ein relativ kleiner Laseremissionsbefehl P1 (d. h. mit kleiner Laser-Leistung) verwendet, um den Laseroszillator-Testlauf 1 durchzuführen, sodass es möglich ist, eine anormale Entladung bei diesem Laseroszillator-Testlauf zu vermeiden. Wenn andererseits die Gasdruckdifferenz Gd relativ klein ist, wird der Laseroszillator-Testlauf 1 weggelassen, sodass das Verfahren effizienter ist.
Danach wird in den Schritten S36 bis S38 der Laseroszillator-Testlauf 2 solange wiederholt bis die Laserausgangsleistung Pa2 dem zweiten Referenzwert Pt2 entspricht. Sodann wird in Schritt S42 die Anzahl N2 der Wiederholungen der Laseroszillator-Testläufe 2 verwendet, um die Leckrate L1 für den Laseroszillator 2 abzuschätzen. In diesem Falle ist mit steigender Anzahl N2 der Wiederholungen die abzuschätzende Leckrate L1 größer und dies wird im Voraus experimentell ermittelt und in einem Speicher abgelegt. Dieser Zusammenhang wird verwendet, um die Leckrate L1 abzuschätzen. Ist im Verfahren gemäß 9 Gd größer als Gds, wird der Laseroszillator-Testlauf 1 nur genau ein Mal ausgeführt. Der Laseroszillator-Testlauf 1 kann aber auch solange wiederholt werden, bis die Gasdruckdifferenz Gd den Referenzwert Gds erreicht. In diesem Falle werden in Schritt S42 in ähnlicher Weise wie in Schritt S39 nach 8, die Anzahlen N1 und N2 der Ausführungen der Laseroszillator-Testläufe 1 und der Laseroszillator-Testläufe 2 verwendet, um die Leckrate L1 abzuschätzen.
Ist das Lasergas mit einer großen Menge von Luft kontaminiert, wird der Gasdruck vor dem Hochfahren des Laseroszillators größer. Deshalb ist es möglich, anstelle der Verwendung der Gasdruckdifferenz Gd das Erfordernis der ersten anfänglichen Operation dadurch zu ermitteln, dass der Gasdruck Gs1 nach dem Anschalten des Laseroszillators verwendet wird und zwar bevor eine Instruktion für die Laseremission erfolgt, d. h. zur Zeit des Hochfahrens des Laseroszillators 2. 10 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispieles, das so funktioniert. Der 9 entsprechende Komponenten sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Beim Flussdiagramm gemäß 10 wird, anstelle des Schrittes S4 gemäß 9, im Schritt S43 bestimmt, ob der Gasdruck Gs1 größer ist als ein vorgegebener Referenzwert Gss. Der Referenzwert Gss ist ein Schwellenwert zur Beurteilung, ob die erste anfängliche Operation durchzuführen ist. Wird in Schritt S43 insoweit eine positive Entscheidung getroffen, geht das Verfahren zu Schritt S34, wo die erste anfängliche Operation durchgeführt wird. Dementsprechend wird dann, wenn der Gasdruck Gs1 groß ist, ein kleinerer Laseremissionsbefehls P1 verwendet, um den Laseroszillator-Testlauf 1 durchzuführen, wodurch es möglich wird, eine anormale Entladung während des Laseroszillator-Testlaufs zu vermeiden.
Wird nach Beendigung des Hochfahrens des Oszillators der Befehl zur Laseremission gegeben, führt die Steuereinheit 5 eine Steuerung durch unter Verwendung der Abweichung zwischen dem Laseremissionswert und dem Laseremissionsbefehlswert, um dementsprechend die der Laserleistungsquelle 24 zugeführte Leistung zu steigern oder zu verringern. Dies erfolgt im Wege einer Rückkopplung. Deshalb ist unter Verwendung einer solchen Rückkopplung und der Bestimmung der Laserausgangsleistung vor Beendigung des Hochfahrens des Oszillators es möglich, in relativ zuverlässiger Weise den gewünschten Laseremissionswert zur Zeit des Befehls für die Laseremission zu erreichen. Dies wird insbesondere in 11 berücksichtigt. 11 zeigt eine Abwandlung des Flussdiagramms gemäß 10. Dabei sind einander entsprechende Komponenten wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Wenn gemäß 11 die zweite anfängliche Operation endet, geht das Verfahren von Schritt S38 zu Schritt S45. In Schritt S45 wird ähnlich wie bei Schritt S43, beurteilt, ob der Gasdruck Gs1 größer ist als der Referenzgasdruck Gss. Wird in Schritt S45 eine positive Entscheidung getroffen, geht das Verfahren zu Schritt S46 während dann, wenn eine negative Entscheidung getroffen wird, das Verfahren zu Schritt S42 geht. In Schritt S46 wird ein Laseroszillator-Testlauf 3 entsprechend einer vorgegebenen dritten Oszillationsbedingung durchgeführt. Das heißt, eine Laseroszillation wird für exakt ein vorgegebene Zeitspanne T3 (dritten vorgegebene Zeitspanne) entsprechend dem Laseremissionsbefehl P3 (dritter Laseremissionsbefehl) ausgeführt und der Betriebsartbefehl, hier der Pulsbefehl D3 (dritter Pulsbefehl) bestimmt die Zeitfolge. Die Durchführung dieses Schrittes S46 erfolgt nach wirksamem Einsatz der Rückkopplung auf den Laser-Emissionsbefehl. Der Laser-Emissionsbefehl P3 ist beispielsweise auf einen Wert gesetzt, der größer ist als der Laser-Emissionsbefehl P2 (bezüglich der Laser-Ausgangsleistung).
Sodann wird in Schritt S47 festgestellt, ob der detektierte Wert der Laserausgangsleistung Pa3 kleiner ist als ein vorgegebener dritter Referenzwert Pt3. Der dritte Referenzwert Pt3 ist beispielsweise auf einen Wert gesetzt, der größer ist als der zweite Referenzwert Pt2. Wird in Schritt S47 eine positive Entscheidung getroffen, geht das Verfahren zurück zu Schritt S46. Dementsprechend wird der Laseroszillator-Testlauf 3 wiederholt bis die Laser-Ausgangsleistung Pa3 den Referenzwert Pt3 erreicht. Wird in Schritt S47 eine negative Entscheidung getroffen, geht das Verfahren zu Schritt S42.
Wenn beim Verfahren gemäß 11 der Gasdruck Gs1 größer ist als der Referenzwert Gss, d. h. wenn das Lasergas durch eine relativ große Menge an Luft zur Zeit des Beginns des Hochfahrens des Oszillators kontaminiert ist, wird die Rückkopplung effektiv eingesetzt und der Laseroszillator-Testlauf 3 ausgeführt. Dabei wird vorausgesetzt, dass dann, wenn das Lasergas mit einer relativ großen Menge an Luft verunreinigt ist, die Abweichung zwischen dem Laser-Emissionsbefehl und der Laser-Ausgangsleistung relativ groß wird und damit der Effekt der genannten Rückkopplung groß wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Verfahren eingeschränkt. Es ist auch möglich, die Rückkopplung nach der zweiten anfänglichen Operation immer zu nutzen und den Laseroszillator-Testlauf 3 auszuführen.
Viertes Ausführungsbeispiel
Mit Bezug auf die 12 bis 16 wird ein viertes Ausführungsbeispiel erläutert. Dabei werden nachfolgend die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere dargelegt. Beim ersten Ausführungsbeispiel wird die abgeschätzte Leckrate L1 des Laseroszillators 2 aufgrund der Laserausgangsleistung Pa1 bestimmt (4, Schritt S15). Beim vierten Ausführungsbeispiel jedoch dient die Leckrate Lc als Referenz und wird im Voraus mit einem anderen Verfahren bestimmt und die abgeschätzte Leckrate L1 wird aus der Leckrate Lc und der Laserausgangsleistung Pa1 abgeleitet.
Bei Bestimmung der Leckrate Lc speichert die Steuereinheit 5 den Gasdruck Gs0 und die Zeit TsO wenn die Leistung des Laseroszillators 2 abgeschaltet wird. Sodann, wenn die Leistung des Laseroszillators 2 eingeschaltet wird, führt die Steuereinheit 5 beispielsweise das in 12 gezeigte Verfahren aus (Hochfahren des Oszillators). Gemäß 12 wird in Schritt S51 der Gasdruck Gs1, der unmittelbar nach Start des Hochfahrens des Oszillators detektiert wird, im Speicher abgelegt. In Schritt S52 wird die Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck Gs1 und dem Gasdruck GsO zur Zeit des Befehls der Leistungsabschaltung berechnet, d. h. die Gasdruckdifferenz Gd (= Gs1 – Gs0). In Schritt S53 wird die gerade laufende Zeit Ts1 im Speicher abgelegt.
In Schritt S54 wird TsO von Ts1 abgezogen und die Abschaltzeit Ts des Laseroszillators 2 (Oszillatorabschaltzeit) berechnet. In Schritt S55 wird die Gasdruckdifferenz Gd durch die Oszillator-Abschaltzeit Ts dividiert, um die Leckrate Lc zu ermitteln (Einheit: Pa/h). In Schritt S56 wird die Leistung des Laseroszillators 2 (Laserleistungsquelle 24) eingeschaltet und das Hochfahren des Oszillators beendet. Dementsprechend ist das System bereit, den Laseroszillator 2 zu starten.
13 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispieles für die Inbetriebnahme eines Oszillators gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. Das Verfahren gemäß 13 startet wenn das Hochfahren der Leistung des Oszillators beendet ist. In den Schritten S61 bis S64 wird das gleiche Verfahren wie in den Schritten S11 bis S14 gemäß 4 ausgeführt. Das heißt, in Schritt S61 wird das Gebläse in Betrieb genommen, in Schritt S62 wird der Lasergasdruck auf einen vorgegebenen Wert G1 eingestellt, in Schritt S63 wird der Laseroszillator-Testlauf ausgeführt, und in Schritt S64 wird die zu der Zeit geltende Laser-Ausgangsleistung Pa1 in einem Speicher abgespeichert.
Sodann wird in Schritt S65 die Leckrate Lc, wie sie beim Verfahren des Anlaufens des Oszillators und unter Berücksichtigung der Laser-Ausgangsleistung Pa1 berechnet worden ist, als Grundlage verwendet zur Bestimmung der abgeschätzten Leckrate L1. Beispielsweise kann, ähnlich wie in Schritt S15 gemäß 4, eine Leckrate bestimmt werden aufgrund der Laserausgangsleistung Pa1 und der Mittelwert der bestimmten Leckrate und der Leckrate Lc wird als geschätzte Leckrate berechnet. In Schritt S66 wird die geschätzte Leckrate L1 auf der Anzeigeeinrichtung 6 angezeigt und das Anlaufen des Oszillators wird beendet.
Im vierten Ausführungsbeispiel wird die Gasdruckdifferenz Gd, die während der Abschaltzeit des Laseroszillators 2 gemessen wird, geteilt durch die Abschaltzeit Ts, um die Referenzleckrate Lc zu berechnen und dann werden diese Leckrate Lc und die Laserausgangsleistung Pa1 verwendet, um die geschätzte Leckrate L1 zu berechnen. Deshalb kann die durch einfache Rechnungen bestimmte Leckrate Lc korrigiert werden durch eine auf der Laserausgangsleistung basierende Leckrate, sodass eine genauere geschätzte Leckrate L1 erreicht werden kann.
In Schritt S55 ist es, anstelle der Verwendung der Gasdruckdifferenz Gd und der Abschaltzeit Ts des Oszillators zur Bestimmung der Leckrate Lc, auch möglich, die Leckrate Lc mit dem Gasdruck Gs1 vor dem Anlaufen des Laseroszillators 2 und mit der Oszillator-Abschaltzeit Ts zu bestimmen und, in Schritt S65, die geschätzte Leckrate L1 mit dieser Leckrate Lc und der Laserausgangsleistung Pa1 zu berechnen. Anstelle einer Anzeige der geschätzten Leckrate L1 ist es auch möglich, die geschätzte Leckrate L1 zu verwenden als Grundlage die Beurteilung der Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer 1 und zur Abgabe eines Warnsignals.
Anstelle der Gasdruckdifferenz Gd oder des Gasdruckes Gs1 kann eine andere physikalische Größe beobachtet werden, um die geschätzte Leckrate L1 zu bestimmen oder die Qualität der hermetischen Abdichtung zu beurteilen. 14 ist ein Flussdiagramm mit einer Modifikation gegenüber 13. Einander entsprechende Abschnitte sind in den beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ist beim Ausführungsbeispiel nach 14 die hermetische Abdichtung der Lasergaskammer schlecht, wird die Leistung am Gebläse 3 größer. Die Leistung wird unter Berücksichtigung dieses Umstandes verfolgt. Gemäß 14 wird die Qualität der hermetischen Abdichtung ohne Verwendung der Abschaltzeitspanne Ts des Oszillators beurteilt, sodass das Hochfahren der Leistung des Oszillators gemäß 12 nicht ausgeführt wird vor dem Beginn des Hochfahrens des Oszillators.
In Schritt S61 von 14 wird das Gebläse gestartet und in Schritt S67 wird die Leistung Eb des Inverters zum Antreiben des Gebläses im Speicher abgelegt. Die Inverterleistung Eb wird über die Steuereinheit 5 (Laser-Steuereinheit 52 gemäß 2) gewonnen. Sodann wird in Schritt S62 der Lasergasdruck auf einen vorgegebenen Wert G1 eingestellt und in Schritt S63 der Laseroszillator-Testlauf durchgeführt, sodann wird in Schritt S64 die Laserausgangsleistung Pa1 im Speicher abgelegt und anschließend im Schritt S68 wird so wie in Schritt S17 gemäß 5 festgestellt, ob die Laserausgangsleistung Pa1 kleiner ist als ein Referenzwert Pt1.
Wird in Schritt S68 eine negative Feststellung getroffen, geht das Verfahren zu Schritt S69 während bei einer positiven Entscheidung das Verfahren den Schritt S69 umgeht und zu Schritt S70 fortschreitet. In Schritt S69 wird festgestellt, ob die Inverterleistung Eb größer ist als ein vorgegebener Bezugswert Ebs. Der Bezugswert Ebs ist ein Schwellenwert zur Beurteilung der Qualität der hermetischen Abdichtung und kann im Voraus experimentell bestimmt werden. Wird in Schritt S69 eine positive Feststellung getroffen, geht das Verfahren zu Schritt S70 während bei einer negativen Feststellung das Verfahren an Schritt S70 vorbeigeht und beendet wird. In Schritt S70 gibt die Anzeigeeinheit 6 eine Warnung, um anzuzeigen, dass die hermetische Abdichtung des Lasergasbehälters 1 schlecht ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 14 wird eine Warnung angezeigt wenn die Laserausgangsleistung Pa1 kleiner ist als der Referenzwert Pt1 oder wenn die Inverterleistung Eb des Gebläses 3 größer ist als der Referenzwert Ebs. Deshalb ist es möglich, die Qualität der hermetischen Abdichtung des Lasergascontainers 1 relativ zuverlässig einzuschätzen. Anstelle einer Beurteilung der Qualität der hermetischen Abdichtung ist es auch möglich, die abgeschätzte Leckrate L1 zu bestimmen und anzuzeigen. In diesen Falle ist es beispielweise auch möglich, die Beziehung zwischen der Inverterleistung Eb und der Leckrate im Voraus durch Experimente zu bestimmen, die Leckrate, die zu einer Inverterleistung Eb gehört, aus dieser Beziehung abzuleiten, und den Mittelwert dieser Leckrate und der mittels der Laserausgangsleistung Pa1 bestimmten Leckrate als die geschätzte Leckrate L1 zu definieren.
15 ist ein weiteres Flussdiagramm und zeigt eine Abwandlung des Flussdiagramms gemäß 13. Einander entsprechende Komponenten sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Beim Verfahren gemäß 15 wird dann, wenn die Temperatur (Oszillatortemperatur) des Laseroszillators 2 gering ist, die Laserausgangsleistung auch kleiner. Deshalb wird unter Berücksichtigung dieses Zusammenhanges die Oszillatortemperatur beobachtet. Auch wenn kein Problem hinsichtlich der hermetischen Abdichtung besteht, verringert sich bisweilen die Laserausgangsleistung aufgrund einer geringen Oszillatortemperatur Tm. In diesem Falle wird eine Fehlbeurteilung der hermetischen Abdichtung als schlecht durch das Verfahren gemäß 15 verhindert. Beim Verfahren gemäß 15 wird die Qualität der hermetischen Abdichtung ohne Verwendung der Oszillator-Abschaltzeitspanne Ts beurteilt, sodass das Hochfahren der Leistung des Oszillators gemäß 12 nicht ausgeführt wird vor dem Hochfahren des Oszillators.
16 ist ein Blockdiagramm eines Lasersystems 100, das dem Verfahren gemäß 15 zugeordnet ist. Wie 16 zeigt, ist die Steuereinheit 5 mit einem Temperaturdetektor 8 verbunden, der die Temperatur des Laseroszillators 2 detektiert. Es ist möglich, einen Temperaturschalter oder andere Temperatur-Messmittel zu verwenden.
Wenn in Schritt S64 gemäß 15 die Laserausgangsleistung Pa1 zur Zeit des Laseroszillator-Testlaufs abgespeichert wird, fährt das Verfahren mit Schritt S71 fort, wobei die Oszillatortemperatur Tm, wie durch den Temperaturdetektor 8 gemessen, im Speicher abgespeichert wird. In Schritt S72 wird beurteilt, ob die Laserausgangsleistung Pa1 kleiner ist als der Referenzwert Pt1. Ist die Entscheidung positiv, geht das Verfahren zu Schritt S73. In Schritt S73 wird beurteilt, ob die Oszillatortemperatur Tm größer ist als ein vorgegebener Vergleichswert Tms. Der Vergleichswert Tms ist ein Schwellenwert zur Beurteilung, ob es möglich ist, wirksam die Qualität der hermetischen Abdichtung zu beurteilen und dies kann im Voraus durch Experimente ermittelt werden.
Wird in Schritt S73 eine positive Feststellung getroffen, geht das Verfahren zu Schritt S74, wo die Anzeigeeinheit 6 eine Warnung anzeigt. Erfolgt in Schritt S73 eine negative Entscheidung, umgeht das Verfahren den Schritt S74 und wird beendet. Ist deshalb die Oszillatortemperatur Tm gering (Tm ≤ Tms) wird auch dann, wenn die Laserausgangsleistung Pa1 kleiner ist als der Referenzwert Pt1, keine Warnung angezeigt, sodass eine Fehlbeurteilung der Qualität der hermetischen Abdichtung vermieden ist.
Modifikationen
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein Gasdruckdetektor 33 stromab des ersten Wärmetauschers 31 angebracht und stromauf des Gebläses 30. Jedoch kann bei Detektion des Lasergasdruckes innerhalb der Lasergaskammer 1 der Gasdruckdetektor auch an einer anderen Stelle angeordnet werden. Auch wenn der Lasergasdruck auf einen vorgegebenen Wert G1 eingestellt wird durch Steuerung der Zufuhreinrichtung 13 und der Abfuhreinrichtung 14, basierend auf einem durch den Gasdruckdetektor 33 detektierten Wert, kann die Einstellung des Druckes auch anders erfolgen. Wird der Gasdruck so gesteuert, dass vor dem Hochfahren des Laseroszillators 2 der Lasergasdruck den Zielgasdruckwert G0 annimmt (erster Gasdruck), der kleiner ist als der atmosphärische Druck derart, dass in einer Vorbereitungsstufe nach dem Hochfahren des Laseroszillators 2 und vor der Emission von Laserlicht, der Lasergasdruck einen vorgegebenen Wert G1 annimmt (zweiter Gasdruck), wodurch die Oszillation von Laserlicht ermöglicht wird, so kann dies vorstehend beschriebene Verfahren auch in anderer Weise mittels der Drucksteuereinrichtung 51 durchgeführt werden.
Zwar erfolgt gemäß der Beschreibung die Steuerung des Laseroszillators 2 derart, dass ein anfänglicher Betrieb (Laseroszillator-Testlauf) ausgeführt wird, wobei, in einer Vorbereitungsstufe, der Laseroszillator 2 Laserlicht entsprechend einer vorgegebenen Oszillationsbedingung abgibt, so kann jedoch die Laser-Steuereinheit 52 auch anders arbeiten. Zwar erfolgt in den vorstehenden Beschreibungen die Abschätzung der Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer 1 aufgrund der Detektion des Wertes Pa1 mittels des Laserdetektors 26, jedoch kann die Steuereinheit 5 als Abschätzeinrichtung für die hermetische Abdichtung auch anders arbeiten.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen (4) wird die geschätzte Leckrate L1 bestimmt unter Verwendung der Laserausgangsleistung Pa1, die zur Zeit des Laseroszillator-Testlaufs detektiert wird. Es ist aber auch möglich, einen anderen physikalischen Parameter zu verwenden, der eine funktionale Beziehung hat zu der Laserausgangsleistung Pa1 (zum Beispiel der Strom, die Spannung, die Leistung etc. der Laser-Leistungsquelle 24), um die geschätzte Leckrate L1 zu berechnen. Deshalb kann der Laserdetektor 26 auch anders gebaut sein. Bei den obigen Ausführungsbeispielen (insbesondere 6) wird die Qualität (auch als „das Ausmaß” zu bezeichnen) der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer 1 entsprechend der Anzahl N1 der Ausführungen der Laseroszillator-Testläufe abgeschätzt. Es ist jedoch auch möglich, diese Abschätzung entsprechend der Zeitspanne durchzuführen, in der Laseroszillator-Testläufe durchgeführt werden (Gesamtzeit).
Bei den obigen Ausführungsbeispielen (insbesondere 7), wird die Laserausgangsleistung Pa1 zur Zeit der Beendigung der anfänglichen Operation detektiert und im Speicher der Steuereinrichtung 5 abgelegt, die hier als Laserleistungs-Speichereinheit fungiert und dieser abgespeicherte Wert Pp (= Pa1) wird verwendet, um den Referenzwert Pt1 (vorbestimmter Wert) zu der Zeit des Laseroszillator-Testlaufs zu setzen. Jedoch ist das Verfahren auf diese Setzung des vorgegebenen Wertes nicht beschränkt. Bei den obigen Ausführungsbeispielen (insbesondere 5) werden die detektierte Laserausgangsleistung Pa1 und der Schwellenwert Pt1 verglichen, um die Qualität der hermetischen Dichtung zu beurteilen. Es ist jedoch auch möglich, die Laseroszillator-Testläufe so lange zu wiederholen bis die Laserausgangsleistung Pa1 den vorgegebenen Wert Pt1 erreicht und die Anzahl der dabei durchgeführten Laseroszillator-Testläufe zu diesem Zeitpunkt mit einem Schwellenwert zu vergleichen, um die Qualität der hermetischen Abdichtung abzuschätzen.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen (insbesondere 8) erfolgt ein Laseroszillator-Testlauf 1, der Laserlicht entsprechend einer ersten Oszillationsbedingung (erste anfängliche Operation) abgibt, und ein Laseroszillator-Testlauf 2, der Laserlicht entsprechend einer zweiten Oszillationsbedingung (zweite anfängliche Operation) abgibt, durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich, weitere Oszillationsbedingungen für die Ausführung der Laseroszillator-Testläufe vorzugeben. In diesem Falle ist es hinreichend, die Oszillationsbedingungen so zu setzen, dass der Eingabebefehl für die Laserausgangsleistung schrittweise ansteigt mit dem Fortschritt der Laseroszillator-Testläufe. In Schritt S39 gemäß 8, ebenso im Verfahren gemäß den 9 bis 11, wird der Detektorwert Pa2 des Laserlichts, der durch die zweite anfängliche Operation ausgegeben wird, als Basis für die Bestimmung der abgeschätzten Leckrate L1 verwendet.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen (insbesondere 9) wird der Detektorwert Gs0 des Gasdruckes bei Eingabe des Befehls für das Einschalten der Leistung des Laseroszillators 2 in einer Gasdruck-Speichereinheit in der Steuereinheit 5 abgespeichert. Die Speicherung des Gasdruckes ist jedoch nicht auf diese Vorgehensweise beschränkt.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen wurde die Gasdruckdifferenz Gd zwischen dem im Gasdruckspeicher abgespeicherten Gasdruck Gs0 und dem und dem nach dem Hochfahren des Laseroszillators 2 detektierten Gasdruck Gs1 mittels der Steuereinheit 5 berechnet; es ist jedoch auch möglich, ein Differential-Druckmessgerät oder dergleichen zu verwenden, um die Druckdifferenz Gd zu ermitteln. Beim obigen Ausführungsbeispiel gemäß 10 wird die vor dem Start des Hochfahr-Verfahrens des Laseroszillators 2 detektierte Gasdruck Gs1 in der Gasdruck-Speichereinheit der Steuereinheit 5 abgespeichert. Jedoch ist ersichtlich auch eine andere Speicherung möglich.
Ist bei den obigen Ausführungsbeispielen (insbesondere 11) der Gasdruck Gs1 größer als der Referenzwert Gss, wird die dritte anfängliche Operation ausgeführt über eine Rückkoppel-Steuerung entsprechend der dritten Oszillationsbedingung. Es ist aber auch möglich, die Rückkopplung mit einer anderen anfänglichen Operation durchzuführen. Bei dem obigen Ausführungsbeispiel (12) wird die Zeit vom Ausschalten der Leistungsquelle des Laseroszillators 2 bis zum Beginn des Hochfahrens des Laseroszillators 2 (Oszillator-Abschaltzeit Ts) mit der Steuereinheit 5 berechnet. Allerdings ist die Berechnung dieser Abschaltzeit nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Obwohl die Leckrate Lc, die unter Verwendung der Oszillator-Abschaltzeit Ts und der aus der Laserausgangsleistung Pa1 berechneten Leckrate gemittelt wird, um die geschätzte Leckrate L1 zu bestimmen, kann zum Abschätzen des Ausmaßes (der Qualität) der hermetischen Abdichtung aufgrund der Oszillator-Abschaltzeit Ts und der detektierten Laserausgangsleistung Pa1 auch eine anders konfigurierte Steuereinheit verwendet werden.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen (insbesondere 14), werden die Inverter-Leistung Eb des Gebläses 3 und der Referenzwert Ebs hinsichtlich ihrer Größe verglichen, um die Qualität der hermetischen Abdichtung abzuschätzen. Es ist aber auch möglich, eine andere physikalische Größe, die in einer funktionalen Beziehung steht zur Rotationsgeschwindigkeit des Gebläses 3 zur Abschätzung der Qualität der hermetischen Abdichtung heranzuziehen, zum Beispiel die Spannung, Leistung, den Entladungsdruck, den Saugdruck des Gebläses 3 etc.. In solchen Fällen ist es auch möglich, eine Mehrzahl von physikalischen Größen, die in funktionaler Abhängigkeit stehen zur Drehung des Gebläses 3 heranzuziehen, um die Qualität (das Ausmaß) der hermetischen Abdichtung abzuschätzen. Bei den obigen Ausführungsbeispielen (insbesondere 15), wird die Temperatur Tm des Laseroszillators 2 mit dem Temperaturdetektor 8 detektiert. Es ist jedoch auch möglich, eine andere physikalische Größe zu detektieren, die in einer funktionalen Abhängigkeit steht zur Lasergastemperatur im Lasergasbehälter 1 und dann die Qualität der hermetischen Abdichtung auf Basis eines solchen detektierten Wertes und der Laserausgangsleistung Pa1 abzuschätzen.
Die obigen Ausführungsbeispiele können wahlweise miteinander kombiniert werden hinsichtlich der beschriebenen Modifikationen.
Gemäß der Erfindung wird in bevorzugten Ausführungsbeispielen vor dem Hochfahren des Laseroszillators der Gasdruck in der Lasergaskammer kleiner eingestellt als der äußere atmosphärische Druck und zum Zeitpunkt des Hochfahrens des Laseroszillators wird die Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer aufgrund eines detektierten Wertes der Laserausgangsleistung abgeschätzt. Auf diese Weise ist es möglich, einfach und genau die Qualität (das Ausmaß) der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer abzuschätzen.
Oben wurde die Erfindung erläutert in Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele jedoch versteht eine fachkundige Person, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen möglich sind ohne vom Gegenstand der nachfolgenden Ansprüche abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2561510Y [0002]
JP 2561510 Y [0003]

Claims

Lasersystem, folgendes aufweisend: eine Lasergaskammer (1), die einen Gaskanal (1a) bildet, durch den Lasergas zirkuliert, einen Laseroszillator (2), der unter Verwendung von durch den Gaskanal strömendem Lasergas als Anregungsmedium Laserlicht oszilliert, einen Gasdruckdetektor (33), der einen Lasergasdruck in der Lasergaskammer detektiert, eine Druckeinstelleinrichtung (13, 14), die den Lasergasdruck in der Lasergaskammer aufgrund eines mit dem Gasdruckdetektor detektierten Wertes einstellt, eine Drucksteuereinheit (51), die die Druckeinstelleinrichtung so steuert, dass vor dem Hochfahren des Laseroszillators der Lasergasdruck in der Lasergaskammer einen ersten Gasdruck (G0) annimmt, der kleiner ist als der atmosphärische Druck und derart, dass in einer Vorbereitungsstufe nach dem Hochfahren des Laseroszillators und vor der Emission von Laserlicht nach außen der Lasergasdruck in der Lasergaskammer einen zweiten Gasdruckwert (G1) annimmt, bei dem Laserlicht oszillieren kann, eine Lasersteuereinheit (52), die den Laseroszillator so steuert, dass der Laseroszillator eine anfängliche Operation ausführt, bei der der Laseroszillator Laserlicht entsprechend einer vorgegebenen Oszillationsbedingung in der Vorbereitungsstufe abgibt, einen Laserdetektor (26), der die Laserlichtabgabe bei der anfänglichen Operation des Laseroszillators oder eine damit in Beziehung stehende physikalische Größe detektiert, und eine Einrichtung (5) zum Abschätzen der Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer auf Basis des mit dem Laserdetektor gewonnenen Detektorwertes.
Lasersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Lasersteuereinheit den Laseroszillator so steuert, dass die anfänglichen Operation so lange ausgeführt wird bis ein Detektorwert (Pa1) des Laserdetektor einen vorgegebenen Wert (Pt1) erreicht, und die Einrichtung zum Abschätzen der hermetischen Abdichtung deren Qualität entsprechend der Anzahl der Wiederholungen der Ausführung der anfänglichen Operation oder der Zeitdauer derselben abschätzt.
Lasersystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, weiterhin aufweisend eine Speichereinheit (5) für die Laserausgangsleistung zum Speichern eines Detektorwertes, der mit dem Laserdetektor am Ende der anfänglichen Operation gewonnen wird, wobei der vorgegebene Wert im Voraus auf Basis eines Detektorwertes, der in der Speichereinheit für die Laserausgangsleistung abgespeichert ist, gesetzt wird.
Lasersystem gemäß einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Einheit zum Abschätzen der hermetischen Abdichtung den mit dem Laserdetektor gewonnenen Detektorwert oder die Anzahl der Wiederholungen der Ausführung der anfänglichen Operation oder deren Zeitdauer mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht, um die Qualität der hermetischen Abdichtung der Lasergaskammer zu beurteilen.
Lasersystem gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei die anfängliche Operation eine erste anfängliche Operation beinhaltet, bei der Laserlicht entsprechend einer ersten Oszillationsbedingung einschließlich eines Befehls bezüglich einer ersten Laserausgangsleistung (P1) abgegeben wird, und eine zweite anfängliche Operation, bei der Laserlicht entsprechend einer zweiten Oszillationsbedingung einschließlich eines Befehls für eine zweite Laserausgangsleistung (P2), die größer ist als die erste Laser-Ausgangsleistung, abgegeben wird, wobei die Lasersteuereinrichtung den Laseroszillator zur Ausführung der ersten anfänglichen Operation steuert und sodann zur Ausführung der zweiten anfänglichen Operation in der genannten Vorbereitungsstufe steuert, und wobei die Einrichtung für die Abschätzung der hermetischen Abdichtung die Qualität derselben auf Basis von zumindest einem Detektorwert (Pa2) bezüglich des Laserlichtausgangs bei der zweiten anfänglichen Operation abschätzt.
Lasersystem gemäß Anspruch 5 weiterhin aufweisend eine Gasdruck-Speichereinheit (5), die einen Lasergasdruck (G0) speichert, der mit dem Gasdruckdetektor detektiert wird wenn ein Befehl zum Einschalten der Leistung des Laseroszillators eingegeben wird, wobei die Lasersteuereinheit den Laseroszillator so steuert, dass die genannte anfängliche Operation nicht ausgeführt wird, sondern die zweite anfängliche Operation wenn eine Druckdifferenz (Gd) zwischen dem Lasergasdruck, wie er in der Gasdruck-Speichereinheit gespeichert ist, und einem Lasergasdruck, Gs1, wie er durch den Gasdruckdetektor nach dem Hochfahren des Laseroszillators detektiert wurde, gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Wert (Gds).
Lasersystem gemäß Anspruch 5, weiterhin aufweisend eine Gasdruck-Speichereinheit (5), die einen Lasergasdruck (Gs1) speichert, der mit dem Gasdruckdetektor vor dem Hochfahren des Laseroszillators detektiert wird, und wobei die Lasersteuereinheit den Laseroszillator so steuert, dass die erste anfängliche Operation nicht ausgeführt wird sondern die zweite anfängliche Operation wenn der in der Gasdruck-Speichereinheit gespeicherte Lasergasdruck gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Wert (Gss).
Lasersystem gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Lasersteuereinheit den Laseroszillator so steuert, dass die zweite anfängliche Operation ausgeführt wird und sodann eine dritte anfängliche Operation, bei der Laserlicht entsprechend einer dritten Oszillationsbedingung abgegeben wird, die einen Befehl bezüglich einer dritten Laserausgangsleistung (P3) beinhaltet, wobei die Steuerung mit Rückkopplung erfolgt wenn die Druckdifferenz zwischen dem in der Gasdruck-Speichereinheit abgespeicherten Lasergasdruck und dem Lasergasdruck, wie er durch den Gasdruckdetektor nach dem Hochfahren des Laseroszillators detektiert wird, größer ist als der vorgegebene Wert (Gds) oder wenn der in der Gasdruck-Speichereinheit abgespeicherte Lasergasdruck größer ist als der vorgegebene Wert (Gss).
Lasersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin aufweisend eine Einrichtung zum Berechnen der Abschaltzeitspanne, welche eine Oszillator-Abschaltzeitspanne (Ts) berechnet unter Verwendung der Zeit, zu der die Leistung des Laseroszillators abgeschaltet wird, bis zur Zeit, zu der das Hochfahren des Laseroszillators gestartet wird, wobei die Einrichtung zur Abschätzung der hermetischen Abdichtung die Qualität derselben auf Basis des mit dem Laserdetektor gewonnenen Detektorwertes und der mit der Berechnungseinheit für die Abschaltzeitspanne berechneten Oszillator-Abschaltzeitspanne.
Lasersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin aufweisend ein Gebläse (3), welches Lasergas durch das Innere des Lasergascontainers zirkuliert, wobei die Einrichtung für die Abschätzung der hermetischen Abdichtung die Qualität desselben auf Basis des mit dem Laserdetektor gewonnenen Detektorwertes und einer physikalischen Größe (Eb) abschätzt, die eine funktionale Abhängigkeit vom Drehbetrieb des Gebläses hat.
Lasersystem gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, weiterhin aufweisend einen Temperaturdetektor (8), der eine physikalische Größe (Tm) detektiert, die eine funktionale Abhängigkeit hat von der Lasergastemperatur in der Lasergaskammer, wobei die Einrichtung für die Abschätzung der hermetischen Abdichtung die Qualität derselben auf Basis des Detektorwertes, der mit dem Laserdetektor gewonnen wird, und der mit dem Temperaturdetektor gewonnenen physikalischen Größe abschätzt.