DE3842492A1 - Control circuit for a pulsed gas-discharge laser - Google Patents
Control circuit for a pulsed gas-discharge laserInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen gepulsten Gasentladungslaser, insbesondere einen Excimerlaser. Aufbau und Funktion eines Excimerlasers werden hier als bekannt vorausge setzt.The invention relates to a control circuit for a pulsed Gas discharge laser, in particular an excimer laser. Construction and Function of an excimer laser are predicted here as known puts.
Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer bekannten Steuerschal tung für einen gepulsten Gasentladungslaser, insbesondere einen Excimer-Laser. Als Hochspannungschalter (nachfolgend "Haupt schaltelement" genannt) dient ein Thyratron T, das von einem ersten Schaltelement S 1 mittels eines Spannungsimpulses V, der gegebenenfalls noch in bekannter Weise umzuformen ist, in den leitenden Zustand versetzt wird (üblicherweise mit "Triggern" oder "Durchschalten" des Thyratrons bezeichnet). Mittels einer Hochspannungsquelle HV wird ein Kondensator C 1 aufgeladen. Beim Schließen des Hauptschaltelementes T (Durchschalten des Thyra trons) wird die im Kondensator C 1 gespeicherte Energie in typischerweise 100 bis 150 ns in den Kondensator C 2 überführt. Entsprechend dem Verhältnis der Kapazitäten der Kondensatoren kann eine Spannungsverstärkung bis zum Faktor 2 erzielt werden. Ein kritisches Bauteil bezüglich der Lebensdauer des Lasers ist der extrem stark beanspruchte Hochspannungsschalter, also das beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Hauptschaltelement die nende Thyratron T. Fig. 1 shows a schematic diagram of a known control circuit device for a pulsed gas discharge laser, in particular an excimer laser. A high-voltage switch (hereinafter referred to as the "main switching element") is a thyratron T , which is switched to a conductive state by a first switching element S 1 by means of a voltage pulse V , which may also need to be converted in a known manner (usually with "triggers" or " Switching "of the thyratron). A capacitor C 1 is charged by means of a high voltage source HV . When the main switching element T is closed (switching on the thyro tron), the energy stored in the capacitor C 1 is typically transferred to the capacitor C 2 in 100 to 150 ns. Depending on the capacitance ratio of the capacitors, voltage amplification up to a factor of 2 can be achieved. A critical component with regard to the lifespan of the laser is the extremely high-stress switch, that is to say the thyratron T as the main switching element in the exemplary embodiment shown.
In dem Aufsatz von D. Basting, K. Hohla, E. Albers, H. v. Berg mann, "Thyratrons with Magnetic Switches: The Key to Reliable Excimer Lasers" in der Zeitschrift "Laser und Optoelektronik", 16, Nr. 2 (1984), S. 128 ist im einzelnen beschrieben, wie die Belastung eines Thyratrons reduziert und damit die Lebensdauer der Steuerschaltung erhöht werden kann, indem sogenannte mag netische Kompressionsstufen eingesetzt werden. In den magneti schen Kompressionsstufen werden magnetische Schalter verwendet, deren Induktivität sich zum Zeitpunkt der Sättigung schlagartig um mehrere Größenordnungen verändert. Einzelheiten hierzu sind in dem vorstehend zitierten Aufsatz von D. Basting et al. und in der DE-PS 33 35 690 beschrieben. Die Offenbarung dieser bei den Druckschriften wird ausdrücklich in die vorliegende Anmel dung aufgenommen und ihr Inhalt als bekannt vorausgesetzt.In the essay by D. Basting, K. Hohla, E. Albers, H. v. Mountain man, "Thyratrons with Magnetic Switches: The Key to Reliable Excimer Lasers "in the magazine" Laser and Optoelectronics ", 16, No. 2 (1984), p. 128 is described in detail, such as the Stress on a thyratron is reduced and thus the service life the control circuit can be increased by so-called mag netic compression levels are used. In the magneti compression stages, magnetic switches are used, whose inductance suddenly changes at the time of saturation changed by several orders of magnitude. Details are in the article by D. Basting et al. and described in DE-PS 33 35 690. The revelation of this at the publications are expressly included in the present application and its content is assumed to be known.
Wird gemäß Fig. 2 ein Gasentladungslaser mit einem oder mehre ren magnetischen Schaltern der vorstehend beschriebenen Art ausgerüstet, so hängt die Verzugszeit t v zwischen dem Schalten (Triggern) des Thyratrons T und dem Beginn des Laserpulses (also dem Beginn der Strahlungsemission des Lasers) von der Ladespannung HV ab. Damit hängt auch die Zeit t g zwischen dem Schließen des ersten Schalters S 1 und dem Beginn des Laserpul ses von der Ladespannung HV ab.As shown in FIG. 2, a gas discharge laser equipped with one or several ren magnetic switches of the type described above, the delay time depends t v between the switching (triggering) of the thyratron T and the beginning of the laser pulse (i.e. the start of radiation emission of the laser) of the charging voltage HV . The time t g between the closing of the first switch S 1 and the start of the laser pulse also depends on the charging voltage HV .
Um die Pulsenergie des Lasers konstant zu halten, ist es be kannt, die Ladespannung HV zu variieren. So muß zum Beispiel mit abnehmender Gasqualität bei einem Excimerlaser die Lade spannung HV erhöht werden, um eine gleichbleibende Energie pro Laserpuls zu erreichen. Auch können Schwankungen der Spannung des elektrischen Versorgungsnetzes und andere Effekte zu Ände rungen der Pulsenergie führen, welche durch Änderung der Lade spannung kompensiert werden müssen.In order to keep the pulse energy of the laser constant, it is known to vary the charging voltage HV . For example, with decreasing gas quality in an excimer laser, the charging voltage HV must be increased in order to achieve a constant energy per laser pulse. Fluctuations in the voltage of the electrical supply network and other effects can also lead to changes in the pulse energy, which must be compensated for by changing the charging voltage.
Fig. 2 zeigt Einzelheiten einer Steuerschaltung für einen Exci merlaser, in der die oben erwähnten magnetischen Schalter M S 1 und MS 2 verwendet sind. Der gebräuchliche Ausdruck "magnetischer Schalter" ist insofern mißverständlich, als die Bauteile M S 1 und MS 2 nicht aktiv den Stromfluß ein- bzw. ausschalten, son dern Induktivitäten darstellen, die sättigbar sind und bei Er reichen der Sättigung ihren Induktivitätswert drastisch verän dern. Die Sättigung wird erreicht, sobald die sogenannte Hal tezeit einen bestimmten Wert erreicht. Die Haltezeit ergibt sich aus dem Integral der Spannung der zu dem betreffenden magnetischen Schalter gehörenden Kompressionsstufe über der Zeit. Wie im oben zitierten Aufsatz von D. Basting et al. aus geführt ist, kann die Haltezeit t MSC unter bestimmten Bedingun gen wie folgt berechnet werden: Fig. 2 shows details of a control circuit for an excimer laser in which the above-mentioned magnetic switches M S 1 and MS 2 are used. The common term "magnetic switch" is misleading insofar as the components M S 1 and MS 2 do not actively switch the current flow on or off, but represent inductors which are saturable and which drastically change their inductance value when they reach saturation. Saturation is reached as soon as the so-called hold time reaches a certain value. The holding time results from the integral of the voltage of the compression stage belonging to the magnetic switch in question over time. As in the article by D. Basting et al. the holding time t MSC can be calculated under certain conditions as follows:
Dabei ist t MSC die Schaltzeit des magnetischen Schalters; N ist die Anzahl der Windungen des magnetischen Schalters; A ist der Querschnitt des Kerns des magnetischen Schalters; B ist die magnetische Feldstärke und U max ist die Spannung des dem be treffenden magnetischen Schalter zugeordneten Kondensators (in Fig. 2 also die Spannung des Kondensators C 2 bezüglich des mag netischen Schalters M S 1 und die Spannung des Kondensators C 3 bezüglich des magnetischen Schalters M S 2). T MSC is the switching time of the magnetic switch; N is the number of turns of the magnetic switch; A is the cross section of the core of the magnetic switch; B is the magnetic field strength and U max is the voltage of the capacitor associated with the magnetic switch (in FIG. 2, therefore, the voltage of the capacitor C 2 with respect to the magnetic switch M S 1 and the voltage of the capacitor C 3 with respect to the magnetic switch M S 2 ).
Wird somit in der oben beschriebenen Weise bei einem Gasentla dungslaser zur Konstanthaltung der Pulsenergie die für die Gas entladung G (Fig. 1 und 2) wirksame Ladespannung HV und somit indirekt auch die Elektrodenspannung (in Fig. 2 die Spannung des Kondensators C 4) variiert, so ändern sich auch die Schalt zeiten t MSC der verwendeten magnetischen Schalter. Beim Aus führungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind zwei sogenannte Kompres sionsstufen hintereinandergeschaltet, jeweils gebildet aus den magnetischen Schaltern M S 1 und dem Kondensator C 2 bzw. dem mag netischen Schalter M S 2 und dem Kondensator C 3. Wie im oben zi tierten Aufsatz beschrieben ist, können auch mehr Kompressions stufen hintereinandergeschaltet werden. Thus, in the manner described above for a gas discharge laser for keeping the pulse energy constant, the effective charge voltage HV for the gas discharge G ( FIGS. 1 and 2) and thus indirectly also the electrode voltage (in FIG. 2 the voltage of the capacitor C 4 ) varies , the switching times t MSC of the magnetic switches used also change. When From Fig guide according to the example. 2 are connected in series sion two so-called step-Kompres, each made up of the magnetic switches M S 1 and the capacitor C 2 and the like netic switch M 2 S and the capacitor C3. As described in the article quoted above, more compression stages can also be connected in series.
Soll nun der Laserpuls zu einem genau definierten Zeitpunkt nach dem Schalten des ersten Schalters S 1 beginnen, so werfen die unterschiedlichen Schaltzeiten t MSC der magnetischen Schal ter M S 1 und MS 2 (und gegegebenenfalls weiterer magnetischer Schalter) insofern Probleme auf, als mit wachsenden Spannungen U max die Schaltzeiten entsprechend der obigen Formel kürzer werden. Damit verändert sich auch die Zeitspanne t v zwischen dem Durchschalten des Thyratrons T und dem Beginn des Laserpul ses. Statt des Thyratrons kann auch ein anderer Schalter, wie ein Festkörper-Schalter verwendet werden.If the laser pulse should start at a precisely defined point in time after switching the first switch S 1 , then the different switching times t MSC of the magnetic switches M S 1 and MS 2 (and, if appropriate, further magnetic switches) pose problems in so far as they grow Voltages U max the switching times are shorter according to the above formula. This also changes the time period t v between the switching on of the thyratron T and the start of the laser pulse. Instead of the thyratron, another switch, such as a solid-state switch, can also be used.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung für einen gepulsten Gaslaser, insbesondere einen Excimerlaser, bereitzustellen, die es ermöglicht, daß die Zeitspanne zwischen dem Betätigen eines Schaltelementes und dem Beginn des Laser pulses auch bei Änderung der Ladespannung des Lasers und damit der Gasentladungsspannung konstant ist.The invention has for its object a control circuit for a pulsed gas laser, in particular an excimer laser, provide that allows the period between the actuation of a switching element and the start of the laser pulses even when the charging voltage of the laser changes and thus the gas discharge voltage is constant.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentan spruch 1 gekennzeichnet.The inventive solution to this problem is in the patent saying 1 marked.
Erfindungsgemäß wird also bei insbesondere einem Excimerlaser, bei dem eine Gasentladung durch Betätigung eines ersten Schalt elementes ausgelöst werden soll, aber zwischen der Betätigung dieses Schaltelementes und dem Beginn des Laserpulses eine Zeitspanne vergeht, die abhängig ist von einem Parameter, der sich von Laserpuls zu Laserpuls ändern kann, dieser Parameter erfaßt und in Abhängigkeit von dem erfaßten Wert des Parameters eine Verzögerungsstufe derart angesteuert, daß auch bei einer Änderung des Parameters die Zeitspanne zwischen der Betätigung des ersten Schaltelementes und dem Beginn des Laserpulses auf einem vorgegebenen, konstanten Wert bleibt. Die Verzögerungs stufe bewirkt eine Verzögerung t d zwischen dem Schließen des Schalters S 1 und dem Durchschalten des Thyratrons, so daß die Gesamtzeit zwischen Schließen des Schalters und Beginn des Laserpulses konstant bleibt. Es gilt die Formel t g =t v +t d . According to the invention, in particular in the case of an excimer laser in which a gas discharge is to be triggered by actuating a first switching element, but a time period elapses between the actuation of this switching element and the start of the laser pulse which is dependent on a parameter which varies from laser pulse to laser pulse can change, this parameter is detected and, depending on the detected value of the parameter, a delay stage is controlled in such a way that even when the parameter is changed, the time period between the actuation of the first switching element and the beginning of the laser pulse remains at a predetermined, constant value. The delay stage causes a delay t d between the closing of the switch S 1 and the switching on of the thyratron, so that the total time between closing the switch and the start of the laser pulse remains constant. The formula t g = t v + t d applies.
Als Parameter, der sich von Laserpuls zu Laserpuls ändern kann, kommt insbesondere die sogenannte Ladespannung eines Excimerla sers in Betracht. Die Ladespannung wird verändert, um zum Bei spiel trotz Verschleiß des Gases in der Entladungskammer des Lasers eine gleichbleibende Leistung pro Laserpuls zu erzielen. Wie oben beschrieben, kann bei Verwendung sogenannter magneti scher Schalter zwischen dem ersten Schaltelement und der Gas entladungsstrecke eine Änderung der Ladespannung eine Verände rung der Zeitspanne zwischen Betätigung des ersten Schaltelemen tes und dem Beginn des Laserpulses bewirken, da die magnetischen Schalter eine spannungsabhängige Schaltzeit aufweisen.As a parameter that can change from laser pulse to laser pulse, comes in particular the so-called charging voltage of an Excimerla sers into consideration. The charging voltage is changed in order to play despite wear of the gas in the discharge chamber of the Lasers to achieve a constant power per laser pulse. As described above, when using so-called magneti shear switch between the first switching element and the gas discharge path a change in the charging voltage a change tion of the time between actuation of the first switching element tes and the beginning of the laser pulse, because the magnetic Switches have a voltage-dependent switching time.
Zusätzlich zu diesen durch die magnetische Kompression beding ten Verzögerungen können noch andere Verzögerungen zwischen dem Betätigen des Schaltelementes und dem Beginn des Laserpulses auftreten, die ebenfalls von der Ladespannung abhängen können, wie zum Beispiel die sogenannte Anodenverzugszeit zwischen dem Triggern und dem Zünden des Thyratrons (wenn ein solches als Schaltelement verwendet wird) und auch die Zeit zwischen dem Beginn des Spannungsanstiegs an den Laserelektroden und dem Gasdurchbruch.In addition to these due to the magnetic compression th delays, there may be other delays between the Actuation of the switching element and the beginning of the laser pulse occur, which can also depend on the charging voltage, such as the so-called anode delay time between the Triggering and firing the thyratron (if such as Switching element is used) and also the time between the Beginning of the voltage rise at the laser electrodes and the Gas breakthrough.
Erfindungsgemäß wird deshalb theoretisch und/oder experimentell der Einfluß einer Änderung der Ladespannung auf die Zeitspanne zwischen Durchschalten des Thyratrons und dem Beginn des Laser pulse ermittelt und entsprechend wird eine Steuereinrichtung programmiert, die eine Verzögerungsleitung so steuert, daß der Einfluß der Änderung des Parameters auf die Zeitspanne zwischen Betätigung des ersten Schaltelementes und Beginn des Laserpulses kompensiert wird, d.h. die Zeitspanne ändert sich nicht. Mit der Erfindung ist es also möglich, den Laser zu einem genau definierten Zeitpunkt nach dem Betätigen des ersten Schaltele mentes (z.B. ein weiteres Thyratron) zu feuern.According to the invention is therefore theoretical and / or experimental the influence of a change in the charging voltage on the time period between switching on the thyratron and the start of the laser pulse is determined and accordingly a control device programmed that controls a delay line so that the Influence of changing the parameter on the period between Actuation of the first switching element and start of the laser pulse is compensated, i.e. the time period does not change. With the invention, it is therefore possible to make the laser accurate defined time after pressing the first switch firing mentes (e.g. another thyratron).
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt: An exemplary embodiment of the invention is described below the drawing described in more detail. It shows:
Fig. 3a und 3b Spannungsverläufe an den einzelnen Stufen einer magnetischen Kompressionsschaltung gemäß Fig. 2 bei zwei verschiedenen Lade spannungen;FIGS . 3a and 3b voltage profiles at the individual stages of a magnetic compression circuit according to FIG. 2 with two different charging voltages;
Fig. 4 die Abhängigkeit der Verzögerungszeitspanne t v zwi schen dem Schließen des Hochspannungsschalters (Hauptschaltelementes) T gemäß Fig. 2 und dem Beginn der Gasentladung eines Excimerlasers einmal mit einer einstufigen magnetischen Kompressionsschaltung und zum anderen mit einer zweistufigen magnetischen Kompressionsschaltung als Funktion der Ladespannung; Figure 4 shows the dependence of the delay period t v between the closing of the high-voltage switch (main switching element) T according to Figure 2 and the start of gas discharge of an excimer laser, once with a one-stage magnetic compression circuit and on the other hand with a two-stage magnetic compression circuit as a function of the charging voltage;
Fig. 5 schematisch die Ermittlung der benötigten Verzöge rungszeit t d ; Fig. 5 shows schematically the determination of the required delay time t d ;
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuer schaltung für eine Excimerlaser; und Fig. 6 is a block diagram of a control circuit according to the invention for an excimer laser; and
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Verzögerungssteuerung. Fig. 7 is a block diagram of a delay control.
Die in Fig. 2 gezeigte Steuerschaltung für einen Excimerlaser weist zwei sogenannte Kompressionsstufen auf, die von den mag netischen Schaltern M S 1 und MS 2 sowie den zugehörigen Konden satoren gebildet werden. Diese Schaltung ist in der eingangs zitierten Literatur beschrieben. Sie bewirkt beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine zweistufige Kompression des Spannungs pulses, der bei Schließen des Hauptschaltelementes T (z.B. ein Thyratron) erzeugt wird. Die entstehende Spannungen an den Kon densatoren C 2, C 3 und C 4 sind in den Fig. 3a und 3b darge stellt. Bei den Meßkurven gemäß Fig. 3a wird eine Ladespannung HV von 15 kV angelegt, während bei den Kurven gemäß Fig. 3b eine Ladespannung von 26 kV zugrundeliegt.The control circuit shown in FIG. 2 for an excimer laser has two so-called compression stages, which are formed by the magnetic switches M S 1 and MS 2 and the associated capacitors. This circuit is described in the literature cited at the beginning. In the exemplary embodiment shown, it causes a two-stage compression of the voltage pulse which is generated when the main switching element T (for example a thyratron) is closed. The resulting voltages at the capacitors C 2 , C 3 and C 4 are shown in FIGS . 3a and 3b Darge. A charging voltage HV of 15 kV is applied to the measuring curves according to FIG. 3a, while a charging voltage of 26 kV is used as the basis for the curves according to FIG. 3b.
Die Spannung I liegt vor dem ersten magnetischen Schalter M S 1 an; die Spannung II liegt vor dem zweiten magnetischen Schalter M S 2 an und die Spannung III liegt zwischen den Elektroden E 1 und E 2 an. The voltage I is applied to the first magnetic switch M S 1 ; the voltage II is present in front of the second magnetic switch M S 2 and the voltage III is present between the electrodes E 1 and E 2 .
Ein Vergleich der Fig. 3a und 3b zeigt, wie sich der Zeit verlauf der Ladespannung (Kurve III) bei Variation der Lade spannung ändert. Die Fig. 3a und 3b haben den gleichen Zeitmaß stab. Bei 15 kV Ladespannung erreicht diese gemäß Fig. 3a, Kur ve III, nach 9 Zeiteinheiten ihr Maximum, während bei 26 kV La despannung gemäß Fig. 3b das Maximum der Ladespannung schon nach 7 Zeiteinheiten auftritt.A comparison of FIGS . 3a and 3b shows how the time course of the charging voltage (curve III) changes with variation of the charging voltage. FIGS. 3a and 3b have the same tempo rod. At 15 kV charging voltage, according to FIG. 3a, curve III, reaches its maximum after 9 time units, while at 26 kV charging voltage according to FIG. 3b the maximum charging voltage already occurs after 7 time units.
Fig. 4 zeigt die Verzögerungszeiten in Abhängigkeit von der La despannung zum einen für eine Steuerschaltung mit zwei Kompres sionsstufen (durchgezogene Linie) und zum anderen für eine Steuerschaltung mit nur einer Kompressionsstufe (gestrichelte Linie). Für die zweistufige Kompression gilt die linke Ordinate (ns) und für die einstufige Kompression die rechte Ordinate (µs). Auf der Abszisse ist die Ladespannung in kV aufgetragen. Der Fig. 4 ist zu entnehmen, wie sich die Verzögerungszeit spanne zwischen dem Schließen des Hauptschaltelementes T (Fig. 2) und dem Zünden der Gasentladung G in Abhängigkeit von dem Betrag der Ladespannung ändert. Fig. 4 shows the delay times as a function of the loading voltage on the one hand for a control circuit with two compression stages (solid line) and on the other hand for a control circuit with only one compression stage (dashed line). The left ordinate (ns) applies to two-stage compression and the right ordinate (µs) applies to single-stage compression. The charging voltage in kV is plotted on the abscissa. Of FIG. 4 it can be seen how the delay time span between the closing of the main switching element T (Fig. 2) and the ignition of the gas discharge G changes depending on the magnitude of the charging voltage.
Diese Abhängigkeit der Verzögerungszeit zwischen dem Schließen des Schalters T und dem Beginn des Laserpulses ist in Fig. 5 mit der durchgezogenen Kurve K schematisch dargestellt. Die Schaltzeit t MSC der magnetischen Schalter wird, wie oben erläu tert, mit zunehmender Ladespannung kürzer. Ändert sich die La despannung zum Beispiel zwischen den Werten H V 1 und HV 3, so schwankt die Zeitspanne zwischen Schalterbetätigung und Laser puls um den sogenannten "Jitter". Es wird deshalb in Abhängig keit von der Ladespannung zur Verzögerungszeit t v gemäß Fig. 5 eine zusätzliche Verzögerungszeit t d addiert, damit insgesamt auch bei Änderung der Ladespannung die gesamte Zeitspanne zwi schen Betätigen des Schalters S 1 und Beginn des Laserpulses konstant den Wert t aufweist.This dependence of the delay time between the closing of the switch T and the beginning of the laser pulse is shown schematically in FIG. 5 with the solid curve K. The switching time t MSC of the magnetic switches, as explained above, becomes shorter with increasing charging voltage. If the charge voltage changes, for example, between the values H V 1 and HV 3 , the time period between switch actuation and laser pulse fluctuates around the so-called "jitter". It is therefore speed in Depending on the charging voltage to the delay time t v in FIG. 5, an additional delay time t d is added so that a total even with change of the charging voltage of the entire period Zvi's operation of the switch S 1 and the beginning of the laser pulse constant, the value t has .
Hierzu wird bei einem Excimerlaser, der mit einer Steuerschal tung gemäß Fig. 2 gesteuert wird, zusätzlich eine Verzögerungs steuerung gemäß Fig. 6 vorgesehen. Die vom Netzgerät gelieferte Ladespannung HV wird mittels einer Steuerung 10 (z.B. ein Mikro prozessor) ermittelt. Die Steuerung 10 steuert eine veränderbare Verzögerungsstufe 14, welche ihrerseits den Hochspannungsschalter (Hauptschaltelement) T schließt. Das Netzgerät und die Schaltung gemäß Fig. 2 sind in Fig. 6 im Laser untergebracht. Bei 16 wird das mittels des Schalters S 1 erzeugte, sogenannte Trigger-Signal eingegeben, mit dem ein Laserpuls eingeleitet werden soll. Die ses Signal wird in Block 12 angemessen umgeformt, um das Thyra tron zu schalten. Die Steuerschaltung ermittelt die Ladespan nung des Lasers und steuert entsprechend die veränderliche Ver zögerungsstufe 14 derart, daß zu der Schaltzeit t v des Schalt kreises (gemäß Fig. 2) jeweils eine Verzögerungszeit t d gemäß Fig. 5 addiert wird, so daß insgesamt die Zeitspanne zwischen Eingang des Trigger-Signales bei 16 (Fig. 6) und Beginn des Laserpulses den konstanten Wert t g hat.For this purpose, a delay control system according to FIG. 6 is additionally provided in the case of an excimer laser which is controlled with a control circuit according to FIG. 2. The charging voltage HV supplied by the power supply unit is determined by means of a controller 10 (for example a microprocessor). The controller 10 controls a variable delay stage 14 , which in turn closes the high-voltage switch (main switching element) T. The power supply and the circuit according to FIG. 2 are accommodated in the laser in FIG. 6. At 16 , the so-called trigger signal, which is generated by means of the switch S 1 and with which a laser pulse is to be initiated, is entered. This signal is appropriately transformed in block 12 to switch the thyro tron. The control circuit determines the charging voltage of the laser and controls the variable delay stage 14 in such a way that a delay time t d according to FIG. 5 is added to the switching time t v of the switching circuit (according to FIG. 2), so that the total time span between the input of the trigger signal at 16 ( FIG. 6) and the beginning of the laser pulse has the constant value t g .
Die Verzögerungssteuerung ist schematisch in Fig. 7 darge stellt. Die momentane Ladespannung HV des Lasers wird in einen Analog/Digital-Wandler eingegeben und in ein der Spannung pro portionales Digitalwort gewandelt. Die Auflösung beträgt z.B. 10 V, der Wertebereich insgesamt 1024 Schritte. Im Schaltkreis 20 wird für eine gegebene Ladespannung HV die zugehörige Ver zögerungszeit t d ermittelt. Wegen des geringen Wertebereichs von nur 1024 Schritten der unabhängigen Variablen, also der La despannung HV, kann hier vorteilhaft das sogenannte "table look up"-Verfahren verwendet werden, bei dem alle Funktionswerte zu vor berechnet und in einer Tabelle (PROM) abgelegt werden. Hiermit sind Zugriffszeiten erreichbar, die deutlich kürzer sind als 100 ns. In der Funktionseinheit 20 wird also zur momentan herrschenden Ladespannung HV die zugehörige Verzöge rungszeit t d ermittelt und entsprechend die Verzögerungsstufe 14 gesteuert, so daß das Eingangs-Triggersignal 16 um die Ver zögerungszeitspanne t d verzögert wird und das Ausgangs-Trigger signal 26 entsprechend verzögert den im Laser angeordneten Schalter T schließt, so daß die Summe t d +t v den konstanten Wert t g einnimmt und jeder Schuß des Lasers genau um die Zeit spanne t g auf das Triggersignal 16 folgt.The delay control is shown schematically in Fig. 7 Darge. The instantaneous charging voltage HV of the laser is entered into an analog / digital converter and converted into a digital word proportional to the voltage. The resolution is, for example, 10 V, the total value range is 1024 steps. In circuit 20 , the associated delay time t d is determined for a given charging voltage HV . Because of the small range of values of only 1024 steps of the independent variable, that is the loading voltage HV , the so-called "table look up" method can advantageously be used here, in which all the function values are previously calculated and stored in a table (PROM). This enables access times that are significantly shorter than 100 ns to be achieved. In the functional unit 20 , the associated delay time t d is determined for the currently prevailing charging voltage HV and the delay stage 14 is controlled accordingly, so that the input trigger signal 16 is delayed by the delay time period t d and the output trigger signal 26 is delayed accordingly switch T arranged in the laser closes, so that the sum t d + t v assumes the constant value t g and each shot of the laser follows the trigger signal 16 exactly for the period of time t g .
Die Verzögerungsstufe 14 ist als solche dem Fachmann als Stan dard-Baustein bekannt. Die Durchlaufverzögerung kann durch ein parallel angelegtes Digitalwort eingestellt werden.The delay stage 14 is known as such to the person skilled in the art as a standard component. The throughput delay can be set using a digital word created in parallel.
Claims (3)
- - einem ersten Schaltelemente (S 1), das zum Erzeugen eines Laserpulses betätigt wird, wobei zwischen der Betätigung des ersten Schaltelementes und dem Beginn des Laserpulses eine Zeitspanne vergeht, die abhängig ist von einem Para meter, der sich von Laserpuls zu Laserpuls ändern kann,
- - A first switching elements ( S 1 ), which is actuated to generate a laser pulse, wherein a time elapses between the actuation of the first switching element and the start of the laser pulse, which depends on a parameter that can change from laser pulse to laser pulse,
- - eine Meßeinrichtung (10) zum Messen des Parameters, und- A measuring device ( 10 ) for measuring the parameter, and
- - eine Verzögerungs-Steuerschaltung (14; 20), die in Ab hängigkeit vom gemessenen Wert des Parameters eine Verzö gerungsstufe derart steuert, daß die genannte Zeitspanne (t) zwischen Betätigung des ersten Schaltelementes (S 1) und dem Beginn des Laserpulses einen vorgegebenen, kon stanten Wert hat.- A delay control circuit ( 14 ; 20 ) which controls a delay stage in dependence on the measured value of the parameter such that the said time span ( t ) between actuation of the first switching element ( S 1 ) and the beginning of the laser pulse a predetermined, has constant value.
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Also Published As
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