DE60013205T2

DE60013205T2 - Entladungsgepumpter Excimer-Laser

Info

Publication number: DE60013205T2
Application number: DE60013205T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Yokohama-shi Kanagawa Sekiguchi; Hiroyuki Fujisawa-shi Kanagawa Shinozaki; Toshimitsu Barada; Toshiharu Chigasaki-shi Kanagawa Nakazawa
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: DE60013205T3; TW463429B; KR100708925B1; EP1056171B2; EP1056171B1; JP3877912B2; JP2001044533A; US6603787B1; EP1056171A3; KR20000077397A; EP1056171A2; DE60013205D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung mit einem Querströmungsgebläse dessen drehbare Welle drehbar durch Magnetlager gelagert ist und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung mit einer verbesserten Anordnung für die Magnetlager und verbesserten Schutzlagern.
Beschreibung verwandter Technik
1 der beigefügten Zeichnungen zeigt schematisch eine konventionelle Excimer-Laservorrichtung. Wie in 1 gezeigt, besitzt die konventionelle Excimer-Laservorrichtung Folgendes: ein Gehäuse 101, gefüllt mit einem Lasergas, eine vorläufig ionisierende Elektrode (nicht gezeigt), angeordnet in dem Gehäuse 101 zum vorläufigen Ionisieren des Lasergases, und ein Paar von Hauptentladeelektroden 102, angeordnet in dem Gehäuse 101 zur Erzeugung einer elektrischen Entladung um es möglich zu machen, einen Laserstrahl zu oszillieren. Das Gehäuse 101 enthält auch ein Querströmungsgebläse 103 zur Erzeugung einer Hochgeschwindigkeitsgasströmung zwischen den Hauptentladeelektroden 102.
Das Querströmungsgebläse 103 besitzt eine drehbare Welle 104, die sich von entgegengesetzten Enden desselben außen erstreckt und zwar drehbar gelagert in einer nicht kontaktierenden Art und Weise, durch eine Vielzahl von radialen Magnetlagern 106, 107, angeordnet an den entgegengesetzten Seiten des Gehäuses und in einem Axialmagnetlager 108, angeordnet nahe dem Radialmagnetlager 106. Die drehbare Welle 104 kann durch einen Indukti onsmotor 109, verbunden mit einem Ende derselben nahe dem Radialmagnetlager 107 gedreht werden. Das Gehäuse 101 besitzt ein Paar von Fenstern 105 an entgegengesetzten Enden zu Emittieren des Laserstrahls aus dem Gehäuse 101 heraus.
Wenn die Radialmagnetlager 106, 107 nicht in Betrieb sind, so wird die drehbare Welle (Drehwelle) 104 durch Schutzlager 110, 111 getragen, die jeweils auf dem Wellenende nahe dem Motor 109 und auf dem Wellenende nahe dem Radialmagnetlager 106 angeordnet sind. Die Schutzlager 110, 111 können kein übliches Schmiermittel sein, um zu verhindern, dass das Lasergas verunreinigt wird. Die Schutzlager 110, 111 sind in der Form von Rollenlagern ausgebildet, wobei jedes spezielle selbstgeschmierte Kugeln aufweist, die außerordentlich beständig gegen Korrosion sind, und ferner sind innere und äußere Laufringe aus rostfreiem Stahl vorgesehen.
Wenn eine Hochspannung zwischen den Hauptentladungselektroden 102 angelegt wird, so tritt eine elektrische Entladung dazwischen auf, um einen Laserstrahl zu erzeugen. Der erzeugte Laserstrahl wird durch die Fenster 105 aus dem Gehäuse 101 heraus emittiert. Wenn die elektrische Entladung auftritt, so wird das Lasergas zwischen der Hauptentladungselektrode 102 zerstört oder verschlechtert und dessen Entladeeigenschaften werden in einem Ausmaß verschlechtert, dass kein wiederholtes Entladungspumpen möglich sein wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird das Kreuzströmungsgebläse 103 betrieben, um das Lasergas in dem Gehäuse 101 zu zirkulieren, um eine Hochgeschwindigkeitslasergasströmung zwischen den Hauptentladeelektroden 102 zu erzeugen. Speziell wird das Lasergas zwischen den Hauptentladeelektroden 102 jedesmal dann ersetzt, wenn eine elektrische Entladung dazwischen auftritt, um dadurch ein stabiles wiederholtes oder repetitives Pumpen vorzusehen.
In der oben beschriebenen konventionellen Excimer-Laservorrichtung vibriert oder schwingt das Kreuzströmungsgebläse 103 jedoch während des Betriebs relativ stark, was die Tendenz hat, dass die (nicht gezeigten) optischen Kom ponenten der Excimer-Laservorrichtung versetzte optische Achsen erhalten, was nachteilige Effekte auf die Eigenschaften des Laserstrahls hat. Speziell dann, wenn die Excimer-Laservorrichtung in Betrieb ist, wird das Lasergas in dem Gehäuse 101 auf einen Druck im Bereich von 1 bis 3 kg/cm² unter Druck gesetzt, während das Kreuzströmungsgebläse 103 rotiert. Das Kreuzströmungsgebläse 103 braucht daher eine große Antriebsleistung und somit muss der Motor 109 eine große Abmessung besitzen. Der Motor 109 legt eine Drehantriebsleistung an das Kreuzströmungsgebläse an und erzeugt eine radiale magnetische Anziehungskraft, die Vibrationen erzeugt, weil ein exzentrischer Positionsfehler zwischen seinem Rotor und Stator auftritt, und zwar infolge von Zusammenbaufehlern und Bearbeitungsfehlern. Da die radiale magnetische Anziehungskraft in Proportion oder im Verhältnis zur Oberfläche des Rotors des Motors 109 größer ist werden die durch die radiale magnetische Antriebskraft erzeugten Vibrationen größer, wenn der Motor 109 eine größere Größe besitzt.
In den letzten Jahren gab es eine Anforderung hinsichtlich der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtungen in der Gestalt, dass eine höhere Laserstrahlausgangsgröße zu erzeugen ist, und zwar durch hoch- oder stark wiederholtes Pumpen. Um dieses hoch- oder stark wiederholte Pumpen zu erreichen, muss das Lasergas zwischen den Hauptentladungselektroden 102 in einer kürzeren Zeitperiode ersetzt werden, und somit muss die Lasergasströmung, erzeugt durch das Kreuzströmungsgebläse 103 mit einer höheren Drehzahl arbeiten. Der Motor 109 muss größenmäßig groß sein, um das Kreuzströmungsgebläse 103 mit höherer Drehzahl zu drehen. Wenn der Motor 109 jedoch größer wird, so wird auch die durch den Motor 109 erzeugte radiale magnetische Anziehungskraft in einer größeren Größenordnung auftreten. Auf diese Weise erzeugt Motor 109 größere Schwingungen, die es für den Motor 109 schwierig machen, mit höherer Drehzahl zu rotieren. Infolgedessen ist die entladegepumpte Excimer-Laservorrichtung nicht in der Lage, einen stabilen hochrepetitiven Pumpvorgang vorzusehen.
Die Schutzlager 110, 111 sind an den Wellenenden positioniert, wo Staubteilchen, erzeugt im Gehäuse 101, während des Betriebs schwer hinkommen, da solche Staubteilchen ansonsten die Roll- oder Walzoberflächen der Schutzlager 110, 111 erreichen würden, um die Drehung zu behindern. Mit an den Wellenenden angeordneten Schutzlagern 110, 111 wird jedoch der Zwischenlagerabstand zwischen den Schutzlagern 110, 111 dann länger, wenn die Drehwelle 104 durch die radialen Magnetlager 106, 107 getragen wird, und zwar dann, wenn die Drehwelle 104 des Kreuzströmungsgebläses 103 durch die Schutzlager 110, 111 getragen, ist während die Radialmagnetlager 106, 107 nicht in Betrieb sind, beispielsweise dann, wenn sich die entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung nicht in Betrieb befindet oder beim Versand ist.
Infolgedessen steigt die statische Auslenkung der Drehwelle 104, getragen durch die Schutzlager 110, 111 an. Infolgedessen muss eine Luftspalt um die Drehwelle 104 herum vergrößert werden, um so zu verhindern, dass die Außenumfangsoberflächen der Drehwelle 104 an den radialen Magnetlagern 106, 107 und Motor 109 körperlich die Innengehäuseoberflächen kontaktieren. Ein Problem des vergrößerten Luftspalts ist, dass die Betriebskräfte der radialen Magnetlager 106, 107 vermindert werden. Speziell gilt Folgendes: wenn der Luftspalt größer wird, so sind größere Magnetlager erforderlich. Da die Betriebskräfte der Magnetlager im Allgemeinen proportional zum Quadrat des Luftspalts abgesenkt werden, wenn der Luftspalt zweimal vergrößert wird, dann werden Magnetlager, die größenmäßig viermal größer sind, erforderlich.
Wenn die Drehwelle 104 durch die Schutzlager 110, 111 getragen wird, und zwar infolge des Ausfalls der radialen Magnetlager 106, 107, dann wird die kritische Drehzahl der Drehwelle 104 reduziert, da der Zwischenlagerabstand länger wird als dann, wenn die Drehwelle 104 durch die radialen Magnetlager 106, 107 getragen wird. Wenn die Drehwelle 104 durch die Schutzlager 110, 111 getragen wird, erleidet sie kräftige Schwingungen bei Rotation, was die optischen Achsen der optischen Komponenten der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung versetzt. Zum Wiederstarten der entladungsgepump ten Excimer-Laservorrichtung müssen daher die optische Achsen wiederum ausgerichtet werden. Demgemäß kann die entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung nicht schnell wiedergestartet werden.
Die selbst geschmierten Kugeln der Schutzlager 110, 111 besitzen eine relativ niedrige zulässige Drehzahl und zulässige Last, da sie ein Problem hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit besitzen. Wenn ein Kreuzströmungsgebläse 103 mit höheren Drehzahlen arbeitet, und der Motor 109 größenmäßig größer wird, und somit die Drehwelle 104 in ihrer Größe größer wird, dann können die Schutzlager 110, 111 nicht verwendet werden und zwar infolge unzureichender mechanischer Festigkeit derselben.
2 der beigefügten Zeichnungen zeigt das konventionelle Kreuz- oder Querströmungsgebläse 103. Wie in 2 gezeigt, weist das konventionelle Querströmungsgebläse 103 eine Vielzahl von parallelen Schaufeln 103a auf, ferner ein Paar von Ringplatten 103b, angebracht an entgegengesetzten Enden der Schaufeln 103a und ferner ein Paar von Ringplatten 103c, angeordnet zwischen den Ringplatten 103b an beabstandeten Intervallen, in der Axialrichtung der Drehwelle 104. Die Ringplatten 103c besitzen Befestigungslöcher oder Ausnehmungen, definiert darinnen nahe deren Umfangskanten zur Anbringung der Schaufeln 103a. Die Ringplatten 103b auf entgegengesetzten Enden der Schaufeln 103a besitzen auch Befestigungslöcher oder Ausnehmungen, definiert darinnen nahe ihren Außenumfangskanten, und zwar zur Befestigung der Schaufeln 103a, wobei ferner Befestigungsvorsprünge an ihren inneren Umfangskanten vorgesehen sind zur Befestigung der drehbaren Welle 104. Zum Zusammenbau des Querströmungsgebläses 103 werden die Schaufeln 103a in die Befestigungslöcher oder Ausnehmungen eingesetzt und zwar axial entlang der Drehwelle 104, und die Außenumfangskanten sämtlicher Ringplatten 103b, 103c werden an den Satz von Schaufeln 103a an Ort und Stelle angekrimpt.
Die Drehwelle 104 ist eingebaut zum Tragen des Querströmungsgebläses 103 in drehbarer Art und Weise und zum Aufprägen der Drehantriebskraft auf das Querströmungsgebläse 103. Die Drehwelle 104 erstreckt sich axial durch das Querströmungsgebläse 103 und ragt von den Ringplatten 103b an entgegengesetzten Enden weg. Versetzungssensortargets oder -ziele und Elektromagnettargets oder -ziele der Magnetlager und der Motorrotor sind an den vorstehenden Enden der Drehwelle 104 befestigt. Die Drehwelle 104 erstreckt sich axial durch das Querströmungsgebläse 103, da die käfigförmige Struktur bestehend aus den Schaufeln 103a und den Ringplatten 103b, 103c eine geringe mechanische Festigkeit besitzt, wobei sich die Versetzungssensortargets, die Elektromagnettargets und der Motorrotor, angebracht an den entgegengesetzten Enden des Querströmungsgebläses, dieses deformieren würden.
Das Querströmungsgebläse 103 und die Drehwelle 104 sind miteinander zusammengebaut und zwar durch Einsetzen der Drehwelle 104 axial durch das Querströmungsgebläse 103, und die Befestigungsvorsprünge der Ringplatten 103b sind an der Drehwelle 104 durch Einstellschrauben 103d befestigt.
Das in 2 gezeigte Querströmungsgebläse 103 ist insofern problematisch, als die Einstellschrauben 103d infolge von Schwingungen sich lockern können, wobei diese Schwingungen während des Betriebs der gepumpten Excimer-Laservorrichtung auftreten, oder auch beim Versand. Wenn das Querströmungsgebläse 103 aus Aluminium hergestellt ist, können dann, wenn die Drehwelle einen Temperaturzyklus durchläuft, und die Temperatur während des Entladepumpens erhöht, die Einstell- oder Satzschrauben 103d sich möglicherweise lockern. Wenn sich die Schrauben 103 lockern, so wird das Querströmungsgebläse 103 axial versetzt, so dass es eine gewünschte Gasströmung nicht mehr zwischen den Hauptentladungselektroden 102 erzeugt. Wenn keine erwünschte Gasströmung erzeugt wird, dann ist die Entladeeximier-Laservorrichtung nicht in der Lage, ein stabiles Entladungspumpen vorzusehen. Die Drehwelle 104 ist auch möglicherweise radial in Spalten zwischen dieser selbst und den Anbringungsvorsprüngen versetzt, was die Tendenz hat, Ungleichsgewichtskräfte an der Drehwelle 104 zu ändern. Wenn Ungleichsgewichtskräfte an der Drehwelle 104 geändert werden, so werden große Schwingungen erzeugt, um die optischen Achsen der optischen Komponenten der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung zu versetzen, auf welche Weise die Laserstrahlausgangsgröße in nachträglicher Weise beeinflusst wird.
Es sei auf die US-A-5 848 089 hingewiesen, die einen elektrischen Entladungsgaslaser zeigt, und zwar mit einem Laserhohlraum, in dem ein Lasergas sowie ein Gebläse enthalten ist, um das Lasergas zu zirkulieren. Das Gebläse wird durch ein aktives Magnetlagersystem getragen und der Antrieb erfolgt durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor in dem der Rotor des Motors und mindestens zwei Magnetlager innerhalb der Gasumgebung des Laserhohlraums abgedichtet sind und der Motorstator und die Spulen der Lagermagnete sind außerhalb der Gasumgebung angeordnet.
Gemäß der Erfindung wird ein entladungsgepumpter Excimer-Laser nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung vorzusehen, die die Probleme löst, die bei einer konventionellen entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung auftreten, und wobei ein Querströmungsgebläse vorgesehen ist, das relativ kleine Vibrationen verursacht und sich bei hohen Drehzahlen drehen kann.
Um das obige Ziel zu erreichen, ist erfindungsgemäß eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung vorgesehen, die Folgendes aufweist: ein mit einem Lasergas gefülltes Gehäuse, ein Paar von Hauptentladungselektroden, angeordnet innerhalb des Gehäuses zur Erzeugung einer elektrischen Entladung, um das Lasergas entladungs zu pumpen zum Emittieren eines Laserstrahls, ein Querströmungsgebläse zum Erzeugen eines eine hohe Geschwindigkeit besitzenden Lasergasflusses oder einer Strömung zwischen den Hauptentladungselektroden, wobei das Querströmungsgebläse eine Drehwelle besitzt, die von entgegengesetzten Enden wegragt, Magnetlager, welche die Drehwelle in einer nicht kontaktierenden Art und Weise tragen, Schutzlager zum Tragen der Drehwelle dann, wenn die Magnetlager nicht in Betrieb sind, und einen Motor zur Betätigung des Querströmungsgebläses, wobei die Magnetlager Radialmagnetlager aufweisen, angeordnet jeweils auf entgegengesetzten Enden des Querströmungsgebläses, und wobei der Motor an einem Ende der Drehwelle nahe einer der Magnetlager angeordnet ist, wobei eines der radialen Magnetlager eine Lagerstarrheit besitzt, die größer ist als die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers, welches entfernt vom Motor angeordnet ist.
Da die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers nahe dem Motor größer ist als die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers, welches entfernt vom Motor angeordnet ist, werden durch die Radialmagnetanziehungskräfte des Motors verursachten Schwingungen in effektiver Weise durch das Radialmagnetlager angeordnet nahe des Motors unterdrückt und Schwingungen verursacht durch einen Ungleichgewichtszustand infolge einer Fehlausrichtung zwischen der Drehmitte der Drehwelle und dem Schwerpunkt der Drehwelle werden ebenfalls unterdrückt durch das Radialmagnetlager dessen Lagerstarrheit größer ist als die Lagerstarrheit des anderen Radialmagnetlagers. Daher bewirkt das Querströmungsgebläse verminderte Schwingungen oder Vibrationen und kann mit einer höheren Drehzahl gedreht werden, und somit ist die entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung in der Lage, wiederholtes Pumpen durchzuführen, und die Vorrichtung kann einen Laserstrahl mit stabilen Eigenschaften emittieren.
Die Radialmagnetlager besitzen entsprechende Elektromagnete mit entsprechenden Kernen; der Kern des Elektromagneten des einen der Radialmagnetlager besitzt eine Querschnittsfläche größer als die Querschnittsfläche des Kerns des Elektromagneten des Radialmagnetlagers welches entfernt vom Motor angeordnet ist, wodurch die Lagerstarrheit des einen der Radialmagnet lager größer ist als die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers welches entfernt vom Motor angeordnet ist.
Die Radialmagnetlager besitzen entsprechende Elektromagneten und entsprechende Elektromagnettargets bzw. -ziele, und die Abmessung eines Spaltes zwischen dem Elektromagneten und dem Elektromagnettarget von einem der Radialmagnetlager ist kleiner als die Abmessung eines Spaltes zwischen dem Elektromagnet und der dem Elektromagnettarget des Radialmagnetlagers, welches entfernt vom Motor angeordnet ist, wodurch die Lagerstarrheit des einen der Radialmagnetlager größer ist als die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers, welches entfernt vom Motor angeordnet ist.
Die Radialmagnetlager besitzen entsprechende Elektromagnete einschließlich entsprechender Spulen und die Anzahl der Windungen der Spule des Elektromagneten des einen der Radialmagnetlagers ist größer als die Anzahl der Windungen der Spule des Elektromagneten des Radialmagnetlagers, welches entfernt vom Motor angeordnet ist, wodurch die Lagerstarrheit des einen der Radialmagnetlager größer ist als die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers, welches entfernt vom Motor angeordnet ist.
Die Magnetlager weisen ein weiteres Radialmagnetlager auf, und zwar angeordnet auf einem Wellenende des Motors.
Die Drehwelle ist drehbar durch die Radialmagnetlager gelagert, und zwar angeordnet auf entgegengesetzten Enden des Querströmungsgebläses und die Radialmagnetlager sind an dem Wellenende des Motors angeordnet. Der Motor ist außerhalb der Spanne bzw. des Abstandes angeordnet, die zwischen den Radialmagnetlagern vorgesehen ist, und zwar angeordnet auf entsprechenden entgegengesetzt liegenden Enden des Querströmungsgebläses, und es wird eine Drehantriebskraft an das Querströmungsgebläse angelegt. Wenn der Motor in dieser Weise positioniert ist, so werden durch die radialen magnetischen Anziehkräfte des Motors hervorgerufene Schwingungen durch das Radialmagnetlager angeordnet auf dem Wellenende des Motors unter drückt. Das Querströmungsgebläse bewirkt verminderte Vibrationen und kann mit einer hohen Drehzahl gedreht werden, in der Art, dass die entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung in der Lage ist, wiederholtes Pumpen vorzusehen, und einen Laserstrahl mit stabilen Charakteristika emittiert.
Erfindungsgemäß ist auch eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung vorgesehen, die Folgendes aufweist: ein mit einem Lasergas gefülltes Gehäuse; ein Paar von Hauptentladungselektroden, angeordnet im Gehäuse zum Erzeugen einer elektrischen Entladung zum Entladungspumpen des Lasergases zum Emittieren eines Laserstrahls; ein Querströmungsgebläse zum Erzeugen einer Hochgeschwindigkeitslasergasströmung zwischen den Hauptentladungselektroden, wobei das Querströmungsgebläse eine Drehwelle besitzt, die von entgegengesetzten Enden desselben wegragt; Magnetlager, um die Drehwelle drehbar in einer nicht kontaktierten Art und Weise durch die Lager zu lagern und wobei die Magnetlager Radialmagnetlager umfassen, und zwar angeordnet jeweils auf entgegengesetzten Enden des Querströmungsgebläses; Schutzlager zum Tragen der Drehwelle dann, wenn die Magnetlager nicht in Betrieb sind; einen Motor zur Betätigung des Querströmungsgebläses; und einen Lasergaseinlassdurchlass zum Einführen des Lasergases aus dem Staubteilchen entfernt sind, und zwar in die Enden entfernt von dem Querströmungsgebläse, d.h. in die Enden der Radialmagnetlager, angeordnet jeweils auf entgegengesetzten Enden des Querströmungsgebläses und des Motors, oder aber wobei ein einen Differenzdruck erzeugender Mechanismus angeordnet ist zwischen den Gasströmungspfaden, die das Gehäuse und die Magnetlager verbinden, wobei die Schutzlager Schutzlager aufweisen, die jeweils nahe den Radialmagnetlagern auf entgegengesetzten Endes des Querströmungsgebläses angeordnet sind.
Bei der oben beschriebenen Anordnung treten während des Betriebs der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung erzeugte Staubteilchen nicht in die Magnetlager und den Motor ein, da der Lasergaseinlassdurchlass zur Einführung des Lasergases vorgesehen ist, aus dem Staubteilchen entfernt werden, und zwar in die Enden entfernt von dem Querströmungsgebläse, und zwar der Radialmagnetlager, die jeweils an entgegengesetzten Enden des Querströmungsgebläses und des Motors oder des Differenzdruckerzeugungsmechanismuses angeordnet sind, der zwischen den Gasströmungspfaden angeordnet ist, welche das Gehäuse und die Magnetlager verbinden. Infolgedessen müssen die Schutzlager nicht an den Enden der Drehwelle angeordnet sein, sondern können nahe den Radialmagnetlagern angeordnet sein. Der Zwischenlagerabstand der Drehwelle ist bei Halterung durch die Radialmagnetlager im Wesentlichen der gleiche wie der Zwischenlagerabstand der Drehwelle, wenn diese durch die Schutzlager getragen wird und infolgedessen bleibt die statische Auslenkung der Drehwelle im Wesentlichen die gleiche, unabhängig davon, ob die Drehwelle durch die Radialmagnetlager oder die Schutzlager getragen wird. Infolgedessen kann ein Luftspalt zwischen den Außenumfangsoberflächen der Drehwelle an den Radialmagnetlagern und dem Motor und den Innengehäuseoberflächen reduziert werden. Auf diese Weise können die Magnetlager und der Motor in ihrer Größe reduziert werden.
Selbst dann, wenn die Drehwelle durch Schutzlager getragen werden muss, und zwar infolge eines Ausfalls der Radialmagnetlager, ändert sich die kritische Drehzahl der Drehwelle nicht stark und somit werden die Schwingungen der Drehwelle bei ihrer Drehung vermindert. Andere Komponenten und periphere Vorrichtungen der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung werden nicht in nachteiliger Weise durch die Vibrationen beeinflusst und somit kann die entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung schnell wieder gestartet werden.
Die Schutzlager weisen Rollenlager auf, wobei jedes Rollen oder Rollglieder aufweist, ferner einen Innenlaufring und einen Außenlaufring und wobei mindestens eines der folgenden Glieder, nämlich Rollglieder, Innenlaufring und Außenlaufring aus Aluminiumoxydkeramik oder Zirkonoxydkeramik hergestellt, ist.
Die Aluminiumoxydkeramik oder die Zirkonoxydkeramik, aus denen mindestens eines der Rollglieder, des Innenlaufrings und des Außenlaufrings herge stellt ist, ist korrosionsbeständig gegenüber dem Lasergas und besitzt eine große mechanische Festigkeit. Die Schutzlager, hergestellt aus Aluminiumoxydkeramik oder Zirkonoxydkeramik besitzen eine lange Betriebslebendauer und können mit langen Zeitintervallen ausgetauscht werden. Selbst dann, wenn die Drehzahl des Querströmungsgebläses höher ist oder wenn der Motor größer ist und so eine größere Belastung auf die Schutzlager ausübt, können die Schutzlager in effektiver Weise arbeiten.
Die Schutzlager weisen Gleitlager auf, wobei jedes aus Aluminiumoxydkeramik, Zirkonoxydkeramik, Polytetrafluoräthylen oder einem zusammengesetzten Material daraus hergestellt sind.
Die Gleitlager, deren jedes aus Aluminiumoxydkeramik, Zirkonoxydkeramik, Polytetrafluoräthylen oder einem Kompositmaterial daraus hergestellt ist, besitzen eine Struktur oder einen Aufbau mit weniger Gasfallen und können relativ preiswert hergestellt werden.
Die obigen sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Axialschnitt einer konventionellen entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Querströmungsgebläses, verwendet in der konventionellen entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß 1
3 ist ein Axialschnitt einer entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4a ist eine Ansicht wie Lasergasströme in dem Querströmungsgebläse einer entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung fließen, wobei keine Drehwelle darinnen vorgesehen ist;
4b ist eine Ansicht wie ein Lasergas in einem Querströmungsgebläse einer entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung fließt, und zwar mit einer Drehwelle darinnen vorgesehen;
5 ist ein Teilquerschnitt eines Lagergehäuses und benachbarter Teile, der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Diagramm, welches die Ergebnisse eines Testes darstellt, der mit Permalloys gegenüber Fluorin hinsichtlich Korrosionszustand durchgeführt wurde;
7 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Motorgehäuses und nahegelegener Teile der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß der Erfindung;
8 ist ein Axialquerschnitt einer entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9 ist ein Axialquerschnitt eines entladungsgepumpten Lasers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10 ist ein Axialquerschnitt einer entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
11 ist ein vergrößerter Querschnitt der einen eingekreisten Teil A der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß 10 zeigt;
12 ist ein vergrößerter Teilquerschnitt, der einen eingekreisten Teil B der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung der 10 zeigt;
13 eine perspektivische Ansicht eines Querströmungsgebläses, verwendet in einer entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, weist die entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Folgendes auf: ein mit einem Lasergas gefülltes Gehäuse 1, eine (nicht gezeigte) vorläufige ionisierende Elektrode, angeordnet in dem Gehäuse 1 zur vorläufigen Ionisierung des Lasergases, und ein Paar von Hauptentladungselektroden 2, angeordnet im Gehäuse 1 zur Erzeugung einer elektrischen Entladung um es möglich zu machen, dass ein Laserstrahl oszilliert oder schwingt. Das Gehäuse 1 enthält auch ein Querströmungsgebläse 3 zur Erzeugung einer Hochgeschwindigkeitsgasströmung zwischen den Hauptentladungselektroden 2.
Wenn eine hohe Spannung zwischen den Hauptentladungselektroden 2 angelegt wird, so wird das Lasergas zwischen den Hauptentladungselektroden 2 entladungsgepumpt, um einen Laserstrahl in Schwingung zu versetzen. Der erzeugte Laserstrahl wird aus dem Gehäuse 1 durch Fenster 5 herausemittiert, die an entgegengesetzten Enden des Gehäuses 1 angebracht sind. Wenn das Lasergas entladungsgepumpt wird, so wird das Lasergas zwischen den Hauptentladungselektroden 2 verschlechtert und seine Entladungscharakteristika werden abgesenkt und zwar in einem Ausmaß, dass keine Wiederholung des Pumpens ausgeführt werden kann. Daher wird das Quer- oder Kreuzströmungsgebläse 3 in Betrieb gesetzt, um das Lasergas in dem Gehäuse 1 zu zirkulieren, um dadurch das Lasergas zwischen den Hauptentladungselektroden 2 in jedem Entladungszyklus für ein stabiles wiederholtes Pumpen zu ersetzen.
Die Hauptentladungselektroden 2 sind voneinander mit einem Abstand von 20 mm beabstandet und besitzen eine Gesamtlänge von ungefähr 600 mm. Das Querströmungsgebläse 3 besitzt eine Gesamtlänge, die etwas kleiner ist als die der Hauptentladungselektroden 2 um so eine gleichförmige Gasströmung über die gesamte Länge der Hauptentladungselektroden 2 zu erzeugen. Das Querströmungsgebläse 3 wird mit einer Drehzahl im Bereich von 2500 bis 3500 U/min gedreht, um eine hinreichende Gasströmung zu erzeugen, die zwischen den Hauptentladungselektroden 2 notwendig ist.
Das Querströmungsgebläse 3 besitzt eine Drehwelle 4, die sich axial dahindurch erstreckt und von den entgegengesetzten Enden desselben herausragt. Die Drehwelle 4 ist drehbar in einer nicht kontaktierenden Art und Weise durch eine Vielzahl von Radialmagnetlagern 8, 9, 10 gelagert, und ferner durch ein Axialmagnetlager 11, welches in einem zylindrischen Lagergehäuse 6 angeordnet ist, und einem zylindrischen Motorgehäuse 7, und zwar angebracht an entgegengesetzten Enden des Gehäuses 1. Die Drehwelle 4 kann durch einen Motor 12, angeordnet im Motorgehäuse 7, gedreht werden.
Um das Querströmungsgebläse 3 in stabiler Weise mit der Drehzahl im Bereich von 2500 bis 3500 U/min zu drehen, wird die kritische Drehzahl der Drehwelle 4 derart ausgewählt, dass sie höher ist als die Betriebsdrehzahl derselben. Beispielsweise ist die kritische Drehzahl der Drehwelle 4 üblicherweise auf ungefähr 4000 U/min eingestellt. Um die kritische Drehzahl zu erhöhen, ist es wirkungsvoll, die Starrheit der Drehwelle 4 zu erhöhen, oder den Zwischenlagerabstand der Drehwelle 4 zu vermindern. Insbesondere ist das Reduzieren des Zwischenlagerabstands der Drehwelle 4 effektiver. Um den Zwischenlagerabstand der Drehwelle 4 zu reduzieren, sind die Radialmagnetlager 8, 9 vorzugsweise jeweils auf entgegengesetzten Enden des Querströmungsgebläses 3 angeordnet. Da die Gesamtlänge des Querströmungsgebläses 3 600 mm oder mehr ist, ist der Zwischenlagerabstand der Drehwelle 4 zwischen den Radialmagnetlagern 8, 9 ungefähr 800 mm.
Die Drehwelle 4 sollte aus einem Material hergestellt sein, das ein großes Young Modul besitzt, um seine Starrheit zu erhöhen und es sollte einen Korrosionswiderstand gegenüber dem Lasergas haben, da die Anordnung im Gehäuse 1 erfolgt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Drehwelle 4 aus einem rostfreien Austenitstahl hergestellt. Die Drehwelle 4 kann eine Hohlwelle aufweisen mit einem großen Durchmesser, um eine hohe Starrheit zu erreichen. Da jedoch das Lasergas über und durch das Querströmungsgebläse 3, wie durch die Pfeile in den 4A und 4B angezeigt, fließt, sieht die Drehwelle 4 im Querströmungsgebläse 3 einen Widerstand gegenüber der Laserströmung vor, was die Tendenz hat die Leistungsfähigkeit des Querströmungsgebläses 3 zu reduzieren. Daher sollte die Drehwelle 4 zweckmäßigerweise so dünn wie möglich gehalten werden, soweit die kritische Drehzahl bei ungefähr 400 U/min gehalten werden kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt die Drehwelle 4 einen Außendurchmesser von ungefähr 30 mm.
4A zeigt wie das Lasergas durch ein Querströmungsgebläse mit keiner drehbaren Welle darinnen fließt. 4B zeigt wie das Lasergas durch ein Querströmungsgebläse mit einer drehbaren Welle darinnen fließt.
Zum Zwecke der Verminderung des Zwischenlagerabstandes der Drehwelle zwischen den Radialmagnetlagern 8, 9 ist der Motor 12 außerhalb des Radialmagnetlagers 9 angeordnet. Die Axialposition des Schwerpunkts der Drehwelle 4 ist somit zum Motor 12 hin versetzt. Infolgedessen besitzt das Radialmagnetlager 9, angeordnet zwischen dem Querströmungsgebläse 3 und dem Motor, eine größere Lagerstarrheit als das Radialmagnetlager 9 am entgegengesetzten Ende des Querströmungsgebläses 3. Das Verhältnis zwischen den Lagerstarrheiten der Radialmagnetlager 8, 9 kann im Hinblick auf das Verhältnis zwischen den Abständen vom Schwerpunkt zu den Radialmagnetlagern 8, 9 ausgewählt werden.
Das Radialmagnetlager 9 besitzt einen Elektromagneten 9b und das Radialmagnetlager 8 besitzt einen Elektromagneten 8b. Der Elektromagnet 9b besitzt eine Kernlänge Y, die länger ist als eine Kernlänge X des Elektromagneten 8b. Wenn die Kernlänge Y länger ist als die Kernlänge X, so ist die durch den Elektromagneten 9b erzeugte Magnetkraft Y/X mal größer als die durch den Elektromagneten 8b erzeugte Magnetkraft. Daher wird die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers 9 erhöht. Da ferner ein Elektromagnetziel oder -target 9d des Radialmagnetlagers 9 ebenfalls größenmäßig vergrößert wird, wird die Lagerbelastung des Radialmagnetlagers 9 ebenfalls erhöht. Da die Instabilität infolge der Starrheit des Radialmagnetlagers 9 selbst im Wesentli chen die gleiche bleibt, werden die Steuer- bzw. Regelcharakteristika des Radialmagnetlagers 9 nicht gestört.
Während des Betriebs der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung legt der Motor 12 eine Drehantriebskraft an die Drehwelle 4 des Querströmungsgebläses 3 an, und erzeugt eine radiale magnetische Anzugskraft, die Schwingungen auf das Querströmungsgebläse 3 aufprägt, da ein exzentrischer Positionsfehler zwischen einem Rotor 12b und einem Stator 12a vorhanden ist, und zwar infolge von Zusammenbaufehlern und Bearbeitungsfehlern. Um die Schwingungen oder Vibrationen zu steuern, ist das Radialmagnetlager 10 am Wellenende des Motors 12 angeordnet. Theoretisch ist die Schwingungsamplitude, verursacht durch die radiale magnetische Anziehungskraft des Motors am Wellenende des Motors 12 am größten. Durch Positionieren des Radialmagnetlagers 12 an einer Stelle, wo die Drehwelle 4 mit der größten Amplitude schwingt ist es möglich, die Schwingungen der Drehwelle 4 des Querströmungsgebläses 3 in effektiver Weise zu steuern oder zu kontrollieren.
Da das Radialmagnetlager 10 auf diese Weise positioniert ist, ist die Axialposition des Schwerpunktes der Drehwelle 4 mehr zum Motor 12 hin versetzt als dann, wenn das Radialmagnetlager 10 nicht vorgesehen wäre. Wie oben beschrieben, kann jedoch die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers 9 erhöht werden, um mit der Versetzung des Schwerpunkts der Drehwelle 4 fertig zu werden. Es ist jedoch notwendig, dass die Axialposition des Schwerpunktes der Drehwelle 4 zwischen den Radialmagnetlagern 8, 9 angeordnet ist. Da die Drehwelle 4 durch die Radialmagnetlager 8, 9 gelagert ist, wird keine Lagerbelastung auf dem Radialmagnetlager 10 erzeugt. Daher muss das Radialmagnetlager 10 nur eine dynamische Starrheit derart besitzen, dass es in der Lage ist, nur die radiale magnetische Anzugskraft zu steuern, die im Motor 12 erzeugt wird. Insbesondere gilt: da die Radialmagnetlager 8, 9 einer stetigen externen Kraft infolge des Gewichtes der Drehwelle 4 ausgesetzt sind, werden die Radialmagnetlager 8, 9 in stabiler Weise dadurch betrieben, dass man die Elektromagneten 8b, 9b steuert bzw. regelt, und zwar mit einer PID- Regelschaltung 81, basierend auf Ausgangssignalen von den Versetzungssensoren 8a, 9a der Radialmagnetlager 8, 9. Da keine stetige externe Kraft auf das Radialmagnetlager 10 einwirkt, wird das Radialmagnetlager 10 in stabiler Weise dadurch betätigt, dass man einen Elektromagneten 10b desselben steuert, und zwar mit einer PD Regelschaltung 82, basierend auf einem Ausgangssignal von einem Versetzungssensor 10a des Radialmagnetlagers 10. Gemäß des obigen Lagerregelschemas wird keine unerwünschte Biegebeanspruchung in der Drehwelle 4 erzeugt, wobei die Störung der anderen Radialmagnetlager 8, 9 verhindert wird.
Das Axialmagnetlager 11 ist hinsichtlich irgendeiner Stelle nicht eingeschränkt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Axialmagnetlager 11 am Wellenende im Lagergehäuse 6 angeordnet, wo die Drehwelle 4 wenigen Vibrationen oder Schwingungen ausgesetzt ist und wo das Axialmagnetlager 11 leicht zusammengebaut werden kann. Das Axialmagnetlager 11 wird stabil durch Steuerung bzw. Regelung der Elektromagnete 11b, 11c betrieben, und zwar mit der PID-Regelschaltung 81, basierend auf Ausgangssignalen von einem Versetzungssensor 1a des Axialmagnetlagers 11.
Wenn die Radialmagnetlager 8, 9, 10 nicht in Betrieb sind, so wird die Drehwelle 4 durch die Schutzlager 13, 14, 15 getragen oder gehalten, die dicht zu den Radialmagnetlagern 8, 9, 10 angeordnet sind. Mit den auf diese Weise angeordneten Schutzlagern 13, 14, 15 ist die Zwischenlagerdistanz der Drehwelle 4, getragen durch die Schutzlager 13, 14, 15 im Wesentlichen gleich der Zwischenlagerdistanz der Drehwelle 4, getragen durch die Radialmagnetlager 8, 9, 10 und das Axialmagnetlager 11. Daher bleibt die kritische Drehzahl der Drehwelle 4 im Wesentlichen ungeändert, und war unabhängig davon, ob die Drehwelle 4 durch die Radialmagnetlager 8, 9, 10 und das Axialmagnetlager 11 oder durch die Schutzlager 13, 14, 15 getragen wird, Infolgedessen gilt Folgendes: selbst wenn die Drehwelle 4 durch die Schutzlager 13, 14, 15 getragen werden soll und zwar infolge eines Ausfalls der Radialmagnetlager 8, 9, 10, als Beispiel, so kann die Drehwelle 4 noch immer stabil gedreht werden.
Das Lagergehäuse 6 und das Motorgehäuse 7 besitzen Gewindelabyrinthe 16, 17, nahe dem Gehäuse 1, um zu verhindern, dass Staubteilchen in das Lagergehäuse 6 und das Motorgehäuse 7 eintreten oder eindringen. Staubteilchen, erzeugt im Gehäuse 1, werden somit daran gehindert, in das Lagergehäuse 6 und das Motorgehäuse 7 einzutreten, und werden auf die Roll- oder Walzoberflächen der Schutzlager 13, 14 aufgebracht. Fernerhin besitzt das Gehäuse 1 einen Gasauslaßanschluss 18, von dem aus das Lasergas in eine Lasergaseinführungskammer 19 fließt. In dem Lasergas enthaltene Staubteilchen werden durch Staubentfernungsfilter 20 in der Lasergaseinführungskammer 19 entfernt. Sodann wird das Lasergas über Gaseinlassleitungen 21 in die Wellenenden des Lagergehäuses 6 und Motorgehäuses 7 eingeführt. Das Lasergas wird somit, wie durch die Pfeile gezeigt, zirkuliert, um zu verhindern, dass Staubteilchen in das Lagergehäuse 6 und das Motorgehäuse 7 eindringen.
5 zeigt das Lagergehäuse 6 und nahegelegene Teile in einem vergrößerten Maßstab. Wie in 5 gezeigt, weist das Lagergehäuse 6 einen Hauptlagergehäusekörper 6a auf, der auf einer Seitenwand des Gehäuses 1 angebracht ist. Das Lagergehäuse 6 weist auch ein rechtes Elektromagnetgehäuse 6b, angebracht an dem Hauptlagergehäusekörper 6a auf, ferner ein linkes Elektromagnetgehäuse 6c, angebracht am rechten Elektromagnetgehäuse 6b, und ferner eine Lagerabdeckung 6d, angebracht am linken Elektromagnetgehäuse 6c. Die Dichtungsnuten 29, 31, 33, 35 sind in entsprechenden Anbringungsoberflächen definiert und Dichtungen 30, 32, 34, 36 sind in den entsprechenden Dichtungsnuten 29, 31, 33, 35 zum Abdichten des Lasergases angebracht. Die Dichtungen 30, 32, 34, 36 sollten vorzugsweise aus einem Material hergestellt sein, wie beispielsweise einem Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl oder Aluminium, welches eine verminderte Feuchtigkeit enthaltende Gasmenge emittiert, die ansonsten das Lasergas kontaminieren würde.
Der Versetzungsensor 8a und der Elektromagnet 8b des Radialmagnetlagers 8 sind relativ zueinander bezüglich eines Abstandshalters 22 und einer Sei tenplatte 23 positioniert, und in dem Hauptlagergehäusekörper 6a untergebracht. Eine dünne zylindrische Büchse 24 ist in den Hauptlagergehäusekörper 6a eingesetzt und wird an der Innenumfangswand desselben gehalten und besitzt ferner entgegengesetzt liegende Enden, die an dem Hauptlagergehäusekörper 6a angeschweißt oder in anderer Weise daran befestigt sind. Mit diesem Aufbau werden Versetzungssensor 8a und Elektromagnet 8b, die Siliziumstahlbleche und Kupferdrahtspulen aufweisen, die weniger korrosionsbeständig gegenüber Lasergas sind, außer Kontakt mit dem Lasergas gehalten.
Die Elektromagnete 11b, 11c des Axialmagnetlagers 11 sind an den rechten und linken Elektromagnetgehäusen 6b, 6c in einer ausstoßenden Beziehung zueinander angeschweißt oder in anderer Weise daran befestigt. Nicht gezeigte Elektromagnetspulen sind in die entsprechenden Spulennuten definiert in Kernen der Elektromagnete 11b, 11c eingesetzt, und dünne Ringplattenbüchsen 27 sind am Platz angeschweißt oder in anderer Weise befestigt, um zu verhindern, dass Lasergas die Spulen kontaktiert. Das Axialmagnetlager 11 besitzt einen axialen Versetzungsfühler oder Sensor 11a, untergebracht in der Lagerabdeckung 6d und eine dünne Ringplattenbüchse 28 ist an einer Oberfläche der Lagerabdeckung 6d angeschweißt oder in anderer Weise daran befestigt, wobei diese in Kontakt gehalten wird mit dem Lasergas, wodurch der axiale Versetzungssensor 11a außerhalb des hermetisch abgedichteten Raums im Lagergehäuse 6 gehalten wird.
Da die Elektromagnete 11b, 11c in einer Position in Kontakt gehalten mit dem Lasergas angeordnet sind, sind die Kerne daraus aus Permalloy (eine Fe-Ni-Legierung, die 30 bis 80 % Ni enthält) hergestellt, wobei Permalloy gegenüber im Lagergas enthaltenem Fluor außerordentlich korrosionsbeständig ist.
6 zeigt die Ergebnisse eines an Permalloy für Korrosionsbeständigkeit gegenüber Fluor durchgeführten Tests. Wie in 6 gezeigt, zeigt ein PC Permalloy, welches 80 % Ni (JISC2531) enthält, einen besseren Korrosionswiderstand als austenitischer rostfreier Stahl SUS316L. Ein PB Permalloy, das 45 % Ni (JISC2531) enthält, besitzt einen Korrosionswiderstand gegenüber einem Fluorgas, der ungefähr die Hälfte von rostfreiem austenitischen Stahl SUS304 ist, und zwar schlechter als bei PC Permalloy. Da jedoch PB Permalloy die größte gesättigte Magnetflussdichte unter den Permalloys besitzt, und für die Verwendung als ein Elektromagnetmaterial geeignet ist, kann das PB Permalloy mit einer korrosionsbeständigen Schicht, beispielsweise einer plattierten Nickelschicht auf seiner Oberfläche zur Verwendung vorgesehen sein. Das PB Permalloy mit einer plattierten Nickelschicht zeigt ähnliche Korrosionsbeständigkeit wie PC Permalloy.
Die Büchsen 24, 27, 28 können aus austenitischem rostfreien Stahl oder Hastelloy (Nickel-Chrom-Molybdänlegierung) zum Korrosionsschutz hergestellt sein und zwar gegenüber Lasergas. Da die Büchsen 24, 27, 28 mit dem Gehäuse 1 in Verbindung stehen, und so den hermetisch abgedichteten Raum bilden, muss deren Wandstärke dem Druck des eingefüllten Lasergases (1 bis 3 kg/cm²) widerstehen. Die obigen Materialien für die Büchsen 24, 27, 28 besitzen eine hohe mechanische Festigkeit und somit können die Büchsen 24, 27, 28 dünn ausgebildet werden. Da die oben genannten Materialien nicht magnetische Materialien sind, welche die durch die Magnetlager erzeugten magnetischen Kraftlinien nicht abschirmen, können die Magnetlager in effizienter Weise betrieben werden.
Das Radialmagnetlager 8 besitzt ein Versetzungssensortarget 8c und ein Elektromagnettarget oder -ziel 8d, wobei diese fest an der Drehwelle 4 angeordnet sind, und relativ zueinander durch Rotorabstandsstücke 25, 26 positioniert sind. Das Axialmagnetlager 11 besitzt ein Versetzungssensortarget oder -ziel 11d, und ein Elektromagnettarget oder -ziel 11e, wobei diese fest an der Drehwelle 4 angebracht sind und in dem hermetisch abgedichteten Raum in Verbindung stehend mit dem Gehäuse 1 positioniert sind.
Das Versetzungssensortarget 8c, das Elektromagnettarget 8d, das Versetzungssensortarget 11d und das Elektromagnettarget 11e sind aus Permalloy (eine Fe-Ni-Legierung, die 30 bis 80 % Ni enthält) hergestellt, wobei dieses Material gegenüber dem im Lasergas enthaltenen Fluor hochkorrisonsbeständig ist.
Das Versetzungssensortarget 8c und das Elektromagnettarget 8d besitzen einen Wirbelstromverlust und zwar hervorgerufen durch Änderungen des Magnetfeldes, was bei der Drehung der Drehwelle 4 auftritt. Das Versetzungssensorziel 8c und das Elektromagnetziel 8d sind normalerweise aus gestapelten dünnen Blechen aufgebaut, um die Wirbelstromverluste zu reduzieren. Wenn jedoch zwischen den gestapelten dünnen Blechen Gasfallen geschaffen werden, um das Lasergas zu verunreinigen, oder wenn eine gleichförmige Ni-Schicht nicht mit hoher Adhäsion auf die Oberflächen der gestapelten dünnen Bleche plattiert werden kann, da sie aus PB Permalloy hergestellt sind, dann können das Versetzungssensortarget 8c und das Elektromagnettarget 8d aus festem Material aus Permalloy hergestellt sein. Das Versetzungssensortarget 11d und das Elektromagnettarget 11e des Axialmagnetlagers 11 sind aus einem festen (soliden) Material aus Permalloy hergestellt, da das Magnetfeld sich bei Drehung der Drehwelle 4 nicht ändert.
Das Schutzlager 13 weist ein Rolllager auf, und zwar mit Rollgliedern 13a, hergestellt aus Aluminiumoxydkeramik und inneren und äußeren Laufringen 13b, 13c, hergestellt aus rostfreiem Stahl, wie beispielsweise Sus440C oder dergleichen. Da das Schutzlager 13 in dem hermetisch abgedichteten Raum angeordnet ist, der mit dem Gehäuse 1 in Verbindung steht, sind die Rollglieder 13a und die inneren und äußeren Laufringe 13b, 13c aus einem Material hergestellt, das gegenüber Lasergas korrosionsbeständig ist. Daher wird das Schutzlager 13 nicht durch Lasergas nachteilig beeinflusst. Da die Roll- oder Walzglieder 13a aus Aluminiumoxydkeramik hergestellt sind, besitzt das Schutzlager 13 eine große zulässige Drehzahl und dafür geeignete zulässige Belastung. Alternativ können die Roll- oder Walzglieder 13a aus Zirkonxydkeramik hergestellt sein, und die inneren und äußeren Laufringe 13b, 13c können aus Aluminiumoxydkeramik oder Zirkonoxydkeramik hergestellt sein.
Die inneren und äußeren Laufringe 13b, 13c besitzen Rolloberflächen, die mit einem soliden oder festen Schmiermittel beschichtet sind, und zwar aus Polytetraflurethylen(PTFE). Das feste Schmiermittel aus PTFE verschlechtert das Lasergas nicht, sondern ist stabil hinsichtlich des Lagergases und besitzt eine hohe Schmierfähigkeit. Darüber hinaus ist das feste Schmiermittel effektiv die Betriebslebensdauer des Lagers viel länger zu machen als dies der Fall wäre, wenn kein Schmiermittel verwendet würde. Infolgedessen muss das Schutzlager 13 nicht für eine lange Zeitperiode ersetzt werden. Die Roll- oder Walzoberflächen der inneren und äußeren Laufringe 13b, 13x können alternativ mit einem festen Schmiermittel beschichtet sein, welches Blei oder eine bleienthaltende Legierung aufweist.
7 zeigt das Motorgehäuse und nahegelegene Teile in einem vergrößerten Maßstabe. Wie in 7 gezeigt, weist das Motorgehäuse 7 einen Hauptmotorgehäusekörper 7a auf, der auf einer Seitenwand des Gehäuses 1 angebracht ist. Das Lagergehäuse 6 weist auch eine Lagerabdeckung 7b auf, und zwar angebracht an dem Hauptmotorgehäusekörper 7a. Dichtungsnuten 52, 54 sind in entsprechend angebrachten Oberflächen definiert und Dichtungen 53, 55 sind in entsprechenden Dichtungsnuten 52, 54 zur Abdichtung des Lagergases angebracht. Die Dichtungen 53, 55 sollten vorzugsweise aus einem Material hergestellt sein, wie beispielsweise einem Metall, zum Beispiel rostfreiem Stahl oder Aluminium, d.h. einem Metall welches eine verminderte Menge an gasenthaltender Feuchtigkeit emittiert, das andernfalls das Lasergas verunreinigen würde.
Der Versetzungssensor 9a und der Elektromagnet 9b des Radialmagnetlagers 9, der Stator 12a des Motors 12 und der Versetzungssensor 10a und der Elektromagnet 10b des Radialmagnetlagers 10 sind in dem Hauptmotorgehäusekörper 7a untergebracht, und relativ zueinander durch Abstandsstücke 41, 42, 43 und eine Seitenplatte 44 positioniert. Eine dünne zylindrische Büchse 45 ist in das Motorgehäuse 7 eingesetzt, und wird gegen die Innenumfangswand desselben gehalten und besitzt entgegengesetzt liegende Enden, die am Lagergehäuse 7 angeschweißt oder in anderer Weise daran befestigt sind.
Die Büchse 4 kann aus austenitischem rostfreien Stahl oder Hastelloy (Nickel-Chrom-Molybdänlegierung) aus den oben beschriebenen Gründen hergestellt sein. Mit dieser Struktur werden der Versetzungssensor 9a, der Elektromagnet 9b, der Versetzungssensor 10a, der Elektromagnet 10b und der Motorstator 12a, der Siliziumstahlbleche und Kupferdrahtspule aufweist, die weniger korrosionsbeständig gegenüber Lasergas sind, außer Kontakt mit dem Lasergas gehalten.
Ein Wassermantel 56 zum Absorbieren des Wärmeverlusts von mehreren 100 Watt, erzeugt durch den Motor 12, ist um den Hauptmotorgehäusekörper 7a herum angeordnet. Die Spule des Motorstators 12a ist mit einem Isoliermaterial imprägniert, um die thermische Leitfähigkeit zwischen der Spule und dem Wassermantel 56 zu erhöhen. Der Wassermantel 56 und das imprägnierte Isoliermaterial verhindern in effektiver Weise, dass der Motor 12 anbrennt und es wird auch verhindert, dass das Gehäuse 1 übermäßig erhitzt wird.
Ein Versetzungssensortarget 9c des Radialmagnetlagers 9, der Motorrotor 12b und ein Versetzungssensortarget 10c und ein Elektromagnettarget 10d des Radialmagnetlagers 10 sind fest an der Drehwelle 4 angebracht, und relativ zueinander durch Rotorabstandsstücke 46, 47, 48, 49 positioniert und ferner in hermetisch abgedichteter Raumverbindung mit dem Gehäuse 1 positioniert. Die Versetzungssensortargets 9c, 10c und die Elektromagnettargets 9d, 10d sind aus dem gleichen Permalloymaterial (eine Fe-Ni-Legierung, die 30 bis 80 % Ni enthält) hergestellt, wie das Versetzungssensortarget 8c und das Elektromagnettarget 8d des Radialmagnetlagers 8.
Der Motorrotor 12b ist aus einem Kompositmaterial aus gestapelten Siliziumstahlblechen und Aluminium hergestellt und kann somit nicht gleichförmig mit einer nickelplattierten Schicht mit hoher Adhäsion für Korrosionsbeständigkeit beschichtet werden. Eine Büchse 50 ist an der Außenumfangsoberfläche des Motorrotors 12b angebracht, und ist mit seinen entgegengesetzten Enden an den Seitenplatten 41 angeschweißt oder in anderer Weise daran befestigt, die ihrerseits an der Drehwelle 4 angeschweißt bzw. in anderer Weise befestigt sind, wodurch ein hermetisch abgedichteter Raum geschaffen wird, der den Motorrotor 12b unterbringt, um zu verhindern, dass der Motorrotor 12b das Lagergas kontaktiert. Die Büchse 50 ist aus rostfreiem Austenitstahl oder Hastelloy (Nickel-Chrom-Molybdänlegierung) zum Zwecke des Korrosionsschutzes gegenüber Lasergas hergestellt.
Wie das Schutzlager 13 im Lagergehäuse 16 weisen die Schutzlager 14, 15 Rollen oder Walzlager auf, und zwar mit Roll- oder Walzgliedern 14a, 15a, hergestellt aus Aluminiumoxydkeramiken und innere und äußere Laufringe 14b, 15b und 14c, 15c, hergestellt aus rostfreiem Stahl wie beispielsweise SUS440C oder dergleichen.
8 zeigt eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Teile der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß 8, die identisch zu denjenigen Teilen der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß 3 sind, werden mit identischen oder entsprechenden Bezugszeichen versehen, und nicht im Einzelnen beschrieben.
Während die in 8 gezeigte entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung betrieben wird, um einen Laserstrahl in Schwingungen bzw. Oszillationen zu versetzen, wobei zwei Strömungspfadöffnungs/Schließeinheiten 72, verbunden mit einer Lasergasversorgung 71 geschlossen sind, und zwei Strömungspfadöffnungen-/Schließeinheiten 73 in den Gaseinlassleitungen 21 angeordnet und geöffnet werden können, um ein Lasergas einzuführen, aus welchem Staubteilchen stetig entfernt werden, und zwar um in die Magnetlager und den Motor zu gelangen. Um das Lasergas nachzufüllen, werden die in den Gaseinlassleitungen 21 angeordneten Strömungspfadöffnungen-/Schließeinheiten 73 geschlossen, und die Strömungspfadöffnungen-/Schließeinheiten 72 werden geöffnet, um frische Lasergas von der Lasergasversorgung 71 zu liefern, so dass das frische Lasergas über die Magnetlager zum Motor in das Gehäuse 1 geliefert wird.
Zum vollständigen Ersetzen des Lasergases werden sämtliche Strömungspfadöffnungen-/Schließeinheiten 72, 73 geschlossen, und das alte Lasergas wird aus dem Gehäuse 1 entfernt. Nachdem das alte Lasergas aus dem Gehäuse 1 entfernt wurde, werden nur die Strömungspfadöffnungen/Schließeinheiten 72 geöffnet, um frisches Lasergas von der Lasergasversorgung 71 zu liefern. Wenn das frische Lasergas auf diese Weise angeliefert ist, da keine Lasergasströmung vom Gehäuse 1 in die Magnetlager und den Motor geliefert wird, werden die Staubteilchen, die in dem Gehäuse 1 vorhanden sind, zuverlässig daran gehindert, in die Magnetlager und den Motor einzutreten.
9 zeigt eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diejenigen Teile der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß 9, die identisch zu denjenigen Teilen der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß 3 sind, sind mit identischen oder entsprechenden Bezugszeichen versehen, und werden hier nicht im Einzelnen beschrieben. Die in 9 gezeigte entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung unterscheidet sich von der in 4 gezeigten entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung hinsichtlich der Schutzlager.
Die entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß 9 besitzt Schutzlager 61, 62, 63 welche Gleitlager aufweisen, und zwar zum Tragen der Drehwelle 4 dann, wenn die Magnetlager nicht in Betrieb sind. Die Schutzlager 61, 62, 63 sind dicht zu den Radialmagnetlagern 8, 9, 10 angeordnet. Mit den auf diese Weise positionierten Schutzlagern 61, 62, 63 ist der Zwischenlagerabstand der Drehwelle 4, getragen durch die Schutzlager 61, 62, 63 im Wesentlichen gleich dem Zwischenlagerabstand der Drehwelle 4, getragen durch die Radialmagnetlager 8, 9, 10. Daher verbleibt die kritische Drehzahl der Drehwelle 4 im Wesentlichen ungeändert, unabhängig davon, ob die Drehwelle 4 durch die Radialmagnetlager 8, 9, 10 oder durch die Schutzlager 61, 62, 63 getragen wird. Infolgedessen kann die Drehwelle 4 stabil in Drehung versetzt werden, selbst wenn die Drehwelle 4 durch die Schutzlager 61, 62, 63 getragen oder gelagert ist, und zwar infolge eines Ausfalls der Radialmagnetlager 8, 9, 10.
Die Schutzlager 61, 62, 63 weisen Ringglieder, hergestellt aus Aluminiumoxydkeramik auf. Daher besitzen die Schutzlager 61, 62, 63 eine Struktur mit weniger Gasfallen und können relativ preiswert hergestellt werden. Die Schutzlager 61, 62, 63 einer derartigen Anordnung sind vorteilhaft, insbesondere wenn die Radialmagnetlager 8, 9, 10 und das Axialmagnetlager 11 eine Notleistungsversorgung 64 besitzen und die Frequenz mit der die Drehwelle 4 auf den Schutzlagern 6, 62, 63 rotiert extrem niedrig ist.
Die Ringglieder der Schutzlager 61, 62, 63 können alternativ aus Aluminiumoxydkeramik, Zirkonkeramik (ZrO₂). Polytetrafluorethylen (PFE) oder einem Kompositmaterial aus diesen Substanzen hergestellt sein.
Eine Notleistungsversorgung 64 kann ebenfalls in der in 3 oder 8 gezeigten entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung verwendet werden. Wenn die Notleistungsversorgung 64 in die entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß den 3 oder 8 eingebaut ist, dann kann die Zeitperiode zum Ersatz der Schutzlager stark ausgeweitet werden. Ferner können die Schutzlager von unterschiedlicher Bauart sein, derart, dass diejenigen die nahe den Radialmagnetlagern 8, 9 angeordnet sind, Rolllager aufweisen können, und dass die nahe dem Radialmagnetlager 10 angeordneten Lager ein Gleitlager aufweisen können.
Die in den 1, 6 und 7 gezeigten entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtungen besitzen drei Radialmagnetlager mit Schutzlagern, angeordnet nahe den entsprechenden Magnetlagern. Es ist jedoch nicht notwendig, Schutzlager nahe sämtlicher Radialmagnetlager vorzusehen, aber mindestens zwei Schutzlager können nahe den entsprechenden Radialmagnetlagern 8, 9 vorgesehen sein, die auf entgegengesetzten Enden des Querströmungsgebläses 3 angeordnet sind.
10 zeigt eine weitere entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diejenigen Teile der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß 10, die identisch denjenigen der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß 3 sind, sind mit identischen oder entsprechenden Bezugszeichen versehen, und werden nicht im Einzelnen beschrieben. Die in 10 gezeigte entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung unterscheidet sich von der in der 3 gezeigten entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung insofern, als sie das Radialmagnetlager 10 nicht besitzt, welches auf dem Wellenende des Motors 12, gezeigt in 1, angeordnet ist. Das Radialmagnetlager 10, welches auf dem Wellenende des Motors 12, gezeigt in 1, angeordnet ist, ist effektiv um Schwingungen zu reduzieren, die durch den Motor 12 verursacht werden, um dadurch zu gestatten, dass der Motor 12 stabil rotiert, wenn der Motor 12 eine große Größe besitzt, und somit große Schwingungen erzeugt. Wenn daher der Motor 12 eine kleine Größe besitzt und somit kleine Schwingungen erzeugt, dann braucht kein Radialmagnetlager auf dem Wellenende des Motors 12, in 10 gezeigt, angeordnet zu sein.
In der oben erläuterten entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung ist die Querschnittsfläche des Kerns des Elektromagneten des Radialmagnetlagers 9 größer als die Querschnittsfläche des Kerns des Elektromagneten des Radialmagnetlagers 8, um die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers 9, positioniert dicht am Motor 12, größer zu machen, als die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers 8, positioniert entfernt von dem Motor 12. Es können jedoch auch andere Anordnungen verwendet werden, um die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers 9, positioniert dicht am Motor 12, größer zu machen als die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers 8, positioniert entfernt vom Motor 12. Beispielsweise könnte die Dimension des Spalts zwischen dem Elektromagneten 9b und dem Elektromagnettarget 9d des Radialmagnetlagers 9 kleiner sein als die Dimension des Spaltes zwischen dem Elektromagnet 8b und dem Elektromagnettarget 8d des Radialmagnetlagers. Alternativ oder zusätzlich könnte die Anzahl der Spulenwicklungen des Elektromagneten 9b des Radi almagnetlagers 9 größer gemacht werden als die Anzahl der Spulenwindungen des Elektromagneten 8b des Radialmagnetlagers 8.
11 ist ein vergrößerter Teilquerschnitt eines eingekreisten Teils A der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß 10, wobei 12 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht ist, welche einen umkreisten Teil B in der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß 1 zeigt. Die Lagerstarrheit eines Magnetlagers kann vergrößert werden durch Vergrößern einer magnetischen Anzugskraft F, erzeugt durch den Elektromagneten des Magnetlagers. Die magnetische Anzugskraft F ist proportional dem Quadrat der magnetischen Schlussdicht B und der Querschnittsfläche S des Kerns. Die Magnetflussdichte B ist proportional der Anzahl N der Wicklungen der Spule und des Spulenstroms i und ist umgekehrt proportional zur Abmessung des Spalts x. Um die magnetische Anziehungskraft F zu erhöhen, kann daher die Querschnittsfläche S des Kerns vergrößert werden, die Anzahl N der Spulenwicklungen kann vergrößert werden, der Spulenstrom i kann vergrößert werden, oder die Abmessung des Spalts x kann reduziert werden.
In den 11 und 12 besitzt der Elektromagnet 9b nahe dem Motor 12 eine Spule 9d-2, die ihrerseits einen Kupferdraht aufweist, der c Schichten und d Spalten (die Anzahl der Windungen: c × d) um einen Magnetkern 9b-1 herumgewickelt ist und der Elektromagnet 8d entfernt vom Motor 12 besitzt eine Spule 8b-2, die einen Kupferdraht aufweist, der in a Schichten und b Spalten (die Anzahl der Windungen: a × b) um einen Elektromagnetkern 8b-1 herumgewickelt ist. Um die Lagerstarrheit des Radialmagnetlagers 9 nahe dem Motor 12 zu erhöhen, kann die Anzahl der Windungen: c × d größer gemacht werden als die Anzahl der Windungen: a × b, und die Abmessung X1 des Spalts zwischen dem Elektromagnet 9b und dem Elektromagnettarget 9d des Radialmagnetlagers 9 kann kleiner gemacht werden als die Dimension X2 des Spalts zwischen dem Elektromagnet 8b und dem Elektromagnettarget 8d und des Radialmagnetlagers 8 (X1 < X2).
13 zeigt das Querströmungsgebläse 3, und zwar verwendet in der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 13 gezeigt, weist das Querströmungsgebläse 3 eine Vielzahl von parallelen Schaufeln 3a und eine Vielzahl von Ringplatten 3b auf. Die Ringplatten 3b sind mit beabstandeten Intervallen in Axialrichtung der Drehwelle 4 angeordnet. Die Ringplatten 3b haben Befestigungslöcher oder Ausnehmungen, definiert darinnen und zwar nahe ihren Außenumfangskanten zum Anbringen der Schaufeln 3a und ferner sind Anbringungsvorsprünge an ihren Umfangskanten vorgesehen, zur Anbringung der Drehwelle 4.
Zum Zusammenbau des Querströmungsgebläses 3 wird eine der Ringplatten 3b auf ein Ende des Querströmungsgebläses 3 durch Presspassung über der Drehwelle 4 angebracht, und sodann werden die Schaufeln 3a durch die Befestigungslöcher oder Ausnehmungen in der durch Presspassung angebrachten Ringplatte 3b eingesetzt. Sodann wird eine nächste Ringplatte 3b durch Presspassung über der Drehwelle 4 angebracht, während sie durch die Schaufeln 3a geführt wird, wobei dafür Sorge getragen wird, die Schaufeln 3a nicht zu verdrehen. Der obige Einbauzyklus wird solange wiederholt bis sämtliche Ringplatten 3b durch Presspassung über der Drehwelle 4 angebracht sind. Schließlich werden die Außenumfangskanten sämtlicher Ringplatten 3b gekrimpt, um die Schaufeln 3a und die Ringplatten 3b miteinander zu befestigen.
Bei einem, wie oben beschrieben, aufgebauten Querströmungsgebläse 3 sind die Drehwelle 4 und die Ringplatten 3b fest aneinander befestigt, ohne dass die Gefahr des Wobbelns oder Wackelns bezüglich einander auftritt. Das Querströmungsgehäuse 3 ist daher frei von Problemen, die oben bezüglich des konventionellen Querströmungsgebläses erwähnt wurden. Wenn die Drehwelle und die Ringplatten 3b aus dem gleichen Material hergestellt sind, beispielsweise aus austenitischem rostfreien Stahl, wie beispielsweise SUS316L oder dergleichen, so bleiben die Drehwelle 4 und die Ringplatten 3b aneinander befestigt, unabhängig von Temperaturzyklen, die das Querströmungsgebläse 3 erfährt. Da Nichtgleichgewichtskräfte erzeugt an der Dreh welle 4 bei Drehung derselben, beim Betrieb der entladungsgepumpten Excimer-Laservorrichtung oder beim Versand unverändert bleiben, werden daher Schwingungen hervorgerufen während des Betriebs nicht geändert. Dadurch, dass man Gleichgewichtseinstellungen vorsieht, um die Nichtgleichgewichtskräfte an Drehwelle 4 zu reduzieren, wenn die entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung hergestellt wird, zeigt die entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung verminderte Schwingungen über eine lange Zeitperiode hinweg.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, und zwar im Einzelnen, sei bemerkt, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse (1) gefüllt mit einem Laser-Gas; ein paar von Hauptentladungselektroden (2), die sich in dem Gehäuse (1) befinden, um eine elektrische Entladung zu erzeugen, um das Lasergas entladungszupumpen (discharge-pump), um einen Laserstrahl abzugeben; einen Querstromventilator (3) zum Erzeugen einer Hochgeschwindigkeitslasergasströmung zwischen den Hauptentladungselektroden (2), wobei der Querstromventilator (3) einen rotierbaren Schaft (4) besitzt, der sich von hiervon gegenüberliegenden Enden erstreckt bzw. vorspringt; Magnetlager (8, 9), wobei der drehbare Schaft (4) drehbar auf eine kontaktfreie Art und Weise durch die Lager (8, 9)getragen wird, wobei die Magnetlager Radialmagnetlager (8, 9) beinhalten, die jeweils auf den gegenüberliegenden Enden des Querstromventilators (3) angeordnet sind; Schutzlager (13, 14, 15; 61, 62, 63) zum Tragen des drehbaren Schaftes (4), wenn sich die Magnetlager (8, 9) nicht in Betrieb befinden; und einen Motor (12) zum Betätigen des Querstromventilators (3), wobei der Motor (12) an einem Ende des drehbaren Schaftes (4) in der Nähe eines der Radialmagnetlager angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das erwähnte eine Lager der Radialmagnetlager (9), das sich zwischen dem Querstromventilator (3) und dem Motor (12) befindet, eine Lagersteifigkeit besitzt, die größer ist, als die Lagersteifigkeit des Radialmagnetlagers (8), das entfernt von dem Motor (12) angeordnet ist.
Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß Anspruch 1 wobei die Radialmagnetlager (8, 9) jeweilige Elektromagneten (8b, 9b) besitzen mit jeweiligen Kernen, wobei der Kern des Elektromagneten (9b) des erwähnten Lagers der Radialmagnetlager (9) eine Querschnittsfläche besitzt, die größer ist als die Querschnittsfläche des Kerns des Elektromagneten (8b) de Radialmagnetlagers (8), das sich entfernt von dem Motor (12) angeordnet befindet, wobei die Lagersteifigkeit des einen erwähnten Lagers der Radialmagnetlager (9) größer ist als die Lagersteifigkeit des Radialmagnetlagers (8), das sich entfernt von dem Motor (12) angeordnet befindet.
Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Radialmagnetlager (8, 9) jeweilige Elektromagneten (8b, 9b) besitzen und jeweilige Elektromagnetziele (8d, 9d) besitzen, und die Abmessungen eines Spaltes zwischen dem Elektromagneten und dem Elektromagnetziel des einen erwähnten Lagers der Radialmagnetlager (9) kleiner ist als die Abmessung eines Spaltes zwischen dem Elektromagnet und dem Elektromagnetziel des Radialmagnetlagers (8), das sich entfernt von dem Motor (12) angeordnet befindet, wobei die Lagersteifigkeit des einen erwähnten Lagers der Radialmagnetlager größer ist als die Lagersteifigkeit des Radialmagnetlagers, das sich entfernt von dem Motor angeordnet befindet.
Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Radialmagnetlager (8, 9) jeweilige Elektromagneten (8b, 9b) besitzen, die jeweilige Spulen (8b-2, 9b-2) besitzen und die Anzahl von Wicklungen der Spule des Elektromagneten des einen erwähnten Lagers der Radialmagnetlager (9) größer ist als die Anzahl der Wicklungen der Spulen des Elektromagneten des Radialmagnetlagers (8), das sich entfernt von dem Motor (12) angeordnet befindet, wobei die Ladungssteifigkeit des einen erwähnten Lagers der Radialmagnetlager größer ist, als die Lagersteifigkeit des Radialmagnetlagers, das sich entfernt von dem Motor angeordnet befindet.
Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetlager ein weiteres Radi almagnetlager (10) beinhalten, dass auf einem Schaftende des Motors (12) angeordnet ist.
Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Lasergaseinlassdurchlass (21) angeordnet ist, zum Einführen des Lasergases, von dem Staubpartikel durch eine Staubentfernungsfilter (20) entfernt werden, und zwar in ein Ende des Gehäuses (1), wobei das Lasergas von dem Gehäuse (1) durch den Staubentfernungsfilter (20) und durch Räume der Magnetlager (8, 9, 10) und dem Motor (12) kommunizierend mit dem Gehäuse (12) strömt und dann zurück in das Gehäuse (12) kehrt.
Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei ein Differenzialdruckerzeugungsmechanismus zwischen den Gasströmwegen, die das Gehäuse (1) und die Magnetlager (8, 9, 10) verbindet, angeordnet ist.
Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzlager (13, 14, 15) Rolllager aufweisen, die jeweils Rollglieder (13a, 14a, 15a) einen inneren Laufring (race) (13b, 14b, 15b) und einen äußeren Laufring (13c, 14c, 15c) aufweist, wobei zumindest eines der Rollglieder, der innere Laufring und der äußere Laufring aus Aluminiumoxydkeramiken oder Zirkonoxydkeramiken hergestellt ist.
Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schutzlager Gleitlager (61, 62, 63) aufweisen, von denen jedes aus Aluminiumoxydkeramiken, Zirkonoxydkeramiken, Polytretrafluorethylen oder einem zusammengesetzten Material hiervon besteht.
Eine entladungsgepumpte Excimer-Laservorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Querstromventilator (3) Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Ringplatten (3b) mit Befestigungslöchern oder Aussparungen darin definiert, wobei die Ringplatten an beabstandeteten Intervallen in einer Axialrichtung des drehbaren Schaftes (4) angeordnet ist, wobei die Ringplatten sich in einer Pressfassung über dem rotierbaren bzw. drehbaren Schaft (4) befinden; und eine Vielzahl von parallelen Schaufeln bzw. Klingen (3a), die durch die Befestigungslöcher oder Aussparungen in den Ringplatten eingeführt sind und hiermit sich in einer Quetschverbindung (crimp) befinden; wobei die Ringplatten, die Schaufeln und der drehbare Schaft aus demselben Material hergestellt sind und fest zu einander gesichert sind.