JP2000223757A

JP2000223757A - ガスレーザ

Info

Publication number: JP2000223757A
Application number: JP2704899A
Authority: JP
Inventors: Osamu Wakabayashi; 理若林; Tatsuo Enami; 龍雄榎波; Shinji Nagai; 伸治永井
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザガスに対する高い耐圧を有し、レーザ
ガスの圧力を高めることで強いパワーを得ることが可能
なガスレーザを提供する。【解決手段】レーザチャンバ２内に大気圧よりも高い
圧力ＰLのレーザガスを封止し、そのレーザガスを励起
してレーザ光１１を発振させるガスレーザ１において、
内部にレーザガスの圧力ＰLよりも低く、かつ大気圧よ
りも高い圧力ＰNの不活性ガスを充填した与圧チャンバ
１４を備え、この与圧チャンバ１４の内部にレーザチャ
ンバ２を収納するか、又はこの与圧チャンバ５１によっ
て、少なくともレーザ光１１の出射部７Ｂ，９Ｂと、又
はさらにレーザチャンバ２に装着されてレーザガスを励
起する放電回路３とのレーザチャンバ２外側を覆ってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧よりも高い
圧力のレーザガスを励起してレーザ光を発振させるガス
レーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、大気圧よりも高い圧力のレー
ザガスを励起してレーザ光を発振させるガスレーザとし
て、例えばＦ2レーザが知られている。Ｆ2レーザは、波
長約１５７nmのレーザ光を発振し、主としてレーザリソ
グラフィ等の精密加工の光源として使用される。図５
は、従来技術に係るＦ2レーザの構成図を表しており、
以下同図に基づいて従来技術を説明する。

【０００３】同図においてＦ2レーザ１は、レーザガス
を封入したレーザチャンバ２を備え、その内部で放電を
起こしてレーザ光１１を発振させている。レーザチャン
バ２の内部には、レーザガスとして例えばフッ素（Ｆ
2）とヘリウム（Ｈｅ）とが所定の圧力比で封入されて
おり、レーザチャンバ２内の所定位置には１組の放電電
極５，５が設置されている。また、レーザチャンバ２の
上面の上面開口部１２には放電回路３が備えられてお
り、レーザチャンバ２の一部を構成してレーザガスを封
止している。また、レーザチャンバ２の所定位置には、
レーザガスを放電電極５，５間に送り込む貫流ファン５
４が設置されている。この貫流ファン５４は、レーザチ
ャンバ２の両端部に固定された磁性流体軸受５５，５５
によって回転自在に支承されており、磁性流体軸受５
５，５５に接続されたモータ５６により動力を供給され
て回転する。そして、外部の高圧電源６から、この放電
回路３を介して放電電極５，５間に高電圧を印加し、放
電を起こしてレーザガスを励起し、レーザ光１１を発振
させてる。

【０００４】発振したレーザ光１１は、レーザチャンバ
２の後端部（図中左端部）に固定されたリアウィンドウ
９を透過する。そして、レーザチャンバ２の外部後方
（図中左方）に設けられたリアミラー１０で全反射さ
れ、レーザチャンバ２を通過して、レーザチャンバ２の
前端部に固定されたフロントウィンドウ７を透過する。
フロントウィンドウ７を透過したレーザ光１１は、フロ
ントミラー８を部分透過して、その一部が外部に出射す
る。このように、従来のＦ2レーザ１はエキシマレーザ
とほぼ同様の構成を有しており、レーザガスの構成をＦ
2とＨｅとすることにより、波長約１５７nmのレーザ光
１１を発振している。そして、Ｆ2レーザ１において
は、レーザガスの圧力をエキシマレーザと同様の２〜３
気圧にすると、加工用の光源として充分なレーザ光１１
のパワーを得ることができないため、レーザガスの圧力
ＰLをエキシマレーザの数倍の圧力（例えば１０気圧程
度）にすることにより、パワーを上げている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には、次に述べるような問題点がある。

【０００６】即ちＦ2レーザ１においては、レーザガス
の圧力ＰLが大きいためにレーザチャンバ２の内部と外
部（大気）との圧力差（ＰL−大気圧）が非常に大き
い。そのため、レーザチャンバ２の内部から外部に向か
って大きな力がかかってレーザチャンバ２が膨張又は変
形し、レーザ光１１の光軸がずれるという問題がある。
また、放電回路３は、上面開口部１２の面積が大きいた
めに、レーザチャンバ２の中で最も大きな力を受け、し
かもセラミック等の絶縁物で構成されているために、レ
ーザチャンバ２に強固に固定することが困難である。さ
らに、放電回路３は、高電圧をレーザチャンバ２の外部
から内部にある放電電極５，５に供給するために、電流
導入手段（図示せず）を多数備えているが、この電流導
入手段を絶縁物である放電回路３に強固に固定するのが
困難である。また、ウィンドウ７，９はガラス状の材質
で形成されているために、レーザチャンバ２に強固に固
定することが困難である。また、磁性流体軸受５５，５
５はその内部に磁性流体を備えており、この磁性流体に
よってレーザガスを封止しているが、この磁性流体がレ
ーザガスの圧力によって外部に押し出されることがあ
る。このように、磁性流体軸受５５，５５、電流導入手
段を含む放電回路３、或いはウィンドウ７，９等のレー
ザチャンバ２に固定されている部材が、上述の圧力差
（ＰL−大気圧）による大きな力がかかったときに、レ
ーザチャンバ２から外れるという問題がある。さらに
は、これらに限らず、Ｏリング等の封止手段が長期間使
用した場合に劣化し、レーザチャンバ２に固定されてい
る部材がレーザチャンバ２から外れるという問題があ
る。そのため、レーザガスの圧力ＰLを高めて、長期間
使用できるレーザチャンバ２が必要となっている。

【０００７】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、レーザガスに対する高い耐圧を有し、レ
ーザガスの圧力を高めることで強いパワーを得ることが
可能なガスレーザを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項１の発明は、レーザチャン
バ内に大気圧よりも高い圧力のレーザガスを封止し、そ
のレーザガスを励起してレーザ光を発振させるガスレー
ザにおいて、内部にレーザガスの圧力よりも低く、かつ
大気圧よりも高い圧力の不活性ガスを充填した与圧チャ
ンバを備え、この与圧チャンバの内部にレーザチャンバ
を収納している。

【０００９】請求項１に記載の発明によれば、レーザチ
ャンバをレーザガスの圧力よりも低く、かつ大気圧より
も高い圧力のガスを封止した与圧チャンバで覆ってい
る。これにより、レーザチャンバの内側と外側との圧力
差が緩和され、レーザチャンバにかかる力が弱まる。従
って、レーザチャンバが歪んだり、レーザチャンバに装
着された放電回路やウィンドウが外れるようなことがな
い。そして、レーザチャンバの耐圧が上がるので、高い
圧力のレーザガスを封入することができ、レーザ光のパ
ワーを増加させられる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、レーザチ
ャンバ内に大気圧よりも高い圧力のレーザガスを封止
し、そのレーザガスを励起して発振させたレーザ光をレ
ーザチャンバの出射部から外部に出射するガスレーザに
おいて、内部にレーザガスの圧力よりも低く、かつ大気
圧よりも高い圧力の不活性ガスを充填した与圧チャンバ
を備え、この与圧チャンバによって、少なくとも出射部
と、又はさらにレーザチャンバに装着されてレーザガス
を励起する放電回路とのレーザチャンバ外側を覆ってい
る。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、少なくと
もウィンドウ等の出射部と、又はさらに放電回路の外側
部を与圧チャンバで覆っている。これにより、特に外れ
やすい出射部や、レーザが放電回路を有する場合にはさ
らに放電回路の、レーザチャンバ内側と外側との圧力差
が緩和され、出射部や放電回路がレーザチャンバから外
れることが少なくなる。従って、レーザチャンバの耐圧
が上がるので、高い圧力のレーザガスを封入することが
でき、レーザ光のパワーを増加させられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず、図を参照しながら、本発明
に係る実施形態を詳細に説明する。尚、各実施形態にお
いて、前記従来技術の説明に使用した図、及びその実施
形態よりも前出の実施形態の説明に使用した図と同一の
要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。

【００１３】以下、図１〜図３に基づいて、第１実施形
態を説明する。図１は、本実施形態に係るＦ2レーザの
構成図、図２は本実施形態に係る与圧チャンバの詳細構
造図を示している。図１に示すように、Ｆ2レーザ１
は、内部に不活性ガスを封止した与圧チャンバ１４と、
この与圧チャンバ１４の内部に設置されて、内部にレー
ザガスを封入し、レーザ光１１を発振させるレーザチャ
ンバ２とを備えている。

【００１４】レーザチャンバ２は、その前端部と後端部
に、フロントウィンドウ７Ｂ及びリアウィンドウ９Ｂを
備えている。レーザチャンバ２の内部には、レーザガス
として例えばフッ素（Ｆ2）とヘリウム（Ｈｅ）とが所
定の圧力比で、圧力ＰLだけ封入されており、レーザチ
ャンバ２内の所定位置には１組の放電電極５，５が設置
されている。また、レーザチャンバ２の上面の上面開口
部１２には放電回路３が備えられており、レーザチャン
バ２の一部を構成してレーザガスを封止している。レー
ザチャンバ２内の所定位置には、レーザガスを放電電極
５，５間に送り込む貫流ファン５４が設置されている。
この貫流ファン５４は、レーザチャンバ２の両端部に固
定された磁性流体軸受（図示せず）によって回転自在に
支承されており、磁性流体軸受に接続されたモータ（図
示せず）によって動力を供給されて回転する。

【００１５】また、レーザチャンバ２は、所定の圧力Ｐ
Nの不活性ガス（例えばＮ2）を封止した与圧チャンバ１
４の内部に収納されている。このとき、不活性ガスの圧
力ＰNは、レーザガスの圧力ＰLよりも低く、かつ大気圧
よりも高くなっている。そのため、レーザチャンバ２の
内部と外部との圧力差は圧力差（ＰL−ＰN）となり、従
来技術における圧力差（ＰL−大気圧）よりも小さくな
ってレーザチャンバ２にかかる力が低減される。尚、酸
素によるレーザ光１１の吸収を防止するため、与圧チャ
ンバ１４中の不活性ガス中の酸素濃度は、１０ppm以下
であることが望ましい。この与圧チャンバ１４は、その
前端部（図中右端部）と後端部に、それぞれレーザ光１
１を透過するフロントウィンドウ７Ａ及びリアウィンド
ウ９Ａを備えている。また図２に示すように、与圧チャ
ンバ１４の一面には開口部４６が形成されており、この
開口部４６の外周部に、Ｏリング溝４７及びボルト孔４
８を有するフランジ１４Ａを備えている。このフランジ
１４Ａには、ボルト孔４８を有する蓋１４Ｂが図示しな
いボルトによって取り付け可能であり、蓋１４ＢとＯリ
ング溝４７に嵌合されたＯリング（図示せず）とによ
り、与圧チャンバ１４の内部を封止している。また、与
圧チャンバ１４内部の下面部には、レーザ光１１の光軸
方向（図中Ｘ方向）と垂直な方向（図中Ｙ方向）に、ガ
イド溝１５Ａを有するガイドレール１５と、２本の走行
レール１６，１６とが互いに平行に設置されている。

【００１６】そして、図１に示すようにレーザチャンバ
２は、この走行レール１６，１６上を走行自在なローラ
１７，１７と、ガイドレール１５のガイド溝１５Ａ内に
嵌まってガイド１５を摺動する摺動部材１８とを備えた
キャスタ１９上に固定されている。また、このキャスタ
１９は、ストッパ５３を介して、図示しないボルト等に
よって与圧チャンバ１４に固定されている。

【００１７】以下に、このような与圧チャンバ１４を備
えたＦ2レーザ１を発振させる際の作用について説明す
る。与圧チャンバ１４の外部には高圧電源６が備えられ
ており、放電回路３と接続している。高圧電源６は、こ
の放電回路３を介して放電電極５，５間に高電圧を印加
し、その間に放電を起こしてレーザガスを励起し、レー
ザ光１１を発振させる。尚、一般にこのようなＦ2レー
ザ１に印加される高電圧はパルス状に加えられ、Ｆ2レ
ーザ１のレーザ光１１はパルス発振する。

【００１８】発振したレーザ光１１は、リアウィンドウ
９Ｂ，９Ａを透過し、与圧チャンバ１４の外部後方（図
中左方）に設けられたレーザ光１１の波長を狭帯域化す
る（波長を安定させ、かつ波長のスペクトル幅を狭くす
る）、狭帯域化ユニット１０に入射する。狭帯域化ユニ
ット１０は、例えば２個のプリズム３２，３２と、レー
ザ光１１の発振波長を選択するグレーティング３３とを
備えている。プリズム３２，３２によってそのビーム幅
を拡げられたレーザ光１１は、グレーティング３３に入
射して回折され、所定の波長のレーザ光１１のみが入射
光と同じ方向に折り返されて狭帯域化される。尚、この
とき狭帯域化ユニット１０は、エキシマレーザにおいて
周知のエタロンを用いてもよく、また分散プリズムのみ
によって構成してもよい。

【００１９】狭帯域化ユニット１０から出射したレーザ
光１１は、リアウィンドウ９Ａ，９Ｂを透過してレーザ
チャンバ２を通過し、フロントウィンドウ７Ｂ，７Ａを
透過する。そしてレーザ光１１は、与圧チャンバ１４の
外部前方に配置されたフロントミラー８を部分透過し、
その一部が外部に出射する。このとき、Ｆ2レーザ１か
ら発振したレーザ光１１は、空気中の酸素に非常に良く
吸収されるので、この吸収を防ぐため、狭帯域化ユニッ
ト１０の内部は例えばＮ2等の不活性ガスによってパー
ジされている。尚、同図に二点鎖線で示したように、与
圧チャンバ１４内に狭帯域化ユニット１０を設けてもよ
い。このようにすれば、狭帯域化ユニット１０が常に与
圧チャンバ１４内の不活性ガスの内部にあるので、狭帯
域化ユニット１０の内部を不活性ガスでパージする必要
がない。

【００２０】次に、与圧チャンバ１４及びレーザチャン
バ２にそれぞれ不活性ガス及びレーザガスを導入する手
段について説明する。まず、レーザチャンバ２及び与圧
チャンバ１４は、それぞれその内部の圧力を測定する圧
力測定手段（図示せず）を備えている。そして、与圧チ
ャンバ１４は、例えば窒素（Ｎ2）等の不活性ガスが封
入された不活性ガスボンベ２５と、不活性ガスの導入を
コントロールする不活性ガスバルブ２６と、不活性ガス
配管２７と、不活性ガス配管２７を与圧チャンバ１４に
接続する不活性ガス接続継手２８とを有する不活性ガス
導入手段を備えている。この不活性ガス導入手段によ
り、与圧チャンバ１４の内部に任意の圧力まで不活性ガ
スを導入することが可能である。また、与圧チャンバ１
４は、例えば真空ポンプ３０と、真空バルブ３１と、真
空配管３２と、真空配管３２を与圧チャンバ１４に接続
する真空接続継手３４とを有する真空引き手段とを備え
ている。これにより、その内部を任意の圧力まで真空引
きすることが可能である。

【００２１】そしてレーザチャンバ２は、例えばフッ素
（Ｆ2）とヘリウム（Ｈｅ）とを所定の圧力比で封入し
たレーザガスボンベ３５と、レーザガスの導入をコント
ロールするレーザガスバルブ３６と、レーザガス配管３
７と、レーザガス配管３７を与圧チャンバ１４の内部に
導入するレーザガス導入継手３８と、レーザガス配管３
７をレーザチャンバ２に接続するレーザガス接続継手３
９とを有するレーザガス導入手段を備えている。これに
より、レーザガスをレーザチャンバ２内部に任意の圧力
まで導入することが可能である。またレーザチャンバ２
は、Ｈｅガスを封入したＨｅボンベ４１と、Ｈｅガスの
導入をコントロールするＨｅバルブ４２と、Ｈｅ配管４
３と、Ｈｅ配管４３を与圧チャンバ１４の内部に導入す
るＨｅ導入継手４４と、Ｈｅ配管４３をレーザチャンバ
２に接続するＨｅ接続継手４５とを有するＨｅ導入手段
を備えている。これにより、Ｈｅガスをレーザチャンバ
２内部に任意の圧力まで導入することが可能である。さ
らにレーザチャンバ２は、例えば真空ポンプ３０と、真
空バルブ３１と、真空配管３２と、真空配管３２を与圧
チャンバ１４の内部に導入する真空導入継手３３と、真
空配管３２をレーザチャンバ２に接続する真空接続継手
３４とを有する真空引き手段を備えている。これによ
り、その内部を任意の圧力まで真空引き可能である。

【００２２】以下、レーザチャンバ２及び与圧チャンバ
１４に、それぞれレーザガス及び不活性ガスを導入する
手順の一例を、図３のフローチャートを利用して説明す
る。なお、以下のフローチャートでは、各ステップ番号
にＳを付して表す。まず、真空ポンプ３０，３０を起動
し、真空バルブ３１，３１を開いて、与圧チャンバ１４
及びレーザチャンバ２を所定の圧力まで真空引きした
後、真空バルブ３１，３１を閉じ、真空ポンプ３０，３
０を停止する（Ｓ１）。次に、不活性ガスバルブ２６及
びレーザガスバルブ３６を開き、与圧チャンバ１４に不
活性ガスを、またレーザチャンバ２にレーザガスを、そ
れぞれ導入する（Ｓ２）。このガス導入時には、与圧チ
ャンバ１４内の圧力ＰN1がレーザチャンバ２内の圧力Ｐ
L1を上回らないようにする必要がある。また、ガス導入
中にレーザチャンバ２の内部と外部（与圧チャンバ１４
内部）との圧力差（ＰL1−ＰN1）及び与圧チャンバ１４
内部と外部（大気）との圧力差（ＰN1−大気圧）が、常
にほぼ等しくなるように圧力上昇のスピードをコントロ
ールするのがよい。即ち、ＰL1＝２ＰN1程度とするのが
好適である。

【００２３】そして、与圧チャンバ１４内の圧力が所定
の圧力ＰN（例えば５〜６気圧程度）になったところ
で、不活性ガスバルブ２６を閉じる（Ｓ３）。そして、
レーザチャンバ２内の圧力が所定の圧力ＰL（例えば約
１０気圧）になったところで、レーザガスバルブ３６を
閉じる（Ｓ４）。尚、Ｓ３とＳ４との順序が逆になる場
合もある。以上のステップにより、与圧チャンバ１４の
内部には不活性ガスが圧力ＰNで封入され、また与圧チ
ャンバ１４の内部に設置されたレーザチャンバ２の内部
には、レーザガスが圧力ＰLで封入される。尚、与圧チ
ャンバ１４内の不活性ガスの圧力ＰNは、５〜６気圧と
限られるものではないが、レーザチャンバ２の内部と外
部（与圧チャンバ１４内部）との圧力差（ＰL−ＰN）及
び与圧チャンバ１４の内部と外部（大気）との圧力差
（ＰN−大気圧）がほぼ等しくなるように、ＰL＝２ＰN
程度とするのが、最も好適である。

【００２４】また本実施形態によれば、ストッパ５３を
外すことにより、キャスタ１９及びレーザチャンバ２
は、与圧チャンバ１４から分離される。そして、キャス
タ１９を、走行レール１６，１６上を図１における紙面
と垂直に手前方向（図中−Ｙ方向）に滑らせて、レーザ
チャンバ２を与圧チャンバ１４の内部から外部へ引き出
すことが可能である。尚、このようにレーザチャンバ２
を引き出す場合は、レーザガスが漏れるのを防ぐため、
レーザチャンバ２及び与圧チャンバ１４の内部に、それ
ぞれＨｅガス及び不活性ガスを大気圧程度まで導入して
おくのがよい。この導入手順は、例えば図３に示したフ
ローチャートと同様の手順でよく、同図において圧力Ｐ
N＝ＰL＝大気圧とし、かつレーザガスの代わりにＨｅガ
スをレーザチャンバ２の内部に導入するようにすればよ
い。そして、レーザチャンバ２に真空配管３２、レーザ
配管３７、及びＨｅ配管４３をそれぞれ接続している真
空接続継手３４、レーザ接続継手３９、及びＨｅ接続継
手４５を緩めてそれぞれの配管をレーザチャンバ２から
外す。また、図示しない電流の導入用の配線なども外し
た後に、レーザチャンバ２を与圧チャンバ１４の外部に
引き出すようにする。

【００２５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、レーザチャンバ２を与圧チャンバ１４の内部に収納
し、この与圧チャンバ１４の内部に、レーザチャンバ２
内のレーザガスの圧力ＰLよりも小さく、かつ大気圧よ
りも大きな圧力ＰNの不活性ガスを封入している。これ
により、レーザチャンバ２の内部と外部との圧力差（Ｐ
L−ＰN）が、従来の圧力差（ＰL−大気圧）よりも小さ
くなり、レーザチャンバ２が膨張してレーザ光１１の光
軸がずれたり、ウィンドウ７Ｂ，９Ｂや放電回路３がレ
ーザチャンバ２から外れたりすることが少ない。また、
これにより、耐圧の低いレーザチャンバ２を使用して
も、レーザガスの圧力を上げることが可能であり、レー
ザ光１１のパワーを増大させることができる。

【００２６】さらに、レーザチャンバ２をローラ１７を
備えたキャスタ１９上に搭載し、このキャスタ１９を走
行レール１６，１６上で滑らせて、レーザチャンバ２を
与圧チャンバ１４から引き出せるようにしている。これ
により、レーザチャンバ２を容易に交換可能であり、メ
ンテナンス時に要する人手を省力化できる。

【００２７】尚、レーザチャンバ２及び与圧チャンバ１
４内部には高圧のガスが封入されており、レーザチャン
バ２から発生する熱によって熱くなっている。これを冷
却するためには、レーザチャンバ２又は与圧チャンバ１
４の少なくとも一方の外壁面にペルチェ素子等の冷却手
段（図示せず）を接触させ、これらを冷却するようにす
るとよい。また、与圧チャンバ１４内部の不活性ガス
は、常に封じ切りにしてもよいが、所定圧力ＰNを保つ
ようにしながら、不活性ガス導入手段及び真空引き手段
によって所定量を連続的或いは断続的に入れ替えるよう
にしてもよい。このように、熱くなった不活性ガスが入
れ替えられることにより、レーザチャンバ２を周囲から
冷却することが可能となる。或いは、不活性ガスを与圧
チャンバ１４の外部に取り出した後に、図示しない冷却
手段によって冷却し、与圧チャンバ１４の内部に戻すよ
うにしてもよい。

【００２８】次に、図４に基づいて本発明に係る第２実
施形態を説明する。同図において、レーザチャンバ２の
所定位置には、レーザガスを放電電極５，５間に送り込
む貫流ファン５４が設置されている。この貫流ファン５
４は、レーザチャンバ２の両端部に固定された磁性流体
軸受５５，５５によって回転自在に支承されており、磁
性流体軸受５５，５５に接続されたモータ５６により動
力を供給されて回転する。そして、本実施形態では、レ
ーザチャンバ２の上面開口部１２を封止する放電回路３
の外部を覆って、小型の与圧チャンバ５１が設けられて
いる。この与圧チャンバ５１は、一面に開口部４６を備
えており、この開口部４６の外周部に、Ｏリング４９を
嵌合したＯリング溝４７及びボルト孔４８を有するフラ
ンジ５１Ａを備えている。そして、このフランジ５１Ａ
を、レーザチャンバ２の上面に設けられたボルト孔（図
示せず）にボルト５２によって固定している。これによ
り、与圧チャンバ５１の内部を封止している。

【００２９】また、同様の小型の与圧チャンバ５１，５
１を、レーザチャンバ２両端部の磁性流体軸受５５，５
５の外部にも配置している。さらに、レーザ光１１を透
過するウィンドウ７Ａ，９Ａを備えた小型の与圧チャン
バ５１，５１を、それぞれウィンドウ７Ｂ，９Ｂの外部
にも配置している。これらの与圧チャンバ５１は、それ
ぞれ第１実施形態と同様の真空引き手段及び不活性ガス
導入手段（図示せず）を備えている。そして、与圧チャ
ンバ５１の内部に不活性ガスを所定の圧力ＰNで封止し
ている。

【００３０】また、同図に示すように、狭帯域化ユニッ
ト１０に代えて、レーザ光１１を全反射するリアミラー
５２を配置している。これにより、レーザ光１１の波長
の狭帯域化は行なわれないが、レーザ光１１のパワーは
増加する。

【００３１】このように本実施形態によれば、所定圧力
ＰNの不活性ガスを封止した与圧チャンバ５１を、磁性
流体軸受５５，５５、放電回路３及びウィンドウ７Ｂ，
９Ｂの外側に備え、これらの部材の周囲をカバーしてい
る。これにより、磁性流体軸受５５，５５、放電回路３
及びウィンドウ７Ｂ，９Ｂの、レーザチャンバ２内側と
外側との圧力差は、圧力差（ＰL−ＰN）となり、従来技
術の圧力差（ＰL−大気圧）よりも減少する。従って、
従来は特に外れやすかった磁性流体軸受５５，５５、放
電回路３及びウィンドウ７Ｂ，９Ｂにかかる力が低減さ
れるので、これらがレーザチャンバ２から外れにくくな
り、効率的にレーザチャンバ２の耐圧を上げることが可
能となる。また、第１実施形態の如きレーザチャンバ２
全体を与圧チャンバ１４内に収納する形態に比べ、Ｆ2
レーザ１が小型化する。このとき、レーザチャンバ２の
材質、板厚、構造等を強化し、高圧のレーザガスに対し
てもレーザチャンバ２本体の歪みが小さいようにしてい
る。

【００３２】尚、本実施形態では、レーザ光１１の励起
手段として放電回路３を介してレーザガスを放電させる
場合を例にとったが、これに限らず、レーザ励起のレー
ザや電子ビーム励起のレーザに対しても有効である。こ
のような場合は、例えばウィンドウ７Ｂ，９Ｂの周囲の
みを与圧チャンバ５１で覆うようにすればよい。また、
レーザ光１１がレーザチャンバ２から出射する出射部と
して、ウィンドウ７Ｂ，９Ｂを例示したが、例えばレー
ザチャンバ２にリアミラー５２やフロントミラー８を直
接固定するような形態のレーザに対しても有効である。
その場合は、リアミラー５２やフロントミラー８を出射
部とし、その周囲を与圧チャンバ５１で覆うようにすれ
ばよい。さらに、モータ５６の動力をレーザチャンバ２
内部に導入する動力導入手段として磁性流体軸受５５を
例示したが、これに限られるものではない。

【００３３】また、本実施形態では、ウィンドウ７Ｂ，
９Ｂ、放電回路３、及び磁性流体軸受５５の周囲を与圧
チャンバ５１で覆うようにしたが、これに限られるもの
ではない。即ち、従来技術の項に述べたように、例えば
Ｏリング等の封止手段によってレーザチャンバ２に固定
されている部材は、この封止手段の劣化等によって、大
きな力を受けた場合にレーザチャンバ２から外れること
がある。これを防止するため、本実施形態はレーザガス
の圧力を受ける部分すべてに適用可能である。例えば、
配管や配線等をレーザチャンバ２内に導入する場合に、
これらの各導入手段の周囲に、このような与圧チャンバ
５１を備えるようにすればよい。さらには、このような
導入手段をレーザチャンバ２の略同一箇所にまとめ、１
個の与圧チャンバ５１でこれを覆うようにすれば、必要
な与圧チャンバ５１の個数が少なくてすむ。

【００３４】また、上記各実施形態では、Ｆ2レーザを
例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、レーザ
ガスの圧力が大気圧よりも高いガスレーザ全般に対して
応用可能である。例えば、レーザガスの圧力が２〜３気
圧のエキシマレーザであっても、本発明を応用すること
により、レーザチャンバ２の耐圧を上げることが可能と
なり、装置の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るＦ2レーザの構成
図。

【図２】与圧チャンバの詳細構造図。

【図３】レーザチャンバ及び与圧チャンバにガスを導入
する手順の一例のフローチャート。

【図４】本発明の第２実施形態に係るＦ2レーザの構成
図。

【図５】従来技術に係るＦ2レーザの構成図。

【符号の説明】

１：Ｆ2レーザ、２：レーザチャンバ、３：放電回路、
５：放電電極、６：高圧電源、７：フロントウィンド
ウ、８：フロントミラー、９：リアウィンドウ、１０：
狭帯域化ユニット、１１：レーザ光、１２：上面開口
部、１４：与圧チャンバ、１４Ａ：フランジ、１５：ガ
イドレール、１５Ａ：ガイド溝、１６：レール、１７：
ローラ、１８：摺動部材、１９：キャスタ、２５：不活
性ガスボンベ、２６：不活性ガスバルブ、２７：不活性
ガス配管、２８：不活性ガス接続継手、３０：真空ポン
プ、３１：真空バルブ、３２：真空配管、３３：真空導
入継手、３４：真空接続継手、３５：レーザガスボン
ベ、３６：レーザガスバルブ、３７：レーザガス配管、
３８：レーザガス導入継手、３９：レーザガス接続継
手、４１：Ｈｅボンベ、４２：Ｈｅバルブ、４３：Ｈｅ
配管、４４：Ｈｅ導入継手、４５：Ｈｅ接続継手、４
６：開口部、４７：Ｏリング溝、４８：ボルト孔、４
９：Ｏリング、５１：与圧チャンバ、５１Ａ：フラン
ジ、５２：リアミラー、５３：ストッパ、５４：貫流フ
ァン、５５：磁性流体軸受、５６：モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザチャンバ(2)内に大気圧よりも高
い圧力(ＰL)のレーザガスを封止し、そのレーザガスを
励起してレーザ光(11)を発振させるガスレーザ(1)にお
いて、内部にレーザガスの圧力(ＰL)よりも低く、かつ大気圧
よりも高い圧力(ＰN)の不活性ガスを充填した与圧チャ
ンバ(14)を備え、この与圧チャンバ(14)の内部にレーザチャンバ(2)を収
納したことを特徴とするガスレーザ(1)。
【請求項２】レーザチャンバ(2)内に大気圧よりも高
い圧力(ＰL)のレーザガスを封止し、そのレーザガスを
励起して発振させたレーザ光(11)をレーザチャンバ(2)
の出射部(7B,9B)から外部に出射するガスレーザ(1)にお
いて、内部にレーザガスの圧力(ＰL)よりも低く、かつ大気圧
よりも高い圧力(ＰN)の不活性ガスを充填した与圧チャ
ンバ(51)を備え、この与圧チャンバ(51)によって、少なくとも出射部(7B,
9B)と、又はさらにレーザチャンバ(2)に装着されてレー
ザガスを励起する放電回路(3)とのレーザチャンバ(2)外
側を覆ったことを特徴とするガスレーザ(1)。