JP2612659B2 - ガス劣化検出装置およびガス劣化検出機能を有するエキシマレーザ装置 - Google Patents

ガス劣化検出装置およびガス劣化検出機能を有するエキシマレーザ装置

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JP2612659B2
JP2612659B2 JP4094546A JP9454692A JP2612659B2 JP 2612659 B2 JP2612659 B2 JP 2612659B2 JP 4094546 A JP4094546 A JP 4094546A JP 9454692 A JP9454692 A JP 9454692A JP 2612659 B2 JP2612659 B2 JP 2612659B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高気圧レーザ装置に係
り、特に、レーザ媒質に希ガス、ハロゲンを含むガスが
使用されるエキシマレーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エキシマレーザ装置は、レーザ容器中に
比較的高い圧力の希ガスとハロゲンを含むガスを充填
し、このガスを励起してレーザ発振させるものである。
一般に、ガスを励起させる手段としては、放電や、電子
ビームの照射が用いられる。
【0003】ハロゲンを含むガスを使用するエキシマレ
ーザ装置は、レーザ発振の運転経過と共に、レーザ出力
が徐々に低下する。レーザ出力低下の主要因は、レーザ
光の取り出し部の窓の汚損と、レーザ媒質であるハロゲ
ンを含むガスの消耗や減少である。ハロゲンガスの消耗
や減少は、活性なHCl、F2などのハロゲンを含むガ
スが、放電励起用の電極やレーザ容器等のレーザ構成材
料と反応してしまうために生じる。
【0004】そこで、これらのガス濃度の消耗に伴うレ
ーザ出力の低下対策として、レーザ出力の低下を測定し
て、放電励起用の電極に電圧を印加する電源系と、ハロ
ゲンガスの注入量とを制御する装置が、J.Reid et al.:
Metal Vapor,Deep Blue,andUltra Violet Lasers,SPIE
O-E/LASE '89,p.186(1989)で発表されている。
【0005】また、レーザガス中のハロゲン濃度の低下
を検知する方法として、レーザ容器中のガスの一部を採
取して、イオンクロマトグラフによって分析する方法が
知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、レ
ーザ出力の低下を、ハロゲン濃度の低下とみなして、ハ
ロゲンガスを含むガスの注入量を制御している。しか
し、レーザ出力を低下させる要因は、ハロゲン濃度の低
下だけではないので、レーザ出力低下とハロゲン濃度の
変化とは、直接対応しない場合がある。このような場合
に、レーザ出力低下をハロゲン濃度の低下とみなし、レ
ーザ出力が回復するまでガス注入を行なうとハロゲン濃
度の過剰注入となる。過剰注入は主放電を不安定な方向
ヘ進展させ制御系が発散するという問題がある。
【0007】また、ハロゲンガス濃度の検知を、従来技
術のイオンクロマトグラフで行うと、ガス濃度を正確に
検知できるというメリットがあるが、ガス採取からガス
濃度を測定検知するまでに時間を要する。そのため、レ
ーザを発振させながら、ハロゲンを含むガスの流量を制
御することはできないという問題がある。また、イオン
クロマトグラフの装置は、大型で高価であるという問題
がある。
【0008】本発明の目的は、従来の問題を解決し、エ
キシマレーザ容器中のハロゲンの濃度を小型で短時間で
検知する検出装置と、このような検出装置を搭載したエ
キシマレーザ装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様によれば、ハロゲンを含むガス
を充填されたレーザ容器に連通した検出用容器と、前記
容器中に配置された一対の第1電極と、前記第1電極に
短パルス電圧を印加するための短パルス電圧発生手段
、前記第1電極間に流れる電流を測定する電流測定
段とを有することを特徴とするガス劣化検出装置が提供
される。
【0010】また、本発明の第2の態様によれば、ハロ
ゲンを含むガスを充填するためのレーザ容器と、前記ハ
ロゲンを含むガスを励起する励起手段と、前記レーザ容
器中で発振したレーザ光を外部に取り出すための出射窓
を有するエキシマレーザ装置において、前記レーザ容器
中に配置されたガス劣化検出用第1電極と、前記電極に
短パルス電圧を印加するための短パルス電圧発生手段
、前記電極間に流れる電流を測定する電流測定手段と
を有することを特徴とするガス劣化検出機能を有するエ
キシマレーザ装置が提供される。
【0011】
【作用】ハロゲンを含むガス中に、電子を供給すると、
電子はハロゲンに付着し、ハロゲンイオンが生じる。こ
のハロゲンイオンは、ガス中に含まれているハロゲンの
濃度と対応すると見ることができる。したがって、この
ハロゲンイオン濃度を測定できればハロゲン濃度を測定
することができる。
【0012】本発明者らは、レーザ容器と連通した検出
用器のガス中に一対の電極を配置し、この一対の電極間
の空間を予備電離し、そしてこの電極間に直流電圧を印
し、この電極間に流れる電流を測定することでハロゲ
ンイオン濃度を測定することができると考えた。しかし
ながら、このハロゲンイオンは数μsのオーダの短時間
で消滅してしまうので、この電極間に生じる電流をとら
えて測定することは、非常に困難である。
【0013】そこで、本発明では、一対の第1電極間
に、短パルス電圧発生手段から短パルス電圧を印加し
て、急激な電圧変化を加え、この印加電圧と同期して、
第1電極間に流れる電流と電圧を測定をすることで、測
定を可能にした。
【0014】すなわち本発明において、一対の第1電極
間で、電子は短パルス電圧で加速され、ハロゲンに付着
して、ハロゲンを陰イオン化させる。測定手段は、電圧
印加瞬時の電極間に流れる微小電流を、印加電圧と同期
して測定するものである。この微小電流はハロゲン濃度
が高い時には小さく、逆に、低い時には電流は大きい。
したがって、電極間に流れた微小電流と、この時の電圧
から、電極間の空間を一種のインピーダンスとしてとら
えることができる。ハロゲンの濃度とインピーダンスと
の関係を予め調べておくことにより、インピーダンスか
らハロゲン濃度を検知することができる。
【0015】短パルス電圧印加手段としては、前記検出
用容器中に配置された一対の第2電極に、電圧を印加
し、さらに電極間に光を照射することによってアーク放
電させて、短パルス電圧を発生する手段を用いることが
できる。上述の第1電極は、ガス中に含まれるハロゲン
ガス濃度によって、電極間の放電電圧は異なる。第2電
極がアーク放電することにより、短パルス電圧を印加す
る作用の他、第1の電極間の空間を予備電離する作用が
る。
【0016】また、ハロゲン原子は、電子親和力が大き
いので電子がハロゲンに付着してイオンとなる傾向が強
いため、電離作用が妨げられやすい。従ってハロゲンを
含むレーザガスの組成により電子密度が変わる。これを
利用して、第1の電極間に流れる電流から換算できる電
子密度を用いて、ガス状態を検知することも可能であ
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例のガス劣化検出装置
を、図面を用いて説明する。図1のように、本実施例の
ガス劣化検出装置は、レーザ容器1の一端に取り付けら
れた検出用容器2を有している。レーザ容器1の内部に
は、一対の主電極41が配置され、レーザ媒質としてX
eガスと、HClガスと、Neガスが充填されている。
検出用容器2とレーザ容器1とは、連通状態となってお
り、レーザ容器1中のガスは、検出用容器2の内部にも
充填されている。
【0018】また、検出用容器2内には、一対のNi製
の第2電極(G2)3a、3bと、一対のNi製の第1
電極(G1)4a、4bが、検出用器2と絶縁されて配
置されている。第1電極(G1)4a、4bと、第2電
極(G2)3a、3bは、接近して配置されている。ま
た、検出用容器2の一部には、紫外線入射窓21が、取
り付けられている。検出用容器2の外部に配置された紫
外線発光ランプ10は、紫外線入射窓21から第2電極
(G2)3a、3bの極間に紫外光11を照射する。本
実施例では、紫外線発光ランプ10として、水銀ランプ
を用いた。
【0019】第2電極3bと接地間には、数メガオーム
の大きさの高抵抗(Rp)8が接続されている。また、
第2電極3a、3bおよび高抵抗8に並列に、容量Cs
のコンデンサ6が接続されている。第2電極3aには、
数メガオームの大きさの高抵抗(Rs)5が接続され、
さらに、高抵抗5の他端には、スイッチ22を介して、
電源装置7が接続される。一方、その高抵抗8の接地側
と、コンデンサ6の一端とは、電源装置7に接続されて
接地される。
【0020】また、第2電極3bは、第1電極4aに接
続され、第1電極の他端4bには100オームの抵抗
(Rc)9が接続される。抵抗9の他端は、高抵抗8に
接続されて、さらに接地され、回路が構成される。すな
わち、抵抗9を直列に接続された第1電極4a、4b
が、高抵抗8と並列に、配線される。また、抵抗9の両
端には、電圧測定手段23が接続される。高抵抗8の両
端には、電圧測定手段24が接続され、電圧Vpを測定
する。電圧測定手段24は、電圧Vpを検出すると、電
圧測定手段23に測定を指示する信号を送信する。電圧
測定手段23は、この信号に同期して、抵抗9の電圧V
cを測定する。
【0021】このような構成の本実施例のガス劣化検出
装置において、スイッチ22を投入すると、高抵抗5を
介して、コンデンサ6が充電される。同時に、コンデン
サ6の両端の電圧Vsは、図2(a)のように、第2電
極3a、3bおよび高抵抗8にも印加される。第2電極
3aと3bの極間は、この電圧Vsを印加されたとき
に、すぐに放電しないように、予め、極間を長く調整し
てある。ここで、図2(b)のように、紫外線発光ラン
プ10の光11を第2電極々間に照射すると、第2電極
の電極3a、3b間のガスは、紫外線光11により、ト
リガーと予備電離の作用を受け、これにより第2電極3
a、3b間は、放電を開始する。第2電極3a、3bの
放電により、第1電極4a、4b間は、予備電離作用を
受ける。
【0022】抵抗8は、高抵抗であるので、第2電極3
が放電すると、電圧Vsは、殆ど低下することなく高抵
抗8の両端に印加される。すなわち、図2(c)のよう
にVp≒Vsの電圧が、高抵抗8の両端に印加される。
【0023】第1電極4と抵抗8の直列回路は、高抵抗
8と並列に接続されているので、電圧Vpは、同時に、
第1電極4a、4b間にも印加される。なお、第1電極
のギャップ長は第2電極のギャップ長より長く調整して
あり、第2電極の放電電圧より高い。したがって、印加
電圧に対して第1電極4は短絡的な放電はしないが、第
2電極3の放電による予備電離作用をうけているので、
微小電流(暗流)Icが流れる。抵抗9には、図2
(d)のように、第1電極4間に電圧Vpが印加され、
微小電流が流れた瞬間に、Vc1の電圧が印加され、微
小電流Icが流れる。抵抗9に流れる電流Icは、測定
手段23により、抵抗9間の電圧Vcとして測定され
る。
【0024】第1電極4に、このまま微小電流Icが流
れ続けると、電圧Vpは、図2(c)の波線の如く、C
s・Rpの時定数で減衰する。しかし、印加電圧Vs
に、第1電極4が耐圧できず、第1電極4間がアーク放
電を起こすと、電流は一気に第1電極4および抵抗9に
流れる。電圧Vpは、図2(c)の実線のように、Vp
2から急激に零となる。
【0025】ユーザは、第1電極4間の印加電圧Vp1
電圧Vc1とから、第1電極4のインピーダンスZc
1を下式を用いて計算する。
【0026】 Zc1=(Vp1−Vc1)/ic1=(Vp1−Vc1)Rc/Vc また、予め、ガス中のハロゲンの濃度をイオンクロマト
グラフィで測定し、そのガス中のインピーダンスZc1
を求めて、図3のようなグラフを用意しておく。図3の
ように、ハロゲンガスが低濃度の場合は、同じ印加電圧
Vp1に対して電圧Vc1は大きく,高濃度になるに従
いVc1は小さい。すなわち、ガス濃度が高くなるに従
い、インピーダンスが対応して大きくなる。
【0027】したがって、レーザを発振させながら、V
p1とVc1を測定し、インピーダンスZc1を計算す
る。そして、インピーダンスZc1と、図3とを用い
て、ガス中のハロゲン濃度に換算する。ハロゲン濃度が
低下が検出された場合、レーザ容器1にHClガスを補
充する。
【0028】これにより、ハロゲンガス濃度を一定に保
つことができるので、レーザ出力を低下させることな
く、安定して発振させることができる。また、本実施例
のガス劣化検出装置は、レーザを発振させながら、ハロ
ゲンガス濃度を測定することができる。また、測定を行
ないながら、その場ですぐに、測定結果を得ることがで
きる。
【0029】また、印加電圧にバラツキがあっても、そ
れに対応して、電極間を流れる電流も変化するので誤差
は少なく、精度良く測定することができる。
【0030】また、本構成では、電極を二対設置し、そ
のうちの一対の電極を用いた簡単な回路構成でパルス電
圧を得ることにより、簡単にハロゲン濃度を測定するこ
とができる。また、第2電極の放電によって、第1電極
空間を予備電離する構成をとっているので、第1電極4
がアーク放電を起こすのを防止する効果もある。本実施
例では、第1電極4を予備電離したが、第1電極4の予
備電離は、ハロゲン濃度測定の必要条件ではない。予備
電離をしなくとも微小電流は流れるので、測定を行なう
ことが可能である。
【0031】また、各電極のギャップ長は短く、印加電
圧も低いので、放電によるノイズが生じることはなく、
レーザや、他の装置に影響を与えることもない。しか
も、本実施例のガス劣化検出装置は、小さな検出用容器
2と、水銀ランプ10と、簡単な回路で構成されるの
で、小型な装置にすることができる。
【0032】さらに、放電しても電極等の構成部品が損
傷を受けることはないので、回路構成条件が変わらず、
ガス濃度とインピーダンスとの対応を最初に把握してお
くことにより、どのレーザ発振器にも使用できる。な
お、本構成では電極空間への印加手段として水銀ランプ
を使用したが、電子線を発生する電子ガンや、紫外線発
光レーザや、キセノンランプでもその効果と作用は同じ
である。
【0033】また、本発明の一実施例では紫外線発光ラ
ンプの光の照射は単発であるが、高抵抗5Rs、コンデ
ンサ6Csと、高抵抗8Rpの値を適当な値にしてお
き、紫外線光を連続して照射すると、ある時定数のもと
で連続的に放電するようにすると、連続して測定できデ
ータが得られる。
【0034】つぎに、本発明の第2の実施例のエキシマ
レーザ装置を図面を用いて説明する。図6のように、本
実施例のエキシマレーザ装置は、レーザ容器51中に、
一対の主電極41を備えている、電極41には、電源7
より、直流電圧が印加されている。レーザ容器51の外
部に、ミラー52とハーフミラー53を備えられ、レー
ザ共振器を構成している。また、レーザ容器51には、
ミラー52とハーフミラー53と同軸に、石英のレーザ
出射窓52aおよび55bが備えられている。
【0035】レーザ容器51の一部には、ガスを導入す
るガス導入口54が設けられている。ガス導入口54に
は、HClガス用容器57、Xeガス用容器58、Ne
ガス用容器59が接続されている。ガス流量調節装置5
6は、HClガスの流量を調節する。
【0036】また、レーザ容器51の一部には、実施例
1の図1に示したガス劣化検出装置60が配置されてい
る。レーザ容器51内部には、第1電極4と、第2電極
3が配置されている。レーザ容器51外部には、高抵抗
8、抵抗9、コンデンサ6、高抵抗5、スイッチ22、
電源7、紫外線発生装置10、測定装置24および測定
装置23が配置されている。また、紫外線入射窓21
が、レーザ容器51の一部に配置されている。実施例1
のガス劣化検出装置の検出用容器2は、取り除かれてい
る。これらの構成は、実施例1と同じであるので詳細な
説明を省略する。
【0037】測定装置24および測定装置23は、イン
ピーダンス計算手段62に測定結果を出力する。また、
インピーダンス計算手段62は、インピーダンスを計算
し、計算結果を制御装置63に出力する。制御装置63
は、図3に示した、インピーダンスZc1と、そのイン
ピーダンスZc1に対応したハロゲン濃度を記憶した記
憶手段66に接続されている。また、制御手段63は、
流量調節装置56に接続されていて、流量調節装置56
にHClガスの流量を指示する。
【0038】またレーザ出射窓55と同軸上には、ハー
フミラ67が配置され、出射されたレーザ光の一部を検
出手段64に導く。検出手段64は、光の強度を測定
し、測定結果を制御装置63に出力する。制御装置63
には、表示装置65が接続されている。
【0039】また、制御装置63には、ユーザが、外部
から、つぎの3つの数値を設定するための、入力手段6
7が備えられている。設定する3つの数値は、目標とす
るレーザ容器51内のハロゲン濃度Phと、許容するハ
ロゲン濃度の変化率dPh/dtと、許容するレーザの
最低出力値WLである。
【0040】つぎに本実施例のエキシマレーザ装置の動
作を説明する。
【0041】まず、制御手段67に、ハロゲン濃度Ph
と、許容するハロゲン濃度の変化率dPh/dtと、許
容するレーザの最低出力値WLを設定する。また、レー
ザ容器51内に、Xeガスと、Neガス、HClガス
を、ハロゲン濃度Phとなるように、各ガス容器57、
58、59から導入する。この状態で、主電極41に電
源7から電圧を印加すると、レーザが発振する。そし
て、検出装置60のスイッチ22をいれると、実施例1
で説明したように、電極4に微小電流が流れ、測定装置
23および測定装置24は、Vc,Vpを測定する。こ
の測定結果は、インピーダンス計算手段62に、出力さ
れる。インピーダンス計算手段62は、実施例1に示し
た式にしたがって、Zc1を計算し、制御手段63に出
力する。この時、検出装置60は、検出を連続して行っ
ており、制御手段63には、一定時間経過ごとに、イン
ピーダンスZc1が出力される。
【0042】制御手段63は、Zc1に基づいて、記憶
手段66を検索し、ハロゲン濃度Pを得る。また、制御
装置63は、ハロゲン濃度の変化率dP/dtを計算す
る。そして、得られたハロゲン濃度Pと、入力手段によ
って設定されたハロゲン濃度Phを比較する。ハロゲン
濃度Pが、Phより小さい場合、すなわちハロゲンが、
減少しているときには、流量調節装置56に、HClガ
スの導入を指示する。流量調節装置56は、指示にした
がって、HClガスをレーザ容器51内に補充する。制
御手段63は、ハロゲン濃度PがPhになるまで、HC
lガス流量をフィードバック制御する。制御手段は、こ
の時、ハロゲン濃度の変化率dP/dtが、予め設定さ
れた許容するハロゲン濃度の変化率dPh/dtを越え
ないように、流量調節装置56に流量を指示する。
【0043】また、同時に制御手段63には、検出手段
64から出力光の強度wが、出力されている。制御手段
63は、検出手段64から得た強度wと、ハーフミラ6
7の反射率から、実際の出力光全体の強度Wに換算す
る。そして、制御手段63は、前述のように、ハロゲン
濃度PをPhにする制御を行っているにもかかわらず、
出力光全体の強度Wが、設定されたWLより小さくなっ
た場合には、表示手段65に、図6(b)に示したよう
に、ユーザに、出射窓55が汚れていることを知らせる
表示をするように指示する。表示手段65は、図6
(b)に示したような表示を行い、ユーザに出射窓55
の交換を促す。
【0044】このように、本実施例のエキシマレーザ装
置は、ガス劣化検出装置を内蔵し、この検出結果を用い
て、HClガス流量を制御する。これにより、一定の強
度のレーザ光を出力するエキシマレーザ装置が提供され
る。また、HClガスを、ハロゲン濃度の変化率が一定
値以下になるように補充するので、内部の主電極41の
放電を安定に保つことができ、安定に、一定強度のレー
ザ光を出力することができる。
【0045】また、さらに、本実施例のエキシマレーザ
装置は、ハロゲン濃度の検出と、レーザ出力の検出を同
時に行っているので、レーザ出力の低下が、出射窓55
の汚損によるものであるということを特定することがで
きる。したがって、これを表示装置65で、ユーザに知
らせることで、メンテナンスをユーザの勘にたよること
なく、容易に確実に行うことの可能な、エキシマレーザ
装置を提供することができる。
【0046】また、本発明の第3の実施例のガス劣化検
出装置を図4に示す。第2電極(G2)3bには、高抵
抗8が直列に接続されている。第1電極(G1)の4b
には抵抗9が各々が直列に接続されている。そして、こ
の抵抗の接続された2対の電極を並列に接続して回路を
構成している。また、紫外線発生装置10は、電極2の
極間のみならず、電極1の極間にも紫外線を照射する。
第2電極3の極間は、第1電極4より先に放電を起こす
ように、第1電極4の極間より短く設定されている。第
2電極3には、十分に大きい高抵抗(Rp)が直列に接
続されている。また、第2電極3および第1電極4は、
一方の電極の放電で他方が予備電離される距離に、近接
して配置されている。
【0047】電源装置7の直流電圧は、高抵抗5を介し
てコンデンサー6を充電すると同時に、第2電極(G
2)3a、3b、第1電極(G1)4a、4bに印加さ
れている。今、第2電極(G2)3a、3b、第1電極
(G1)4a、4bの極間に紫外線発光ランプ10の光
またはレーザ光を照射すると、紫外線によりトリガーと
予備電離の作用により、まず、極間の短い第2電極が放
電する。これにより、第1電極々間が予備電離される。
第2電極3には、高抵抗8が接続されているので、電圧
Vpは、若干降下するのみであり、第1電極間には電圧
Vpが印加される。電圧Vpが印加されている第1電極
4は、この予備電離により、極間に電流Ic3が流れ
る。この電流から数1により電子密度neを換算する。
【0048】 ne=Ic3/(e・vd・A)=(Vc3/Rc)/(e・vd・A) ……………(数1) ここに、Ic3;電流(A),e;素電荷(1.6021/10
19)C,vd;電子ドリフト速度(cm/sec),A;電極面積
(cm 2 )である。vdは換算電界強度E/P(E:電界,
P;ガス圧)とガス種によって異なる。それぞれの定数
により、電子密度を換算できる。
【0049】一方、予め、図5のように、電子密度と、
ハロゲン濃度との関係を調べておく。図5から分かるよ
うに、電子密度が小さい時は、ハロゲン濃度は高く、電
子密度が大きくなるに従い、ハロゲン濃度が低くなる傾
向であることが分かる。
【0050】したがって、レーザを発振させながら、測
定手段23によりVc3を測定し、数1および図5を用
いて、電子密度とハロゲン濃度を求めることができる。
ハロゲン濃度が低下したら、レーザ容器1にHClガス
を補充する。
【0051】これにより、ハロゲンガス濃度を一定に保
つことができるので、レーザ出力を低下させることな
く、安定して発振させることができる。また、本実施例
のガス劣化検出装置は、レーザを発振させながら、ハロ
ゲンガス濃度を測定することができる上、さらに、その
場ですぐに、測定結果を得ることができる。
【0052】また、本構成では、電極を二対設置し、そ
のうちの一対の電極を用いた簡単な回路構成でパルス電
圧を得て、簡単にハロゲン濃度を測定することができ
る。また、各電極のギャップ長は短く、印加電圧も低い
ので、放電によるノイズが生じず、レーザや、他の装置
に影響を与えることもない。しかも、本実施例のガス劣
化検出装置は、小さな検出用容器2と、水銀ランプ10
と、簡単な回路で構成されるので、小型な装置にするこ
とができる。
【0053】さらに、放電しても電極等の構成部品が損
傷を受けることはないので、回路構成条件が変わらず、
ガス濃度と電子密度との対応を最初に把握しておくこと
により、どのレーザ発振器にも使用できる。なお、本構
成では電極空間への印加手段として水銀ランプを使用し
たが、電子線を発生する電子ガンや、紫外線発光レーザ
や、キセノンランプでもその効果と作用は同じである。
【0054】また、本発明の一実施例では紫外線発光ラ
ンプの光の照射は単発であるが、高抵抗5Rs、コンデ
ンサ6Csと、高抵抗8Rpの値を適当な値にしてお
き、紫外線光を連続して照射すると、ある時定数のもと
で連続的に放電するようにすると、連続して測定できデ
ータが得られる。
【0055】また、第2の実施例で述べたように、第3
の実施例の検出装置を内蔵したエキシマレーザ装置を構
成することもできる。この場合は、図6のインピーダン
ス計算手段62を電子密度計算手段とし、記憶手段66
には、図5の電子密度とハロゲン濃度の関係を記憶させ
る。他の構成は、第2の実施例と同様に、することで実
現できる。
【0056】
【発明の効果】本発明によれば、エキシマレーザ容器中
のハロゲンの濃度を小型で短時間で検知する検出装置
と、このような検出装置を搭載したエキシマレーザ装置
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のガス劣化検出装置の構
成を示す説明図。
【図2】図1の装置の回路の印加電圧の波形を示すグラ
フ。
【図3】ハロゲンガス濃度とインピーダンスとの対応を
示すグラフ。
【図4】本発明の第3の実施例のガス劣化検出装置の構
成を示す説明図。
【図5】ハロゲンガス濃度と電子密度との対応を示すグ
ラフ。
【図6】本発明の第1の実施例のガス劣化検出装置を搭
載したエキシマレーザ装置の構成を示す説明図。
【符号の説明】
1、51…レーザ容器、2…検出用容器、3…第2電
極、4…第1電極、5…高抵抗、6…コンデンサ、7…
電源装置、8…高抵抗、9…抵抗、10…紫外線発光ラ
ンプ、11…紫外光、21…紫外線入射窓、22…スイ
ッチ、23、24…電圧測定装置、41…主電極、52
…ミラ、53…ハーフミラ、54…ガス導入口、55…
レーザ出射窓、56…流量調節装置、57…HClガス
容器、58…Xeガス容器、59…Neガス容器、60
…ガス劣化検出装置、62…インピーダンス計算手段、
63…制御手段、64…検出手段、65…表示装置、6
6…記憶手段、67…入力手段。
フロントページの続き (72)発明者 小倉 聰 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 幹 淳 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平4−29385(JP,A) 特開 平2−36580(JP,A)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハロゲンを含むガスを充填されたレーザ容
    器に連通した検出用容器と、前記容器中に配置された一
    対の第1電極と、前記第1電極間の空間を予備電離する
    とともに、この予備電離に同期して前記第1電極に短パ
    ルス電圧を印加するための予備電離・短パルス電圧印加
    手段と、前記第1電極間に流れる電流を測定する測定手
    段とを有し、 前記予備電離・短パルス電圧印加手段は、前記検出容器
    中に配置され、前記第1電極に接続された一対の第2電
    極と、前記第2電極に電圧を印加する電源と、前記第2
    電極間に放電を引き起こすために、前記第2電極間に放
    射線を照射する照射源とを有する ことを特徴とするガス
    劣化検出装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記照射源は、前記第
    1電極間にも放射線を照射することを特徴とするガス劣
    化検出装置。
  3. 【請求項3】請求項またはにおいて、前記照射源
    は、前記放射線として、紫外線または電子線を照射する
    ことを特徴とするガス劣化検出装置。
  4. 【請求項4】請求項1において、前記測定手段は、前記
    短パルス電圧の印加に同期して測定を行うことを特徴と
    するガス劣化検出装置。
  5. 【請求項5】ハロゲンを含むガスを充填するためのレー
    ザ容器と、前記ハロゲンを含むガスを励起するための主
    電極と、前記レーザ容器中で発振したレーザ光を外部に
    取り出すための出射窓と、前記レーザ容器中の前記ガス
    の劣化を検出するためのガス劣化検出手段を有し、 前記ガス劣化検出手段は、 前記レーザ容器中に配置され
    た一対の第1電極と、前記第1電極間の空間を予備電離
    するとともに、この予備電離に同期して前記第1電極に
    短パルス電圧を印加するための予備電離・短パルス電圧
    印加手段と、前記第1電極間に流れる電流を測定する測
    定手段とを備え、 前記予備電離・短パルス電圧印加手段は、前記検出容器
    中に配置され、前記第1電極に接続された一対の第2電
    極と、前記第2電極に電圧を印加する電源と、前記第2
    電極間に放電を引き起こすために、前記第2電極間に放
    射線を照射する照射源とを有することを特徴とする ガス
    劣化検出機能を有するエキシマレーザ装置。
  6. 【請求項6】請求項において、前記レーザ容器中に導
    入されるハロゲンを含むガスの導入量を調節するガス導
    入量調節手段と、予め求めたハロゲン濃度と前記電流と
    の関係を用いて、前記測定手段の測定した電流からハロ
    ゲン濃度を求め、このハロゲン濃度が予め定めた値より
    も小さい場合に前記ガスを導入するよう前記導入量調節
    手段に指示する制御手段とを有することを特徴とするガ
    ス劣化検出機能を有するエキシマレーザ装置。
  7. 【請求項7】請求項において、前記制御手段は、前記
    測定した電流と前記短パルス電圧発生手段の印加した電
    圧とを用いて前記第1電極間のインピーダンスを計算す
    る計算手段を有し、 前記制御手段は、前記予め求めた関係として、予め求め
    たハロゲン濃度と前記インピーダンスとの関係を用い、
    前記計算手段の計算したインピーダンスから前記ハロゲ
    ン濃度を求めることを特徴とするガス劣化検出機能を有
    するエキシマレーザ装置。
  8. 【請求項8】請求項において、前記制御手段は、前記
    測定した電流から前記第1電極間の電子密度を計算する
    計算手段を有し、 前記制御手段は、前記予め求めた関係として、予め求め
    たハロゲン濃度と前記電子密度との関係を用い、前記計
    算手段の計算した電子密度から前記ハロゲン濃度を求め
    ることを特徴とするガス劣化検出機能を有するエキシマ
    レーザ装置。
  9. 【請求項9】請求項において、前記制御手段は、前記
    ハロゲン濃度の時間変化を求め、前記ハロゲン濃度の時
    間変化が予め定めた一定値以下になるように前記ガス導
    入量を制御することを特徴とするガス劣化検出機能を有
    するエキシマレーザ装置。
  10. 【請求項10】請求項において、前記出射窓から出射
    されたレーザ光の強度を測定するレーザ光強度検出手段
    と、表示手段とをさらに有し、 前記制御手段は、前記レーザ光の強度が予め定めた一定
    値以下になった場合、前記表示手段に異常を知らせる表
    示を行うことを指示することを特徴とするガス劣化検出
    機能を有するエキシマレーザ装置。
  11. 【請求項11】請求項10において、前記表示は、前記
    出射窓の異常を知らせるものであることを特徴とするガ
    ス劣化検出機能を有するエキシマレーザ装置。
  12. 【請求項12】ハロゲンを含むガス中に配置された一対
    の電極と、前記第1電極間の空間を予備電離するととも
    に、この予備電離に同期して前記第1電極に短パルス電
    圧を印加するための予備電離・短パルス電圧印加手段
    と、前記第1電極間に流れる電流を測定する測定手段と
    を有し、 前記予備電離・短パルス電圧印加手段は、前記ガス中に
    配置され、前記第1電極に接続された一対の第2電極
    と、前記第2電極に電圧を印加する電源と、前記第2電
    極間に放電を引き起こすために、前記第2電極間に放射
    線を照射する照射源とを有する ことを特徴とするハロゲ
    ン濃度検出装置。
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