JP3025866B2 - レーザーガスの低温精製器 - Google Patents
レーザーガスの低温精製器Info
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- JP3025866B2 JP3025866B2 JP7337608A JP33760895A JP3025866B2 JP 3025866 B2 JP3025866 B2 JP 3025866B2 JP 7337608 A JP7337608 A JP 7337608A JP 33760895 A JP33760895 A JP 33760895A JP 3025866 B2 JP3025866 B2 JP 3025866B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】本発明はレーザーガスの低温精製
器に関し、特に、エキシマレーザーガスの精製器に関す
る。
器に関し、特に、エキシマレーザーガスの精製器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】エキシマレーザガスはネオンガスやヘリ
ウムガスとクリプトン、フッ素、塩素等を微量に添加し
た混合ガスであり、エキシマレーザ装置ではこの混合ガ
スを循環使用しているが、特にフッ素を添加した混合ガ
スではレーザー発信により、四フッ化炭素や四フッ化珪
素、フッ化水素等の不純ガスが微量生成され、レーザの
安定性が低下する。
ウムガスとクリプトン、フッ素、塩素等を微量に添加し
た混合ガスであり、エキシマレーザ装置ではこの混合ガ
スを循環使用しているが、特にフッ素を添加した混合ガ
スではレーザー発信により、四フッ化炭素や四フッ化珪
素、フッ化水素等の不純ガスが微量生成され、レーザの
安定性が低下する。
【０００３】そこで、従来、レーザ管から導出したレー
ザガスを液体窒素冷却トラップに作用させることによ
り、レーザガスから不純物を取り除くようにしたものが
提供されている。
ザガスを液体窒素冷却トラップに作用させることによ
り、レーザガスから不純物を取り除くようにしたものが
提供されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の液体
窒素冷却トラップでは流量を確保するために管径を太く
すると、冷却されている管壁に接触せずにスルーするガ
ス成分があり、不純物の除去効率が低いという問題があ
った。本発明は、このような点に着目してなされたもの
で、高い不純物除去効率の得られるレーザガスの低温精
製器を提供することを目的とする。
窒素冷却トラップでは流量を確保するために管径を太く
すると、冷却されている管壁に接触せずにスルーするガ
ス成分があり、不純物の除去効率が低いという問題があ
った。本発明は、このような点に着目してなされたもの
で、高い不純物除去効率の得られるレーザガスの低温精
製器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、ケーシングと、このケーシング内にコー
ルドヘッドを突入させた状態に配置した極低温冷凍機
と、ケーシング内でコールドヘッドのコールドエンドに
固定したコールドトラップとで低温精製器を構成し、コ
ールドトラップでのレーザガス導入口とレーザガス導出
口との間に耐食性焼結材で構成した隔壁を配置してレー
ザガスが隔壁を貫通するように構成したことを特徴とし
ている。
めに本発明は、ケーシングと、このケーシング内にコー
ルドヘッドを突入させた状態に配置した極低温冷凍機
と、ケーシング内でコールドヘッドのコールドエンドに
固定したコールドトラップとで低温精製器を構成し、コ
ールドトラップでのレーザガス導入口とレーザガス導出
口との間に耐食性焼結材で構成した隔壁を配置してレー
ザガスが隔壁を貫通するように構成したことを特徴とし
ている。
【０００６】
【作用】本発明では、極低温冷凍機のコールドエンドに
固定したコールドトラップでのレーザガス導入口とレー
ザガス導出口との間に耐食性焼結材で構成した隔壁を配
置し、導入したレーザガスが隔壁を貫通するように構成
してあるから、隔壁は極低温冷凍機によって均一に冷却
されるが、流入ガスの保有熱との関係で、隔壁の厚み方
向に温度勾配が生じ、沸点温度が高い不純ガスは隔壁で
のガス流入方向上流側に、また沸点温度の低い不純ガス
は隔壁でのガス流入方向下流側にそれぞれ凝結すること
になり、レーザガスから沸点温度の相違する複数種の不
純ガスが混入していても確実に除去することになる。
固定したコールドトラップでのレーザガス導入口とレー
ザガス導出口との間に耐食性焼結材で構成した隔壁を配
置し、導入したレーザガスが隔壁を貫通するように構成
してあるから、隔壁は極低温冷凍機によって均一に冷却
されるが、流入ガスの保有熱との関係で、隔壁の厚み方
向に温度勾配が生じ、沸点温度が高い不純ガスは隔壁で
のガス流入方向上流側に、また沸点温度の低い不純ガス
は隔壁でのガス流入方向下流側にそれぞれ凝結すること
になり、レーザガスから沸点温度の相違する複数種の不
純ガスが混入していても確実に除去することになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した低温精製
器の縦断面図、図２はレーザガス精製システムの概略構
成図である。このレーザカス精製システムは、レーザ管
(１)から導出したレーザガス導出管(２)を低温精製器
(３)に連通接続し、低温精製器(３)から導出したレーザ
ガス返送管(４)をレーザ管(１)に連通接続してレーザガ
スを循環させるように構成してある。
器の縦断面図、図２はレーザガス精製システムの概略構
成図である。このレーザカス精製システムは、レーザ管
(１)から導出したレーザガス導出管(２)を低温精製器
(３)に連通接続し、低温精製器(３)から導出したレーザ
ガス返送管(４)をレーザ管(１)に連通接続してレーザガ
スを循環させるように構成してある。
【０００８】レーザガス導出管(２)には、レーザ管(１)
側から順に圧力計(５)、圧力スイッチ(６)、ダイヤフラ
ムポンプ(８)が配置してあり、このダイヤフラムポンプ
(８)と並列にレーザ管側の圧力により開弁作動される自
動圧力調整弁(７)が配置してある。
側から順に圧力計(５)、圧力スイッチ(６)、ダイヤフラ
ムポンプ(８)が配置してあり、このダイヤフラムポンプ
(８)と並列にレーザ管側の圧力により開弁作動される自
動圧力調整弁(７)が配置してある。
【０００９】また、レーザガス返送管(４)には、低温精
製器(３)側から順に、安全弁(９)、流路開閉電磁弁(1
0)、ダストフィルター(11)が配置してあり、安全弁(９)
の吐出口はハロゲンフィルター(12)を介して大気に連通
させてある。
製器(３)側から順に、安全弁(９)、流路開閉電磁弁(1
0)、ダストフィルター(11)が配置してあり、安全弁(９)
の吐出口はハロゲンフィルター(12)を介して大気に連通
させてある。
【００１０】低温精製器(３)は、気密構造に形成したケ
ーシング(13)と、このケーシング(13)内にコールドエン
ド(14)を突入させているコールドヘッド(15)と圧縮機ユ
ニット(16)とからなる極低温冷凍機(17)と、ケーシング
(13)内でコールドエンド(14)に固定したコールドトラッ
プ(18)と、二重管をコイル状に形成した熱交換器（１
９）とで構成してあり、二重管式熱交換器（１９）の内
管(20)の一端を前記レーザガス導出管(２)に連通接続す
るとともに、内管(20)の他端をコールドトラップ(18)の
レーザガス導入口(21)に連通接続し、二重管式熱交換器
(19)の外管(22)の一端を前記レーザガス返送管(４)に連
通接続するとともに、外管(22)の他端をコールドトラッ
プ(18)のレーザガス導出口(23)に連通接続し、熱交換器
(19)を向流型に形成してある。
ーシング(13)と、このケーシング(13)内にコールドエン
ド(14)を突入させているコールドヘッド(15)と圧縮機ユ
ニット(16)とからなる極低温冷凍機(17)と、ケーシング
(13)内でコールドエンド(14)に固定したコールドトラッ
プ(18)と、二重管をコイル状に形成した熱交換器（１
９）とで構成してあり、二重管式熱交換器（１９）の内
管(20)の一端を前記レーザガス導出管(２)に連通接続す
るとともに、内管(20)の他端をコールドトラップ(18)の
レーザガス導入口(21)に連通接続し、二重管式熱交換器
(19)の外管(22)の一端を前記レーザガス返送管(４)に連
通接続するとともに、外管(22)の他端をコールドトラッ
プ(18)のレーザガス導出口(23)に連通接続し、熱交換器
(19)を向流型に形成してある。
【００１１】ケーシング(13)は真空引きライン(24)で真
空ポンプ(25)に接続してあり、ケーシング内を真空状態
に維持して真空断熱している。そして、この真空引きラ
イン(24)には、流路開閉電磁弁(26)、圧力計(27)、ハロ
ゲンフィルタ(28)がケーシング側から順に配置してあ
り、流路開閉電磁弁(26)と圧力計(27)との間に前記レー
ザガス返送管(４)の安全弁(９)と流路開閉電磁弁(10)と
の間から分岐導出した分岐管(29)が流路開閉電磁弁(30)
を介して接続してある。また、コールドヘッド(15)で発
生する寒冷温度を制御するために、ケーシング(13)内で
コールドエンド(14)を巻回する状態で電気ヒータ(31)が
配置してある。
空ポンプ(25)に接続してあり、ケーシング内を真空状態
に維持して真空断熱している。そして、この真空引きラ
イン(24)には、流路開閉電磁弁(26)、圧力計(27)、ハロ
ゲンフィルタ(28)がケーシング側から順に配置してあ
り、流路開閉電磁弁(26)と圧力計(27)との間に前記レー
ザガス返送管(４)の安全弁(９)と流路開閉電磁弁(10)と
の間から分岐導出した分岐管(29)が流路開閉電磁弁(30)
を介して接続してある。また、コールドヘッド(15)で発
生する寒冷温度を制御するために、ケーシング(13)内で
コールドエンド(14)を巻回する状態で電気ヒータ(31)が
配置してある。
【００１２】コールドトラップ(18)は、内部に有底筒体
で形成した複数の隔壁(32)を相互に所定の間隔をへだて
て同心状に配置し、最外装に位置する筒状隔壁(32)の外
側にレーザガス導入口(21)が、最内装に位置する筒状隔
壁(32)の内側にレーザガス導出口(23)がそれぞれ設けて
ある。なお、この筒状隔壁(32)はＳＵＳ３１６Ｌ等の耐
触性金属の焼結体で形成してあり、極低温冷凍機(17)の
コールドエンド(14)に熱的に接続したフランジ(34)にそ
の筒壁開口端部を熱接続させてある。
で形成した複数の隔壁(32)を相互に所定の間隔をへだて
て同心状に配置し、最外装に位置する筒状隔壁(32)の外
側にレーザガス導入口(21)が、最内装に位置する筒状隔
壁(32)の内側にレーザガス導出口(23)がそれぞれ設けて
ある。なお、この筒状隔壁(32)はＳＵＳ３１６Ｌ等の耐
触性金属の焼結体で形成してあり、極低温冷凍機(17)の
コールドエンド(14)に熱的に接続したフランジ(34)にそ
の筒壁開口端部を熱接続させてある。
【００１３】このような構成からなるレーザガス精製シ
ステムでは、レーザ管(１)から導出されたレーザガスは
低温精製器(３)の二重管式熱交換器(19)の内管(20)を通
ってコールドトラップ(18)に導入される。コールドトラ
ップ(18)では、内部が焼結金属製隔壁(32)で区画されて
いることから、コールドトラップ(18)内に流入したレー
ザガスは隔壁(32)を貫通することになる。このとき隔壁
(32)は極低温冷凍機(17)で冷却されていることから、レ
ーザガスは隔壁(32)を通る間に隔壁(32)と接触して冷却
され、レーザガス中に混入している不純ガスが凝結す
る。
ステムでは、レーザ管(１)から導出されたレーザガスは
低温精製器(３)の二重管式熱交換器(19)の内管(20)を通
ってコールドトラップ(18)に導入される。コールドトラ
ップ(18)では、内部が焼結金属製隔壁(32)で区画されて
いることから、コールドトラップ(18)内に流入したレー
ザガスは隔壁(32)を貫通することになる。このとき隔壁
(32)は極低温冷凍機(17)で冷却されていることから、レ
ーザガスは隔壁(32)を通る間に隔壁(32)と接触して冷却
され、レーザガス中に混入している不純ガスが凝結す
る。
【００１４】なお、各隔壁(32)は流入レーザガスの保有
熱量との関係で、その肉厚中にガス流れ方向に沿う温度
勾配が生じ各隔壁(32)では外側に比べて内側が低温とな
り、内外の隔壁(32)同士では外側隔壁(32)に比べて内側
隔壁(32)がより低温となるから、複数の隔壁(32)で沸点
温度の相違する複数の不純ガスを凝結させることができ
る。
熱量との関係で、その肉厚中にガス流れ方向に沿う温度
勾配が生じ各隔壁(32)では外側に比べて内側が低温とな
り、内外の隔壁(32)同士では外側隔壁(32)に比べて内側
隔壁(32)がより低温となるから、複数の隔壁(32)で沸点
温度の相違する複数の不純ガスを凝結させることができ
る。
【００１５】不純ガスを凝結除去したレーザガスは、レ
ーザガス導出口(23)から二重管式熱交換器(19)の外管(2
2)を通ってレーザガス返送管(４)からレーザ管(１)に戻
される。このとき、このコールドトラップ(18)から導出
されたレーザガスは冷却されて低温となっていることか
ら、二重管式熱交換器(19)を流れる間に、内管(20)内を
流れている流入レーザガスと熱交換して、コールドトラ
ップ(18)への流入レーザガスを冷却し、コールドトラッ
プからの流出レーザガスを加温する。
ーザガス導出口(23)から二重管式熱交換器(19)の外管(2
2)を通ってレーザガス返送管(４)からレーザ管(１)に戻
される。このとき、このコールドトラップ(18)から導出
されたレーザガスは冷却されて低温となっていることか
ら、二重管式熱交換器(19)を流れる間に、内管(20)内を
流れている流入レーザガスと熱交換して、コールドトラ
ップ(18)への流入レーザガスを冷却し、コールドトラッ
プからの流出レーザガスを加温する。
【００１６】そして、隔壁(32)でトラップされた不純ガ
スは極低温冷凍機を運転停止することにより気化するか
ら、この気化不純ガス成分をレーザガス返送管(４)の途
中から分岐している分岐管(29)を経て真空引きライン(2
4)で吸引することにより、コールドトラップ(18)を再生
する。
スは極低温冷凍機を運転停止することにより気化するか
ら、この気化不純ガス成分をレーザガス返送管(４)の途
中から分岐している分岐管(29)を経て真空引きライン(2
4)で吸引することにより、コールドトラップ(18)を再生
する。
【００１７】図３は、コールドトラップ(18)内での隔壁
(32)の固定状態を変更したもので、耐蝕性金属の焼結体
で形成した複数の有底筒型隔壁(32)の開口端部をケーシ
ング(18)の底壁部分(35)に熱接続するとともに、ケーシ
ング(18)の周側壁部分(36)にケーシングの壁面各部での
温度を均一に保持するために伝熱ワイヤ(37)が巻回固定
している。 このように隔壁(32)をケーシング(18)の底
壁に熱的に接続するようにすると、隔壁(32)にレーザガ
ス導出口(23)となるパイプを貫通させるための孔加工を
省略することができる。
(32)の固定状態を変更したもので、耐蝕性金属の焼結体
で形成した複数の有底筒型隔壁(32)の開口端部をケーシ
ング(18)の底壁部分(35)に熱接続するとともに、ケーシ
ング(18)の周側壁部分(36)にケーシングの壁面各部での
温度を均一に保持するために伝熱ワイヤ(37)が巻回固定
している。 このように隔壁(32)をケーシング(18)の底
壁に熱的に接続するようにすると、隔壁(32)にレーザガ
ス導出口(23)となるパイプを貫通させるための孔加工を
省略することができる。
【００１８】また、図では省略したが、極低温冷凍機(1
7)のコールドエンド(14)に接続されているフランジ(34)
に隔壁(32)を熱接続するようしたもので、ケーシング(1
8)の周側壁部分に伝熱ワイヤ(37)を巻回固定するように
してもよい。さらに、伝熱ワイヤ(37)を巻回固定するこ
とに換えて、ケーシング(18)の周側壁の外面に熱良導性
金属を溶射するようにしてもよい。
7)のコールドエンド(14)に接続されているフランジ(34)
に隔壁(32)を熱接続するようしたもので、ケーシング(1
8)の周側壁部分に伝熱ワイヤ(37)を巻回固定するように
してもよい。さらに、伝熱ワイヤ(37)を巻回固定するこ
とに換えて、ケーシング(18)の周側壁の外面に熱良導性
金属を溶射するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】極低温冷凍機のコールドエンドに固定し
たコールドトラップでのレーザガス導入口とレーザガス
導出口との間に耐食性焼結材で構成した隔壁を配置し、
導入したレーザガスが隔壁を貫通するように構成してあ
るから、ガス体は隔壁を貫通することから、すべてのガ
スが隔壁の有する寒冷熱と接触することになるから、熱
交換することなくスルーするガスがなくなり、不純物除
去を確実に行うことができる。
たコールドトラップでのレーザガス導入口とレーザガス
導出口との間に耐食性焼結材で構成した隔壁を配置し、
導入したレーザガスが隔壁を貫通するように構成してあ
るから、ガス体は隔壁を貫通することから、すべてのガ
スが隔壁の有する寒冷熱と接触することになるから、熱
交換することなくスルーするガスがなくなり、不純物除
去を確実に行うことができる。
【００２０】また、隔壁は極低温冷凍機によって均一に
冷却されるが、流入ガスの保有熱との関係で、隔壁の厚
み方向に温度勾配が生じ、沸点温度が高い不純ガスは隔
壁の肉厚におけるガス流れ方向上流側に、また沸点温度
の低い不純ガスは隔壁の肉厚におけるガス流れ方向下流
側でそれぞれ凝結することになり、レーザガス中に含ま
れている複数の不純ガスを効果的に除去できる。
冷却されるが、流入ガスの保有熱との関係で、隔壁の厚
み方向に温度勾配が生じ、沸点温度が高い不純ガスは隔
壁の肉厚におけるガス流れ方向上流側に、また沸点温度
の低い不純ガスは隔壁の肉厚におけるガス流れ方向下流
側でそれぞれ凝結することになり、レーザガス中に含ま
れている複数の不純ガスを効果的に除去できる。
【図１】本発明を適用した低温精製器の縦断面図であ
る。
る。
【図２】レーザガス精製システムの概略構成図である。
【図３】隔壁の配設状態を変更した低温精製器の縦断面
図である。
図である。
１…レーザ管、２…レーザガス導出管、３…低温精製
器、４…レーザガス返送管、13…ケーシング、14…コー
ルドエンド、15…コールドヘッド、17…極低温冷凍機、
18…コールドトラップ、19…熱交換器、20…熱交換器の
内管、21…レーザガス導入口、22…熱交換器の外管、23
…レーザガス導出口、31…温度調節具(電気ヒータ)、32
…隔壁。
器、４…レーザガス返送管、13…ケーシング、14…コー
ルドエンド、15…コールドヘッド、17…極低温冷凍機、
18…コールドトラップ、19…熱交換器、20…熱交換器の
内管、21…レーザガス導入口、22…熱交換器の外管、23
…レーザガス導出口、31…温度調節具(電気ヒータ)、32
…隔壁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 健司 滋賀県守山市勝部町1095番地 イワタニ プランテック株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−283768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−241386（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−156279（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−45302（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−263777（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−281786（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−79665（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5430752（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/03 B01D 8/00 H01S 3/036 H01S 3/041
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザ管(１)から導出したレーザガス導
出管(２)を低温精製器(３)に連通接続し、低温精製器
(３)から導出したレーザガス返送管(４)をレーザ管(１)
に連通接続して、レーザガスから不純物を除去するよう
にしたレーザガスの精製システムに使用する低温精製器
であって、 低温精製器(３)をケーシング(13)と、このケーシング(1
3)内にコールドヘッド(15)を突入させた状態に配置した
極低温冷凍機(17)と、ケーシング内でコールドヘッド(1
5)のコールドエンド(14)に固定したコールドトラップ(1
8)とで構成し、コールドトラップ(18)でのレーザガス導
入口(21)とレーザガス導出口(23)との間に耐食性焼結材
で構成した隔壁(32)を配置してレーザガスが隔壁(32)を
貫通するように構成したことを特徴とするレーザーガス
の低温精製器。 - 【請求項２】 隔壁(32)を所定間隔へだてて複数配置し
た請求項１に記載したレーザーガスの低温精製器。 - 【請求項３】 二重管をコイル状に形成した熱交換器(1
9)をケーシング(13)内に配置し、この二重コイル管式熱
交換器(19)の内管(20)をコールドトラップ(18)のレーザ
ガス導入口(21)及びレーザガス導出管(23)とに連通接続
するとともに、二重コイル管式熱交換器(19)の外管(22)
をコールドトラップ(18)のレーザガス導出口(23)及びレ
ーザガス返送管(４)とに連通接続した請求項１又は請求
項２に記載したレーザーガスの低温精製器。 - 【請求項４】 ケーシング(13)内にコールドヘッド(15)
の温度調節具(31)を配置した請求項１から３のいずれか
１項に記載したレーザーガスの低温精製器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7337608A JP3025866B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-12-26 | レーザーガスの低温精製器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-236958 | 1995-09-14 | ||
| JP23695895 | 1995-09-14 | ||
| JP7337608A JP3025866B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-12-26 | レーザーガスの低温精製器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09139533A JPH09139533A (ja) | 1997-05-27 |
| JP3025866B2 true JP3025866B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=26532967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7337608A Expired - Fee Related JP3025866B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-12-26 | レーザーガスの低温精製器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3025866B2 (ja) |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP7337608A patent/JP3025866B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09139533A (ja) | 1997-05-27 |
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