JP3796038B2 - ガスレーザ発振装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コロナ放電による紫外光予備電離を用いた放電励起型ガスレーザ発振装置に関し、特にコロナ放電および主放電発生部の構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＥＡ（ Transversly Excited Atmospheric）レーザは、一対の対向する主電極によって構成される主放電空間に存在する１気圧以上の気体に、均一なグロー放電を発生させることにより、レーザ発振に必要な反転分布領域を形成してレーザ発振を行う方式である。このＴＥＡレーザにおいて、主放電空間中の気体全体に均一なグロー放電を得るには、主放電を開始する前に、主放電空間中の気体全体を予備電離させる必要がある。特に、エキシマレーザの場合は、主放電に用いられる希ガス中での電子の寿命が短いため、寿命時間内に励起を行わない限り、反転分布が形成されないことから、主放電の直前にできるだけ多く主放電空間中の希ガス全体を電離させておく必要がある。現在、予備電離方式としては、Ｘ線、スパーク放電、コロナ放電などを使った様々な方式があるが、中でもコロナ放電を使った方式は、比較的簡便で主放電空間中の気体への汚染が少ないことから、容量移行型の予備電離方式として広く使用されている。
【０００３】
図１１は、従来のコロナ予備電離電極を用いたエキシマレーザ装置の構成を示すものである。
【０００４】
このエキシマレーザ装置は、互いに対向配置した一対の主放電電極１，２を備える放電発生部と、Ｋｒ＋Ｎｅ＋Ｆ2 等のレーザガスＧを矢印の方向へ循環させるファン８と、レーザガスＧを冷却する熱交換器９とから構成されている。
【０００５】
放電発生部においては、一方の主放電電極１の両側方にそれぞれ長手方向に沿って延びる幅Ｗの隙間Ｓ１，Ｓ２をおいて対向するよう配した一対のコロナ予備電離電極１２を主放電電極１とともに支持盤６の上面に配設している。この隙間Ｓ１，Ｓ２は、予備電離電極１２と各主放電電極１，２との距離の差を縮め、一方の主放電電極１の近傍における放電空間の予備電離強度と、他方の主放電電極２の近傍における放電空間の予備電離強度との差を小さくして主放電空間を均一に予備電離し、レーザ出力を安定させるために設けている。
【０００６】
コロナ予備電離電極１２は、それぞれ円柱形の背後電極４が、円筒形の誘電体パイプ３の中空部に配され、各誘電体パイプ３の外表面に断面Ｌ字形のコロナ電極５の端部が接触する構成となっている。
【０００７】
かかる構成においては、主放電電極１，２間で放電を発生させる前に、まず、背後電極４とコロナ電極５との間に高電圧を印加し、コロナ電極５と誘電体パイプ３との接触部を起点１１として誘電体パイプ３の外表面に生じるコロナ放電によって、紫外光を発生させる。この紫外光中の高電圧によって加速された電子により、主放電空間に満たされたレーザガスＧを予備電離する。次に、一対の主放電電極１，２相互間に高電圧が印加されると、予備電離されたレーザガスＧが絶縁破壊を起こし、主放電７が開始される。また、ファン８によりガス流を作ってレーザガスＧを循環させ、前の放電で発生した主放電空間中の荷電粒子や不均質な媒質を次の放電までに流し去るようにして、高繰り返し周波数でのパルス発振を可能にしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレーザ装置では、一方の主放電電極１と予備電離電極１２との間に存在する隙間Ｓ１，Ｓ２にレーザガスＧの渦Ｇ′が発生するため、コロナ放電および主放電によって生じたフッ化金属等の放電生成物が隙間Ｓ１，Ｓ２に滞留し、この放電生成物が再び主放電空間中に放出されると、レーザガスＧの純度が低下して主放電７が不安定になり、結果としてレーザ出力のばらつきが大きくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたもので、レーザガスの流れを整えることで、放電生成物が滞留し再び主放電空間中に放出されるのを防ぎ、主放電空間中のレーザガスの純度を維持させ、主放電を安定させてレーザ出力のばらつきを小さくすることができるガスレーザ発振装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するため第１の発明では、ガスレーザ発振装置において、
対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されその接触部が前記第１の主放電電極の頂上部の高さより低くなるように且つ当該接触部を起点として発生する紫外光が前記第１、第２の主放電電極間に向けて照射されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１および第２の主放電電極のうちの第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設されるとともに、前記コロナ電極および前記背後電極間に高電圧が印加されることによりコロナ電極と前記誘電体パイプとの当接部を起点としたコロナ放電を発生させて前記主放電空間に予備電離を発生させる対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へ流れるレーザガスと、
前記第１の主放電電極と前記対の予備電離電極との間の各隙間に、前記支持盤の上面から前記起点の高さまで介在する物体と、
を具えるようにしている。
【００１１】
かかる構成によれば、前記第１の主放電電極と前記対の予備電離電極との間の各隙間に、前記支持盤の上面から前記起点の高さまで物体を介在させるようにしたことで、前記隙間でのレーザガスの渦の発生が抑制され、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の前記隙間への滞留を防ぐことができる。
【００１２】
これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。
【００１３】
また、第２の発明では、
対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１および第２の主放電電極のうちの第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設されるとともに、前記コロナ電極および前記背後電極間に高電圧が印加されることによりコロナ電極と前記誘電体パイプとの当接部を起点としたコロナ放電を発生させて前記主放電空間に予備電離を発生させる対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
を具え、一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へレーザガスを流すようにしたガスレーザ発振装置において、
前記第１の主放電電極に前記隙間の一方と他方とを結ぶ貫通孔を形成するようにしている。
【００１４】
かかる構成によれば、前記第１の主放電電極に前記予備電離電極の一方と他方とを結ぶ貫通孔を形成するようにしたので、この貫通孔をレーザガスが通り抜けることにより、前記隙間でのレーザガスの渦の発生が抑制され、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の前記隙間への滞留を防ぐことができる。
【００１５】
これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。
【００１６】
また、第３の発明では、
対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１および第２の主放電電極のうちの第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設されるとともに、前記コロナ電極および前記背後電極間に高電圧が印加されることによりコロナ電極と前記誘電体パイプとの当接部を起点としたコロナ放電を発生させて前記主放電空間に予備電離を発生させる対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
を具え、一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へレーザガスを流すようにしたガスレーザ発振装置において、
前記支持盤のうち前記隙間が存在する２つの領域に当該支持盤の下面から上面を結ぶ貫通孔をそれぞれ形成するようにしている。
【００１７】
かかる構成によれば、前記支持盤のうち前記隙間が存在する２つの領域に支持盤の下面から上面を結ぶ貫通孔をそれぞれ形成するようにしたことで、この貫通孔をレーザガスが通り抜けることにより、前記隙間でのレーザガスの渦の発生を抑制することができ、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の前記隙間への滞留を防ぐことができる。
【００１８】
これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。
【００１９】
さらに、第４の発明では、ガスレーザ発振装置において、
対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１の主放電電極の頂上部の高さより低い位置にそれぞれ配設され且つ前記第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設される対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
前記対の予備電離電極のうちの一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へ流れるレーザガスと、
前記支持盤の上面における前記第１の主放電電極と前記予備電離電極との間の各間隙に介在する、該第１の主放電電極よりも高さの低い導体と、
を具え、
前記コロナ電極は弾性を有し、
前記誘電体パイプは前記コロナ電極に押圧され前記導体に圧接されている。
【００２０】
かかる構成によれば、前記第１の主放電電極と前記対の予備電離電極との間の各隙間に、前記第１の主放電電極よりも高さの低い導体を介在させるようにしたことで、前記隙間でのレーザガスの渦の発生が抑制され、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の前記隙間への滞留を防ぐことができる。
【００２１】
これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。
【００２２】
さらに、前記導体および前記コロナ電極を、それぞれ前記誘電体パイプの側方外表面を覆う態様で該誘電体パイプの表面に面接触させた場合、コロナ予備電離電極においてレーザ発振に寄与しない不要な発光がほとんどなくなり、コロナ予備電離電極からの発光光量のほとんどが、主放電空間に向けたものとなり、レーザ発振効率を著しく向上させることができるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に、本発明の第１の実施形態を示す。
【００２４】
この実施形態において、一対の主放電電極１，２を対向させ、一方の主放電電極１の側方に長手方向に沿って延びる幅Ｗの隙間Ｓ１，Ｓ２を確保して対向するよう配した一対のコロナ予備電離電極１２を主放電電極１とともに支持盤６の上面に配設している点、およびコロナ予備電離電極１２は、円柱形の背後電極４が、円筒形の誘電体パイプ３の中空部に配され、各誘電体パイプ３の外表面に断面Ｌ字形のコロナ電極５の端部が接触する点は先の図１１に示した従来技術と同様である。また、レーザガスＧは、図１１に示したファン８によって循環され、矢印に示した経路に沿って流れる。
【００２５】
この第１の実施形態では、主放電電極１とコロナ予備電離電極１２との間に確保した隙間Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ導体１０を介在させるようにしている。導体１０の高さｈは、誘電体パイプ３とコロナ電極５との接触部を起点１１として発生される紫外光が主放電空間に照射されるのを遮蔽しないように、最大でも前記起点１１までの高さを埋めるようにする。
【００２６】
なお、本実施形態装置においては、各コロナ予備電離電極１２の高さ方向の配置位置は、その高さの最も高い部分が、主放電電極１の頂上部の高さより低くなるようにしており、これによって、レーザガスの流れをコロナ予備電離電極１２によって乱さないようにしている。
【００２７】
このレーザガスの流れを考慮した主放電電極１とコロナ予備電離電極１２との配置関係において、誘電体パイプ３とコロナ電極５との接触部を起点１１に発生される紫外光を主放電空間に向けて照射する必要があるので、前記起点１１の高さ位置は主放電電極１の頂上部よりも低い位置に配置するようにしている。
【００２８】
かかる第１の実施形態によれば、隙間Ｓ１，Ｓ２の支持盤６の上面から起点１１までの空間に導体１０を介在させるようにしたので、レーザ出力を安定させた状態で、つまり一方の主放電電極１の近傍における放電空間の予備電離強度と、他方の主放電電極２の近傍における放電空間の予備電離強度との差を小さくして主放電空間を均一に予備電離させた状態で、隙間Ｓ１，Ｓ２でのレーザガスの渦の発生を抑制することができ、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の隙間Ｓ１，Ｓ２への滞留を防ぐことができる。これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。また、主放電空間で均一なガスの流れが実現できることから、高繰り返しパルス動作が可能となる。
【００２９】
なお、隙間Ｓ１，Ｓ２に介在させる物体として、上述した導体１０の代わりに絶縁体を適用してもよい。
【００３０】
図２に、本発明の第２の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００３１】
この図２の実施形態においては、先の実施形態の導体１０と主放電電極１とを一体的に構成にして、主放電電極１′を構成するようにしており、部品点数を削減することができる。なお、主放電電極１とコロナ電極５とを、双方とも接地側に接続する場合には、主放電電極１′とコロナ電極５とを含めて一体構造にしてもよい。
【００３２】
図３（ａ）および図３（ｂ）に、本発明の第３の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００３３】
この第３の実施形態では、主放電電極１に隙間Ｓ１，Ｓ２相互間を結ぶ貫通孔Ｈを形成するようにしている。
【００３４】
この場合、貫通孔Ｈはその長辺が主放電電極１の長手方向に沿った１個の直方体形状となっている。
【００３５】
かかる構成によれば、繰り返しパルス発振させるために前記ファンによりガス流を作りレーザガスを循環させると、放電発生部へ流入してくるレーザガスＧ１は、主放電空間を流れるＧ２と隙間Ｓ１へ流入するＧ３に分流される。レーザガスＧ３は隙間Ｓ１へ流入すると、主放電電極１に形成された貫通孔Ｈを通過し、隙間Ｓ２へ流出する。そして、このレーザガスＧ３とレーザガスＧ２とは再び合流しレーザガスＧ４として放電発生部から流出していく。
【００３６】
この第３の実施形態によれば、主放電電極１に隙間Ｓ１，Ｓ２相互間を結ぶ貫通孔Ｈを形成するようにしたので、隙間Ｓ１，Ｓ２でのレーザガスの渦の発生を抑制することができ、また、貫通孔Ｈを介して隙間Ｓ１から隙間Ｓ２へレーザガスＧ３が流れるので、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の隙間Ｓ１，Ｓ２への滞留を防ぐことができる。これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。また、主放電空間で均一なガスの流れが実現できることから、高繰り返しパルス動作が可能となる。
【００３７】
図４（ａ）および図４（ｂ）に、本発明の第４の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００３８】
この第４の実施形態では、経路形状がＵ字状（円弧状）の貫通孔Ｈを主放電電極１に形成するようにしている。
【００３９】
この第４の実施形態によれば、貫通孔Ｈの形状をＵ字状にすることで貫通孔Ｈの経路の中心部の位置を貫通孔Ｈの両開口部の位置よりも主放電電極１の放電面と反対方向へ下げるようにしたので、隙間Ｓ１，Ｓ２相互間を結ぶ貫通孔Ｈの経路を直線状に形成した場合よりも、レーザガスＧ３を通り抜けやすくすることができる。
【００４０】
図５（ａ）および図５（ｂ）に、本発明の第５の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００４１】
この第５の実施形態では、経路形状がＶ字状の貫通孔Ｈを主放電電極１に形成するようにしている。
【００４２】
この第５の実施形態によれば、貫通孔Ｈの経路形状をＶ字状に形成するようにしたので、隙間Ｓ１，Ｓ２相互間を結ぶ貫通孔Ｈの経路を直線状に形成した場合よりも、レーザガスＧ３が貫通孔Ｈを通り抜けやすくなる。さらに、主放電電極１に貫通孔Ｈを形成する場合に、前記経路形状をＵ字状にするよりも主放電電極１に対する加工を容易に行うことができる。
【００４３】
図６（ａ）乃至図６（ｃ）に、本発明の第６の実施形態を示す。
【００４４】
この第６の実施形態では、上記各実施形態に示した各経路形状の貫通孔Ｈを主放電電極１の長手方向に沿って列設された複数個の孔として形成するようにしている。
【００４５】
この第６の実施形態によれば、貫通孔Ｈを主放電電極１の長手方向に沿って複数に列設したことにより主放電電極１の強度を高めることが可能となる。
【００４６】
また、貫通孔Ｈを円柱状とすれば加工が容易となる。
【００４７】
図７に、本発明の第７の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００４８】
この第７の実施形態では、支持盤６のうち隙間Ｓ１，Ｓ２が存在する２つの領域に支持盤６の下面から上面を結ぶ貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′を形成するようにしている。
【００４９】
この場合、貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′は、主放電電極１の長手方向に沿った長辺を有する直方体形状となっている。
【００５０】
かかる構成によれば、レーザガスを循環させると、放電発生部へ流入してくるレーザガスは、主放電空間へ流れるＧ１と支持盤６に形成された貫通孔Ｈ１′を介して隙間Ｓ１へ流入するＧ１′とに分流されるが、これらのガスは主放電空間内で再び合流してＧ２′となり、さらに放電発生部外へ流出していくＧ４′と隙間Ｓ２を介して支持盤６に形成された貫通孔Ｈ２′から放電発生部外へ流出していくＧ３′とに分流される。
【００５１】
従って、この第７の実施形態によれば、隙間Ｓ１，Ｓ２でのレーザガスの渦の発生を抑制するとともに、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の隙間Ｓ１，Ｓ２への滞留を防ぐことができる。これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。また、主放電空間で均一なガスの流れが実現できることから、高繰り返しパルス動作が可能となる。
【００５２】
また、貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′の幅を隙間Ｓ１，Ｓ２の幅Ｗと同じにしたことで、支持盤６の上面のうち貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′の開口部周辺に塵や埃等が溜まるのを防ぐこともできる。
【００５３】
図８に、本発明の第８の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００５４】
この第８の実施形態では、貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′の支持盤６の下面側の開口部の位置を、支持盤６の上面の開口部の位置よりも主放電電極１から遠くに離間させるようにしている。
【００５５】
この第８の実施形態によれば、レーザガスの流れに沿った方向に貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′を形成するようにしたので、貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′を直方体に形成した場合よりも、レーザガスＧ１′，Ｇ３′が貫通孔Ｈ′１，Ｈ２′を通り抜けやすくなる。
【００５６】
図９（ａ）および図９（ｂ）に、本発明の第９の実施形態を示す。
【００５７】
この第９の実施形態では、上記図７および図８の実施形態に示した各経路形状の貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′を主放電電極１の長手方向に沿って複数個形成するようにしており、これにより先の実施形態に比べ支持盤６の強度を高めることが可能となる。
【００５８】
この場合においても、貫通孔Ｈを円柱状とすれば加工が容易となる。
【００５９】
図１０に、本発明の第１０の実施形態を示す。
【００６０】
この実施形態において、一対の主放電電極１，２を対向させ、一方の主放電電極１の側方に長手方向に沿って延びる幅Ｗの隙間Ｓ１，Ｓ２を確保して対向するよう配した一対のコロナ予備電離電極１２′を主放電電極１とともに支持盤６の上面に配設している点、およびレーザガスＧが矢印に示した経路に沿って流れる点は先の各実施形態と同様であるものの、コロナ予備電離電極１２′の詳細構成においてこれら先の実施形態と相違している。
【００６１】
すなわち、この第１０の実施形態で適用するコロナ予備電離電極１２′は、それぞれ中空状の誘電体パイプ３′と、該誘電体パイプ３′の中空部に配される背後電極４′と、基端部が支持盤６の上面において外方側から一方の主放電電極１に向けて延在し、かつ中間部が上方に向けて屈曲し、さらに先端部が誘電体パイプ３′の互いに離反した側の外表面に沿って湾曲したコロナ電極５′とを備えて構成している。
【００６２】
コロナ電極５′は、弾性に富んだ材質から成形したもので、基端部を介して支持盤６の上面に取り付けられているとともに、先端部が誘電体パイプ３′の外表面に面接触しており、その弾性によって各誘電体パイプ３′を一方の主放電電極１に向けて押圧している。ここで、コロナ電極５′が弾性体であれば、誘電体パイプ３に対して不必要に大きな力を加えることなく、該誘電体パイプ３′の長手方向に亘ってコロナ電極５′と誘電体パイプ３′とを互いに隙間なく接触させることができ、従って、ほとんど弾性のない誘電体パイプ３′に破損を来す虞れがない。
【００６３】
また、この第１０の実施形態では、主放電電極１とコロナ予備電離電極１２′との間に確保した隙間Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ導体１０′を介在させるようにしている。導体１０′は、支持盤６の上面からの高さが主放電電極１よりも低くなるように構成したもので、主放電電極１に対向する面が平坦状を成し、該平坦面を介して主放電電極１に当接している一方、コロナ予備電離電極１２′に対向する面が誘電体パイプ３′の外表面に合致する円弧凹状を成し、該円弧凹状面を介して各誘電体パイプ３′の互いに対向する側の外表面に面接触しており、支持盤６の上面において上述した隙間Ｓ１，Ｓ２を埋める機能を有しているとともに、上述したコロナ電極５′との間において各誘電体パイプ３′を押圧挟持する機能を有している。
【００６４】
なお、本実施形態装置においても、各コロナ予備電離電極１２′の高さ方向の配置位置は、その高さの最も高い部分が、主放電電極１の頂上部の高さ以下となるようにしており、これによって、レーザガスＧの流れをコロナ予備電離電極１２′によって乱さないようにしている。
【００６５】
かかる第１０の実施形態によれば、支持盤６の上面に確保した隙間Ｓ１，Ｓ２が導体１０′によって埋められることになるため、隙間Ｓ１，Ｓ２でのレーザガスＧの渦の発生を抑制することができ、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の隙間Ｓ１，Ｓ２への滞留を防ぐことができる。これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスＧへ放出されることがなくなり、レーザガスＧの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。また、主放電空間で均一なレーザガスＧの流れが実現できることから、高繰り返しパルス動作が可能となる。
【００６６】
さらに、この第１０の実施形態では、誘電体パイプ３′の外表面において互いに対向する部位が導体１０′によって覆われ、かつ互いに離反する部位がコロナ電極５′によって覆われることになるため、コロナ予備電離電極１２′においてレーザ発振に寄与しない不要な発光がほとんどなくなる。この結果、コロナ予備電離電極１２′からの発光光量のほとんどが、主放電空間に向けたものとなり、レーザ発振効率を著しく向上させることができるようになる。
【００６７】
なお、上述した各実施形態においてコロナ予備電離電極は１対に限らず、複数対にしてもよい。
【００６８】
また、上述した各実施形態では、本発明をエキシマレーザに適用するようにしているが、予備電離を行うものであれば、他の任意のガスレーザに適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す図。
【図４】本発明の第４の実施形態を示す図。
【図５】本発明の第５の実施形態を示す図。
【図６】本発明の第６の実施形態を示す図。
【図７】本発明の第７の実施形態を示す図。
【図８】本発明の第８の実施形態を示す図。
【図９】本発明の第９の実施形態を示す図。
【図１０】本発明の第１０の実施形態を示す図。
【図１１】従来の装置を示す図。
【符号の説明】
１，１′，２…主放電電極、３，３′…誘電体パイプ、４，４′…背後電極、５，５′…コロナ電極、６…支持盤、１０，１０′…導体、１１…起点、１２，１２′…コロナ予備電離電極、Ｇ…レーザガス、Ｈ…貫通孔。
【発明の属する技術分野】
この発明は、コロナ放電による紫外光予備電離を用いた放電励起型ガスレーザ発振装置に関し、特にコロナ放電および主放電発生部の構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＥＡ（ Transversly Excited Atmospheric）レーザは、一対の対向する主電極によって構成される主放電空間に存在する１気圧以上の気体に、均一なグロー放電を発生させることにより、レーザ発振に必要な反転分布領域を形成してレーザ発振を行う方式である。このＴＥＡレーザにおいて、主放電空間中の気体全体に均一なグロー放電を得るには、主放電を開始する前に、主放電空間中の気体全体を予備電離させる必要がある。特に、エキシマレーザの場合は、主放電に用いられる希ガス中での電子の寿命が短いため、寿命時間内に励起を行わない限り、反転分布が形成されないことから、主放電の直前にできるだけ多く主放電空間中の希ガス全体を電離させておく必要がある。現在、予備電離方式としては、Ｘ線、スパーク放電、コロナ放電などを使った様々な方式があるが、中でもコロナ放電を使った方式は、比較的簡便で主放電空間中の気体への汚染が少ないことから、容量移行型の予備電離方式として広く使用されている。
【０００３】
図１１は、従来のコロナ予備電離電極を用いたエキシマレーザ装置の構成を示すものである。
【０００４】
このエキシマレーザ装置は、互いに対向配置した一対の主放電電極１，２を備える放電発生部と、Ｋｒ＋Ｎｅ＋Ｆ2 等のレーザガスＧを矢印の方向へ循環させるファン８と、レーザガスＧを冷却する熱交換器９とから構成されている。
【０００５】
放電発生部においては、一方の主放電電極１の両側方にそれぞれ長手方向に沿って延びる幅Ｗの隙間Ｓ１，Ｓ２をおいて対向するよう配した一対のコロナ予備電離電極１２を主放電電極１とともに支持盤６の上面に配設している。この隙間Ｓ１，Ｓ２は、予備電離電極１２と各主放電電極１，２との距離の差を縮め、一方の主放電電極１の近傍における放電空間の予備電離強度と、他方の主放電電極２の近傍における放電空間の予備電離強度との差を小さくして主放電空間を均一に予備電離し、レーザ出力を安定させるために設けている。
【０００６】
コロナ予備電離電極１２は、それぞれ円柱形の背後電極４が、円筒形の誘電体パイプ３の中空部に配され、各誘電体パイプ３の外表面に断面Ｌ字形のコロナ電極５の端部が接触する構成となっている。
【０００７】
かかる構成においては、主放電電極１，２間で放電を発生させる前に、まず、背後電極４とコロナ電極５との間に高電圧を印加し、コロナ電極５と誘電体パイプ３との接触部を起点１１として誘電体パイプ３の外表面に生じるコロナ放電によって、紫外光を発生させる。この紫外光中の高電圧によって加速された電子により、主放電空間に満たされたレーザガスＧを予備電離する。次に、一対の主放電電極１，２相互間に高電圧が印加されると、予備電離されたレーザガスＧが絶縁破壊を起こし、主放電７が開始される。また、ファン８によりガス流を作ってレーザガスＧを循環させ、前の放電で発生した主放電空間中の荷電粒子や不均質な媒質を次の放電までに流し去るようにして、高繰り返し周波数でのパルス発振を可能にしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレーザ装置では、一方の主放電電極１と予備電離電極１２との間に存在する隙間Ｓ１，Ｓ２にレーザガスＧの渦Ｇ′が発生するため、コロナ放電および主放電によって生じたフッ化金属等の放電生成物が隙間Ｓ１，Ｓ２に滞留し、この放電生成物が再び主放電空間中に放出されると、レーザガスＧの純度が低下して主放電７が不安定になり、結果としてレーザ出力のばらつきが大きくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたもので、レーザガスの流れを整えることで、放電生成物が滞留し再び主放電空間中に放出されるのを防ぎ、主放電空間中のレーザガスの純度を維持させ、主放電を安定させてレーザ出力のばらつきを小さくすることができるガスレーザ発振装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するため第１の発明では、ガスレーザ発振装置において、
対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されその接触部が前記第１の主放電電極の頂上部の高さより低くなるように且つ当該接触部を起点として発生する紫外光が前記第１、第２の主放電電極間に向けて照射されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１および第２の主放電電極のうちの第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設されるとともに、前記コロナ電極および前記背後電極間に高電圧が印加されることによりコロナ電極と前記誘電体パイプとの当接部を起点としたコロナ放電を発生させて前記主放電空間に予備電離を発生させる対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へ流れるレーザガスと、
前記第１の主放電電極と前記対の予備電離電極との間の各隙間に、前記支持盤の上面から前記起点の高さまで介在する物体と、
を具えるようにしている。
【００１１】
かかる構成によれば、前記第１の主放電電極と前記対の予備電離電極との間の各隙間に、前記支持盤の上面から前記起点の高さまで物体を介在させるようにしたことで、前記隙間でのレーザガスの渦の発生が抑制され、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の前記隙間への滞留を防ぐことができる。
【００１２】
これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。
【００１３】
また、第２の発明では、
対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１および第２の主放電電極のうちの第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設されるとともに、前記コロナ電極および前記背後電極間に高電圧が印加されることによりコロナ電極と前記誘電体パイプとの当接部を起点としたコロナ放電を発生させて前記主放電空間に予備電離を発生させる対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
を具え、一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へレーザガスを流すようにしたガスレーザ発振装置において、
前記第１の主放電電極に前記隙間の一方と他方とを結ぶ貫通孔を形成するようにしている。
【００１４】
かかる構成によれば、前記第１の主放電電極に前記予備電離電極の一方と他方とを結ぶ貫通孔を形成するようにしたので、この貫通孔をレーザガスが通り抜けることにより、前記隙間でのレーザガスの渦の発生が抑制され、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の前記隙間への滞留を防ぐことができる。
【００１５】
これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。
【００１６】
また、第３の発明では、
対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１および第２の主放電電極のうちの第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設されるとともに、前記コロナ電極および前記背後電極間に高電圧が印加されることによりコロナ電極と前記誘電体パイプとの当接部を起点としたコロナ放電を発生させて前記主放電空間に予備電離を発生させる対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
を具え、一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へレーザガスを流すようにしたガスレーザ発振装置において、
前記支持盤のうち前記隙間が存在する２つの領域に当該支持盤の下面から上面を結ぶ貫通孔をそれぞれ形成するようにしている。
【００１７】
かかる構成によれば、前記支持盤のうち前記隙間が存在する２つの領域に支持盤の下面から上面を結ぶ貫通孔をそれぞれ形成するようにしたことで、この貫通孔をレーザガスが通り抜けることにより、前記隙間でのレーザガスの渦の発生を抑制することができ、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の前記隙間への滞留を防ぐことができる。
【００１８】
これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。
【００１９】
さらに、第４の発明では、ガスレーザ発振装置において、
対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１の主放電電極の頂上部の高さより低い位置にそれぞれ配設され且つ前記第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設される対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
前記対の予備電離電極のうちの一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へ流れるレーザガスと、
前記支持盤の上面における前記第１の主放電電極と前記予備電離電極との間の各間隙に介在する、該第１の主放電電極よりも高さの低い導体と、
を具え、
前記コロナ電極は弾性を有し、
前記誘電体パイプは前記コロナ電極に押圧され前記導体に圧接されている。
【００２０】
かかる構成によれば、前記第１の主放電電極と前記対の予備電離電極との間の各隙間に、前記第１の主放電電極よりも高さの低い導体を介在させるようにしたことで、前記隙間でのレーザガスの渦の発生が抑制され、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の前記隙間への滞留を防ぐことができる。
【００２１】
これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。
【００２２】
さらに、前記導体および前記コロナ電極を、それぞれ前記誘電体パイプの側方外表面を覆う態様で該誘電体パイプの表面に面接触させた場合、コロナ予備電離電極においてレーザ発振に寄与しない不要な発光がほとんどなくなり、コロナ予備電離電極からの発光光量のほとんどが、主放電空間に向けたものとなり、レーザ発振効率を著しく向上させることができるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に、本発明の第１の実施形態を示す。
【００２４】
この実施形態において、一対の主放電電極１，２を対向させ、一方の主放電電極１の側方に長手方向に沿って延びる幅Ｗの隙間Ｓ１，Ｓ２を確保して対向するよう配した一対のコロナ予備電離電極１２を主放電電極１とともに支持盤６の上面に配設している点、およびコロナ予備電離電極１２は、円柱形の背後電極４が、円筒形の誘電体パイプ３の中空部に配され、各誘電体パイプ３の外表面に断面Ｌ字形のコロナ電極５の端部が接触する点は先の図１１に示した従来技術と同様である。また、レーザガスＧは、図１１に示したファン８によって循環され、矢印に示した経路に沿って流れる。
【００２５】
この第１の実施形態では、主放電電極１とコロナ予備電離電極１２との間に確保した隙間Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ導体１０を介在させるようにしている。導体１０の高さｈは、誘電体パイプ３とコロナ電極５との接触部を起点１１として発生される紫外光が主放電空間に照射されるのを遮蔽しないように、最大でも前記起点１１までの高さを埋めるようにする。
【００２６】
なお、本実施形態装置においては、各コロナ予備電離電極１２の高さ方向の配置位置は、その高さの最も高い部分が、主放電電極１の頂上部の高さより低くなるようにしており、これによって、レーザガスの流れをコロナ予備電離電極１２によって乱さないようにしている。
【００２７】
このレーザガスの流れを考慮した主放電電極１とコロナ予備電離電極１２との配置関係において、誘電体パイプ３とコロナ電極５との接触部を起点１１に発生される紫外光を主放電空間に向けて照射する必要があるので、前記起点１１の高さ位置は主放電電極１の頂上部よりも低い位置に配置するようにしている。
【００２８】
かかる第１の実施形態によれば、隙間Ｓ１，Ｓ２の支持盤６の上面から起点１１までの空間に導体１０を介在させるようにしたので、レーザ出力を安定させた状態で、つまり一方の主放電電極１の近傍における放電空間の予備電離強度と、他方の主放電電極２の近傍における放電空間の予備電離強度との差を小さくして主放電空間を均一に予備電離させた状態で、隙間Ｓ１，Ｓ２でのレーザガスの渦の発生を抑制することができ、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の隙間Ｓ１，Ｓ２への滞留を防ぐことができる。これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。また、主放電空間で均一なガスの流れが実現できることから、高繰り返しパルス動作が可能となる。
【００２９】
なお、隙間Ｓ１，Ｓ２に介在させる物体として、上述した導体１０の代わりに絶縁体を適用してもよい。
【００３０】
図２に、本発明の第２の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００３１】
この図２の実施形態においては、先の実施形態の導体１０と主放電電極１とを一体的に構成にして、主放電電極１′を構成するようにしており、部品点数を削減することができる。なお、主放電電極１とコロナ電極５とを、双方とも接地側に接続する場合には、主放電電極１′とコロナ電極５とを含めて一体構造にしてもよい。
【００３２】
図３（ａ）および図３（ｂ）に、本発明の第３の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００３３】
この第３の実施形態では、主放電電極１に隙間Ｓ１，Ｓ２相互間を結ぶ貫通孔Ｈを形成するようにしている。
【００３４】
この場合、貫通孔Ｈはその長辺が主放電電極１の長手方向に沿った１個の直方体形状となっている。
【００３５】
かかる構成によれば、繰り返しパルス発振させるために前記ファンによりガス流を作りレーザガスを循環させると、放電発生部へ流入してくるレーザガスＧ１は、主放電空間を流れるＧ２と隙間Ｓ１へ流入するＧ３に分流される。レーザガスＧ３は隙間Ｓ１へ流入すると、主放電電極１に形成された貫通孔Ｈを通過し、隙間Ｓ２へ流出する。そして、このレーザガスＧ３とレーザガスＧ２とは再び合流しレーザガスＧ４として放電発生部から流出していく。
【００３６】
この第３の実施形態によれば、主放電電極１に隙間Ｓ１，Ｓ２相互間を結ぶ貫通孔Ｈを形成するようにしたので、隙間Ｓ１，Ｓ２でのレーザガスの渦の発生を抑制することができ、また、貫通孔Ｈを介して隙間Ｓ１から隙間Ｓ２へレーザガスＧ３が流れるので、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の隙間Ｓ１，Ｓ２への滞留を防ぐことができる。これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。また、主放電空間で均一なガスの流れが実現できることから、高繰り返しパルス動作が可能となる。
【００３７】
図４（ａ）および図４（ｂ）に、本発明の第４の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００３８】
この第４の実施形態では、経路形状がＵ字状（円弧状）の貫通孔Ｈを主放電電極１に形成するようにしている。
【００３９】
この第４の実施形態によれば、貫通孔Ｈの形状をＵ字状にすることで貫通孔Ｈの経路の中心部の位置を貫通孔Ｈの両開口部の位置よりも主放電電極１の放電面と反対方向へ下げるようにしたので、隙間Ｓ１，Ｓ２相互間を結ぶ貫通孔Ｈの経路を直線状に形成した場合よりも、レーザガスＧ３を通り抜けやすくすることができる。
【００４０】
図５（ａ）および図５（ｂ）に、本発明の第５の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００４１】
この第５の実施形態では、経路形状がＶ字状の貫通孔Ｈを主放電電極１に形成するようにしている。
【００４２】
この第５の実施形態によれば、貫通孔Ｈの経路形状をＶ字状に形成するようにしたので、隙間Ｓ１，Ｓ２相互間を結ぶ貫通孔Ｈの経路を直線状に形成した場合よりも、レーザガスＧ３が貫通孔Ｈを通り抜けやすくなる。さらに、主放電電極１に貫通孔Ｈを形成する場合に、前記経路形状をＵ字状にするよりも主放電電極１に対する加工を容易に行うことができる。
【００４３】
図６（ａ）乃至図６（ｃ）に、本発明の第６の実施形態を示す。
【００４４】
この第６の実施形態では、上記各実施形態に示した各経路形状の貫通孔Ｈを主放電電極１の長手方向に沿って列設された複数個の孔として形成するようにしている。
【００４５】
この第６の実施形態によれば、貫通孔Ｈを主放電電極１の長手方向に沿って複数に列設したことにより主放電電極１の強度を高めることが可能となる。
【００４６】
また、貫通孔Ｈを円柱状とすれば加工が容易となる。
【００４７】
図７に、本発明の第７の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００４８】
この第７の実施形態では、支持盤６のうち隙間Ｓ１，Ｓ２が存在する２つの領域に支持盤６の下面から上面を結ぶ貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′を形成するようにしている。
【００４９】
この場合、貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′は、主放電電極１の長手方向に沿った長辺を有する直方体形状となっている。
【００５０】
かかる構成によれば、レーザガスを循環させると、放電発生部へ流入してくるレーザガスは、主放電空間へ流れるＧ１と支持盤６に形成された貫通孔Ｈ１′を介して隙間Ｓ１へ流入するＧ１′とに分流されるが、これらのガスは主放電空間内で再び合流してＧ２′となり、さらに放電発生部外へ流出していくＧ４′と隙間Ｓ２を介して支持盤６に形成された貫通孔Ｈ２′から放電発生部外へ流出していくＧ３′とに分流される。
【００５１】
従って、この第７の実施形態によれば、隙間Ｓ１，Ｓ２でのレーザガスの渦の発生を抑制するとともに、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の隙間Ｓ１，Ｓ２への滞留を防ぐことができる。これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスへ放出されることがなくなり、レーザガスの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。また、主放電空間で均一なガスの流れが実現できることから、高繰り返しパルス動作が可能となる。
【００５２】
また、貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′の幅を隙間Ｓ１，Ｓ２の幅Ｗと同じにしたことで、支持盤６の上面のうち貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′の開口部周辺に塵や埃等が溜まるのを防ぐこともできる。
【００５３】
図８に、本発明の第８の実施形態を示す。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【００５４】
この第８の実施形態では、貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′の支持盤６の下面側の開口部の位置を、支持盤６の上面の開口部の位置よりも主放電電極１から遠くに離間させるようにしている。
【００５５】
この第８の実施形態によれば、レーザガスの流れに沿った方向に貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′を形成するようにしたので、貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′を直方体に形成した場合よりも、レーザガスＧ１′，Ｇ３′が貫通孔Ｈ′１，Ｈ２′を通り抜けやすくなる。
【００５６】
図９（ａ）および図９（ｂ）に、本発明の第９の実施形態を示す。
【００５７】
この第９の実施形態では、上記図７および図８の実施形態に示した各経路形状の貫通孔Ｈ１′，Ｈ２′を主放電電極１の長手方向に沿って複数個形成するようにしており、これにより先の実施形態に比べ支持盤６の強度を高めることが可能となる。
【００５８】
この場合においても、貫通孔Ｈを円柱状とすれば加工が容易となる。
【００５９】
図１０に、本発明の第１０の実施形態を示す。
【００６０】
この実施形態において、一対の主放電電極１，２を対向させ、一方の主放電電極１の側方に長手方向に沿って延びる幅Ｗの隙間Ｓ１，Ｓ２を確保して対向するよう配した一対のコロナ予備電離電極１２′を主放電電極１とともに支持盤６の上面に配設している点、およびレーザガスＧが矢印に示した経路に沿って流れる点は先の各実施形態と同様であるものの、コロナ予備電離電極１２′の詳細構成においてこれら先の実施形態と相違している。
【００６１】
すなわち、この第１０の実施形態で適用するコロナ予備電離電極１２′は、それぞれ中空状の誘電体パイプ３′と、該誘電体パイプ３′の中空部に配される背後電極４′と、基端部が支持盤６の上面において外方側から一方の主放電電極１に向けて延在し、かつ中間部が上方に向けて屈曲し、さらに先端部が誘電体パイプ３′の互いに離反した側の外表面に沿って湾曲したコロナ電極５′とを備えて構成している。
【００６２】
コロナ電極５′は、弾性に富んだ材質から成形したもので、基端部を介して支持盤６の上面に取り付けられているとともに、先端部が誘電体パイプ３′の外表面に面接触しており、その弾性によって各誘電体パイプ３′を一方の主放電電極１に向けて押圧している。ここで、コロナ電極５′が弾性体であれば、誘電体パイプ３に対して不必要に大きな力を加えることなく、該誘電体パイプ３′の長手方向に亘ってコロナ電極５′と誘電体パイプ３′とを互いに隙間なく接触させることができ、従って、ほとんど弾性のない誘電体パイプ３′に破損を来す虞れがない。
【００６３】
また、この第１０の実施形態では、主放電電極１とコロナ予備電離電極１２′との間に確保した隙間Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ導体１０′を介在させるようにしている。導体１０′は、支持盤６の上面からの高さが主放電電極１よりも低くなるように構成したもので、主放電電極１に対向する面が平坦状を成し、該平坦面を介して主放電電極１に当接している一方、コロナ予備電離電極１２′に対向する面が誘電体パイプ３′の外表面に合致する円弧凹状を成し、該円弧凹状面を介して各誘電体パイプ３′の互いに対向する側の外表面に面接触しており、支持盤６の上面において上述した隙間Ｓ１，Ｓ２を埋める機能を有しているとともに、上述したコロナ電極５′との間において各誘電体パイプ３′を押圧挟持する機能を有している。
【００６４】
なお、本実施形態装置においても、各コロナ予備電離電極１２′の高さ方向の配置位置は、その高さの最も高い部分が、主放電電極１の頂上部の高さ以下となるようにしており、これによって、レーザガスＧの流れをコロナ予備電離電極１２′によって乱さないようにしている。
【００６５】
かかる第１０の実施形態によれば、支持盤６の上面に確保した隙間Ｓ１，Ｓ２が導体１０′によって埋められることになるため、隙間Ｓ１，Ｓ２でのレーザガスＧの渦の発生を抑制することができ、コロナ放電および主放電によって生じる放電生成物の隙間Ｓ１，Ｓ２への滞留を防ぐことができる。これにより、放電生成物が再び主放電空間中のレーザガスＧへ放出されることがなくなり、レーザガスＧの純度の低下を防ぐことができ、主放電を安定させることができるので、結果としてレーザ出力のばらつきを小さくすることができる。また、主放電空間で均一なレーザガスＧの流れが実現できることから、高繰り返しパルス動作が可能となる。
【００６６】
さらに、この第１０の実施形態では、誘電体パイプ３′の外表面において互いに対向する部位が導体１０′によって覆われ、かつ互いに離反する部位がコロナ電極５′によって覆われることになるため、コロナ予備電離電極１２′においてレーザ発振に寄与しない不要な発光がほとんどなくなる。この結果、コロナ予備電離電極１２′からの発光光量のほとんどが、主放電空間に向けたものとなり、レーザ発振効率を著しく向上させることができるようになる。
【００６７】
なお、上述した各実施形態においてコロナ予備電離電極は１対に限らず、複数対にしてもよい。
【００６８】
また、上述した各実施形態では、本発明をエキシマレーザに適用するようにしているが、予備電離を行うものであれば、他の任意のガスレーザに適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す図。
【図４】本発明の第４の実施形態を示す図。
【図５】本発明の第５の実施形態を示す図。
【図６】本発明の第６の実施形態を示す図。
【図７】本発明の第７の実施形態を示す図。
【図８】本発明の第８の実施形態を示す図。
【図９】本発明の第９の実施形態を示す図。
【図１０】本発明の第１０の実施形態を示す図。
【図１１】従来の装置を示す図。
【符号の説明】
１，１′，２…主放電電極、３，３′…誘電体パイプ、４，４′…背後電極、５，５′…コロナ電極、６…支持盤、１０，１０′…導体、１１…起点、１２，１２′…コロナ予備電離電極、Ｇ…レーザガス、Ｈ…貫通孔。
Claims (15)
- 対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されその接触部が前記第１の主放電電極の頂上部の高さより低くなるように且つ当該接触部を起点として発生する紫外光が前記第１、第２の主放電電極間に向けて照射されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１および第２の主放電電極のうちの第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設されるとともに、前記コロナ電極および前記背後電極間に高電圧が印加されることによりコロナ電極と前記誘電体パイプとの当接部を起点としたコロナ放電を発生させて前記主放電空間に予備電離を発生させる対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へ流れるレーザガスと、
前記第１の主放電電極と前記対の予備電離電極との間の各隙間に、前記支持盤の上面から前記起点の高さまで介在する物体と、
を具えたガスレーザ発振装置。 - 前記物体を導体にしたことを特徴とする請求項１記載のガスレーザ発振装置。
- 前記導体を前記第１の主放電電極と一体構造にしたことを特徴とする請求項２記載のガスレーザ発振装置。
- 対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１および第２の主放電電極のうちの第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設されるとともに、前記コロナ電極および前記背後電極間に高電圧が印加されることによりコロナ電極と前記誘電体パイプとの当接部を起点としたコロナ放電を発生させて前記主放電空間に予備電離を発生させる対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
を具え、一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へレーザガスを流すようにしたガスレーザ発振装置において、
前記第１の主放電電極に前記隙間の一方と他方とを結ぶ貫通孔を形成するようにしたことを特徴とするガスレーザ発振装置。 - 前記貫通孔の経路の中心部の位置を該貫通孔の両開口部の位置よりも前記第１の主放電電極の放電面と反対方向へ下げるようにしたことを特徴とする請求項４記載のガスレーザ発振装置。
- 前記貫通孔の経路形状をＵ字状にしたことを特徴とする請求項５記載のガスレーザ発振装置。
- 前記貫通孔の経路形状をＶ字状にしたことを特徴とする請求項５記載のガスレーザ発振装置。
- 前記貫通孔は、前記第１の主放電電極の長手方向に沿って一体形成された１個の孔である請求項４から請求項７のいずれか１項記載のガスレーザ発振装置。
- 前記貫通孔は、前記第１の主放電電極の長手方向に沿って列設される複数の孔である請求項４から請求項７のいずれか１項記載のガスレーザ発振装置。
- 対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１および第２の主放電電極のうちの第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設されるとともに、前記コロナ電極および前記背後電極間に高電圧が印加されることによりコロナ電極と前記誘電体パイプとの当接部を起点としたコロナ放電を発生させて前記主放電空間に予備電離を発生させる対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
を具え、一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へレーザガスを流すようにしたガスレーザ発振装置において、
前記支持盤のうち前記隙間が存在する２つの領域に当該支持盤の下面から上面を結ぶ貫通孔をそれぞれ形成するようにしたことを特徴とするガスレーザ発振装置。 - 前記各貫通孔における支持盤の下面側開口部の位置を、前記支持盤の上面側開口部の位置よりも前記第１の主放電電極から遠くに離間させるようにしたことを特徴とする請求項１０記載のガスレーザ発振装置。
- 前記各貫通孔は、前記第１の主放電電極の長手方向に沿って一体形成された１個の孔である請求項１０または請求項１１記載のガスレーザ発振装置。
- 前記各貫通孔は、前記第１の主放電電極の長手方向に沿って列設される複数の孔である請求項１０または請求項１１記載のガスレーザ発振装置。
- 対向するよう配された第１および第２の主放電電極と、
中空状の誘電体パイプと、この誘電体パイプの中空部に配される背後電極と、この誘電体パイプの外表面に接触されるように配されるコロナ電極とを有して成り、前記第１の主放電電極の頂上部の高さより低い位置にそれぞれ配設され且つ前記第１の主放電電極の側方で該第１の主放電電極を挟むように該第１の主放電電極と所定の隙間をそれぞれおいて配設される対の予備電離電極と、
前記第１の主放電電極および対の予備電離電極を固定支持する支持盤と、
前記対の予備電離電極のうちの一方の予備電離電極の側方から前記第１および第２の主放電電極との間の主放電空間を経由して他方の予備電離電極の側方へ流れるレーザガスと、
前記支持盤の上面における前記第１の主放電電極と前記予備電離電極との間の各間隙に介在する、該第１の主放電電極よりも高さの低い導体と、
を具え、
前記コロナ電極は弾性を有し、
前記誘電体パイプは前記コロナ電極に押圧され前記導体に圧接されていることを特徴とするガスレーザ発振装置。 - 前記導体および前記コロナ電極を、それぞれ前記誘電体パイプの側方外表面を覆う態様で該誘電体パイプの表面に面接触させることを特徴とする請求項１４記載のガスレーザ発振装置。
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