JP4094762B2 - Discharge excitation type laser equipment - 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レーザ装置に関し、特に、このレーザ装置のレーザチャンバ構成の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のレーザ装置のチャンバ内では、放電によるスパッタリングでダストが発生するため、ファンを回してレーザガスを還流させ、フィルターを介してダストを除去するようにしている。
【0003】
ところで、従来のチャンバ内においては、レーザガス流の進行方向が変化する位置において、ガスの流速が低下することがあった。これは、レーザガス流の進行方向が変化する位置にあるチャンバ内壁や整流板がガス流れの抵抗となっているためである。
【0004】
このように、ガス流速が低下すると、主放電空間付近にダストが滞在して放電に悪影響を及ぼすため、従来では、平均流速を上げるためにチャンバ内に備えられるファンを大型化する必要があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のチャンバでは、レーザガス流の進行方向が変化する位置にある、チャンバ内壁や整流板等がガス流れの抵抗となって、ガスの流速が低下することがあったため、チャンバ内に備えられるファンを大型化して、チャンバ内のガス流の平均流速を上昇させる必要があり、その結果、装置規模が大きくなり、コストアップにつながっていた。
【0006】
そこで、本発明では、上記不都合を解消し、レーザガス流の進行方向が変化する位置にあるチャンバ内壁や整流板等によってガスの流速が低下することを防止し、それにより、チャンバ内部のファンを大型化することなく、ガスの平均流速を上げることができるようにする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、レーザガスが封入された本体容器内に、主放電空間に対してレーザ発振に必要な主放電を発生させる主電極と、前記主電極の長手方向に沿って延びるように主放電空間の側方に配置され、前記主放電の前にコロナ放電を行って前記主放電空間に予備電離を発生させる予備電離電極と、前記主放電空間を通り一方向に前記レーザガスを還流させるガス還流手段とを備えて成る放電励起型レーザ装置において、前記本体容器の内壁表面の、前記レーザガスの流れ方向が変化する部分の表面に、前記レーザガスに乱流を引き起こさせるクボミ、穴、網目のいずれかを施すようにしている。
【0008】
この構成によれば、還流されるレーザガスの流れ方向が変化する本体容器の内壁部分を、レーザガスに乱流を引き起こさせる形状としているため、レーザガスの流れ方向が変化する部分において、ガス流速が下がるのを防ぐことができ、チャンバ内のガスの平均流速を上げることができる。つまり、従来のように、ファンを大型化しなくても済むようになり、装置規模を小さく抑え、コスト削減につながる。
【0009】
また、この構成によれば、将来的に、パルスレーザ発振の繰り返し数(主放電のピッチ)が上昇することを考慮すれば、必然的にダスト量が増大し且つ主放電空間に滞在するダストが、次の放電に影響を及ぼす虞が発生すると考えられる。このため、チャンバ内のガス流速を上昇させねばならないのは必至であり、このような状況下においても有効な手段となる。
【0010】
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記主放電空間に対して還流レーザガスを導く第1の整流板と、該主放電空間から流出される還流ガスを前記ガス還流手段側に導く第2の整流板を更に備え、前記第1および第2の整流板の表面に、前記レーザガスに乱流を引き起こさせるクボミ、穴、網目のいずれかを施すようにしている。
【0011】
この構成によれば、前記本体容器の内壁だけでなく、この整流板によっても、更に、ガス流速の平均流速を上げることができるようになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0013】
図1は、本発明の実施形態に係るガスレーザ装置におけるレーザチャンバの断面構成を示したもので、コロナ放電による紫外光予備電離を用いた放電励起型レーザ装置に用いられるレーザチャンバ1を示している。また、図2は、図1に示したレーザチャンバの内部構成を明らかにするため、チャンバの外部筐体を取り除いた場合の斜視図を示している。なお、このレーザチャンバ1は、ガスレーザ装置に実装されるハーフミラー(MH)および狭帯域モジュール(NH)の間に配置され、レーザガスを封入し、レーザーの発振に必要な放電を生成させる部分である。そして、材質としては、例えば、アルミニウムにニッケルメッキを施すことによって構成した容器である。
【0014】
図1に示すように、このレーザチャンバ1には、チャンバ外に電源部として、充電器2と、パルスパワーモジュール3とを備えている。ここで、充電器2は、コンデンサであり、放電に必要な電荷を蓄積するものである。また、パルスパワーモジュール3は、高速パルスを発生させ放電を生成するもので、エキシマレーザーの励起には高速かつ高電圧の放電が必要なため、高速、大電流、高電圧で低インピーダンスで動作可能なスイッチング素子であるサイラトロンが使用されている。
【0015】
また、チャンバ内には、上記ハーフミラー(HM)および狭帯域化モジュール(NH)の光軸を挟んで互いに上下となる位置に一対の主電極(カソード)4と主電極(アノード)5を備えている。なお、この主電極4、5は、主放電空間に対してレーザ発振に必要な主放電を発生させるものである。また、主電極(カソード)4は、絶縁体6および導体7によりチャンバ内中央上部に支持され、一方、主電極(アノード)5は、導体8により上記主電極(カソード)4から所定位置離れた所に支持されている。また、上記導体8には、上記主電極4、5の長手方向に沿って延びるように主放電空間の側方に配置され、主放電の前にコロナ放電を行って主放電空間に予備電離を発生させる予備電離電極9、10が保持されている。
【0016】
また、このチャンバ内には、チャンバ内に封入されたレーザガスを冷却して熱交換を行う熱交換機11と、このチャンバ内に封入されたレーザガスを一方の予備電離電極9の側片から上記1対の主電極4、5間の主放電空間Aを経由して他方の予備電離電極10の側片へと流し込み、その後、上記熱交換機11により熱交換を行った後、再度、主放電空間Aへと流し込むようにレーザガスを還流させるファン(送風機)12と、上記導体8の長手方向の両側面付近に各々配され、チャンバ内で還流されるレーザガスをチャンバ内壁との間で主放電空間Aへと導く整流板13および該主放電空間Aを通過したレーザガスをチャンバ内壁との間で熱交換機11へと導く整流板14とを備えている。
【0017】
そして、本発明では、ファン12により還流されるレーザガスが通過する経路のうち、レーザガスの進行方向が変化する位置にあるチャンバ内壁の表面および整流板の表面にシート15、16、17およびシート18、19が埋め込まれるように取り付けられている。
【0018】
このシート15、16、17およびシート18、19は、本発明の特徴部分であり、ガス還流経路のうちガス流れの抵抗となる部分に取り付けられ、チャンバ内で還流されるレーザガスに乱流を引き起こすように作用する。
【0019】
そして、このシート15、16、17およびシート18、19の拡大構成図を図3に示す。図3に示すように、この実施例では、例えば、材質としてアルミを用いたシートに、半円球のクボミ状(テンプル加工を施した)を多数設けた構成となっている。なお、図3(a)が、シートを平面から見た図であり、図3(b)が、図3(a)のI−I線断面図を示している。そして、このシートの全面には、無電解ニッケルめっきを施している。なお、理想的には、上記多数の穴の直径を3mm、隣り合う円の中心間距離を5mmで配置するのが望ましい。
【0020】
このように、本実施例では、レーザガスが通過する経路のうち、レーザガスの進行方向が変化する位置に、レーザガスに乱流を引き起こす形状を有するシートを埋め込むように取り付けたため、ガス還流経路のうちガス流の進行方向が変化する位置でのガス流速の低下を防ぎ、これにより、チャンバ内のガスの平均流速を上げることができる。また、従来のように、ファンを大型化しなくても済むようになり、装置規模を小さく抑え、コスト削減につながる。
【0021】
また、この構成によれば、将来的に、パルスレーザ発振の繰り返し数(主放電のピッチ)が上昇することを考慮すれば、必然的にダスト量が増大し且つ主放電空間に滞在するダストが、次の放電に影響を及ぼす虞が発生すると考えられる。このため、チャンバ内のガス流速を上昇させねばならないのは必至であり、このような状況下においても有効な手段となる。
【0022】
また、上記図3に示したシートの形状、つまり、多数の半円球のクボミ(テンプル加工)以外の他の変形例について図4および図5を参照して説明する。図4は、上述した図3に示すシートに、多数の円穴を加工処理した構成を示しており、図4(a)が、シートを平面から見た図であり、図4(b)が、図4(a)のI−I線断面図を示している。また、図5は、上述した図3に示すシートを、網目(メッシュ)状に加工処理した構成を示しており、図5(a)が、シートを平面から見た図である。
【0023】
このように、本実施例では、図3に示した半円球のクボミ状(テンプル加工を施した)を多数設けた構成以外にも、上述したような多数の円穴および網目(メッシュ)状に加工処理した構成でも良い。なお、加工処理においては、ガス流速の低下が起こらないように乱流を引き起こすことが可能な形状(サイズ)に処理する。
【0024】
なお、上記実施例では、チャンバ内壁および整流板の表面に、ガス流速に乱流を引き起こす形状を有するシートを埋め込むように取り付けているが、本発明は、これに限定されるものではなく、直接チャンバ内壁および整流板の表面部分に、上述したシートと同一の形状を加工処理するようにしても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るガスレーザ装置におけるレーザチャンバの断面構成を示す図。
【図2】図1に示したレーザチャンバの内部構成を示す図。
【図3】乱流を引き起こす形状部分の拡大構成図。
【図4】図3に示す形状部分の他の変形例。
【図5】図3に示す形状部分の他の変形例。
【符号の説明】
1 レーザチャンバ
2 充電器
3 パルスパワーモジュール
4 主電極(カソード)
5 主電極(アノード)
6 絶縁体
7 導体
8 導体
9 予備電離電極
10 予備電離電極
11 熱交換機
12 ファン
13 整流板
14 整流板
15 シート
16 シート
17 シート
18 シート
19 シート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge-pumped laser apparatus using ultraviolet pre-ionization by corona discharge, and more particularly to an improvement in the laser chamber configuration of this laser apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, dust is generated by sputtering by discharge in a chamber of this type of laser apparatus. Therefore, the fan is turned to recirculate the laser gas and the dust is removed through a filter.
[0003]
By the way, in the conventional chamber, the flow velocity of the gas may decrease at a position where the traveling direction of the laser gas flow changes. This is because the inner wall of the chamber and the rectifying plate at the position where the traveling direction of the laser gas flow changes provide a gas flow resistance.
[0004]
As described above, when the gas flow rate is lowered, dust stays in the vicinity of the main discharge space and adversely affects the discharge. Conventionally, it has been necessary to enlarge the fan provided in the chamber in order to increase the average flow rate. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional chamber, the chamber inner wall, the rectifying plate, etc. at the position where the traveling direction of the laser gas flow changes may become a resistance to the gas flow, and the gas flow velocity may decrease. Therefore, it is necessary to increase the average flow velocity of the gas flow in the chamber, and as a result, the scale of the apparatus increases and the cost increases.
[0006]
Therefore, in the present invention, the above inconvenience is solved, and the gas flow velocity is prevented from being lowered by the chamber inner wall, the rectifying plate, etc. at the position where the traveling direction of the laser gas flow is changed. It is possible to increase the average gas flow velocity without the need for conversion.
[0007]
[Means for solving the problems and effects]
In order to achieve the above object, the invention according to
[0008]
According to this configuration, since the inner wall portion of the main body container in which the flow direction of the laser gas to be recirculated is shaped to cause turbulence in the laser gas, the gas flow velocity is lowered in the portion in which the flow direction of the laser gas changes. And the average flow rate of the gas in the chamber can be increased. That is, it is not necessary to increase the size of the fan as in the conventional case, and the scale of the apparatus is reduced, leading to cost reduction.
[0009]
Further, according to this configuration, in consideration of an increase in the number of repetitions of pulsed laser oscillation (main discharge pitch) in the future, the amount of dust inevitably increases and dust stays in the main discharge space. It is considered that there is a possibility of affecting the next discharge. For this reason, it is inevitable that the gas flow rate in the chamber must be increased, and this is an effective means even in such a situation.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first rectifying plate that guides the reflux laser gas to the main discharge space and the reflux gas that flows out from the main discharge space are disposed on the gas reflux means side. The second rectifying plate is further provided, and the surface of the first and second rectifying plates is provided with any one of a dent, a hole, and a mesh that causes a turbulent flow in the laser gas.
[0011]
According to this configuration, not only the inner wall of the main body container but also this rectifying plate can further increase the average gas flow velocity.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 shows a sectional configuration of a laser chamber in a gas laser apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows a
[0014]
As shown in FIG. 1, the
[0015]
In the chamber, a pair of main electrodes (cathodes) 4 and main electrodes (anodes) 5 are provided at positions that are above and below each other with the optical axes of the half mirror (HM) and the band narrowing module (NH) interposed therebetween. ing. The main electrodes 4 and 5 generate a main discharge necessary for laser oscillation in the main discharge space. The main electrode (cathode) 4 is supported by the
[0016]
Further, in this chamber, the
[0017]
In the present invention, the
[0018]
The
[0019]
And the expanded block diagram of this sheet |
[0020]
Thus, in this embodiment, since the sheet having a shape that causes turbulent flow in the laser gas is embedded in a position where the traveling direction of the laser gas changes in the path through which the laser gas passes, the gas in the gas reflux path is It is possible to prevent a decrease in the gas flow rate at a position where the flow traveling direction changes, thereby increasing the average flow rate of the gas in the chamber. Further, it is not necessary to increase the size of the fan as in the conventional case, and the scale of the apparatus is reduced, leading to cost reduction.
[0021]
Further, according to this configuration, in consideration of an increase in the number of repetitions of pulsed laser oscillation (main discharge pitch) in the future, the amount of dust inevitably increases and dust stays in the main discharge space. It is considered that there is a possibility of affecting the next discharge. For this reason, it is inevitable that the gas flow rate in the chamber must be increased, and this is an effective means even in such a situation.
[0022]
3 will be described with reference to FIGS. 4 and 5 other than the shape of the sheet shown in FIG. 3, that is, a number of semicircular scums (temple processing). FIG. 4 shows a configuration in which a number of circular holes are processed on the sheet shown in FIG. 3 described above. FIG. 4A is a view of the sheet as viewed from above, and FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. FIG. 5 shows a configuration in which the above-described sheet shown in FIG. 3 is processed into a mesh (mesh) shape, and FIG.
[0023]
As described above, in the present embodiment, in addition to the configuration in which a large number of semicircular spheres (tempered) shown in FIG. 3 are provided, a number of circular holes and mesh (mesh) as described above are provided. The structure processed in this may be sufficient. In the processing, processing is performed into a shape (size) capable of causing turbulent flow so that the gas flow velocity does not decrease.
[0024]
In the above embodiment, a sheet having a shape that causes a turbulent flow in the gas flow velocity is embedded in the chamber inner wall and the surface of the rectifying plate. However, the present invention is not limited to this, and is directly The same shape as the above-described sheet may be processed on the inner wall of the chamber and the surface portion of the current plate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a laser chamber in a gas laser apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an internal configuration of a laser chamber shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged configuration diagram of a shape portion that causes turbulent flow.
4 is another modification of the shape portion shown in FIG.
5 is another modification of the shape portion shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1
5 Main electrode (anode)
6
Claims (2)
前記本体容器の内壁表面の、前記レーザガスの流れ方向が変化する部分の表面に、前記レーザガスに乱流を引き起こさせるクボミ、穴、網目のいずれかを施したことを特徴とする放電励起型レーザ装置。A main electrode for generating a main discharge necessary for laser oscillation in the main discharge space and a side of the main discharge space so as to extend along the longitudinal direction of the main electrode in a main body container filled with laser gas A preionization electrode for performing corona discharge before the main discharge to generate preionization in the main discharge space, and a gas reflux means for refluxing the laser gas in one direction through the main discharge space. In a discharge excitation laser device,
A discharge-excited laser device characterized in that any one of the inner wall surface of the main body container on which the flow direction of the laser gas changes is provided with any one of a dent, a hole, and a mesh that causes turbulence in the laser gas. .
前記第1および第2の整流板の表面に、前記レーザガスに乱流を引き起こさせるクボミ、穴、網目のいずれかを施したことを特徴とする請求項1記載の放電励起型レーザ装置。A first rectifying plate for guiding the reflux gas to the main discharge space, and a second rectifying plate for guiding the reflux gas flowing out from the main discharge space to the gas reflux means side;
2. The discharge excitation type laser device according to claim 1, wherein the surface of each of the first and second rectifying plates is provided with any one of a hollow, a hole, and a mesh that causes a turbulent flow in the laser gas.
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