JP4540243B2 - Pulse laser power supply - Google Patents

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JP4540243B2 JP2001088197A JP2001088197A JP4540243B2 JP 4540243 B2 JP4540243 B2 JP 4540243B2 JP 2001088197 A JP2001088197 A JP 2001088197A JP 2001088197 A JP2001088197 A JP 2001088197A JP 4540243 B2 JP4540243 B2 JP 4540243B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はパルス発生回路と波形成形回路を組み合わせたパルスレーザ電源に関するものであり、特に冷媒による冷却構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年エキシマレーザに代表されるパルスレーザ装置は、半導体製造用の露光装置や物体の表面加工等の光源に用いられ、産業上の需要が高まっている。このパルスレーザの励起を行うにはマイクロ秒以下の極短パルスの電圧をレーザ装置に印加して放電を行わなければならないが、このような極短パルス電圧を発生させるには、初期充電されたコンデンサから半導体スイッチをオンすることによって初期パルスを発生させ次段のコンデンサを充電し、さらに可飽和リアクトルの飽和特性を利用してパルス幅の圧縮を行う波形成形回路が用いられる。この種のパルスレーザ電源の回路を図2に示す。
【0003】
図2において、パルス発生回路2を高電圧直流電源1に接続し、初段の充放電用コンデンサCoを初期充電しておき、半導体スイッチSWのオン制御で充放電用コンデンサCoから波形成形回路3にパルス電圧を伝送する。伝送されたパルスは磁気アシスト可飽和リアクトルLoを経由してパルストランスPTで所定の電圧まで昇圧され、コンデンサCに電荷を供給する。なお、磁気アシスト可飽和リアクトルLoは、磁気飽和を利用し半導体スイッチSWのスイッチング損失を軽減するために設けたものである。
【0004】
パルス圧縮にはコンデンサと可飽和リアクトルとを組み合わせて複数段で用いることが多いが、その代表的な例として図2に示す2段の波形成形回路について説明する。
図2において、コンデンサをC、C、可飽和リアクトルをL、Lとしたとき、コンデンサCに電荷が供給されると電圧が上昇して可飽和リアクトルLが励磁され、所定の磁気容量、すなわち、電圧×時間(V×sec)に達すると可飽和リアクトルLが磁気飽和してインダクタンス値が激減する。これによって、磁気スイッチが動作し次段のコンデンサCに電荷が移動しパルス充電されることになる。以下、段数が多い場合でも同じ動作が繰り返されて行くが、後段のリアクトルほど飽和後のインダクタンスを小さく設計してあるので充電時間が短くなりパルス圧縮される。
【0005】
最終段のコンデンサCは、可飽和リアクトルLが飽和されることによって極めて狭幅なパルス電圧をパルスレーザ発生部4に印加するので、パルスレーザ発生部4のレーザ電極間ギャップの電圧が急上昇し絶縁が破壊され、コンデンサCに蓄積された電荷がレーザ触媒中に注入されてレーザが励起される。
なお、図2の波形成形回路3はパルストランスPTをコンデンサCの入力側に並列に設けたが他のコンデンサCと並列に設けても良い。より段数の多い波形成形回路3では任意のコンデンサと並列に設けても有効である。
【0006】
この種の電源は、繰返し運転されると、主に波形成形回路3のコア部品16、すなわち、磁気アシスト可飽和リアクトルLo、パルストランスPT、可飽和リアクトルL、Lの温度が上昇するので、上記コア部品16は絶縁油5を充填した油タンク6に収納されて冷却されている。
【0007】
一方、コンデンサC、Cの温度上昇は誘電体損失が小さいのでさほど高くなることはなく、波形成形回路3はパルス圧縮を目的とする回路構成であるため配線そのものも低インダクタンス化を図らねばならない。
従って、上記コンデンサC、Cもコア部品16と共に最短の配線ができるように同一の油タンク6に収納されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
さて、この種の電源は数百Hzから数千Hzの高繰返しでパルス運転し、しかもより高繰返し運転を行いたいとの顧客からの要求がある。しかしながら、この種の電源では、狭幅なパルス電圧を繰返し通過させるので波形成形回路のコア部品は渦流損(鉄損)が増大し、その巻線も表皮効果の影響で銅損が増大しコア部品の温度上昇が大きくなる。従って、冷却のために冷媒用の絶縁油で放熱したり、さらに油タンクの外表面に冷却フインを設けたり、熱交換器を用いる等して冷却していた。
【0009】
一方、同じ油タンクに収容されているコンデンサは自身の誘電体損失による温度上昇は小さく、さほど問題にならないが、上記コア部品と近接して配置されているので、冷媒である絶縁油を介してコア部品に近い温度まで上昇する。従って、温度上昇によりコンデンサの容量が変化することになる。一般に、この種のコンデンサはパルス性能と小形化、および構造的に決まる低インダクタンス化を考慮してセラミックコンデンサが用いられているが、温度による容量変化が大きいという問題がある。
【0010】
従って、上記容量変化はコンデンサC、Cのパルス充電電圧を変化させたり、可飽和リアクトルL、Lの飽和ポイントを狂わせ、パルスレーザ発生部に出力する波形や電圧、出力の時間的タイミングに変化をもたらし、不安定なレーザ発振を招くなどの問題があった。
【0011】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、できる限りコンデンサがコア部品からの熱的な影響を受けにくい構造の波形成形回路を有するパルスレーザ電源を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
すなわち、初期充電された充放電用コンデンサCoから半導体スイッチSWのオン制御でパルス電圧を発生するパルス発生回路2と、可飽和リアクトルを含むコア部品16とコンデンサC 、C とを組合わせて構成され、パルス電圧をパルス圧縮する波形成形回路3と、波形成形回路3でパルス圧縮されたパルス電圧の供給を受けてレーザを発生させるパルスレーザ発生部4とを備えたパルスレーザ電源において、波形成形回路3は、絶縁油5が充填されるとともに、熱交換器8が取り付けられた上蓋11で塞がれた油タンク6に収納され、コア部品16は油タンク6の中央部に積層した状態で配置され、コンデンサC 、C はコンデンサ取付板10に取り付けられ、該コンデンサ取付板10がコンデンサC 、C とコア部品16とを遮蔽するようにコア部品16とコンデンサ取付板10とが対向して配置され、コア部品16によって温められ上昇した絶縁油5を熱交換器8で冷却し、冷却され下降する絶縁油5をコンデンサ取付板10に対しコンデンサ側に対流させ、油タンク6底部に達した絶縁油5をコア部品16に循環させることを特徴とするパルスレーザ電源である。
【0013】
また、コア部品16は、磁気アシスト可飽和リアクトルLo、パルストランスPT、パルス圧縮用可飽和リアクトルL、L からなることを特徴とするパルスレーザ電源である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の比較例によるパルスレーザ電源の波形成形回路を示した組立断面図である。図3は実施例の組立断面図である。図2と同一回路素子については同一記号を付記したので、その説明は省略する。
【0016】
【実施例】
比較例〕
図1において、磁気アシスト可飽和リアクトルLo、パルストランスPT、可飽和リアクトルL、可飽和リアクトルLからなるコア部品16をそれぞれの部品間の耐圧を考慮した絶縁性のコア固定台7およびコア保持台9を用いて固定する。但し、コア部品16はそれぞれに大きさや形状が異なるためにコア固定台7およびコア保持台9の形状もそれに合わせた形のものとなる。一方コンデンサC、Cはコンデンサ取付板10に両者間の耐電圧を考慮した絶縁距離を保持して取りつける。なお、固定方法さえ適切であれば両コンデンサはそれぞれ別個のコンデンサ取付板10に分離しても差し支えない。
【0017】
次に上記の部品を油タンク6に組み付けるが、その方法は油タンク6の中央部にコア部品16を、その周辺にコンデンサC、Cを取付けたコンデンサ取付板10を固定する。なお、コンデンサC、Cはコア部品16側に向けて4面に分割して配置されている。各部品は図2に示す回路に従って電線を用いて配線され、上蓋11がパッキン(図示せず)を用いて密閉するように締め付けられている。なお、上蓋11の裏面には熱交換器8が取付けられている。
【0018】
冷却方法は、上記熱交換器8の中に外部より水を注入し、上蓋11に取り付けられている注入口(図示せず)より冷媒用の絶縁油5を油タンク6に注入している。なお、入力端子と出力端子がこの油タンクに設けられているがその説明は省略する。
【0019】
次に動作について説明する。電気的な動作については図2に係る記載〔0003〕〜〔0005〕で説明したので省略し、ここでは熱の流れについて説明する。
油タンク6の中央部に配置されたコア部品16が発熱すると、冷媒用の絶縁油5に放熱し、温められた絶縁油5は油タンク6の上部へ上昇し、やがて熱交換器8に到達し冷却される。冷却された絶縁油5は油タンク6の側面へ移動しコンデンサC、Cを冷却しながら降下し、再びコア部品16から熱を吸収して上昇して行く。すなわち、対流12が生じる。従来、配線や形状的な面を重視して発熱体と他の部品を混在させた構造に比べて、このように発熱体を中央部に置き、対流12の流れに沿った部品配置をすることは、コンデンサC、Cの温度上昇を最小限に押さえることができる有効な手段である。図1では油タンク6の周辺にコンデンサを配置したが、下部にその一部を配置しても有効である。
【0020】
〔実施例〕
図3は本発明のパルスレーザ電源における波形成形回路の実施例を示す組立断面図である。図1、図2と同一回路素子については同一記号を付記したのでその説明は省略する。図3の実施例は冷媒である絶縁油5の対流をより有効に活用しようとしたもので、実施例1との相違点はコンデンサCをコンデンサ取付板10に取付け、該取付板10がコア部品側に位置し、油タンク6の側面に配置し(図4、図5の平面図参照。)、コンデンサCは油タンク6の底面のコア部品16の下側にコンデンサ固定台15を用いて配置している。
【0021】
その構造について説明する。コア部品支持台13を油タンク6の中央部に固定し、その上に図1で示したコア部品16を固定する。コンデンサ取付板10は1つの例としてコア部品支持台13に固定する。その取付方向はコンデンサCを油タンク6の側面側に、コア部品16側にコンデンサ取付板10が来るようにする。一方、コンデンサ固定台15に取付けられたコンデンサCは油タンク6の底部にコア部品支持台13の下部にもぐり込むように配置したコンデンサ保持台14により固定される。コア部品支持台13の側面及びコア固定台7は部分的に切り抜かれており、絶縁油5が自由に通過できるようになっている。一方、コンデンサ取付板10は配線上の必要性などから部分的に電線を通過させるための孔を必要とするが孔の面積は小さく、コンデンサC、C側からコア部品16側への絶縁油5の通過は容易でない。
【0022】
次に絶縁油5の流れを説明する。コア部品16によって温められた絶縁油5は上昇を続けて熱交換器8に達して冷却される。その後も温められた絶縁油5が上昇して来るので、冷却された絶縁油5は油タンク6の側面を降下しコンデンサCを通過し油タンク6の底面に達し、さらにコンデンサCを通過しコア部品16の底部に達する。そして再びコア部品16の熱を取りながら上昇を続ける。この流れを対流12で示す。すなわち、この流れが有効に働くのはコンデンサ取付板10が、コンデンサC側とコア部品16側とを遮蔽しているためであり、これにより、コア部品16が冷却され、コア部品からの過熱された絶縁油5がそのままコンデンサC、C側に侵入するのを防ぐことができる。
【0023】
図3ではコンデンサCを油タンク6の側面に、コンデンサCを底面に配置したが、特に区別して配置する必要はない。コンデンサ容量の関係からコンデンサCの取付面にコンデンサCが一緒に取付けられてもよいし、その逆でも差し支えない。また、この波形成形回路3は2段の例を示したが段数が多くなっても同様に有効である。上記実施例に示したとおりコア部品16は油タンク6の中央部に、コンデンサをその周辺(底部含む)に配置すれば同様の効果が得られる。
【0024】
次に、コア部品の周囲に配置されるコンデンサ取付板の取付け構造であるが、これはコア部品の外観形状により決めるのが有効である。コア部品が角状であれば2面体又は4面体とし、その4面体の例を図4に示す。また、コア部品が円筒状であれば円に近づけるのがよいが、構造上巧くいかないので一般的には4〜8面体配置とするのがよい。その8面体の例を図5に示す。
図4、図5は上蓋11をはずして上面から見た平面図である。記号は図1と同一記号を付してあるのでその説明は省略する。
【0025】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は絶縁油がスムーズに対流するように、コア部品を油タンクの中央部に配置しコンデンサをその周辺(底部含む)に配置することにより、コア部品の発熱の影響を他の部品に及ぼすことなく、その影響を最小限に留めることができる。
また、コンデンサ取付板をコア部品側に配置し、コンデンサを油タンク側に配置する構造にすることにより、冷却された冷媒、すなわち、絶縁油を対流によって底面まで誘導できることからコア部品の冷却に一層、効果がある。
そして、過熱された絶縁油が直接コンデンサに触れない構造であるので、コンデンサの温度上昇を最小限に留めることができるなどの利点をもつ。
この結果、コンデンサ容量の熱的変化が少なくなり、波形成形回路よりパルスレーザ発生部に出力する波形や電圧、出力の時間的なタイミングも狂うことがなく、安定したレーザ発振を行うことができる。
さらに、この種の電源は数kV〜数十kVと電圧が高く、かつ、1秒間に数百回から数千回の放電をさせることから大容量のエネルギーを扱うことになる。従って高繰返し運転へと移行するに従って、コア部品の発熱が大きくなり周辺部品の温度対策が必要になるが、本発明によれば、冷媒の対流を利用して周辺部品の温度上昇を抑えることができ、パルスレーザ装置としての信頼性向上に大きく寄与するものであって、工業的価値大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の比較例によるパルスレーザ電源の断面図である。
【図2】図2は、一般的なパルスレーザ電源の回路図である。
【図3】図3は、本発明の実施例によるパルスレーザ電源の断面図である。
【図4】図4は、本発明の実施例によるパルスレーザ電源の平面図である。
【図5】図5は、本発明のパルスレーザ電源の平面図である。
【符号の説明】
1 高電圧直流電源
2 パルス発生回路
3 波形成形回路
4 パルスレーザ発生部
5 絶縁油
6 油タンク
7 コア固定台
8 熱交換器
9 コア保持台
10 コンデンサ取付板
11 上蓋
12 対流
13 コア部品支持台
14 コンデンサ保持台
15 コンデンサ固定台
16 コア部品
Co 充放電用コンデンサ
SW 半導体スイッチ
Lo 磁気アシスト可飽和リアクトル
PT パルストランス
コンデンサ
コンデンサ
可飽和リアクトル
可飽和リアクトル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pulse laser power source combining a pulse generation circuit and a waveform shaping circuit, and more particularly to a cooling structure using a refrigerant.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a pulse laser apparatus typified by an excimer laser is used for an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor or a light source for surface processing of an object, and industrial demand is increasing. In order to excite the pulse laser, it is necessary to discharge by applying a voltage of an ultrashort pulse of microsecond or less to the laser device. In order to generate such an ultrashort pulse voltage, an initial charge was performed. A waveform shaping circuit is used that generates an initial pulse by turning on a semiconductor switch from a capacitor, charges a capacitor in the next stage, and further compresses the pulse width using the saturation characteristics of the saturable reactor. A circuit of this type of pulsed laser power supply is shown in FIG.
[0003]
In FIG. 2, the pulse generating circuit 2 is connected to the high-voltage DC power source 1 and the initial stage charge / discharge capacitor Co is initially charged, and the on / off control of the semiconductor switch SW changes the charge / discharge capacitor Co to the waveform shaping circuit 3. Transmit pulse voltage. Transmitted pulse is boosted via the magnetic assist saturable reactor Lo in the pulse transformer PT to a predetermined voltage, and supplies a charge to the capacitor C 1. The magnetically assisted saturable reactor Lo is provided to reduce the switching loss of the semiconductor switch SW by using magnetic saturation.
[0004]
A combination of a capacitor and a saturable reactor is often used for pulse compression in a plurality of stages. As a typical example, a two-stage waveform shaping circuit shown in FIG. 2 will be described.
In FIG. 2, when the capacitors are C 1 and C 2 and the saturable reactors are L 1 and L 2 , when charge is supplied to the capacitor C 1 , the voltage rises and the saturable reactor L 1 is excited, , Ie, voltage × time (V × sec), the saturable reactor L 1 is magnetically saturated and the inductance value is drastically reduced. This makes it possible to charge the next stage of the capacitor C 2 magnetic switch operates is moved to pulse charging. Hereinafter, the same operation is repeated even when the number of stages is large. However, since the inductance after saturation is designed to be smaller in the subsequent reactor, the charging time is shortened and pulse compression is performed.
[0005]
The last-stage capacitor C 2 applies a very narrow pulse voltage to the pulse laser generator 4 when the saturable reactor L 2 is saturated, so that the voltage of the gap between the laser electrodes of the pulse laser generator 4 rises rapidly. insulated is broken, the charge stored in the capacitor C 2 laser is injected into the laser catalyst is excited.
The waveform shaping circuit 3 in FIG. 2 is a pulse transformer PT is provided in parallel to the input side of the capacitor C 1 may be provided in parallel with other capacitor C 2. In the waveform shaping circuit 3 having a larger number of stages, it is effective to provide it in parallel with an arbitrary capacitor.
[0006]
When this type of power supply is operated repeatedly, the temperature of the core component 16 of the waveform shaping circuit 3, that is, the magnetically assisted saturable reactor Lo, the pulse transformer PT, the saturable reactors L 1 and L 2 mainly increases. The core component 16 is housed in an oil tank 6 filled with insulating oil 5 and cooled.
[0007]
On the other hand, the temperature rise of the capacitors C 1 and C 2 does not increase so much because the dielectric loss is small, and the waveform shaping circuit 3 has a circuit configuration for the purpose of pulse compression. Don't be.
Therefore, the capacitors C 1 and C 2 are also housed in the same oil tank 6 so that the shortest wiring is possible together with the core component 16 .
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Now, this type of power supply is pulsed at a high repetition rate of several hundred Hz to several thousand Hz, and there is a demand from customers to perform a higher repetition operation. However, with this type of power supply, a narrow pulse voltage is repeatedly passed, so that the core component of the waveform shaping circuit increases eddy current loss (iron loss), and the winding also increases copper loss due to the skin effect. The temperature rise of parts increases. Accordingly, heat is radiated by insulating oil for refrigerant for cooling, cooling is further provided on the outer surface of the oil tank, or a heat exchanger is used for cooling.
[0009]
On the other hand, the capacitors housed in the same oil tank have a small temperature rise due to their own dielectric loss, which is not a problem. However, since they are arranged close to the core parts, the insulating oil, which is a refrigerant, is used. It rises to a temperature close to the core parts. Therefore, the capacitance of the capacitor changes due to the temperature rise. In general, a ceramic capacitor is used for this type of capacitor in consideration of pulse performance, miniaturization, and structurally low inductance. However, there is a problem that a capacitance change due to temperature is large.
[0010]
Therefore, the change in capacitance changes the pulse charging voltage of the capacitors C 1 and C 2 , or the saturation point of the saturable reactors L 1 and L 2 is changed. There have been problems such as changes in timing and unstable laser oscillation.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a pulsed laser power source having a waveform shaping circuit having a structure in which a capacitor is hardly affected by heat from a core component as much as possible.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
That, in combination with the pulse generating circuit 2 for generating a pulse voltage from a initial charge discharge condenser Co on-control of the semiconductor switch SW, and a core part 16 and the capacitor C 1, C 2, including a saturable reactor is configured, a waveform shaping circuit 3 for pulse compression pulse voltage, the pulse laser power and a pulse laser generator 4 for generating a laser is supplied with pulse compression pulse voltage waveform shaping circuit 3, waveform The molded circuit 3 is filled with an insulating oil 5 and is housed in an oil tank 6 closed by an upper lid 11 to which a heat exchanger 8 is attached, and the core component 16 is stacked in the center of the oil tank 6 in is arranged, the capacitor C 1, C 2 is attached to the capacitor mounting plate 10, the capacitor C 1 the capacitor mounting plate 10, C 2 and the core component 1 The core component 16 and the capacitor mounting plate 10 are arranged to face each other so that the insulating oil 5 heated and raised by the core component 16 is cooled by the heat exchanger 8, and the cooled and lowered insulating oil 5 is The pulse laser power source is characterized in that the insulating oil 5 convected to the capacitor side with respect to the capacitor mounting plate 10 and circulated through the core component 16 after reaching the bottom of the oil tank 6 .
[0013]
The core part 16 is a pulsed laser source, wherein the magnetic assist saturable reactor Lo, pulse transformer PT, to become a saturable reactor for pulse compression L 1, L 2.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is an assembly sectional view showing a waveform shaping circuit of a pulse laser power source according to a comparative example of the present invention. Figure 3 is an assembled cross-sectional view of a real施例. The same circuit elements as those in FIG. 2 are denoted by the same symbols, and the description thereof is omitted.
[0016]
【Example】
[ Comparative Example]
In FIG. 1, a core part 16 composed of a magnetically assisted saturable reactor Lo, a pulse transformer PT, a saturable reactor L 1 , and a saturable reactor L 2 is replaced with an insulating core fixing base 7 and a core considering the withstand voltage between the respective parts. Fix using the holding table 9. However, since the core parts 16 are different in size and shape, the shapes of the core fixing base 7 and the core holding base 9 are also in accordance with them. On the other hand, the capacitors C 1 and C 2 are attached to the capacitor mounting plate 10 while maintaining an insulation distance considering the withstand voltage therebetween. Note that both capacitors may be separated into separate capacitor mounting plates 10 as long as the fixing method is appropriate.
[0017]
Next, the above components are assembled to the oil tank 6. In this method, the core component 16 is fixed to the center of the oil tank 6, and the capacitor mounting plate 10 having the capacitors C 1 and C 2 attached to its periphery is fixed. Capacitors C 1 and C 2 are divided into four surfaces toward the core component 16 side. Each component is wired using an electric wire according to the circuit shown in FIG. 2, and the upper lid 11 is tightened so as to be sealed using a packing (not shown). A heat exchanger 8 is attached to the back surface of the upper lid 11.
[0018]
In the cooling method, water is injected into the heat exchanger 8 from the outside, and insulating oil 5 for refrigerant is injected into the oil tank 6 from an inlet (not shown) attached to the upper lid 11. Although an input terminal and an output terminal are provided in this oil tank, the description thereof is omitted.
[0019]
Next, the operation will be described. Since the electrical operation has been described in the descriptions [0003] to [0005] according to FIG. 2, the description thereof will be omitted, and the flow of heat will be described here.
When the core component 16 disposed in the center of the oil tank 6 generates heat, it radiates heat to the refrigerant insulating oil 5, and the heated insulating oil 5 rises to the top of the oil tank 6 and eventually reaches the heat exchanger 8. Then cooled. The cooled insulating oil 5 moves to the side surface of the oil tank 6 and descends while cooling the capacitors C 1 and C 2 , and again absorbs heat from the core component 16 and rises. That is, convection 12 is generated. Compared to the conventional structure in which the heating element and other parts are mixed with emphasis on the wiring and shape, the heating element is placed in the center and the parts are arranged along the flow of the convection 12. Is an effective means capable of minimizing the temperature rise of the capacitors C 1 and C 2 . In FIG. 1, the capacitor is arranged around the oil tank 6, but it is also effective to arrange a part of the capacitor in the lower part.
[0020]
〔Example〕
Figure 3 is an assembly sectional view showing a real施例waveform shaping circuit in the pulsed laser source of the present invention. The same circuit elements as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Example of Figure 3 is obtained by attempting to better utilize the convection of the insulating oil 5 is a refrigerant, difference from the first embodiment is attached the capacitor C 1 to capacitor mounting plate 10, the mounting plate 10 the core located in the component side, it is arranged on the side surface of the oil tank 6 (Fig. 4, reference plane view of FIG.), using a capacitor fixed base 15 on the lower side of the bottom surface of the core part 16 of the capacitor C 2 oil tank 6 Arranged.
[0021]
The structure will be described. The core component support base 13 is fixed to the central portion of the oil tank 6, and the core component 16 shown in FIG. 1 is fixed thereon. The capacitor mounting plate 10 is fixed to the core component support base 13 as an example. The mounting direction is a capacitor C 1 to the side surface side of the oil tank 6, so that the capacitor mounting plate 10 comes to the core part 16 side. On the other hand, the capacitor C 2 attached to the capacitor fixing base 15 is fixed to the bottom of the oil tank 6 by a capacitor holding base 14 arranged so as to be inserted into the lower part of the core component support base 13. The side surface of the core component support base 13 and the core fixing base 7 are partially cut out so that the insulating oil 5 can pass freely. On the other hand, the capacitor mounting plate 10 requires a hole for partially passing an electric wire due to the necessity for wiring, but the area of the hole is small, and insulation from the capacitor C 1 , C 2 side to the core component 16 side. The passage of oil 5 is not easy.
[0022]
Next, the flow of the insulating oil 5 will be described. The insulating oil 5 warmed by the core component 16 continues to rise and reaches the heat exchanger 8 to be cooled. Since even after the insulating oil 5 warmed come rises, cooled insulating oil 5 drops the sides of the oil tank 6 through the capacitor C 1 reaches the bottom of the oil tank 6, further passes through the condenser C 2 And reaches the bottom of the core part 16 . And it continues rising while taking heat of the core component 16 again. This flow is indicated by convection 12. That is, a capacitor mounting plate 10 of this flow works effectively is because the shields and a capacitor C 1 side and the core part 16 side, by which the core component 16 is cooled, overheating of the core components It is possible to prevent the insulating oil 5 thus made from entering the capacitors C 1 and C 2 as they are.
[0023]
In FIG. 3, the capacitor C 1 is disposed on the side surface of the oil tank 6 and the capacitor C 2 is disposed on the bottom surface. The capacitor C 2 may be mounted together on the mounting surface of the capacitor C 1 from the relationship of the capacitor capacity, or vice versa. Further, although the waveform shaping circuit 3 is shown as an example of two stages, it is similarly effective even when the number of stages is increased. As shown in the above embodiment, the same effect can be obtained if the core component 16 is disposed in the center of the oil tank 6 and the capacitor is disposed in the periphery (including the bottom).
[0024]
Next, a capacitor mounting plate mounting structure arranged around the core component is effective depending on the external shape of the core component. If the core part is square, it is a dihedral or tetrahedral, and an example of the tetrahedral is shown in FIG. Further, if the core part is cylindrical, it is better to make it close to a circle. However, since the structure does not work well, it is generally preferable to use a tetrahedron arrangement. An example of the octahedron is shown in FIG.
4 and 5 are plan views as seen from above with the top lid 11 removed. Since the symbols are the same as those in FIG. 1, their description is omitted.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the core component is arranged in the center of the oil tank and the capacitor is arranged in the periphery (including the bottom) so that the insulating oil convects smoothly. The effect can be kept to a minimum without affecting the other parts.
In addition, since the capacitor mounting plate is arranged on the core component side and the capacitor is arranged on the oil tank side, the cooled refrigerant, that is, the insulating oil can be guided to the bottom surface by convection. ,effective.
And since it is the structure where the overheated insulating oil does not touch a capacitor | condenser directly, there exists an advantage that the temperature rise of a capacitor | condenser can be suppressed to the minimum.
As a result, the thermal change of the capacitor capacity is reduced, and the waveform, voltage, and output time timing output from the waveform shaping circuit to the pulse laser generator are not changed, and stable laser oscillation can be performed.
Furthermore, this type of power supply has a high voltage of several kV to several tens of kV, and discharges several hundred to several thousand times per second, so that a large amount of energy is handled. Therefore, as the operation shifts to high repetition, the heat generation of the core parts increases and the countermeasures for the temperature of the peripheral parts become necessary. This greatly contributes to the improvement of reliability as a pulse laser device, and has a great industrial value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pulse laser power source according to a comparative example of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a general pulse laser power source.
Figure 3 is a cross-sectional view of a pulsed laser power supply by Real施例of the present invention.
Figure 4 is a plan view of a pulsed laser power supply by Real施例of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a pulsed laser power source according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High voltage DC power supply 2 Pulse generation circuit 3 Waveform shaping circuit 4 Pulse laser generation part 5 Insulating oil 6 Oil tank 7 Core fixing stand 8 Heat exchanger 9 Core holding stand 10 Capacitor mounting plate 11 Upper lid 12 Convection 13 Core component support stand 14 Capacitor holding base 15 Capacitor fixing base
16 core parts Co charge / discharge capacitor SW semiconductor switch Lo magnetic assist saturable reactor PT pulse transformer C 1 capacitor C 2 capacitor L 1 saturable reactor L 2 saturable reactor

Claims (2)

初期充電された充放電用コンデンサから半導体スイッチのオン制御でパルス電圧を発生するパルス発生回路と、
可飽和リアクトルを含むコア部品と、コンデンサとを組合わせて構成され、前記パルス電圧をパルス圧縮する波形成形回路と
前記波形成形回路でパルス圧縮されたパルス電圧の供給を受けてレーザを発生させるパルスレーザ発生部と
を備えたパルスレーザ電源において
前記波形成形回路は、
絶縁油が充填されるとともに、熱交換器が取り付けられた上蓋で塞がれた油タンクに収納され、
前記コア部品は前記油タンクの中央部に積層した状態で配置され、
前記コンデンサはコンデンサ取付板に取り付けられ、該コンデンサ取付板が前記コンデンサと前記コア部品とを遮蔽するように前記コア部品と前記コンデンサ取付板とが対向して配置され、
前記コア部品によって温められ上昇した絶縁油を前記熱交換器で冷却し、冷却され下降する絶縁油を前記コンデンサ取付板に対し前記コンデンサ側に対流させ、前記油タンク底部に達した絶縁油を前記コア部品に循環させることを特徴とするパルスレーザ電源。
A pulse generation circuit that generates a pulse voltage from an initially charged charge / discharge capacitor by on-control of a semiconductor switch;
A waveform shaping circuit configured by combining a core component including a saturable reactor and a capacitor, and pulse-compressing the pulse voltage ;
In a pulse laser power source comprising a pulse laser generator that generates a laser by receiving supply of a pulse voltage pulse-compressed by the waveform shaping circuit ,
The waveform shaping circuit is:
It is filled with insulating oil and stored in an oil tank closed with an upper lid to which a heat exchanger is attached.
The core component is arranged in a state of being laminated at the center of the oil tank,
The capacitor is mounted on a capacitor mounting plate, and the core component and the capacitor mounting plate are arranged to face each other so that the capacitor mounting plate shields the capacitor and the core component.
The insulating oil heated and raised by the core component is cooled by the heat exchanger, and the cooled and lowered insulating oil is convected to the capacitor side with respect to the capacitor mounting plate, and the insulating oil that has reached the bottom of the oil tank is A pulsed laser power supply characterized by being circulated through core components .
前記コア部品は、磁気アシスト可飽和リアクトル、パルストランス、パルス圧縮用可飽和リアクトルからなることを特徴とする請求項1記載のパルスレーザ電源。 The core component is a magnetic assist saturable reactor, pulse transformer, pulse laser source according to claim 1, characterized in that a pulse compression saturable reactor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013125880A1 (en) * 2012-02-23 2013-08-29 비손메디칼 주식회사 Power supply for generating laser
KR101241359B1 (en) * 2012-02-23 2013-03-19 비손메디칼 주식회사 Power supplying apparatus for generating laser

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0246016A (en) * 1988-08-08 1990-02-15 Toshiba Corp Magnetic pulse generator
JPH118429A (en) * 1997-06-18 1999-01-12 Meidensha Corp Pulse power supply
JP2000232795A (en) * 1999-02-12 2000-08-22 Meidensha Corp Pulse power supply
JP2000262073A (en) * 1999-03-05 2000-09-22 Meidensha Corp Pulse power supply

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0246016A (en) * 1988-08-08 1990-02-15 Toshiba Corp Magnetic pulse generator
JPH118429A (en) * 1997-06-18 1999-01-12 Meidensha Corp Pulse power supply
JP2000232795A (en) * 1999-02-12 2000-08-22 Meidensha Corp Pulse power supply
JP2000262073A (en) * 1999-03-05 2000-09-22 Meidensha Corp Pulse power supply

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