JPH01112787A - 放電型エキシマレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スパイカー電圧Ｖ１とサステイナ−電圧Ｖ２
の少なくとも一方を可変、制御するようにした放電型エ
キシマレーザ装置に関する。

（従来の技術） 従来の放電型エキシマレーザ装置としては、例えば第５
図に示すようなものがある。

第５図において、１はレーザガスを封入したレーザチャ
ンバーであり、このレーザチャンバー１内には一対の主
放電電極２ａ、２ｂが収納されている。主放電電極２ａ
、２ｂ間にはレーザミラー１１が設けられるとともに、
主放電電極２ａ、２ｂの近傍には一対の予備電離電極１
０ａ、１０ｂが設けられている。また、レーザチャンバ
ー１内には、ガス冷却器１２とガス循環ファン１３とが
それぞれ設けられている。

３は主放電電極２ａ、２ｂ間で放電を開始させる放電開
始回路、４は放電開始後、放電を維持する放電維持回路
である。

まず、放電開始回路３より放電開始用パルス電圧Ｖｌ（
以下、スパイカー電圧Ｖ１という）を加えてレーザガス
の絶縁破壊、すなわち放電をスタートさせ、続いて放電
維持回路４より放電維持用パルス電圧Ｖ２（以下、サス
テイナ−電圧Ｖ２という）を加えてレーザ発ｊ辰に必要
なグロー放電を持続させる。

この場合、レーザ発振はパルス発撮であり、印加するＶ
ｌ　、Ｖ２も例えば第３図の波形図に示すようにパルス
状で例えば１秒間に１０００パルス程加える。

そして、■１は例えば４０ＫＶ、■２は例えば１０ＫＶ
で、これらの値はレーザ発振の前段予備実験で最適の値
に設定され、その後、レーザ装置を運転中に変動させる
ことはしない。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の放電型エキシマレーザ装置は、し
ばらく運転を続けると、次第に放電が不安定になったり
、発振効率が低下するという問題点を有していた。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、鋭意研究の結果、これらの問題点の原因
の１つが、レーザガスのインピーダンスが次第に変化す
ることにあることを突き止めた。

放電型エキシマレーザ装置においては、放電によりレー
ザガスが劣化したり、放電による発熱のためにレーザガ
ス圧力が変化したり、レーザガス成分の補給によりレー
ザガス組成が変化したり、同じくレーザガス成分の補給
によりレーザガス圧力が変化し、その結果、レーザガス
のインピーダンスが次第に変化する。

そのため、前段予備実験で設定されたＶｌ、Ｖ２の値は
、次第に最適値から外れてくる。

そこで本発明は、経時的にＶｌ、Ｖ２の少なくとも一方
を変動させることにより、常に最適値に保つことにした
ものである。

（作用） 本発明を具体化する場合、いくつかの実施態様がある。

（Ｉ＞第一は、レーザガスのインピーダンスをモニター
し、経時的なインピーダンス変化に応じてＶｌ　、Ｖ２
の少なくとも一方を変化させて常に最適値とするもので
ある。

（ｎ）第二は、運転に伴うレーザガスのインピーダンス
の経時的変化を測定し、この変化が再現されることを前
提として、時々刻々側々のインピーダンスに応じたＶｌ
　、Ｖ２の最適値を求めてプログラム化しておき、この
プログラムに則って経時的にＶｌ、Ｖ２の少なくとも一
方を変化させるものである。

（Ｉ［Ｉ）第三は、第１の変形例であり、レーザガスの
インピーダンス変化をモニターし、インピーダンスの経
時的変化に応じて最適なＶｌに変動させ、Ｖ２について
は下記方程式■〜■のいずれかから求めた値に設定する
ものである。

（１ｖ）第四は、第二の変形例であり、■１の最適値の
みプログラム化しておき、■２については下記方程式■
〜■のいずれかから求めた値に設定するものである。

但し、いずれの場合においても、本発明では、運転中Ｖ
ｌ　＞Ｖ２の関係を外してはならない。

方程式１　：Ｖｌ　＝ＩＬＶ２ （但し、１く１≦１００） 方程式２　：　Ｖｌ　＝Ｖｏ　十Ｖ２ （但し、Ｏ＜ＶＯ≦１０■２ 方程式３　：Ｖｌ　＝ｍ　（Ｖ２　）’（但し、１≦ｍ
≦１００ １≦ｎ≦３ ｍ＝ｎ≠１　　　） （実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第２図は本発明の一実施例を示す図である。

なお、従来例と同一構成部分については同一符号を付し
て説明する。

まず、構成を説明すると、１はレーザチャンバーでレー
ザチャンバー１内にはレーザガスが封入されている。２
ａ、２ｂは一対の主放電電極でおり、一対の主放電電極
２ａ、２ｂはレーザチャンバー１内に収納されている。

３は主放電電極２ａ、２ｂ間で放電を開始させ°る高電
圧発生パルス回路によりなる放電開始回路（以下、スパ
イカー回路という）、４は放電開始後、放電を維持する
放電維持回路（以下、サステイナ−回路という）である
。

主放電電極２ａ、２ｂ間にあるレーザガスのインピーダ
ンスは大きいので、放電を効率よく開始させるために、
図外のスイッチング素子を閉じて高電圧、高インピーダ
ンスのスパイカー回路３からスパイカー電圧Ｖ１を印加
して、放電を開始させるようにしている。

一方、スパイカー回路３によって一度放電を開始したレ
ーザガスのインピーダンスは急激に低下するので、放電
を効率よく安定的に持続させるために図外のスイッチン
グ素子を閉じて低インピーダンスのサステナイナー回路
４からサステイナ−電圧ｖ２を供給するようにしている
。

ここで、５は電圧制御回路であり、この電圧制御回路５
は、スパイカー電圧■１とサステイナ−電圧ｖ２とが最
適値となるように、制御する。

電圧制御回路５は、例えば第２図に示すように、増幅器
Ａ、加算器Ｂ、乗算器Ｃ１線形結合器しおよび抵抗Ｒ１
、Ｒ２、Ｒ１１〜Ｒ１３、Ｒ２０−Ｒ２４、Ｒ３３で構
成されている。

増幅器Ａの出力Ｖａは、■ａ＝ｍ■２であり、加算器Ｂ
の出力ｖｂは、Ｖｂ　＝ｋｏ　Ｖｏ＋ｋＶ２である。

Ｒ２２Ｒ２４ （””ｏ”　””　Ｒ２３）（Ｒ２０＋Ｒ２４、”　”
’　”　暦”Ｒ２’Ｏ？’Ｒ２４’また、乗算器Ｃの出
力Ｖｃは、ＶＣ−Ｖ２　　であるから、線形結合器りの
出力ｖ１は、Ｖｌ　＝ａＶ２　＋ｂＶ２　＋ｃＶ２　　
＋ｂＶｏとなる。

ただし、 尚、■１の経時的変化だけがプログラム化されており、
Ｖ２は、電圧制御回路５によって、■Ｖｌ　−１１，Ｖ
２　　（１＜１１．≦１００＞■Ｖｌ　＝Ｖｏ　十Ｖ２
　　（０＜ＶＯ≦１０Ｖ２＞■Ｖｌ　＝ｍＶ２　ｎ　（
１≦ｍ≦１００　；　１≦ｎ≦３；ｍ＝ｎ≠１） のうち少なくとも１つの関数関係を満足するように、制
御される。

なお、この関数関係は、Ｖｌの範囲に応じて又は経時的
に■〜■をそれぞれ使い分けるものであっても、また■
〜■の線形結合関係であっても良い。

次に、作用を説明する。

第４図（１）〜（３）はスパイカー電圧■１とサステイ
ナ−電圧■２の時間的変化を示す。

第４図中（１）ハＶ１　＝ＩＬＶ２（１１，＝２．５＞
７７）場合を、（２＞４；ｔＶｌ　＝Ｖｏ　＋Ｖ２の場
合を、（３）はＶｌ　＝ｍＶｎ（ｍ＝１、ｎ＝１．４）
の場合を、それぞれ示す。

以上のように、本実施例においては、電圧制御回路５で
、スパイカー電圧Ｖ１に対してサステイナ−電圧Ｖ２を
、スパイカー電圧ｖ１とサステイナ−電圧■２とが所定
の関数関係となるように制御することができる。その結
果、安定した効率の良い放電維持を行うことができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、スパイカー
電圧ｖ１及びこれに続くサステイナ−電圧Ｖ２を初期値
に固定することなく、それらの少なくとも一方を変動さ
せるため、常にレーザ放電を安定させ、かつ発振効率を
低下させないことが可能になる。

ざらに、過剰のエネル、ギーをサステイナ−から供給す
ることがないので、主放電電極、サイラトロンなどのス
イッチ、キャパシタ、コアなどの寿命が長くなるので、
部品交換に費す時間が軽減され、レーザ装置の連続運転
に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
電圧制御回路の構成図、 第３図は従来例のＶｌ　、Ｖ２の波形図、第４図は作用
の説明をするための作用説明図、第５図は従来例を示す
ブロック図である。 図中、 ２ａ、２ｂ・・・主放電電極、 ３・・・放電開始回路、 ４・・・放電維持回路、 ５・・・電圧制御回路。 特許出願人　日本光学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主放電電極間でレーザガスの放電を開始させる放電開始
   回路と放電開始後放電を維持する放電維持回路を有する
   放電型エキシマレーザ装置において、放電開始用パルス
   電圧をＶ１、放電維持用パルス電圧をＶ２とするとき、
   Ｖ１＞Ｖ２の関係を保ちながら経時的にＶ１とＶ２の少
   なくとも一方を変化させることを特徴とする放電型エキ
   シマレーザ装置。