JPH02290687A

JPH02290687A - 真空レーザー照射装置

Info

Publication number: JPH02290687A
Application number: JP1111693A
Authority: JP
Inventors: Megumi Nakanose; 中之瀬　恩; Naoyuki Furuyama; 直行古山; Mitsunori Aoshiba; 青芝　光典; Tadao Mogi; 茂木　忠夫
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-30
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JP2568686B2

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）この発明は、例えば真空状態下におかれた加熱実験材料
や被加工物等の被照射物にレーザー光を照射させる真空
レーザー照射装置に関するものである。

（従来の技術）この種の真空レーザー照射装置としては、真空容器に窓
穴を設け、この窓穴をレーザー光が透過可能な窓板で閉
成すると共に、真空容器内に加熱実験材料や被加工物等
の被照射物を配置して、この被照射物にレーザー光を外
部のレーザー源から窓板を介して照射するようにしたも
のがある。

そして、このレーザー源としては、例えば、ＡｒＦ，　
ＸｅＦ等のエキシマレーザーが用いられている。

このエキシマレーザーは波長が短くエネルギーが高いの
で、普通の光透過材料から形成した窓板ではエキシマレ
ーザーが透過しにくい。

従って、このエキシマレーザーを用いるために、従来は
エキシマレーザーが透過可能なフッ化カルシウム（Ｃａ
Ｆ）やフッ化マグネシウム（ＭｇＦ）等の単結晶体から
窓板を形成している。

しかし、この単結晶体からなる窓板でも不純物が混入し
たり多結晶部が生じていると、この不純物の部分や多結
晶の部分にレーザーエネルギーが集中して窓板が白濁し
、窓板が使用できなくなる。

この結果、できるだけ不純物や多結晶部分がない単結晶
体を製造して、この単結晶体から窓板を形成した場合に
は、高価になる。このため、この窓板はできるだけ薄く
するのがコストを低減させる上で望ましい。

一方、真空容器内は例えば１０−”Ｔｏｒｒ程度の超高
真空にして、実験を行なう場合もある。しかも、この様
に真空容器内を超高真空にすると、真空容器内と外部の
体気圧との圧力差が窓板に作用して、窓板に歪を生ずる
。

（発明が解決しようとする課ｌ！ｉ）しかし、この歪が窓板のレーザー透過部に生ずると、例
えばレーザーが窓板を透過する際に散乱したり不規則に
屈折したりして、好ましい状態で被照射物にレーザーが
照射されなくなる．また、単結晶体からなる窓板の製造
コストを低減させるため、この窓板を薄くすると、窓板
が真空容器内と外部の体気圧との圧力差で破損すること
も考えられる。

そこで、この発明は、少なくとも窓板のレーザ−透過部
に生ずる歪を非常に小さくできると共に、窓板を薄くし
ても窓板が真空容器内と外部の体気圧との圧力差で破損
することのない真空レーザー照射装置を提供することを
目的とするものである．（課題を解決するための手段）この目的のもとに、この発明は、レーザーが透過可能な
窓板で窓穴を閉成した真空容器が設けられ、レーザー光
が前記真空容器内の被照射物に前記窓板を介して外部か
ら照射されるようにした真空レーザー照射装置において
，前記窓板の外面の前記レーザー元が透過する周囲に当
接する受部材が前記真空容器に設けられ、前記窓板を前
記受部材に押圧させる抑圧手段が設けられている真空レ
ーザー照射装置としたことを特徴とするものである。

（作　用）この様な構成によれば、窓板を押圧手段により受部材に
押圧させることで、真空容器内と外部の体気圧との圧力
差があっても、少なくとも窓板のレーザーが透過する部
分の歪が軽減される。

（実施例）以下、この発明の実ａ例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例］第１図，第２図は、この発明の第１実施例を示したもの
である。この第１図は、第２図に全体を概略的に示した
真空レーザー照射装置の要部を断面で示したものである
。

この第２図において、１は図示しないベース上の支持テ
ーブル、２は支持テーブルｌ上に装着された真空容器、
３は真空容器２内の真空室、４は支持テーブル１の下方
に配設固定された昇降シリンダ、５は支持テーブルｌ及
び真空容器２の底壁を貫通して真空室３内に突出する昇
降シリンダ４のピストンロッド、６はピストンロッド５
の上端に固定された載物台、７はＭｎ台６上に載置され
た加熱実験材料や被加工物等の被照射物である。図中、
Ａは気密保持用の蛇腹管である。

真空容器２の側部には筒状部８が形成され、この筒状部
８内に真空容器２内に開口する窓穴９が形成されている
。この窓穴９はレーザー取入装置１０で閉成されている
。

また、図示しないベース上には支持台１１が固定され、
この支持台１２上には昇降シリンダ１２が上下に向けて
固定され、昇降シリンダ１２のピストンロッド１２ａ上
端には支持テーブル１３が固定されている。

この支持テーブル１３上にはエキシマレーザーを発生さ
せるレーザー発生装置１４が装着され、このレーザー発
生装置１４とレーザー取入装置１０との間にはレーザー
発生装置ｌ４に固定されたガイド簡１５が介装されてい
る。

このレーザー取入装置１０は、第１図に示したように、
筒状の本体１６を有する。この本体１６と真空容器２の
筒状部８に固定された取付部材１７との間には筒状の中
間部材１８が介装され、この本体１６及び中間部材１８
は図示しない固定ボルトで取付部材１７に固定されてい
る．本体１６の一端部すなわち筒状部８とは反対側の端部に
は窓板取付孔部１９が形成され、本体ｌ６の他端部には
窓板取付板２０が嵌着固定されている。この窓板取付根
２０の中央には違通孔２Ｉが形成されている。この達通
孔２１は、本体１６内に臨む大径の窓板取付孔部２１ａ
と、筒状部８に臨む小径孔部２ｌｂを有する。また、窓
板取付根２０には、本体ｌ６内と小径孔部２ｌｂに連通
ずるガス通路２１ｃが形成されている。

上述の窓板取付孔部１９．　　２１ａには窓板２２，　
’２３が嵌合されている。この窓板２２０周縁部は本体
１６の一端部端面に着脱自在にボルト固定されたガイ．
ド部材２４により窓板取付孔部１９内に押さえつけられ
、窓板２３の周縁部は窓板取付板２０に着脱自在にボル
ト固定された押板２５で窓板取付孔部２１ａ内に押さえ
つけられている。この窓板２２，　　２３は、エキシマ
レーザーが透過可能なフッ化カルシウム（ＣａＦ）やフ
ッ化マグネシウなκｇＦ）等の単結晶体から形成されて
いる。

本体ｌ６内及びガイド部材２４には上下に延びるガイド
溝１ａａ，　　２６がそれぞれ形成されている。しかも
、本体１６内には第１シリンダ装置２７が押圧手段とし
て配股され、ガイド部材２４側には第２シリンダ装置２
８が受手段として配設されている。

第１シリンダ装置２７は、上下にシリンダ室２勤，２９
ａが形成されたシリンダ本体２９と、シリンダ室２９ａ
の開放端部を閉成している蓋体３ロと、シリンダ室２９
ａ内に配設されたピストン３１と、ピストン３１と一体
のピストンロッド３１ａ外端部に固定された抑圧板３ｌ
ｂを有する。しかも、蓋体３０の側部に設けた係合凸部
（図示せず）は、ガイド溝１６ａに係合して第１シリン
ダ装ｒｆ１２７を本体１６内に上下動自在に支持してい
る。

また、蓋体３０の下部にはナット３２が固定され、蓋体
３０の端部には連結アーム３３の基部３３ａが取り付け
られている。この連結アーム３３は窓板取付板２０に設
けた上下に延びるスリット３４を貫通している。

そして、この連結アーム３３の先端部３３ｂには連通孔
２ｌを覆う蓋板３５が取り付けられている。そして、シ
リンダ本体２９，Ｍ体３０，押圧板３ｌｂ．連結アーム
３３の基部３３ａにはこれらに跨る一連の光ガイド孔３
６が形成され、連結アーム３３の先端部３３ｂ及び蓋板
３５にはこれらに跨る光ガイド孔３７が形成されている
。この光ガイド孔３６．　　３７は直線状に且つ水平に
配置されている。

また、本体１６には、図示しないガス源に接続され且つ
本体１６内部に開口するガス通路３８が形成されている
と共に、図示しない油圧ポンプに接続された油通路３９
が形成されている。この油通路３９は可撓性ホース４０
を介してピストン３ｌと蓋体３０との間の油室２９ｂに
接続されている。

しかも、第１シリンダ装ｒａ２７は、第１昇降装！！４
１により昇降駆動可能に設けられている。この第１昇降
装置４１は、ナット３２と、このナット３２に上下に向
けて螺合され且つ本体１６に回転自在に保持された送り
ネジ４２と、この送りネジ４２を回転駆動させるパルス
モータ４３（第２図参照）を有する．このパルスモータ
４３は真空容器２の側面に固定した受板４４上に装着さ
れている。

第２シリンダ装置２８は、シリンダ本体４５と、シリン
ダ本体４５のシリンダ室４５ａを閉成する蓋体４６と、
シリンダ室４５ａに配設されたピストン４７と、このピ
ストン４７と一体に設けられ且つシリンダ本体４５及び
蓋体４６を貫通するピストンロッド４８（受部材）を有
する．そして、ピストン室４５ａの両端には、シリンダ
本体４５及び蓋体４６に跨る油通路４９．　　５０が開
口している。この油通路４９．　　５０には、図示しな
い油圧ポンプが切替え弁を介して接続されている。しか
も、ピストン４７及びピストンロツド４８には光ガイド
孔４７ａが形成されている。この光ガイド孔４５ａも、
光ガイド孔３６．　　３７に対して直線状に且つ水平に
配置されている。

また、第２シリンダ装置２８は、第２昇降装置５１によ
り昇降駆動可能に設けられている。この第２昇降装置５
ｌは、シリンダ本体４５の下端部に固定されたナット５
２と、このナット５２に上下に向けて螺合された送りネ
ジ５３と、この送りネジ５３を回転駆動させるパルスモ
ータ５４（第２図参照）を有する。このパルスモータ５
４は真空容器２の側面に固定した受板４４上に装着され
ている。また、送りネジ５３にはフランジ５３ａが設け
られ、このフランジ５３ａはガイド部材２４に固定した
支持部材５５の溝５５ａに係合している。

次に、このような清成の真空レーザー照射装置の作用を
説明する。

この様な構成においては、先ず真空容器２内を真空にす
る前に、油通路４９からシリンダ室４５ａの一端側に油
液を供給してピストンロツド４８を窓板２２に当接させ
ると共に、油室２９ｂに油液を供給してピストンロツド
３１ａを進出させることにより、押圧板３ｌｂを窓板２
２に圧接して、この押圧板３ｌｂとピストンロツド４８
との間で窓板２２を挟持させる［第１図（ａ）参照］。

この？先　真空容Ｈ２内を真空にして実験等を行なう。

次に、昇降シリンダ４を作動させて真空容器２内の被照
射物７を昇降させ、昇降シリンダｌ２を作動させてレー
ザー発生装置１４を昇降駆動させることにより、光ガイ
ド孔４７ａ，　　３６．　　３７にレーザー発生装置ｌ
４のレーザー出射部１４ａ及び被照射物７の高さを合わ
せる。この状態で、レーザー発生装置１４のレーザー出
射部１４ａからレーザー光を出射させるとこのレーザー
光は、窓板２２，光ガイド孔４７ａ，　　３６，　　窓
板２３，光がイド孔３７を介して、被照射物７に照射さ
れる。

この際、不活性ガスをガス通路３８から本体１６内に供
給する。この不活性ガスはガス通路２１ｃを介して小径
孔部２ｌｂから真空容器２内に流れて、被照射？！１７
から揮発する有機物質が窓板２２，　　２３側に拡散し
て付着するのを防止する。

また、窓板２３の現在レーザー光を透過させている部分
がレーザーによる耐使用時間に達したきは、第１図に示
したように押圧板３ｌｂ及びピストンロッド４８を窓板
２３から離反させた状態で、パルスモータ４３，　　５
４を同期回転させて送りネジ４２．　　５３を回転駆動
することにより、第１，第２シリンダ装置２７，２８を
昇降させ“ζ、光ガイド孔４７ａ，　　３６．　　３７
を上下に移動させる。これにより、レーザーピームの窓
板２３を通過させる位１を変更する。

Ｅ第２実施例コ第３図，第４図は、この発明の第２実施例を示したもの
である。本実施例において、第１実施例と同一または類
似する部分には第１実施例と同一符号を付して、その説
明を省略する。

第３図において、本体１６の筒状部８側端部には筒体５
６が嵌合固定され、この筒体５６の端壁５６ａには違通
孔５６ｂが形成されている。この端壁５８ａの内面には
達通孔５６ｂを覆う窓板２２が押板２５と図示しないボ
ルトにより着脱可能に固定され、この端壁５６ａには連
通几５６ｂと筒体１６内とを連通させる切欠通路５６ｃ
が設けられている。

また、本体ｌ６内には光ガイド部材５７が配設されてい
る。この光ガイド部材５７の側部に設けた凸部（図示せ
ず）は本体１６内の上下に延びるガイド溝１６ａに上下
動自在に係合し、光ガイド部材５７は本体】６に固定し
た油圧シリンダ等の昇降駆動装１ｆ５８により昇降駆動
可能に設けられている。

この光ガイド部材５７の一端部にはマスク板５９が固定
され、光ガイド部材５７の他端には環状凹部５７ａが設
けられている。また、本体１６の池端近傍には環状支持
板１６ｂが固定され、この環状支持板１６ｂと閏体１６
の端壁１６ｃとの間にはマスク板６０が上下動可能に保
持され、環状凹部５７ａにはマスク板６０の中央に設け
た係合筒部６０ａが嵌合し、マスク板５９両側縁には連
結アーム３３の一端部が固定されている。連結アーム３
３の池端部は端壁５６ａに設けた図外のスリットを貫通
し、その先端部３３ｂに基板３５が固定されている．こ
の様にして、光ガイド部材５７及びマスク板５９と蓋体
３５は連結アーム３３を介して昇降駆動装置５８により
上下動する。更に、端壁５６ａとマスク板５９との間に
は端壁５６ａに固定した筒体６１が配設されている。し
かも、マスク板５９，光ガイド部材５７にはこれらに跨
る光ガイド孔６２が形成され、この光ガイド部材５７と
窓板２３との間に形成される空間６３にはガス通路３８
が達通している。

本体ｌ６の端壁１６ｃとガイド部材２４との間には窓板
２３が保持され、ガイド部材２４には光ガイド部材６４
が受部材として上下動可能に保持されている。この光ガ
イド部材６４は、第１実施例と同様に第２昇降装置５ｌ
で昇降駆動可能に設けられている。また、光ガイド部材
６４にはガイド部材２４の窓孔２４ａ内に突出する凸部
６４ａが設けられ、この凸部６４ａの周囲には負圧室６
５が形成されている。しかも、光ガイド部材６４には光
ガイド孔６６及び負圧室６５に連通する負圧案内路６７
が形成されている。この負圧室６５．負圧通路６７及び
図示しない真空ポンプ等は、窓板２２を光ガイド部材６
４に押圧させる付勢手段を構成している。

次に、このような構成の真空レーザー照射装置の作用を
説明する。

この様な構成においては、真空容ｉｆｆ）２内を真空に
すると共に、負圧室６５に真空ポンプ（図示せず）から
負圧を供給することにより、この負圧室６５の負圧で窓
板２３を凸部６４ａに当接させて実験等を行なう。

次に、昇降シリンダ４を作動させて真空容器２内の被照
射物７を昇降させ、昇降シリンダ１２を作動させてレー
ザー発生装置ｌ４を昇降駆動させることにより、光ガイ
ド孔６６，　　６２．　　３７にレーザー発生装置１４
のレーザー出射部１４ａ及び被照射物７の高さを合わせ
る。この伏態で、レーザー発生装ｉ１４のレーザー出射
部１４ａからレーザー光を出射させるとこのレーザー光
は、光ガイド孔６６，窓板２３，光ガイドＩＬ　６２，
　　窓板２２．光ガイド孔３７を介して、被照射物７に
照射される．この際、不活性ガスをガス通路３８から本体１６内の空
間６３に供給する。この不活性ガスは光ガイド孔６２，
切欠通路５６Ｃ，連通孔５６ｂを介して真空容器２内に
流れて、被照射物７から揮発する有機物質が窓板２２，
　　２３側に拡散して付着するのを防止する。

また、窓板２３の現在レーザー光を透過させていとる部分がレーザーによる耐使用時間に達した′きは、負
圧室６５内の負圧を抜いた状態で、昇降駆動装置５８を
作動させて光ガイド部材５７を昇降させると共に、パル
スモータ５４を回転させて送りネジ５３を回転駆動する
ことにより、光ガイド部材６４を昇降させ、光ガイド孔
６６，　　６２．　　３７を上下に一致させて移動させ
る。これにより、レーザービームの窓板２３を通遇させ
る位置を変更する。

（発明の効果）この発明は、以上説明したように、レーザーが透過可能
な窓板で窓穴を閉成した真空容器が設けられ、レーザー
光が前記真空容器内の被照射物に前記窓板を介して外部
から照射されるようにした真空レーザー照射装置におい
て、前記窓板の外面の前記レーザー光が透過する周囲に
当接する受部材が前記真空容器に設けられ、前記窓板を
前記受部材に押圧させる押圧手段が設けられている構成
としたので、少なくとも窓板のレーザー透過部に生ずる
歪を非常に小さくできると共に、窓板を薄くしても窓板
が真空容器内と外部の体気圧との圧力差で破損するのを
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる真空レーザー照射装置の第
１実施例を示す要部説明図である。第１図（ａ）は、第１図の要部作動説明図である。第２図は、第１図の横道を備える真空レーザー照射装置
の概略全体説明図である。第３図は、この発明にかかる真空レーザー照射装置の第
２実施例を示す要部説明図である。第４図は、第３図の構造を備える真空レーザー照射装置
の概略全体説明図である。２・・・真空容器９・・・窓穴２２・・・窓板２７・・・第１シリンダ装′Ｉ１（押圧手段）２８・・
・第２シリンダ装置３ｌｂ・・・押圧板４８・・・ピストンロツド（受部材）６４・・・光ガイド部材（受蔀材）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザー光が透過可能な窓板で窓穴を閉成した真
空容器が設けられ、レーザー光が前記真空容器内の被照
射物に前記窓板を介して外部から照射されるようにした
真空レーザー照射装置において、前記窓板の外面の前記
レーザー光が透過する周囲に当接する受部材が前記真空
容器に設けられ、前記窓板を前記受部材に押圧させる押
圧手段が設けられていることを特徴とする真空レーザー
照射装置。