JPH03139890A - X-ray preliminary ionization pulse laser device - Google Patents

X-ray preliminary ionization pulse laser device

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Publication number
JPH03139890A
JPH03139890A JP27601389A JP27601389A JPH03139890A JP H03139890 A JPH03139890 A JP H03139890A JP 27601389 A JP27601389 A JP 27601389A JP 27601389 A JP27601389 A JP 27601389A JP H03139890 A JPH03139890 A JP H03139890A
Authority
JP
Japan
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discharge
main
capacitor
creeping discharge
creeping
Prior art date
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Pending
Application number
JP27601389A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Etsuo Noda
悦夫 野田
Setsuo Suzuki
鈴木 節雄
Osamu Morimiya
森宮 脩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03139890A publication Critical patent/JPH03139890A/en
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Abstract

PURPOSE:To use a switching element which is for small current and low voltage and whose rise time is rather long by connecting, in parallel, a capacitor for main discharge to the main discharge part formed by a pair of main electrode, and further providing an X-ray generator, which produces plasma by applying generated X-ray to the main discharge part and causes pulse discharge between main electrodes. CONSTITUTION:A switching element 23 is closed, and a capacitor 3 for creeping discharge is discharged so as to cause creeping discharge on the surface of a base 9 within a vacuum chamber 21 and to generate X rays. The X rays generated here penetrate the diaphragm 17 of a main electrode 5 and are applied to a main discharge part M and generate plasma. As a result, the impedance of the main discharge part M drops, and a capacitor 1 for main discharge performs discharge between the main electrodes 5 and 7 and pumps laser gas to output a laser beam and perform laser oscillation. This X-ray generator (S) 15 may be provided behind both main electrodes 5 and 7 or behind either main electrode 5 or 7. Hereby, as a switching element 23, the one which operates by a low voltage enough to cause creeping discharge and whose rise time is long can be used.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的J (産業上の利用分野) この発明は、エキシマレーザ−、ハロゲンガスレーザー
、TEACO2レーザー、金属蒸気レーザーなど、レー
ザー媒質をパルス放電により励起し、共振器を用いてレ
ーザー発振を行うパルスレーザ−装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention J (Field of Industrial Application) This invention aims to excite a laser medium such as an excimer laser, a halogen gas laser, a TEACO2 laser, a metal vapor laser, etc. by pulse discharge, and create a resonator. The present invention relates to a pulse laser device that performs laser oscillation using.

(従来の技術) レーザーガスを励起してパルスレーザ−発振を行うレー
ザー装置としてエキシマレーザ−、ハロゲンガスレーザ
ー、TEACO2レーザー、金属蒸気レーザーなどがあ
る。
(Prior Art) Excimer lasers, halogen gas lasers, TEACO2 lasers, metal vapor lasers, and the like are available as laser devices that excite laser gas to perform pulsed laser oscillation.

これらは電子線励起の大出力のものを除けば、放電励起
のものが一般的である。
Except for high-output electron beam excitation, these are generally discharge excitation.

第6図に従来の放電励起パルスレーザ−回路の一例を示
す。
FIG. 6 shows an example of a conventional discharge-excited pulsed laser circuit.

これは、レーザーガス中に対向して置かれた2つの主電
極101.103にパルス電圧を加えることによりパル
ス放電を行うようになっている。
This is designed to perform pulsed discharge by applying pulsed voltage to two main electrodes 101 and 103 placed oppositely in laser gas.

このパルス放電を安定に行わせるために予め予5iIl
i電による予備電離を行うのが普通であり、普通の予備
電離は電極近傍に設置された複数のスパークギャップ1
05のアーク放電から発生づる紫外線によって行われる
In order to stably perform this pulse discharge, 5iIl is used in advance.
Preliminary ionization is usually performed using i-electrons, and normal preionization is performed using multiple spark gaps 1 installed near the electrodes.
This is done using ultraviolet rays generated from the arc discharge of 05.

そしてこの第6図ぐはこの予備放電を別のパルス回路で
行うよ−うになっている。
In the case shown in FIG. 6, this preliminary discharge is performed by a separate pulse circuit.

なお、図中、107はコンデンサ、109はスイッチン
グ素子、111は充電用抵抗、113はインダクタンス
である。
In the figure, 107 is a capacitor, 109 is a switching element, 111 is a charging resistor, and 113 is an inductance.

この予備放電と主放電とのタイミングは、主放電を予備
数°七よりも数10ns〜数100 n5iliらせて
行われる。
The timing of the preliminary discharge and the main discharge is such that the main discharge is delayed by several tens of nanoseconds to several hundred nanoseconds rather than the preliminary discharge.

第7図はこの予備放電と主放電を、1つの回路で行わせ
るようにしたもので、自動予備電離型と呼称されるもの
である。
FIG. 7 shows a system in which the preliminary discharge and main discharge are performed in one circuit, which is called an automatic preliminary ionization type.

この動作の大略を説明すると、スイッチング素子(サイ
ラトロン)109を短絡することにより予め充電された
コンデンサ107からスパークギャップ105を通して
電流が流れ、コンデンサ114に充電される。
To briefly explain this operation, by short-circuiting the switching element (thyratron) 109, current flows from the pre-charged capacitor 107 through the spark gap 105, and the capacitor 114 is charged.

このとき予備電離が行われてコンデンサ107が充分に
充電されたところで2つの主電極101゜103の間で
放電が発生し、レーザー発振が行われる。
At this time, when preliminary ionization is performed and the capacitor 107 is sufficiently charged, discharge occurs between the two main electrodes 101 and 103, and laser oscillation is performed.

また、従来の方式では、主放電回路に必要とされるスイ
ッチング素子は、立上りが1Qns〜10Qnsと非常
に速く、ピーク電流も数KA〜数10KAと非常に大き
なものであり、高速で大電流の流せるものが必要とされ
ている。
In addition, in the conventional method, the switching element required for the main discharge circuit has a very fast rise time of 1 Qns to 10 Qns, and a very large peak current of several KA to several tens of KA. Something that can flow is needed.

このスイッチング素子には現在はサイラトロンが用いら
れているが大変高価なものになってしまっていた。
Currently, thyratrons are used for this switching element, but they have become very expensive.

また、このサイラトロンは寿命が短いと云う欠点があり
信頼性の低いものとなっていた。
Additionally, this thyratron had a short lifespan, making it unreliable.

このような欠点を解決する1つのアイデアとして主放電
回路にスイッチング素子を用いずに、放電部そのものを
スイッチング素子として利用しようとする考えがある。
One idea to solve these drawbacks is to use the discharge section itself as a switching element without using a switching element in the main discharge circuit.

即ち、陽極・陰極間に高電圧に加えておき、放電部の予
備電離を行うことにより放電部にプラズマを発生させ、
放電を起こすものである。
That is, by applying a high voltage between the anode and cathode and pre-ionizing the discharge area, plasma is generated in the discharge area.
It causes electric discharge.

この予備電離には紫外線予備電離が用いられたが、予備
電離があまり強力ではなく、また、空間的−様性が悪い
ため放電が不安定になり易く実用には到っていない。
Ultraviolet preionization has been used for this preionization, but the preionization is not very strong and the spatial pattern is poor, so the discharge tends to become unstable, so it has not been put to practical use.

また、予備電離源にX線を用いると、より強力で空間的
−様性の良い予備電離を行うことができ、大出力の高効
率で高い繰返しのパルスレーザ−が実現できる。
Further, when X-rays are used as a pre-ionization source, more powerful pre-ionization with good spatial uniformity can be performed, and a high-output, high-efficiency, high-repetition pulsed laser can be realized.

しかし、このX線源は、電界放出型カソードやホットカ
ソードを用いており、高電圧に耐えるスイッチング素子
を必要とする。
However, this X-ray source uses a field emission cathode or a hot cathode, and requires a switching element that can withstand high voltage.

電界放出型のカソードを用いた従来例を第8図に示づ。A conventional example using a field emission type cathode is shown in FIG.

この従来例を説明すると、陰極である主電極115の背
面に設けられた真空気密室117の内部に電界放出型カ
ソード119およびタンタル等のS膜で作られたxi発
生用陽極121を配置しておぎ、予めコンデンサ123
を充電しておいて高耐圧のスイッチング素子(サイラト
ロン)125を短絡することにより、主電極(陰極)1
15、主電極(陽極〉127間に高電圧が発生する。そ
して、主電極115から電子129が放出され、主電極
127に向って加速され、この主電極127に衝突させ
たときに発生する制動放射によるX線を、チタン等の薄
膜で作られた隔膜131を通して放電部Mに取出してい
る。
To explain this conventional example, a field emission type cathode 119 and an xi generating anode 121 made of an S film such as tantalum are arranged inside a vacuum sealed chamber 117 provided on the back side of a main electrode 115 which is a cathode. Ogi, capacitor 123 in advance
By charging the main electrode (cathode) 1 and short-circuiting the high voltage switching element (thyratron) 125,
15. A high voltage is generated between the main electrode (anode) 127. Then, electrons 129 are emitted from the main electrode 115, accelerated toward the main electrode 127, and braking occurs when they collide with the main electrode 127. X-rays from the radiation are taken out to the discharge section M through a diaphragm 131 made of a thin film of titanium or the like.

このときコンデンサ123に加えられる電圧は数10K
V〜200KVと高圧となるため、スイッチング素子1
25には高電圧に耐えるものが必要となり、非常に高価
で耐久性は小ざく信頼性も低いものとなる。
At this time, the voltage applied to the capacitor 123 is several tens of K.
Since the voltage is high, V~200KV, switching element 1
25 requires something that can withstand high voltage, making it extremely expensive, short in durability, and low in reliability.

なお、第8図において、符号133.135はインダク
タンス、符号137はダイオード、符号139はスイッ
チング素子、符号141はコンデンサである。
In FIG. 8, 133 and 135 are inductances, 137 are diodes, 139 are switching elements, and 141 are capacitors.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来のパルスレーザ−装置において、主放
電回路に必要とされるスイッチング素子は、高速で大電
流を流せるものが必要とされているが、このスイッチン
グ素子には現在はサイラトロンが用いられ極めて高価で
あり、寿命は短く信頼性も低いものである。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional pulse laser device, the switching element required for the main discharge circuit is required to be able to flow a large current at high speed. The element currently used is a thyratron, which is extremely expensive, has a short lifespan, and is low in reliability.

主放電回路にスイッチング素子を用いずに放電部そのも
のをスイッチング素子として利用しようとする考えがあ
ったが予備電離があまり強力ではなく、また、空間的−
様性が悪いため放電が不安定になり易く実用には到って
いない。
There was an idea to use the discharge section itself as a switching element without using a switching element in the main discharge circuit, but the pre-ionization was not very strong and the spatial
Due to the poor condition, the discharge tends to become unstable, so it has not been put to practical use.

予備電離源にX線を用いると大出力、高効率で高繰返し
のパルスレーザ−が実現できる・。
By using X-rays as a pre-ionization source, it is possible to create a high-output, high-efficiency, high-repetition pulsed laser.

しかし、この場合も従来のXlil発生部に用いられる
スイッチング素子は高電圧に耐えるものが必要であって
、従来では非常に高価で寿命は短く信頼性も低いもので
あった。
However, in this case as well, the switching elements used in the conventional Xlil generating section need to be able to withstand high voltages, and are conventionally very expensive, have a short lifespan, and have low reliability.

この発明は、以上の問題点を解決して小型で簡単な構成
で安価であって信頼性の高いX線予備電離パルスレーザ
−装置を提供することを目的としている。
The object of the present invention is to solve the above problems and provide an X-ray preionization pulse laser device that is small, simple in structure, inexpensive, and highly reliable.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 第1の発明に係るX線予備電離パルスレーザ−装置は、
レーザー管内に対向設置された一対の主電極の間でパル
ス放電を行うことによりレーザー媒質を励起してレーザ
ー発撮を行うパルスレーザ−装置において、前記一対の
主電極によって形成される主放電部に主放電用コンデン
サを並列に接続し、発生するX線を前記主放電部に照射
してプラズマを生成することにより前記主電極間にパル
ス放電を発生させるX線発生部を設けたことを特徴とす
る。
[Structure of the invention] (Means for solving the problem) The X-ray preionization pulse laser device according to the first invention includes:
In a pulse laser device that excites a laser medium and fires a laser beam by performing a pulse discharge between a pair of main electrodes installed oppositely in a laser tube, a main discharge portion formed by the pair of main electrodes is provided. The main discharge capacitor is connected in parallel, and an X-ray generating section is provided that generates a pulse discharge between the main electrodes by irradiating the generated X-rays onto the main discharge section and generating plasma. do.

また、この発明では、前記X線発生部は真空気密室を有
し、この真空気密室内に沿面放電部が配置され、この沿
面放電部に直列にスイッチング素子と沿面放電用コンデ
ンサとが接続されており、沿面放電用コンデンサに充電
を行った後にスイツヂング素子を導通させて沿面放電部
に沿面放電を起こさせることによりX線を発生させるも
のであることを特徴とする。
Further, in the present invention, the X-ray generating section has a vacuum sealed chamber, a creeping discharge section is disposed in the vacuum sealed chamber, and a switching element and a creeping discharge capacitor are connected in series to the creeping discharge section. The present invention is characterized in that, after charging the creeping discharge capacitor, the switching element is made conductive to cause the creeping discharge portion to generate creeping discharge, thereby generating X-rays.

第2の発明は、レーザー管内に対向配置された対の主電
極の間でパルス放電を行うことによりレーザー媒質を励
起してレーザー発振を行うパルスレーザ−装置において
、前記一対の主電極によって形成される主放電部にXI
!i1を照射して予備電離を行なうXwAR生部を設け
、このX線発生部は真空気密室を有し、この真空気密室
内に沿面放電部を設け、この沿面放電部に一対の沿面放
電電極を設け、前記沿面放電部に対向して配置されたX
線発生用陽極を前記真空気密室内に設け、このX線発生
用陽極と前記沿面放電電極の一方との間にコンデンサと
沿面放電用コンデンサとを直列に接続し、この両コンデ
ンサ間と他りの沿面放電電極との間にスイッチング素子
を接続し、前記両コンデンサ間の点と他方の沿面放電電
極との間のインダクタンスが沿面放雷部と沿面放電用コ
ンデンサ、スイッチング素子を配置するか、インダクタ
ンスを接続し、前記両コンデンサ間の点に対し両コンデ
ンサの反対側が正の電位となるようにこれら2つのコン
デンサに充電した後、スイッチング素子を導通させて沿
面放電用コンデンサを放電して放電部に沿面放電を起こ
させることによりプラズマを生成すると共に沿面放電用
コンデンサの電位を反転させ、コンデンサと沿面用コン
デンサによりプラズマ中の電子を加速してXII発生用
陽極に衝突させることによりX線を発生させることを特
徴とする。
A second invention is a pulsed laser device that excites a laser medium and oscillates a laser by performing pulse discharge between a pair of main electrodes arranged oppositely in a laser tube, in which a laser beam formed by the pair of main electrodes is provided. XI in the main discharge part
! An XwAR generating section is provided which performs preliminary ionization by irradiating i1, this X-ray generation section has a vacuum sealed chamber, a creeping discharge section is provided in this vacuum sealed chamber, and a pair of creeping discharge electrodes are provided in the creeping discharge section. an X disposed opposite to the creeping discharge section;
A line-generating anode is provided in the vacuum-tight chamber, and a capacitor and a creeping discharge capacitor are connected in series between the X-ray generating anode and one of the creeping discharge electrodes. A switching element is connected between the creeping discharge electrode and the inductance between the point between both capacitors and the other creeping discharge electrode is set by arranging the creeping discharge part, the creeping discharge capacitor, and the switching element, or After connecting these two capacitors so that the opposite side of both capacitors has a positive potential with respect to the point between the two capacitors, the switching element is made conductive to discharge the creeping discharge capacitor, and the creeping discharge capacitor is discharged. Generate plasma by causing a discharge, and at the same time reverse the potential of the creeping discharge capacitor, and generate X-rays by accelerating electrons in the plasma by the capacitor and the creeping capacitor and colliding with the XII generation anode. It is characterized by

さらにこの発明は、前記一対の主電極に主放電用コンデ
ンサを並列に接続し、この主放電用コンデンサに充電を
行った後に前記X線発生装置により発生したX線を主放
電部に照射してプラズマを生成することにより主電極間
にパルス放電を発生させるようにしたことを特徴とする
Furthermore, this invention connects a main discharge capacitor in parallel to the pair of main electrodes, and after charging the main discharge capacitor, the main discharge part is irradiated with X-rays generated by the X-ray generator. It is characterized in that a pulse discharge is generated between the main electrodes by generating plasma.

そして、前記沿面放電部は、基板材質としてフェライト
又はセラミックス又はその他の金属酸化物もしくはこれ
らの複合体を用い、その表面の部を急加熱、急冷却して
アモルファス化することにより表面上に放電チャンネル
を形成することを特徴とする。
The creeping discharge section uses ferrite, ceramics, other metal oxides, or a composite thereof as a substrate material, and a discharge channel is formed on the surface by rapidly heating and cooling the surface portion to make it amorphous. It is characterized by the formation of

(作用) 第1の発明では主放電部に並列に接続された主放電用コ
ンデンサに充電を行った後に、X線発生部によりX線を
発生させ、このX線を主放電部に照射して放電部にプラ
ズマを生成することにより主電極間で主放電を行ってレ
ーザー媒質を励起し、共振器を用いてレーザー発振を行
う。
(Function) In the first invention, after charging the main discharge capacitor connected in parallel to the main discharge part, the X-ray generating part generates X-rays, and the main discharge part is irradiated with the X-rays. By generating plasma in the discharge section, a main discharge is generated between the main electrodes to excite the laser medium, and a resonator is used to perform laser oscillation.

また、このX線発生部としては主電極の背面または主放
電部の近傍に真空気密室を設け、この真空気密室内部に
沿面放電部を配置し沿面放電を起こさせることによりX
線を発生させる。
In addition, as this X-ray generating section, a vacuum sealed chamber is provided on the back side of the main electrode or near the main discharge section, and a creeping discharge section is placed inside this vacuum sealed chamber to cause creeping discharge.
Generate a line.

このときスイッチング素子としては沿面放電を起こさせ
るための低電流で比較的立上りの遅いものを使用するこ
とができる。
At this time, as the switching element, one with a low current and a relatively slow rise can be used to cause creeping discharge.

特にこの発明によれば、主放電回路にスイッチング素子
を用いずに沿面11i主部そのものをスイッチング素子
として利用するものであり、予備電離源としてX線を用
いることにより強力で空間的−様性の良い予備電離が行
われる。
In particular, according to this invention, the main part of the creeping surface 11i itself is used as a switching element without using a switching element in the main discharge circuit, and by using X-rays as a preliminary ionization source, a powerful and spatially specific A good pre-ionization is performed.

また、第2の発明ではX線発生部の回路構成として、コ
ンデンサと沿面放電用コンデンサとが直列に接続され、
この両コンデンサ間がスイッチング素子とインダクタン
スとを通して沿面放電部の一方の沿面放電電極に接続さ
れており、沿面放電用コンデンサの前記接続点反対側が
沿面放電電極に接続され、コンデンサの他端はX線発生
用陽極に接続されている。
Further, in the second invention, as a circuit configuration of the X-ray generating section, a capacitor and a creeping discharge capacitor are connected in series,
The capacitors are connected to one creeping discharge electrode of the creeping discharge section through a switching element and an inductance, the opposite side of the creeping discharge capacitor is connected to the creeping discharge electrode, and the other end of the capacitor is connected to the creeping discharge electrode. Connected to the generation anode.

コンデンサと沿面放電用コンデンサの両者間の点の反対
側がそれぞれ前記点に対し正の電位となるように充電を
行った後、スイッチング素子を導通させて沿面放電用コ
ンデンサを放電させ、沿面放電部に放電を起こさせるこ
とによりプラズマを生成すると共に沿面放電用コンデン
サの電圧を反転させ、これら双方のコンデンサによって
発生する電界によりそのプラズマ中の電子を加速し陽極
に衝突させることによりX線を発生させる。
After charging so that the opposite side of the point between the capacitor and the creeping discharge capacitor has a positive potential with respect to each point, the switching element is made conductive to discharge the creeping discharge capacitor, and the creeping discharge portion is discharged. Plasma is generated by causing a discharge, and the voltage of the creeping discharge capacitor is reversed, and the electric field generated by both capacitors accelerates the electrons in the plasma and causes them to collide with the anode, thereby generating X-rays.

スイッチング素子としては、沿面放電を起こさせるため
に低電圧で比較的立上りの遅いものを使用することがで
きる。
As the switching element, one having a low voltage and a relatively slow rise can be used in order to cause creeping discharge.

(実施例) 次にこの発明の実施例を図にもとづいて説明する。(Example) Next, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1の発明の実施例の要部断面を含む回路図を第1図に
、主電極とX線を発生する沿面放電用電極との関係を承
りだめの第1図の側断面図を、第2図に示す。
FIG. 1 is a circuit diagram including a cross section of the main part of the embodiment of the first invention, and FIG. 1 is a side sectional view showing the relationship between the main electrode and the creeping discharge electrode that generates Shown in Figure 2.

この実施例は予備電l1m1源としてX線を用い、沿面
放電部そのものを主放電回路のスイッチング素子として
利用(るもので、1は主放電用コンデンサ、3は沿面放
電用コンデンサ、5と7は主放電部Mを形成する一対の
主電極であって、5は陰極、7は陽極、9は沿面放電部
mを構成するフェライト等の基盤、11.13は沿面放
電電極で沿面放電によりX線を発生ηるX線発生部15
が形成され、17は隔膜、19は放電ヂャンネル、21
は真空気密室、23はサイラトロン、半導体素子などの
スイッチング素子、25はダイオード、27゜29は充
電用インダクタンスである。
In this embodiment, X-rays are used as a backup voltage l1m1 source, and the creeping discharge section itself is used as a switching element of the main discharge circuit. 1 is a main discharge capacitor, 3 is a creeping discharge capacitor, and 5 and 7 are A pair of main electrodes forming the main discharge part M, 5 is a cathode, 7 is an anode, 9 is a substrate such as ferrite forming the creeping discharge part m, 11.13 is a creeping discharge electrode, and X-rays are generated by the creeping discharge. An X-ray generator 15 that generates
are formed, 17 is a diaphragm, 19 is a discharge channel, 21
23 is a switching element such as a thyratron or a semiconductor element, 25 is a diode, and 27° and 29 are charging inductances.

主電極5.7はレーザー管にの中にて対向設置され、主
電極5の背後で真空気密室21内の基盤9に取付けられ
た沿面放電電極11を中心に第2図のように長平方向に
離間して両側に沿面放電電極13を対向させて設けてい
る。従って、本来なら第1図では放電電池11.13は
重なってしまうが説明の便宜のため、沿面放電電極13
を、同電極11に対して左へ少しずらして示した。但し
、実際上、多少ずれていてもざしつかえないものである
The main electrodes 5.7 are installed facing each other inside the laser tube, and the creeping discharge electrode 11 is attached to the base plate 9 in the vacuum-tight chamber 21 behind the main electrode 5 in the elongated direction as shown in FIG. Creeping discharge electrodes 13 are provided facing each other on both sides and spaced apart from each other. Therefore, originally, the discharge batteries 11 and 13 overlap in FIG. 1, but for convenience of explanation, the creeping discharge electrode 13
is shown slightly shifted to the left with respect to the same electrode 11. However, in reality, even if there is some deviation, it is unavoidable.

基51ii9はフェライトの他、セラミックス又はその
他の金[1化物もしくはこれらの複合体を用いている。
For the group 51ii9, in addition to ferrite, ceramics or other gold [monide] or a composite thereof is used.

また、予め基盤9の表面の一部を放電等により2加熱、
急冷却してアモルファス化し、表面抵抗を小さくし放電
の通り易い沿面放電部mとして放電チャンネル19を形
成している。但し、この表面処理を省くこともできる。
In addition, a part of the surface of the substrate 9 is heated in advance by electric discharge or the like.
The discharge channel 19 is formed as a creeping discharge portion m which is rapidly cooled to become amorphous and has a low surface resistance, allowing discharge to easily pass therethrough. However, this surface treatment can also be omitted.

隔膜17はX線を透過するようなチタンやアルミ等の薄
膜で形成された真空気密室21の隔壁を構成している。
The diaphragm 17 constitutes a diaphragm of the vacuum-tight chamber 21, which is made of a thin film of titanium, aluminum, or the like that transmits X-rays.

次にその作用を説明づる。Next, I will explain its effect.

主放電用コンデンサ1と沿面放電用コンデンサ3をあら
かじめ10〜数10KVの高電圧に充電しておき、スイ
ッチング素子23を閉じることにより真空気密室21内
の基盤9の表面で沿面放電用コンデンサ3を放電するこ
とにより沿面放電を発生させ、この沿面放電は真空中で
はX線を発生づる。
The main discharge capacitor 1 and the creeping discharge capacitor 3 are charged in advance to a high voltage of 10 to several tens of KV, and by closing the switching element 23, the creeping discharge capacitor 3 is charged on the surface of the substrate 9 in the vacuum-tight room 21. The discharge generates creeping discharge, and this creeping discharge generates X-rays in a vacuum.

第2図では沿面放電は主電極5の長平方向に平行に中心
から左右両側にイれぞれ発生する。
In FIG. 2, the creeping discharge is generated parallel to the longitudinal direction of the main electrode 5 from the center to both the left and right sides.

ここぐ発生したX線は、主電極5の隔膜17を透過して
主放電部M(主放電領域)に照射され、主放電部Mの予
備電離、即ち、プラズマを発生ずる。
The X-rays generated here pass through the diaphragm 17 of the main electrode 5 and are irradiated onto the main discharge section M (main discharge region), causing preliminary ionization of the main discharge section M, that is, generating plasma.

この結果、主放電部Mのインピーダンスは低下し、主放
電用コンデンサ1は主電極5,7間で放電を行い、レー
ザーガスを励起して矢線りの方向にレーザー光を発射し
、レーザー発振を行う。
As a result, the impedance of the main discharge section M decreases, and the main discharge capacitor 1 discharges between the main electrodes 5 and 7, excites the laser gas, emits a laser beam in the direction of the arrow, and generates laser oscillation. I do.

このX線発生部15は、両方の主電極5.7の背後にあ
っても良く、或いは主電極5.7のどちらか一方の背後
にあっても良い。
This X-ray generator 15 may be located behind both main electrodes 5.7, or may be located behind either one of the main electrodes 5.7.

また、主電極5.7の近くに真空気密室21に入れたX
線発生部15を配置しても良い。
In addition, the X
A line generating section 15 may be arranged.

このように、この実施例では、主放電回路にスイッチン
グ素子を用いずに沿面放電部そのものを主放電回路のス
イッチング素子として利用することにより、スイッチン
グ素子23としては、沿面放電を起こさせるためだけの
低電圧で比較的立上りの遅いものを使用することができ
る。
In this way, in this embodiment, the creeping discharge part itself is used as the switching element of the main discharge circuit without using a switching element in the main discharge circuit, so that the switching element 23 is used only for causing the creeping discharge. Low voltage and relatively slow rise can be used.

なお、前記各コンデンサ1.3への充電には、共振充電
やインバーター回路による充電方式などを用いることが
できる。
Note that, for charging each of the capacitors 1.3, resonance charging, a charging method using an inverter circuit, etc. can be used.

X線源としては普通の他のxi#IAを用いてもよい。Other common xi#IAs may be used as the X-ray source.

次に、第3図に第2の発明の実施例の要部断面を含む回
路図を示す。
Next, FIG. 3 shows a circuit diagram including a cross section of essential parts of an embodiment of the second invention.

この実施例はXa発生部15の回路構成に特徴を有する
もので、沿面放電部mを構成している基盤9の中心およ
び左右両端にそれぞれ2つの沿面放電電極11.13が
接続され、この沿面放電電極11.13に対向してタン
タル等の隔膜で形成されたX線発生用陽極35が配置さ
れている。
This embodiment is characterized by the circuit configuration of the Xa generating section 15, in which two creeping discharge electrodes 11 and 13 are connected to the center and both left and right ends of the substrate 9 constituting the creeping discharge section m, respectively. An X-ray generating anode 35 made of a diaphragm made of tantalum or the like is placed opposite the discharge electrodes 11, 13.

また、このX線発生用陽極35の外側に、真空気密室2
1と主放電部Mとの隔膜17が設置されている。
Additionally, a vacuum sealed chamber 2 is provided outside the X-ray generating anode 35.
A diaphragm 17 between the main discharge section M and the main discharge section M is provided.

そして、コンデンサ31と沿面放電用コンデンサ3とが
X線発生用陽極35と沿面放電電極11との間に直列に
接続されている。すなわち、両コンデンサ31.3間の
点をA、両側の点をB、Cとすると、B点がX線発生用
陽極35に、0点が沿面放電電極11にそれぞれ接続さ
れており、A点と沿面放電電極13との間にスイッチン
グ素子23(例えばサイラトロン)が接続されている。
The capacitor 31 and the creeping discharge capacitor 3 are connected in series between the X-ray generating anode 35 and the creeping discharge electrode 11. That is, if the point between both capacitors 31.3 is A, and the points on both sides are B and C, point B is connected to the X-ray generating anode 35, point 0 is connected to the creeping discharge electrode 11, and point A A switching element 23 (for example, a thyratron) is connected between the creeping discharge electrode 13 and the creeping discharge electrode 13 .

さらに、沿面放電部mと沿面111電用コンデンサ3と
スイッチング素子23とで形成される回路がIi動型の
放電となり、かつ、A点と沿面放N電極13との間のイ
ンダクタンスが沿面放電部mと沿面放電用コンデンサ3
とスイッチング索子23とで構成される回路インダクタ
ンスの大半を占めるように設定される。
Furthermore, the circuit formed by the creeping discharge part m, the creeping capacitor 3, and the switching element 23 becomes an Ii dynamic type discharge, and the inductance between the point A and the creeping discharge N electrode 13 is the creeping discharge part. m and creeping discharge capacitor 3
and the switching cable 23 are set to account for most of the circuit inductance.

これは、沿面放電部lと沿面放電用コンデンサ3とスイ
ッチング素子23の実際の配置のしかたにより、或いは
、A点と沿面放電電極13との間に第3図のようにイン
ダクタンス37を接続したりすることにより実現される
This depends on the actual arrangement of the creeping discharge part l, the creeping discharge capacitor 3, and the switching element 23, or by connecting an inductance 37 between the point A and the creeping discharge electrode 13 as shown in FIG. This is achieved by

そして、B点と0点がA点に対し正の電位となるように
共振充電やインバーター電源により、コンデンサ31と
沿面放電用コンデンサ3に充電した後、スイッチング索
子23を導通させて沿面放電用コンデンサ3を放電して
沿面放電部mに沿って沿面放電を起こさせると、沿面放
電回路にプラズマが生成されると共に振動型のIIi電
により沿面放電用コンデンサ3の電圧が反転づる。
Then, after charging the capacitor 31 and the creeping discharge capacitor 3 using resonance charging or an inverter power supply so that the B point and the 0 point have a positive potential with respect to the A point, the switching cable 23 is made conductive and the creeping discharge capacitor 3 is charged. When the capacitor 3 is discharged to cause creeping discharge along the creeping discharge portion m, plasma is generated in the creeping discharge circuit and the voltage of the creeping discharge capacitor 3 is reversed by the vibrating type IIi current.

そして、A点と沿面放電電極13との間のインダクタン
スが沿面放電回路の回路インダクタンスの大半を占める
ように設定しであるため、沿面数゛市雷極11,13は
共に負の高電位となり、沿面放電部m全体とX線発生用
陽極35との間には、コンデンサ31と沿面放電用コン
デンサ3とによって発生する電圧、即ち最初の充N電圧
の約2倍の電圧が加わる。
Since the inductance between point A and the creeping discharge electrode 13 is set to account for most of the circuit inductance of the creeping discharge circuit, both the creeping electrodes 11 and 13 have a negative high potential. A voltage generated by the capacitor 31 and the creeping discharge capacitor 3, that is, a voltage approximately twice the initial charged N voltage is applied between the entire creeping discharge portion m and the X-ray generating anode 35.

その電界により沿面放電部lで発生したプラズマ中の電
子39が加速され、X線発生用陽極35に衝突すること
により制動放射によるX線を発生する。このX線は真空
気密室21と主放電部Mとの隔y!17を透過して主放
電部Mに照射され予備電離を行う。従って、X線発生用
スイッチング素子としては沿面放電を起させるための低
電圧で比較的立上がりの遅いスイッチング素子を使用す
るのみでよい。
The electric field accelerates electrons 39 in the plasma generated in the creeping discharge portion l, and collides with the X-ray generating anode 35, thereby generating X-rays due to bremsstrahlung radiation. This X-ray is detected by the distance y between the vacuum sealed chamber 21 and the main discharge section M! 17 and irradiates the main discharge part M to perform preliminary ionization. Therefore, as the switching element for X-ray generation, it is only necessary to use a switching element that has a low voltage and a relatively slow rise for causing creeping discharge.

この後、数10〜数100nS後に主放電回路のスイッ
チング素子42(第3図の実施例ではサイラトロン)を
閉じることにより主電極5.7fffiにパルス放電が
発生してレーザー発振が行われる。
Thereafter, after several tens to several hundreds of nanoseconds, the switching element 42 (thyratron in the embodiment shown in FIG. 3) of the main discharge circuit is closed, and a pulse discharge is generated in the main electrode 5.7fffi to perform laser oscillation.

主放電用コンデンサ41は、主放電部Mに並列に接続さ
れている。
The main discharge capacitor 41 is connected to the main discharge section M in parallel.

符号43はダイオード、符号45はインダクタンスであ
る。
Reference numeral 43 is a diode, and reference numeral 45 is an inductance.

第4図は第2の発明の第2実施例であり、電子を衝突さ
せるX線発生用陽極47として隔膜の代わりにモリブデ
ンやタングステン等の金属ブロックを用いた場合の例で
ある。
FIG. 4 shows a second embodiment of the second invention, and is an example in which a metal block such as molybdenum or tungsten is used instead of a diaphragm as an anode 47 for generating X-rays that collides with electrons.

沿面放電部…から引き出された電子39が金属ブロック
で作られたX線発生用電極47に衝突しX線を放出する
Electrons 39 extracted from the creeping discharge portion collide with an X-ray generating electrode 47 made of a metal block and emit X-rays.

このX線は隔膜17を通して放電部Mに照射され、予備
電離を行う。
The X-rays are irradiated onto the discharge section M through the diaphragm 17 to perform preliminary ionization.

他の動作は前記第3図の場合と同様である。Other operations are the same as in the case of FIG. 3 above.

符号49はインダクタンスである。Reference numeral 49 is an inductance.

第5図は第2の発明の第3実施例を示し、主放電回路に
高速で大電流を流す必要のあるスイッチング索子を用い
ずに主放電部Mぞのものをスイッチング素子として利用
しようとづるものである。
FIG. 5 shows a third embodiment of the second invention, in which the main discharge section M is used as a switching element without using a switching cable that requires a large current to flow at high speed in the main discharge circuit. It is something that can be written.

X線発生部15を予l電M装置として用いることにより
強力で空間的な一様性の良い予備電離が実現されるため
主放電回路にスイッチング素子を用いなくても安定で発
振効率の高い放電が実現できる。
By using the X-ray generator 15 as a pre-ionization device, strong pre-ionization with good spatial uniformity is achieved, so a stable and highly oscillating discharge can be achieved without using a switching element in the main discharge circuit. can be realized.

以下動作を説明する。The operation will be explained below.

予めコンデンサ31、沿面放電用コンデンサ3、主放電
用コンデンサ41に充電しておぎ、X線を発生ずる。
The capacitor 31, creeping discharge capacitor 3, and main discharge capacitor 41 are charged in advance to generate X-rays.

X線発生部15の動作は前記第3図の実施例の場合と同
様である。
The operation of the X-ray generator 15 is the same as in the embodiment shown in FIG. 3 above.

ここで発生したX線は隔膜17を透過して主放電部Mに
照射され、主放電部Mの予備電離即ちプラズマを発生す
る。
The X-rays generated here pass through the diaphragm 17 and are irradiated onto the main discharge section M, causing preliminary ionization of the main discharge section M, that is, generating plasma.

この結果、主放電部Mのインピーダンスが低下し、主放
電用コンデンサ41は主電極5.7間で放電を行い、レ
ーザーガスを励起してレーザー発振を行う。
As a result, the impedance of the main discharge section M decreases, and the main discharge capacitor 41 discharges between the main electrodes 5.7 to excite the laser gas and perform laser oscillation.

この方式を採用することにより、レーザーシステム全体
として、スイッチング素子は沿面放電を起こさせるだめ
の低電圧、低電流で比較的立上りの遅いものを使用する
のみで良い。
By adopting this method, it is only necessary to use switching elements for the entire laser system that have low voltage, low current, and relatively slow rise to cause creeping discharge.

以上の各実施例における回路構成について、これらの実
施例で示した以外に同じ効果をもつ回路構成が考えられ
、この発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができる。
Regarding the circuit configurations in each of the above embodiments, circuit configurations other than those shown in these embodiments that have the same effects can be considered, and the present invention can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof.

[発明の効果] 以上述べたようにこの発明を用いることにより、簡単な
回路構成で十分な予備電離を行うことができ、スイッチ
ング素子としては低電流、低電圧で比較的立上りの遅い
ものを使用づることができ、安価でレーザー発振効率の
高い大出力の予備電離パルスレーザ−装置が実現された
[Effects of the Invention] As described above, by using the present invention, sufficient preliminary ionization can be performed with a simple circuit configuration, and switching elements with low current, low voltage, and relatively slow rise can be used. A high-output, pre-ionization pulse laser device that is inexpensive, has high laser oscillation efficiency, and can be used in a variety of applications has been realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第3図、第4図、第5図はこの発明のそれぞれ
の実施例におけるX線予備電離パルスレーザ−装置の要
部断面を含む回路構成図、第2図は第1図における沿面
放電部の側断面図、第6図〜第8図は従来例の回路構成
図である。 1.41・・・主放電用コンデンサ 3・・・沿面放電用コンデンサ 5.7・・・主電極    9・・・基盤11.13・
・・沿面放電電極 15・・・XIfA発生部   17・・・隔膜19・
・・放電チャンネル 21・・・真空気密室23.42
・・・スイッチング素子 25.43・・・ダイオード 27.29・・・充電用インダクタンス31・・・コン
デンサ   35・・・X線発生用陽極37.45・・
・インダクタンス
1, 3, 4, and 5 are circuit configuration diagrams including cross sections of essential parts of the X-ray preionization pulse laser device in each embodiment of the present invention, and FIG. The side sectional views of the creeping discharge section and FIGS. 6 to 8 are circuit configuration diagrams of conventional examples. 1.41... Main discharge capacitor 3... Creeping discharge capacitor 5.7... Main electrode 9... Base 11.13.
... creeping discharge electrode 15 ... XIfA generation part 17 ... diaphragm 19 ...
...Discharge channel 21...Vacuum sealed room 23.42
...Switching element 25.43...Diode 27.29...Charging inductance 31...Capacitor 35...Anode for X-ray generation 37.45...
・Inductance

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レーザー管内に対向設置された一対の主電極の間
でパルス放電を行うことによりレーザー媒質を励起して
レーザー発振を行うパルスレーザー装置において、前記
一対の主電極によつて形成される主放電部に主放電用コ
ンデンサを並列に接続し、発生するX線を前記主放電部
に照射してプラズマを生成することにより前記主電極間
にパルス放電を発生させるX線発生部を設けたことを特
徴とするX線予備電離パルスレーザー装置。
(1) In a pulse laser device that excites a laser medium and oscillates a laser by performing pulse discharge between a pair of main electrodes installed oppositely in a laser tube, a main electrode formed by the pair of main electrodes is used. A main discharge capacitor is connected in parallel to the discharge section, and an X-ray generating section is provided that generates a pulse discharge between the main electrodes by irradiating the main discharge section with generated X-rays and generating plasma. An X-ray preionization pulse laser device characterized by:
(2)前記X線発生部は真空気密室を有し、この真空気
密室内に沿面放電部が配置され、この沿面放電部に直列
にスイッチング素子と沿面放電用コンデンサとが接続さ
れており、沿面放電用コンデンサに充電を行つた後にス
イッチング素子を導通させて沿面放電部に沿面放電を起
こさせることによりX線を発生させるものであることを
特徴とする請求項1記載のX線予備電離パルスレーザー
装置。
(2) The X-ray generating section has a vacuum-tight chamber, a creeping discharge section is disposed in the vacuum-tight chamber, a switching element and a creeping discharge capacitor are connected in series to the creeping discharge section, and a creeping discharge section is connected in series to the creeping discharge section. 2. The X-ray pre-ionization pulse laser according to claim 1, wherein the X-ray preionization pulse laser generates X-rays by causing a creeping discharge portion to generate a creeping discharge by making a switching element conductive after charging a discharging capacitor. Device.
(3)レーザー管内に対向配置された一対の主電極の間
でパルス放電を行うことによりレーザー媒質を励起して
レーザー発振を行うパルスレーザー装置において、前記
一対の主電極によって形成される主放電部にX線を照射
して予備電離を行なうX線発生部を設け、このX線発生
部は真空気密室を有し、この真空気密室内に沿面放電部
を設け、この沿面放電部に一対の沿面放電電極を設け、
前記沿面放電部に対向して配置されたX線発生用陽極を
前記真空気密室内に設け、このX線発生用陽極と前記沿
面放電電極の一方との間にコンデンサと沿面放電用コン
デンサとを直列に接続し、この両コンデンサ間と他方の
沿面放電電極との間にスイッチング素子を接続し、前記
両コンデンサ間の点と他方の沿面放電電極との間のイン
ダクタンスが沿面放電部と沿面放電用コンデンサとスイ
ッチング素子とで作られる回路インダクタンスの大半を
占めるように沿面放電部、沿面放電用コンデンサ、スイ
ッチング素子を配置するか、インダクタンスを接続し、
前記両コンデンサ間の点に対し両コンデンサの反対側が
正の電位となるようにこれら2つのコンデンサに充電し
た後、スイッチング素子を導通させて沿面放電用コンデ
ンサを放電して放電部に沿面放電を起こさせることによ
りプラズマを生成すると共に沿面放電用コンデンサの電
位を反転させ、コンデンサと沿面用コンデンサによりプ
ラズマ中の電子を加速してX線発生用陽極に衝突させる
ことによりX線を発生させることを特徴とするX線予備
電離パルスレーザー装置。
(3) In a pulse laser device that excites a laser medium and oscillates a laser by performing pulse discharge between a pair of main electrodes arranged oppositely in a laser tube, a main discharge section formed by the pair of main electrodes. An X-ray generating section is provided which performs preliminary ionization by irradiating X-rays to the Provide a discharge electrode,
An X-ray generating anode disposed opposite to the creeping discharge portion is provided in the vacuum-tight chamber, and a capacitor and a creeping discharge capacitor are connected in series between the X-ray generating anode and one of the creeping discharge electrodes. A switching element is connected between both capacitors and the other creeping discharge electrode, and the inductance between the point between both capacitors and the other creeping discharge electrode is the same as that between the creeping discharge part and the creeping discharge capacitor. The creeping discharge section, the creeping discharge capacitor, and the switching element are arranged so that they account for most of the circuit inductance created by the
After charging these two capacitors so that the opposite side of both capacitors has a positive potential with respect to the point between the two capacitors, the switching element is made conductive to discharge the creeping discharge capacitor and cause creeping discharge in the discharge part. It generates plasma by inverting the potential of the creeping discharge capacitor, and the electrons in the plasma are accelerated by the capacitor and the creeping capacitor and collide with the X-ray generating anode, thereby generating X-rays. X-ray pre-ionization pulse laser device.
(4)前記一対の主電極に主放電用コンデンサを並列に
接続し、この主放電用コンデンサに充電を行つた後に前
記X線発生装置により発生したX線を主放電部に照射し
てプラズマを生成することにより主電極間にパルス放電
を発生させるようにしたことを特徴とする請求項3記載
のX線予備電離パルスレーザー装置。
(4) A main discharge capacitor is connected in parallel to the pair of main electrodes, and after charging the main discharge capacitor, the main discharge section is irradiated with X-rays generated by the X-ray generator to generate plasma. 4. The X-ray preionization pulse laser device according to claim 3, wherein the pulsed discharge is generated between the main electrodes.
(5)前記沿面放電部は、基板材質としてフェライト又
はセラミックス又はその他の金属酸化物もしくはこれら
の複合体を用い、その表面の一部を急加熱、急冷却しア
モルファス化することにより表面上に放電チャンネルを
形成したものであることを特徴とする請求項1、2、3
又は4記載のX線予備電離パルスレーザー装置。
(5) The creeping discharge section uses ferrite, ceramics, other metal oxides, or a composite thereof as the substrate material, and a part of the surface is rapidly heated and rapidly cooled to become amorphous, so that a discharge is generated on the surface. Claims 1, 2, and 3 characterized in that a channel is formed.
or the X-ray preionization pulse laser device according to 4.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9472713B2 (en) 2011-05-18 2016-10-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting device

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US9472713B2 (en) 2011-05-18 2016-10-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting device

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