JPH0418714B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野の説明）
本発明は紫外線発光源等に利用される希ガス・
ハロゲン・エキシマレーザ装置に関する。[Detailed Description of the Invention] (Description of Technical Field) The present invention relates to rare gas and
Regarding halogen excimer laser equipment.
（従来技術）
希ガス・ハロゲン・エキシマレーザ装置は、高
い高率で高出力の紫外または真空紫外領域のパル
ス状のレーザ光を出力することができるので広く
用いられている。(Prior Art) Rare gas halogen excimer laser devices are widely used because they can output pulsed laser light in the ultraviolet or vacuum ultraviolet region at a high rate and with high output.
希ガス・ハロゲン・エキシマレーザ装置におい
て励起状態にある希ガスと基底状態にあるハロゲ
ンの結合した分子（エキシマ分子）の寿命が基底
状態にある希ガスとハロゲンの結合した分子の寿
命に比べて極めて長い。 In a rare gas/halogen excimer laser device, the lifetime of a molecule (excimer molecule) in which a rare gas in an excited state and a halogen in a ground state are bonded is much longer than that of a molecule in which a rare gas and a halogen are bonded in a ground state. long.
したがつて、希ガスハロゲン分子のエネルギー
反転分布の状態が得やすい。 Therefore, it is easy to obtain an energy inverted population state of the rare gas halogen molecules.
希ガスとハロゲンの混合ガスを放電することに
よつて励起状態のエキシマ分子を作ることができ
る実用的なレーザである。 This is a practical laser that can create excimer molecules in an excited state by discharging a mixed gas of rare gas and halogen.
しかしながら従来の希ガス・ハロゲン・エキシ
マレーザ装置は寿命の点で問題があつた。 However, conventional rare gas halogen excimer laser devices have had problems in terms of service life.
従来この希ガス・ハロゲン・エキシマレーザを
発生するレーザ装置は内部に含んだハロゲンガス
に対して耐久性を持たせる必要から関壁の絶縁体
にアクリル樹脂等の合成樹脂が使われている。 Conventionally, laser devices that generate rare gas, halogen, and excimer lasers use synthetic resins such as acrylic resins for barrier wall insulators because of the need to have durability against the halogen gas contained inside.
第１図は前記従来の希ガス・ハロゲン・エキシ
マレーザ装置を示す斜視図である。第２図は前記
装置の短手方向の断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the conventional rare gas halogen excimer laser device. FIG. 2 is a lateral cross-sectional view of the device.
各図において１は外管を形成するアクリル樹脂
製の円筒である。 In each figure, 1 is a cylinder made of acrylic resin forming an outer tube.
このアクリル樹脂製の円筒１の両端には、アク
リル板２ａ，２ｂにより封じられている。 Both ends of this cylinder 1 made of acrylic resin are sealed with acrylic plates 2a and 2b.
アクリル板２ａ，２ｂの中心開口部にアクリル
円筒３ａ，３ｂがそれぞれ固定されこのアクリル
円筒３ａ，３ｂの先端に紫外線を透過するふつ化
マグネシウムの窓板４ａ，４ｂを管軸に対して
34°に取り付けてある。 Acrylic cylinders 3a and 3b are fixed to the central openings of the acrylic plates 2a and 2b, respectively, and window plates 4a and 4b made of magnesium fluoride that transmit ultraviolet light are attached to the tips of the acrylic cylinders 3a and 3b with respect to the tube axis.
It is mounted at 34°.
なお管軸とは左右のアクリル円筒３ａ，３ｂの
内円中心を結んでできる直線である。 Note that the tube axis is a straight line that connects the centers of the inner circles of the left and right acrylic cylinders 3a and 3b.
一対のアルミニウム製の電極５ａ，５ｂは、管
軸をはさんで、これに平行に配置されている。 A pair of aluminum electrodes 5a and 5b are arranged parallel to and across the tube axis.
フイードスルー６ａ〜６ｌはアルミニウム製の
電極５ａ，５ｂを前記の位置に指示するととも
に、放電に必要な電流を供給するための構成部分
で、銅で形成されている。アルミニウム製の電極
５ａとフイードスルー６ａ〜６ｆはアルミニウム
製の電極５ａの対応部分にめねじを設けておき、
フイードスルー６ａ〜６ｆに設けたおねじをねじ
結合させることにより行われる。アルミニウム製
の電極５ｂフイードスルー６ｇ〜６ｌも同様の手
段により係合されている。 The feedthroughs 6a to 6l are structural parts for directing the aluminum electrodes 5a and 5b to the above-mentioned positions and for supplying the current necessary for discharge, and are made of copper. The aluminum electrode 5a and the feed throughs 6a to 6f are provided with internal threads at the corresponding parts of the aluminum electrode 5a,
This is done by screwing the male threads provided on the feed throughs 6a to 6f. The aluminum electrodes 5b and feedthroughs 6g to 6l are also engaged by similar means.
放電電極７は第２図に示すように、一対のアル
ミニウム製の電極５ａ，５ｂの対向領域の一方側
に設けられている。 As shown in FIG. 2, the discharge electrode 7 is provided on one side of a region where a pair of aluminum electrodes 5a and 5b face each other.
この放電電極７により、一対のアルミニウム製
の電極５ａ，５ｂの電極間で行われる主なる放電
よりも約１マイクロ秒だけ前に放電が開始され、
この予備的な放電によつてレーザ媒質ガスが、空
間的に均一に電離され、主なる放電が起こる。 With this discharge electrode 7, a discharge is started approximately 1 microsecond before the main discharge that occurs between the pair of aluminum electrodes 5a and 5b.
This preliminary discharge ionizes the laser medium gas spatially and uniformly, and a main discharge occurs.
フイードスルー８ａ〜８ｃは電極７をレーザ管
内の所定位置に取り付け、かつ前記予備的な放電
に必要な電流を供給する。アクリル板２ａ，２ｂ
とアクリル円筒３ａ，３ｂの接合、前記フイード
スルー６ａ〜６ｌ，８ａ〜８ｃとアクリル樹脂製
の円筒１の接合およびアクリル板２ａ，２ｂとア
クリル樹脂製の円筒１の接合には主としてアクリ
ル樹脂専用の接着剤（例えば「アクリメイト」三
菱レーヨン社の商品名、「トールシール」バリア
ン社の商品名、「アラルダイト」チバ・ギガー社
の商品名）が用いられる。 The feedthroughs 8a to 8c attach the electrode 7 to a predetermined position within the laser tube and supply the current necessary for the preliminary discharge. Acrylic plates 2a, 2b
and the acrylic cylinders 3a and 3b, the feed throughs 6a to 6l, 8a to 8c and the acrylic resin cylinder 1, and the acrylic plates 2a and 2b to the acrylic resin cylinder 1, mainly using an adhesive specifically designed for acrylic resin. Agents (for example, "Acrymate", trade name of Mitsubishi Rayon Co., Ltd., "Tall Seal", trade name of Varian Co., Ltd., "Araldite", trade name of Ciba-Giger Co., Ltd.) are used.
第３図は放電電極７を取り出して一部を破断し
て示した図である。 FIG. 3 is a partially cutaway view of the discharge electrode 7 taken out.
アルミナのセラミツクス管７１の内部に銅棒７
２が差し込まれている。 A copper rod 7 is placed inside an alumina ceramic tube 71.
2 is inserted.
セラミツクス管７１の外表面上には銀ペースト
を焼き込んで作られた島状の電極７３ａ…７３ｎ
が設けられている。３本のフイードスルー８のう
ち両端の２本は両端の島状電極７３に接続され、
中心のフイードスルーは中心に位置する島状電極
７３にそれぞれ接続され、同時に７２の銅棒とも
接続されている。 On the outer surface of the ceramic tube 71 are island-shaped electrodes 73a...73n made by baking silver paste.
is provided. Two of the three feedthroughs 8 at both ends are connected to island-like electrodes 73 at both ends,
The central feedthroughs are respectively connected to island-shaped electrodes 73 located at the center, and are also connected to copper rods 72 at the same time.
銅棒７２は中心のフイードスルー８ｂのみと接
続され。両端のフイードスルー８ａ，８ｃとは絶
縁されている。高電圧電源の高電圧端子を両端の
フイードスルー８ａ，８ｃにつなぎ、低電圧端子
を中心のフイードスルー８ｂにつなぐと、最初両
端の島状電極例えば７３ａとこれのすぐ隣の島状
電極７３ｂの間で放電が生じ、次いでこの放電は
次々に隣合つた島状電極を伝わつて中心の島状電
極に達する。このような予備的な放電によつて主
な放電の始まる前に、封入ガスを電離する。 The copper rod 72 is connected only to the central feedthrough 8b. It is insulated from feedthroughs 8a and 8c at both ends. When the high voltage terminals of the high voltage power supply are connected to the feedthroughs 8a and 8c at both ends, and the low voltage terminal is connected to the center feedthrough 8b, the first island-shaped electrode at both ends, for example, 73a, and the adjacent island-shaped electrode 73b are connected. A discharge occurs, which then propagates through adjacent island electrodes one after another and reaches the central island electrode. This preliminary discharge ionizes the filled gas before the main discharge begins.
以上のように従来の希ガス・ハロゲン・エキシ
マレーザ装置は管材料としてアクリル樹脂、アル
ミニウム、ふつ化マグネシウム、アルミナ・ラセ
ミツクス、銅、銀ペースト、接着剤等で作られ、
ハロゲンに対して耐久性のある材料が使われてき
た。 As mentioned above, conventional rare gas/halogen excimer laser devices are made of acrylic resin, aluminum, magnesium fluoride, alumina racemics, copper, silver paste, adhesive, etc. as tube materials.
Materials that are resistant to halogens have been used.
このうちアルミニウムはハロゲンガスに対する
耐久性が大きいうえに、放電時にスパツタリング
が少なくレーザ管の電極材料として優秀である。 Among these, aluminum has high durability against halogen gas and is excellent as an electrode material for laser tubes because of its minimal sputtering during discharge.
しかし、アクリル、接着剤等の合成樹脂は高温
に耐えられないから真空排気して加熱し、レーザ
管の内壁に吸着したガスを除去した状態で希ガ
ス、ハロゲンガスをレーザ管内に導入することが
できず、所定のガスを導入した後にレーザ発光に
有害なガスが、機密容器内に放出する。 However, synthetic resins such as acrylic and adhesives cannot withstand high temperatures, so it is necessary to evacuate and heat them to remove the gas adsorbed on the inner wall of the laser tube before introducing rare gas or halogen gas into the laser tube. However, after introducing the specified gas, gas harmful to laser emission is released into the sealed container.
特に水が放出されたときは、ハロゲンガスと反
応してハロゲン化水素を生成するために、ハロゲ
ンガスが所定の量から減少することになり、長寿
命のレーザ管は得られなかつた。 In particular, when water is released, it reacts with halogen gas to produce hydrogen halide, which causes the halogen gas to decrease from a predetermined amount, making it impossible to obtain a long-life laser tube.
そこで、前記形式の希ガス・ハロゲン・エキシ
マレーザ装置では、レーザ管を排気装置および所
望のガス供給源と接続しておき、必要に応じてレ
ーザ管内のガスを入れ換える必要があつた。 Therefore, in the rare gas halogen excimer laser device of the above type, it is necessary to connect the laser tube to an exhaust device and a desired gas supply source, and to replace the gas in the laser tube as necessary.
この不都合を解決するためにさらに他の希ガ
ス・ハロゲン・エキシマレーザ装置が提案され実
施されている。 In order to solve this problem, other rare gas/halogen excimer laser devices have been proposed and implemented.
第４図はこの希ガス・ハロゲン・エキシマレー
ザ装置を示す斜視図である。第５図は第４図に示
すレーザ装置の短手方向の断面図である。 FIG. 4 is a perspective view showing this rare gas halogen excimer laser device. FIG. 5 is a cross-sectional view of the laser device shown in FIG. 4 in the lateral direction.
外管を成形する円筒１０は前述の実施例と異な
りアルミナ・セラミツクスで作られている。 The cylinder 10 forming the outer tube is made of alumina ceramics, unlike the previous embodiment.
前記アルミナ・セラミツクス円筒１０の両端面
にはステンレス鋼板２０ａ，２０ｂが配置されて
いる。各ステンレス鋼板２０ａ，２０ｂの中央の
開口部にはステンレス鋼円筒３０ａ，３０ｂが固
定されており、ふつ化マグネシウムの窓板４ａ，
４ｂを管軸に対して34°に取り付けてある。 Stainless steel plates 20a and 20b are arranged on both end surfaces of the alumina ceramic cylinder 10. A stainless steel cylinder 30a, 30b is fixed to the central opening of each stainless steel plate 20a, 20b, and a window plate 4a, made of magnesium fluoride,
4b is attached at 34° to the tube axis.
コバール合金製の主たる放電のためを電極５０
ａ，５０ｂは先に示した従来例と同様に銅製のフ
イードスルー６ａ〜６ｉが結合されている。 Electrode 50 for main discharge made of Kovar alloy
Copper feedthroughs 6a to 6i are connected to a and 50b as in the conventional example shown above.
予備的な放電に必要な予備放電電極７（第５図
参照）の構成は先に説明した所と変わらない。こ
の予備放電電極７にはフイードスルー８ａ〜８ｃ
が結合されている。 The configuration of the preliminary discharge electrode 7 (see FIG. 5) required for preliminary discharge is the same as described above. This preliminary discharge electrode 7 has feed throughs 8a to 8c.
are combined.
アルミナ・セラミツクス円筒１０と両端面に配
置されたステンレス鋼板２０ａ，２０ｂは、コバ
ール合金製の円筒１２ａ，１２ｂを介して接続さ
れている。アルミナ・セラミツクス円筒１０の前
記主放電用の電極５０ａ，５０ｂに関連するフイ
ードスルー６ａ〜６ｊおよび予備放電用の電極７
に関連するフイードスルー８ａ，８ｃに対応する
部分には孔が設けられており、これらのフイード
スルーは、コバール合金製のキヤツプ１３…１３
を介してアルミナ・セラミツクス円筒１０に固定
されている。 The alumina ceramic cylinder 10 and stainless steel plates 20a, 20b arranged on both end faces are connected via Kovar alloy cylinders 12a, 12b. Feedthroughs 6a to 6j related to the main discharge electrodes 50a and 50b of the alumina ceramic cylinder 10 and the preliminary discharge electrode 7
Holes are provided in portions corresponding to the feedthroughs 8a, 8c related to the feedthroughs, and these feedthroughs are connected to the caps 13...13 made of Kovar alloy.
It is fixed to the alumina ceramic cylinder 10 via.
各部材の組立・結合はエポキシ樹脂等による接
着法（従来法）は行わず、ろう付け、アーク溶
接、粉末ガラスを用いた接着法で行つてある。 The various parts are assembled and joined by brazing, arc welding, and powder glass, rather than using epoxy resin (conventional methods).
すなわち、セラミツクス円筒１０とコバール合
金円筒１２ａ，１２ｂは、セラミツクス円筒１０
の結合部をあらかじめメタライズした後に、この
メタライズ部分とコバール合金円筒１２ａ，１２
ｂをろう付けする。 That is, the ceramic cylinder 10 and the Kovar alloy cylinders 12a and 12b are the same as the ceramic cylinder 10.
After metalizing the joint part in advance, this metallized part and the Kovar alloy cylinders 12a, 12
Braze b.
コバール合金円筒１２ａ，１２ｂとステンレス
鋼板２０ａ，２０ｂはアーク溶接法で接続する。
ステンレス鋼円板２０ａ，２０ｂとステンレス鋼
円筒３０ａ，３０ｂはアーク溶接法で接続する。
ステンレス鋼円筒３０ａ，３０ｂとふつ化マグネ
シウム窓板４ａ，４ｂの結合は粉末ガラスを加熱
溶融することによつて結合する接着法によつてい
る。 The Kovar alloy cylinders 12a, 12b and the stainless steel plates 20a, 20b are connected by arc welding.
The stainless steel disks 20a, 20b and the stainless steel cylinders 30a, 30b are connected by arc welding.
The stainless steel cylinders 30a, 30b and the magnesium fluoride window plates 4a, 4b are bonded by an adhesive method in which they are bonded by heating and melting powdered glass.
フイードスルー６ａ〜６ｊ，８ａ，８ｃとコバ
ール合金製のキヤツプ１３…１３、コバール合金
製のキヤツプ１３…１３とセラミツクス円筒１０
は、ろう付け法によつて行われる。 Feed throughs 6a to 6j, 8a, 8c and Kovar alloy caps 13...13, Kovar alloy caps 13...13 and ceramic cylinder 10
is carried out by brazing.
この第４図に説明したレーザ装置の外管はセラ
ミツクスを成形したものであるから、高温まで加
熱できるため、排気時に加熱してレーザ管内壁に
吸着したガスを極力少なくすることができる。 Since the outer tube of the laser device illustrated in FIG. 4 is made of ceramic, it can be heated to a high temperature, so that the amount of gas adsorbed on the inner wall of the laser tube by heating during exhaust can be minimized.
管壁材のアルミナ・セラミツクスはハロゲンガ
スに対して耐久性が大である上に高温・加熱が可
能で、かつ組織が緻密であるから、希ガス・ハロ
ゲン・エキシマレーザの封じ切り管材料として適
当である。また、ステンレス鋼はハロゲンガスに
対する耐久性が金属のうちでは大きく、これも封
じ切り管材料として適当である。 Alumina/ceramics for tube wall materials is highly durable against halogen gas, can be heated at high temperatures, and has a dense structure, making it suitable as sealing tube material for rare gas, halogen, and excimer lasers. It is. Furthermore, stainless steel has the highest durability against halogen gas among metals, and is also suitable as a sealing pipe material.
このように外管をアルミナ・セラミツクスとし
た希ガス・ハロゲン・エキシマレーザ装置（以下
第４図の装置と言う）と第１図に関連して説明し
た外管をアクリルとした希ガス・ハロゲン・エキ
シマレーザ装置（以下第１図の装置と言う）を条
件を揃えて比較すると前者の方が遥かに長い時間
安定して動作することが確認できる。 In this way, there is a rare gas/halogen excimer laser device with an outer tube made of alumina ceramics (hereinafter referred to as the device in Fig. 4), and a rare gas/halogen excimer laser device with an acrylic outer tube as explained in connection with Fig. 1. When comparing the excimer laser device (hereinafter referred to as the device shown in FIG. 1) under the same conditions, it can be confirmed that the former operates stably for a much longer time.
何れの管にも波長248nano ｍを発生するKrF
（ふつ化クリプトン）の希ガス・ハロゲン・エキ
シマレーザのレーザ媒質ガスとしてクリプトン
（Kr）36トール、ふつ素（F2）２トール、ヘリウ
ム（He）1162トールをレーザ管内に封入する。 KrF that generates wavelength 248 nano m in both tubes
Krypton (Kr) 36 Torr, fluorine (F 2 ) 2 Torr, and helium (He) 1162 Torr are sealed in the laser tube as laser medium gases for a rare gas (krypton fluoride) halogen excimer laser.
主たる放電は容量32nano Ｆのキヤパシタを電
23kVで充電して得られる電気エネルギーで、予
備的な放電は容量6nano Ｆのキヤパシタを電圧
16kVで充電して得られる電気エネルギーで、か
つ予備的な放電が始まつてから約１マイクロ秒後
に主なる放電が始まるように、レーザ管をパルス
放電させる。なお放電の間隔は１秒間に１回とす
る。 The main discharge is a capacitor with a capacity of 32 nano F.
With the electrical energy obtained by charging at 23kV, preliminary discharge is performed by applying a voltage to a capacitor with a capacity of 6 nano F
The laser tube is pulse-discharged with the electrical energy obtained by charging at 16 kV, and the main discharge begins approximately 1 microsecond after the preliminary discharge begins. Note that the discharge interval is once per second.
第４図の装置では最初170KWの出力で発振し、
その後約約４×105回の放電までレーザ発振可能
である。 The device shown in Figure 4 initially oscillates with an output of 170KW,
After that, laser oscillation is possible until about 4×10 5 discharges.
これに対して第１図の装置では、最初110KW
の出力でレーザ発振したものが、100回の発光で
レーザ発振を示さなくなつた。 On the other hand, in the device shown in Figure 1, the initial power is 110KW.
The laser oscillated with an output of 100 times, but no longer showed any laser oscillation.
このように第４図の装置の寿命が向上したのは
アルミナ・セラミツクス管を加熱排気できるの
で、有害ガスの発生や水の発生を少なくし管内の
ハロゲンガスの減少を防止できたからである。 The life of the device shown in FIG. 4 has been improved in this way because the alumina ceramic tube can be heated and evacuated, thereby reducing the generation of harmful gases and water and preventing the reduction of halogen gas inside the tube.
発明者等が第４図の装置のレーザ発振停止の原
因を検討したところ、主なる放電を行う電極に使
用したコバール合金が原因であることがわかつ
た。コバール合金はアルミナ・セラミツクスと膨
張係数が近い。 When the inventors investigated the cause of the stoppage of laser oscillation in the device shown in FIG. 4, they found that the cause was the Kovar alloy used in the electrode that performs the main discharge. Kovar alloy has a coefficient of expansion similar to that of alumina ceramics.
コバール合金の線膨張係数は5.0×10-61／℃）、
アルミナ・セラミツクの線膨張係数は6.5×
10-61／℃である。 The linear expansion coefficient of Kovar alloy is 5.0×10 -6 1/℃),
The linear expansion coefficient of alumina/ceramic is 6.5×
10 -6 1/℃.
レーザ管を加熱して、軸方向の伸びを考えたと
き、電極の熱膨張はアルミナ・セラミツクス管の
熱膨張と同程度でなければならない。もしこれが
満たされないと、コバール一部材１３とセラミツ
クス管１０の結合部で大きな歪みが発生し、メタ
ライズ層の剥離あるいは、セラミツクス管が破壊
する。以上の理由によりレーザ管加熱時の破壊を
避けるために電極にコバールを用いなければなら
ないが、このコバールの性質によつてレーザ装置
の寿命が決められている。 When heating the laser tube and considering its axial elongation, the thermal expansion of the electrode must be comparable to that of the alumina ceramic tube. If this condition is not met, a large strain will occur at the joint between the Kovar member 13 and the ceramic tube 10, resulting in peeling of the metallized layer or destruction of the ceramic tube. For the reasons mentioned above, Kovar must be used for the electrodes in order to avoid destruction during heating of the laser tube, and the life of the laser device is determined by the properties of Kovar.
すなわちコバールは放電時のスパツタリングが
大で、スパツタしたコバール粉末が管内を漂つて
窓板に付着し、紫外線透過率を著しく低下させて
いる。 That is, Kovar causes a lot of sputtering during discharge, and the spattered Kovar powder floats inside the tube and adheres to the window plate, significantly reducing the ultraviolet transmittance.
また、コバールは放電中にハロゲンガスと反応
し、その結果管内のハロゲンガス量が低下してレ
ーザ発振が停止することになつた。 Additionally, Kovar reacted with halogen gas during discharge, and as a result, the amount of halogen gas in the tube decreased and laser oscillation stopped.
（発明の目的）
本発明の目的は従来の希ガス・ハロゲン・エキ
シマレーザ装置の封じ切り管、封じ切り管内の電
極、封じ切り管内のガスの相互の関連において発
生する問題を解決し、より長い時間安定して動作
することができる希ガス・ハロゲン・エキシマレ
ーザ装置を提供することにある。(Object of the Invention) The purpose of the present invention is to solve the problems that occur in the mutual relationship between the sealed tube, the electrode in the sealed tube, and the gas in the sealed tube in the conventional rare gas/halogen excimer laser device, and to The object of the present invention is to provide a rare gas halogen excimer laser device that can operate stably over time.
（発明の構成と作用）
（発明の構成）
前記目的を達成するために本発明による希ガ
ス・ハロゲン・エキシマレーザ装置は耐熱性の管
壁内に管軸に沿つて配置される放電電極を複数本
のフイールドスルーにより前記レーザ管壁に固定
する形式の希ガス・ハロゲン・エキシマレーザ装
置において、前記放電電極の基本形状を前記耐熱
性の管壁材料と線膨張係数がほぼ同じである金属
により形成しその表面にハロゲンガスに対して耐
食性の大きい金属層を形成して構成されている。
前記構成によれば、前述した問題は総て解決さ
れ、高温加熱のできる封じ切りレーザ管を用いた
希ガス・ハロゲン・エキシマレーザ装置の理想と
する基本的な条件を総て満たすことができる。(Structure and operation of the invention) (Structure of the invention) In order to achieve the above object, the rare gas halogen excimer laser device according to the present invention includes a plurality of discharge electrodes arranged along the tube axis within the heat-resistant tube wall. In a rare gas halogen excimer laser device that is fixed to the laser tube wall by field-through, the basic shape of the discharge electrode is made of a metal whose linear expansion coefficient is almost the same as the heat-resistant tube wall material. It is constructed by forming a metal layer with high corrosion resistance against halogen gas on its surface.
According to the above structure, all of the above-mentioned problems are solved, and all the basic conditions ideal for a rare gas halogen excimer laser device using a sealed laser tube capable of high temperature heating can be satisfied.
（実施例の説明）
以下図面を参照して本発明をさらに詳しく説明
する。(Description of Examples) The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings.
第６図は、本発明による希ガス・ハロゲン・エ
キシマレーザ装置で使用する主放電電極の実施例
を示す長手方向断面図、第７図は同じく短手方向
の断面図である。この主放電電極１４を母体金属
はコバール金属である。コバール金属部分を図中
１４ａで示してある。主放電電極１４の母体金属
部分の長さは、40cm、高さ１cm、幅1.3cmである。 FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the main discharge electrode used in the rare gas halogen excimer laser device according to the present invention, and FIG. 7 is a lateral sectional view thereof. The base metal of this main discharge electrode 14 is Kovar metal. The Kovar metal portion is indicated by 14a in the figure. The base metal portion of the main discharge electrode 14 has a length of 40 cm, a height of 1 cm, and a width of 1.3 cm.
図中上方向に現れる各稜線はエツジができない
ように丸めてある。これは図中矢印の示す方向に
電界をかけ放電を行わせる場合に一様な放電面が
形成されるようにするためである。 Each ridgeline appearing upward in the figure is rounded to prevent edges. This is to ensure that a uniform discharge surface is formed when an electric field is applied in the direction indicated by the arrow in the figure to cause discharge.
前記母体金属部分１４ａの表面に溶射法によつ
てアルミニウム層１４ｂを形成する。 An aluminum layer 14b is formed on the surface of the base metal portion 14a by thermal spraying.
溶射法は金属粉末を高温高速のガスによつて対
象物に吹き付けて、高温の金属微粉を対象物に強
い結合力で付着あるいは溶着させる技術である。 Thermal spraying is a technique in which metal powder is sprayed onto an object using high-temperature, high-velocity gas, so that the high-temperature fine metal powder adheres or welds to the object with strong bonding force.
この実施例では、溶射法によりアルミニウム層
１４ｂは約0.5mmの厚さで母体金属であるコバー
ル金属表面に付着した。 In this example, the aluminum layer 14b was attached to the surface of Kovar metal, which is the base metal, to a thickness of about 0.5 mm by thermal spraying.
なおこの厚さは10μｍ〜1.0mm位の範囲で任意に
調整できる。 Note that this thickness can be arbitrarily adjusted within the range of about 10 μm to 1.0 mm.
この溶射によつて得られたアルミニウム層１４
ｂは緻密であり、通常のアルミニウムと全く変わ
らない。 Aluminum layer 14 obtained by this thermal spraying
b is dense and no different from normal aluminum.
またこの溶射によつて得られた主電極１４を単
体で400℃までの加熱をしたが、アルミニウム層
１４ｂは剥離しなかつた。 Furthermore, although the main electrode 14 obtained by this thermal spraying was individually heated to 400° C., the aluminum layer 14b did not peel off.
前記工程で形成された一対の主電極１４を第４
図に関連して説明した従来の希ガス・ハロゲン・
エキシマレーザ装置の主電極５０ａ，５０ｂの位
置に全く同様にして配置する。 The pair of main electrodes 14 formed in the above process are
Conventional noble gas, halogen,
They are arranged in exactly the same manner as the main electrodes 50a and 50b of the excimer laser device.
レーザ管を約300℃で６時間加熱しながら排気
した後にクリプトン（Kr）を36トール、フツ素
（F2）を２トール、ヘリウム（He）を1162トール
封入し封じ切る。 After heating the laser tube at about 300° C. for 6 hours and evacuating the tube, it is sealed with 36 torr of krypton (Kr), 2 torr of fluorine (F 2 ), and 1162 torr of helium (He).
前記のようにして製造された実施例装置の試験
結果を説明する。 The test results of the example device manufactured as described above will be explained.
主なる放電のエネルギーとしては、容量
32nano Ｆのキヤパシタを電圧23KVで充電して
得られる電力を用い、また予備的な放電のエネル
ギーは容量6nano Ｆのキヤパシタを電圧16KVで
充電して得られる電力を用いる。 The main discharge energy is capacity
The power obtained by charging a 32 nano F capacitor with a voltage of 23 KV is used, and the energy for preliminary discharging is the power obtained by charging a 6 nano F capacitor with a voltage of 16 KV.
予備的な放電が始まつてから約１マイクロ秒後
に主なる放電が始まるようにして、レーザ装置を
毎秒１回の割合でパルス放電させた。 The laser device was pulsed once per second, with the main discharge starting approximately 1 microsecond after the preliminary discharge had begun.
発振が停止するまで連続的に動作させたとこ
ろ、約５×106回の放電が可能であることが判明
した。 When the device was operated continuously until oscillation stopped, it was found that approximately 5×10 6 discharges were possible.
第８図は主放電電極１４のさらに他の実施例の
長手方向断面図である。 FIG. 8 is a longitudinal sectional view of still another embodiment of the main discharge electrode 14.
第６図および第７図に示した実施例は母体金属
のコバール１４ａの全面をアルミニウム層１４ｂ
で覆つた。 In the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the entire surface of the base metal Kovar 14a is covered with an aluminum layer 14b.
I covered it with
この実施例は第８図のように主放電電極１４の
放電側の面だけをアルミニウム層１４ａで覆うよ
うにしたものである。 In this embodiment, only the discharge side surface of the main discharge electrode 14 is covered with an aluminum layer 14a as shown in FIG.
全面に被覆する方が優れているが、この放電側
の面だけを。アルミニウム層１４ａで覆うことに
よつても、十分な延命効果を期待できる。 It is better to cover the entire surface, but only this side on the discharge side. A sufficient life extension effect can also be expected by covering with the aluminum layer 14a.
この理由は、ハロゲンガスは放電によつてより
強く活性化されて周囲物質と反応するが、放電領
域をはずれれば、反応性が弱くなるからである。
すなわち、放電面だけをハロゲンガスと反応しに
くいアルミニウムで蔽うのみでも有効となる。 The reason for this is that halogen gas is more strongly activated by discharge and reacts with surrounding substances, but its reactivity becomes weaker when it leaves the discharge region.
That is, it is effective to cover only the discharge surface with aluminum, which does not easily react with halogen gas.
アルミニウムで被覆されていない所は加工が容
易であるから、フイードスルーの結合作業には便
利である。 The parts not coated with aluminum are easy to process, so they are convenient for joining work of feedthroughs.
前述の実施例では主放電電極に耐食性の大きい
金属としてアルミニウムを用いたが、ニツケル、
コバルト、ステンレス鋼でも同様の効果が確かめ
られた。 In the above example, aluminum was used as a metal with high corrosion resistance for the main discharge electrode, but nickel,
Similar effects were confirmed with cobalt and stainless steel.
（発明の効果の説明）
以上説明したように、本発明による希ガス・ハ
ロゲン・エキシマレーザ装置は、放電管の基本形
状を耐熱性の管壁材料を用いているから、耐熱性
の管壁材料の充分なガス出しが可能である。また
前記管壁に固定される主放電電極を前記耐熱性の
管壁材料と略おなじ膨張係数をもつ金属材料で形
成してあるので、温度の変化により歪が発生しな
い。(Description of Effects of the Invention) As explained above, the rare gas halogen excimer laser device according to the present invention uses a heat-resistant tube wall material for the basic shape of the discharge tube. Sufficient gas release is possible. Further, since the main discharge electrode fixed to the tube wall is made of a metal material having substantially the same coefficient of expansion as the heat-resistant tube wall material, no distortion occurs due to temperature changes.
前記主放電電極の表面にハロゲンガスに対して
耐食性の大きい金属層を形成してあるから内部の
金属の散逸や、ハロゲンガスとの化合は防止され
長い時間安定して動作する希ガス・ハロゲン・エ
キシマレーザ装置が得られる。 Since a metal layer with high corrosion resistance against halogen gas is formed on the surface of the main discharge electrode, dissipation of the internal metal and combination with halogen gas are prevented, allowing stable operation over long periods of time. An excimer laser device is obtained.
第９図に先に説明した従来装置と本発明による
装置の寿命試験の結果をまとめて示してある。 FIG. 9 summarizes the results of the life test of the conventional device and the device according to the present invention described above.
縦軸は出力（KW）、横軸は発振回数を対数で
示している。図においての示す曲線が第１図の
装置の特性、の示す曲線が第４図の装置の特
性、の示す曲線が本発明による装置の特性を示
している。 The vertical axis shows the output (KW), and the horizontal axis shows the number of oscillations in logarithm. The curves shown in the figure show the characteristics of the device in FIG. 1, the curves shown in FIG. 4 show the characteristics of the device according to the invention, and the curves shown in FIG.
本発明の電極を用いたレーザ管が長寿命となつ
たのは、アルミニウムを使うことによつて電極ス
パツタリングが少なくなり、窓板が汚れにくくな
つたこと、電極のハロゲンガスに対する耐久性が
増した結果、ハロゲンガスの減少が防止されるよ
うになつたことによる。 The reason why the laser tube using the electrode of the present invention has a long life is that the use of aluminum reduces electrode sputtering, makes the window plate less likely to get dirty, and increases the durability of the electrode against halogen gas. As a result, the reduction in halogen gas has been prevented.
第１図は希ガス・ハロゲン・エキシマレーザ装
置の従来例を示す斜視図である。第２図は前記装
置のレーザ管の断面図である。第３図は予備的な
放電の電極を取り出して示した図である。第４図
は希ガス・ハロゲン・エキシマレーザ装置の他の
従来例を示す斜視図である。第５図は第４図の装
置のレーザ管の断面図である。第６図は本発明に
よる希ガス・ハロゲン・エキシマレーザ装置で使
用する主放電電極の実施例の長手方向断面図であ
る。第７図は同短手方向断面図である。第８図は
前記主放電電極の変形例を示す長手方向断面図で
ある。第９図は先に説明した従来装置と本発明に
よる装置の寿命試験の結果をまとめて示したグラ
フである。
１……アクリル樹脂製の円筒（外管）、２ａ，
２ｂ……アクリル板、３ａ，３ｂ……アクリル円
筒、４ａ，４ｂ４……ふつ化マグネシウムの窓
板、５ａ，５ｂ……主放電電極（アルミニウム）、
６ａ〜６ｌ……フイードスルー、７……予備放電
電極、８ａ〜８ｃ……フイードスルー、１０……
アルミナ・セラミツクス円筒（外管）、１２ａ，
１２ｂ……コバール合金円筒、１３……コバール
合金製のキヤツプ、１４……主放電電極、１４ａ
……コバール合金部、１４ｂ……アルミニウム被
覆部、２０ａ，２０ｂ……ステンレス鋼板、３０
ａ，３０ｂ……ステンレス鋼円筒、５０ａ，５０
ｂ……主放電電極（コバール合金）。
FIG. 1 is a perspective view showing a conventional example of a rare gas halogen excimer laser device. FIG. 2 is a cross-sectional view of the laser tube of the device. FIG. 3 is a diagram showing a preliminary discharge electrode taken out. FIG. 4 is a perspective view showing another conventional example of a rare gas halogen excimer laser device. FIG. 5 is a cross-sectional view of the laser tube of the apparatus of FIG. 4. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the main discharge electrode used in the rare gas halogen excimer laser device according to the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of the same in the transverse direction. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a modification of the main discharge electrode. FIG. 9 is a graph summarizing the results of the life test of the conventional device described above and the device according to the present invention. 1...Acrylic resin cylinder (outer tube), 2a,
2b...acrylic plate, 3a, 3b...acrylic cylinder, 4a, 4b4...magnesium fluoride window plate, 5a, 5b...main discharge electrode (aluminum),
6a to 6l...Feed through, 7...Preliminary discharge electrode, 8a to 8c...Feed through, 10...
Alumina ceramic cylinder (outer tube), 12a,
12b... Kovar alloy cylinder, 13... Kovar alloy cap, 14... Main discharge electrode, 14a
... Kovar alloy part, 14b ... Aluminum coating part, 20a, 20b ... Stainless steel plate, 30
a, 30b...Stainless steel cylinder, 50a, 50
b... Main discharge electrode (Kovar alloy).
Claims (1)
電電極を複数本のフイールドスルーにより前記レ
ーザ管壁に固定する形式の希ガス・ハロゲン・エ
キシマレーザ装置において、前記放電電極の基本
形状を前記耐熱性の管壁材料と線膨張係数がほぼ
同じである金属により形成しその表面にハロゲン
ガスに対して耐食性の大きい金属層を形成して構
成したことを特徴とする希ガス・ハロゲン・エキ
シマレーザ装置。 ２ 前記ハロゲンガスは、フツ素、塩素、臭素の
１または２以上の組合せによるガスである特許請
求の範囲第１項記載の希ガス・ハロゲン・エキシ
マレーザ装置。 ３ 前記ハロゲンガスに対して耐食性の大きい金
属層は、アルミニウム、ニツケル、コバルト、ス
テンレス鋼のいずれか１つである特許請求の範囲
第１項記載の希ガス・ハロゲン・エキシマレーザ
装置。 ４ 前記耐熱性管壁材料はアルミナ・セラミクス
であり、前記レーザ管管壁材料と線膨張係数がほ
ぼ同じである金属はコバールである特許請求の範
囲第１項記載の希ガス・ハロゲン・エキシマレー
ザ装置。 ５ 前記耐熱性管壁材料はアルミナ・セラミクス
であり、前記レーザ管管壁材料と線膨張係数がほ
ぼ同じである金属はコバールであり、前記希ガス
は、クリプトンおよびヘリウムの混合ガスであ
り、前記ハロゲンガスはフツ素ガスであり、前記
ハロゲンガスに対して耐食性の大きい金属層はア
ルミニウム層である特許請求の範囲第１項記載の
希ガス・ハロゲン・エキシマレーザ装置。 ６ 前記放電電極の放電面に対面する面以外に少
なくとも前記ハロゲンガスに対して耐食性の大き
い金属層で覆われていない部分が設けられている
特許請求の範囲第１項記載の希ガス・ハロゲン・
エキシマレーザ装置。[Scope of Claims] 1. In a rare gas halogen excimer laser device in which a discharge electrode arranged along the tube axis within a heat-resistant tube wall is fixed to the laser tube wall by a plurality of field-throughs, The basic shape of the discharge electrode is formed of a metal whose coefficient of linear expansion is almost the same as that of the heat-resistant tube wall material, and a metal layer having high corrosion resistance against halogen gas is formed on the surface thereof. A rare gas/halogen excimer laser device. 2. The rare gas halogen excimer laser device according to claim 1, wherein the halogen gas is a gas containing one or a combination of two or more of fluorine, chlorine, and bromine. 3. The rare gas halogen excimer laser device according to claim 1, wherein the metal layer having high corrosion resistance against halogen gas is made of any one of aluminum, nickel, cobalt, and stainless steel. 4. The rare gas halogen excimer laser according to claim 1, wherein the heat-resistant tube wall material is alumina ceramics, and the metal whose linear expansion coefficient is substantially the same as that of the laser tube wall material is Kovar. Device. 5. The heat-resistant tube wall material is alumina ceramics, the metal whose coefficient of linear expansion is almost the same as that of the laser tube wall material is Kovar, and the rare gas is a mixed gas of krypton and helium; 2. The rare gas halogen excimer laser device according to claim 1, wherein the halogen gas is fluorine gas, and the metal layer having high corrosion resistance against the halogen gas is an aluminum layer. 6. The rare gas/halogen/discharge electrode according to claim 1, wherein at least a portion other than the surface facing the discharge surface of the discharge electrode is provided that is not covered with a metal layer having high corrosion resistance against the halogen gas.
Excimer laser equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10344683A JPS59227183A (en) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | Rare gas-halogen-excimer laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10344683A JPS59227183A (en) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | Rare gas-halogen-excimer laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59227183A JPS59227183A (en) | 1984-12-20 |
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Family
ID=14354253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10344683A Granted JPS59227183A (en) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | Rare gas-halogen-excimer laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS59227183A (en) |
Families Citing this family (14)
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-
1983
- 1983-06-07 JP JP10344683A patent/JPS59227183A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59227183A (en) | 1984-12-20 |
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