JPH05259537A - エキシマレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電発生部のガス流動を効率良くよどみなく
行え、しかもガス流動部を小型化可能なエキシマレーザ
装置を提供すること。 【構成】 エキシマレーザ装置のガス循環系における陽
極３及び陰極４とクロスフローファン２との間に流路体
１１を設け、流路体１１にガスの入口から出口にかけて
拡がる開口を設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エキシマレーザ装置
の放電励起方式発振器におけるガス流動部の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、エキシマレーザは励起状態におい
てのみ存在する分子によるレーザであって、反転分布が
持続し、高効率、大出力の短波長レーザが得られるので
その発振器の開発が活発に行われている。

【０００３】従来のエキシマレーザ装置の発振器には、
図９に例示する如き放電励起方式のものがある。この発
振器は、ガス流動部と回路部とにより成る。ガス流動部
は、数気圧のガスを大きな密閉容器１内に充填してその
内部にガス循環系を構成して成る。このガス循環系は、
クロスフローファン２で送られたガスを、陽極３と陰極
４との間で予備電離ピン５を配置した放電発生部を通
し、さらに熱交換器６に送り、これによりクロスフロー
ファン２に戻すという循環系である。

【０００４】この回路部は、いわゆる容量移行、自動予
備電離型回路であって、ピーキングコンデンサ７、電流
導入端子８、ストレージコンデンサ９、スイッチング素
子であるサイラトロン１０及び図示しないストレージコ
ンデンサ充電用の直流高電圧電源により構成する。

【０００５】そして、ガス流動部内でガスを循環させな
がら、放電発生部において、予備電離ピン５部分で発す
る紫外線によってガスを予備電離し、この直後、陽極３
と陰極４との間で高電圧を加えることによりパルス状の
グロー放電を形成させ、レーザを発生させるものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のエ
キシマレーザ発振器では、放電発生部における放電を安
定させるため、電極間のガス流動を効率良く行い、よど
みないフローパターンにしなければならない。このよう
に、放電発生部によどみない安定なガスの流れ状態を作
り出すためには、クロスフローファン２を大型化してそ
の性能を向上し、また密閉容器１をはじめとするガス循
環系部分のガス流れ場を乱さないため、ガス流動の向き
を急激に変化させないようガス流動部全体を大型にしな
ければならないという問題があった。

【０００７】本発明は上述の点に鑑み、放電発生部のガ
ス流動を、効率良くかつよどみなく行え、しかもガス流
動部を小型化可能なエキシマレーザ装置を新たに提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のエキシマレーザ
装置は、レーザのガス循環系における放電発生部と、フ
ァンとの間の流路上に流路体を配置し、この流路体をガ
スの入口から出口にかけて拡がるような開口をもつもの
に構成したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上述のように構成することにより、放電発生部
から出てきたガスの圧力を短い距離で回復できその分だ
けガス循環系のガス流路を短くできる。さらに、流路体
によるガスの圧力回復率が大きいことからファンに大き
な負担がかからないので、能力の小さな小型ファンを用
いることができる。しかもガス循環系全般でガスの渦流
やよどみをなくすことができ、発振器の放電発生部にお
ける放電安定性を良好にできるものである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明のエキシマレーザ装置の一実施
例を図１ないし図８によって説明する。なお、この図１
ないし図８において、前述した図９に示す従来例に対応
する部分には同一符号を付すこととし、その詳細な説明
を省略する。本発明装置の概略構成を示す図１で、１は
密閉容器、２はクロスフローファン、３は陽極、４は陰
極、５は予備電離ピン、６は熱交換器、１１は流路体
（ディフューザ）である。この流路体１１は、図２にも
示す如く放電状態の陽極３と陰極４との間を通ってきた
ガスのもつ運動エネルギを圧力エネルギに変えるため断
面積を入口から出口に向けて次第に広く形成したもので
ある。

【００１１】流路体１１は、陽極３と陰極４とのガス出
口側近傍にその断面積の小さい入口が位置し、クロスフ
ローファン２の近くにその断面積の大きい出口が位置す
るように配置する。すなわち、図１に示す如く放電発生
部から直接クロスフローファン２に至る流路上に流路体
１１を配置するものである。このように流路体１１は放
電発生部に近接して配置するものであるため、絶縁材で
形成する。

【００１２】流路体１１は、図２に示す入口から出口に
かけて拡がる拡がり角θを圧力損失が最小となる角θ＝
４度〜５度にする。これにより、流れ場の流路断面積が
最も小さい放電発生部からクロスフローファン２へ至る
流路においてのガスの圧力回復を早め、クロスフローフ
ァン２の負担を軽減でき、ひいてはガス流動部を小型化
できる。

【００１３】ここで流路体１１の拡がり角θを４度から
５度に設定するのは次の理由による。まず、図４に示す
拡がり角θを種々の値に設定して流路体１１の効率を測
定したところ図５に示す結果を得た。なおここでｑは流
量、ｐは圧力、Σは断面積を表す。この結果拡がり角θ
が４度から５度付近におてい流路体１１の最大圧力回復
効率が存在するので流路体１１の拡がり角θを上述の如
く決めたものである。

【００１４】また流路体１１を用いることによって、ガ
スの圧力回復が実現されることを確認するため実験を行
ったところ図６、図７及び図８に示す如き結果を得た。
この図６は流路体１１を用いた場合、図７はノズルを用
いた場合、図８はオリフィスを用いた場合であり、各図
に示した圧力線図より明らかに流路体を用いたものが圧
力回復の度合が最大で、かつ早期に圧力を回復できるこ
とが解った。

【００１５】流路体１１は、図１に示す如くその流れ方
向の直線軸線に対し対称に構成するものに限られること
はなく、図３に例示する如く曲線の軸線に対応して曲線
状に形成しても良い。要するに、拡がり角θが相対的に
４度から５度程度になるよう流路体１１の入口と出口の
断面積比を設定し、流路体１１の全長を設定すれば良い
ものである。すなわち、流路体１１を図１の如く直線状
に形成しても、図３の如く曲線状に形成しても、各全長
を等しく、かつ各入口の断面積を等しくし、各出口の断
面積を等しくすれば拡がり角θを４度から５度に取った
ことによる効果は同様になるものである。

【００１６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のエキシマレ
ーザ装置によれば、レーザのガス循環系における放電発
生部と、ファンとの間の流路上に流路体を配置し、この
流路体をガスの入口から出口にかけて拡がるような開口
をもつものに構成したので、放電発生部から出てきたガ
スの圧力回復を早くできるから、その分だけガス循環系
のガス流路を短くできるのでガス流動部を小型化でき
る。さらに流路体によるガスの圧力回復率が大きいこと
からファンに大きな負担がかからないので、能力の小さ
な小型ファンを用いることができる。しかもガス循環系
全般でガスの渦流やよどみをなくすことができるので、
この流路体を高繰反しエキシマレーザ装置発振器に用い
れば、その放電安定性を良くして、装置の性能向上を図
れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエキシマレーザ装置の一実施例を示す
ガス流動部の縦断面概略構成説明線図。

【図２】上記実施例の放電発生部にある電極と流路体と
を取り出して示す斜視図。

【図３】上記実施例の流路体の他の構成例を示す説明線
図。

【図４】上記実施例の流路体の拡がり角の実験モデルを
例示する説明線図。

【図５】上記実施例の流路体の各種実験モデルにおける
流路体効率と拡がり角との関係を示す説明線図。

【図６】上記実施例の流路体のガス圧力回復効果を試す
ための実験例を示す説明線図。

【図７】上記実施例の流路体との比較のためのノズルを
用いた場合の実験例を示す説明線図。

【図８】上記実施例の流路体との比較のためのオリフィ
スを用いた場合の実験例を示す説明線図。

【図９】従来のエキシマレーザ装置を励磁する縦断面説
明線図。

【符号の説明】

１…密閉容器、２…クロスフローファン、３…陽極、４
…陰極、１１…流路体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発振器における放電発生部の電極間を通
   るガス循環系に、レーザのガスをファンによって循環さ
   せるようにしたエキシマレーザ装置において、上記電極
   と上記ファンとのガス流路上に流路体を設け、当該流路
   体にガス入口から出口にかけて拡がる開口を設けたこと
   を特徴とするエキシマレーザ装置。