JPH0567828A - Ultraviolet pulsed gas laser with pre-discharge electrode - Google Patents

Ultraviolet pulsed gas laser with pre-discharge electrode

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JPH0567828A
JPH0567828A JP22574291A JP22574291A JPH0567828A JP H0567828 A JPH0567828 A JP H0567828A JP 22574291 A JP22574291 A JP 22574291A JP 22574291 A JP22574291 A JP 22574291A JP H0567828 A JPH0567828 A JP H0567828A
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JP22574291A
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Inventor
Motohiro Arai
基尋 新井
Original Assignee
Nec Corp
日本電気株式会社
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Abstract

PURPOSE:To prevent a failure of arc discharge while realizing a long operation of gas laser by adjusting the spacing between pre-discharge electrodes through an electrical or optical measurement of the spacing. CONSTITUTION:A pulsed gas laser includes a voltage probe 1 for detecting the voltage between first and second ionizing electrodes 2 and 3, and a positioning mechanism 4 for the electrodes. A maximum voltage between the electrodes 2 and 3 before an arc discharge starts is detected by a signal processor 5, and this signal is used by the positioning mechanism 4 to adjust the position of the electrode 2 in such a manner that the electrode spacing becomes constant. Instead of the probe, a monitor camera may be used to measure the electrode spacing through a window opened in the side wall of the laser cavity. Since the spacing between the pre-discharge electrodes is maintained constant, a long period of laser operation is possible, and laser gas and associated parts last long.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、予備電離電極間の間隔を調整する手段を備えた紫外線予備電離パルスガスレーザ(以下ガスレーザと略記する)に関するものである。 The present invention relates to relates to the preionization electrode spacing ultraviolet preionization pulse gas laser with a means for adjusting the (hereinafter referred to as gas laser).

【0002】 [0002]

【従来の技術】ガスレーザの一種であるエキシマレーザの構造例を図6に示す。 The structure of the excimer laser is a kind of the Related Art gas laser shown in FIG. このガスレーザについては、文献「電子情報通信学会研究会資料」OQE85−84 This gas laser, the literature "Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Society documentation" OQE85-84
(1985年)に詳細に記載されている。 It is described in detail in (1985). この従来例では、レーザガスを封じ込めるレーザ容器、高電圧のエネルギーを蓄えるメインコンデンサとメインコンデンサを放電させそのエネルギーをピーキングコンデンサに移行させるスパークギャップ、ピーキングコンデンサに移行したエネルギーによりレーザガスを励起する放電を起こさせる放電電極および空隙を介して対向する第1の予備電離電極21および第2の予備電離電極22からなる予備電離電極対が複数個配置されている予備電離部などから構成されている。 In this conventional example, a laser container for containing laser gas, spark gap to shift the energy to discharge the main capacitor and the main capacitor for storing the energy of the high voltage to the peaking capacitor, a discharge to excite the laser gas by the energy shifts to the peaking capacitor Oko preionization electrode pair consisting of a first pre-ionization electrode 21 and the second preionization electrode 22 is composed of such preionization unit being plural arranged to face each other with a discharge electrode and a gap is. このガスレーザにおいて、レーザ光を発振させるためには、放電電極間のレーザガスを均一なグロー放電で励起しなければならない。 In this gas laser, in order to oscillate the laser beam has to excite the laser gas between the discharge electrodes at a uniform glow discharge. 放電電極間に均一なグロー放電を起こさせるためには、放電に先立ち予めレーザガスを予備電離させておく方法が用いられており、そのために空隙を介して対向している第1の予備電離電極21および第2の予備電離電極22間のアーク放電で発生する紫外線を用い放電電極間のレーザガスを予備電離している。 In order to cause a uniform glow discharge between the discharge electrodes, the pre-laser gas prior to discharge and is used method allowed to pre-ionization, first preionization electrode 21 are opposed to each other via the gap to its and are preionization laser gas between the discharge electrodes using the ultraviolet rays generated by arc discharge between the second preionization electrode 22.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスレーザを長時間動作させると、第1の予備電離電極21および第2の予備電離電極22が、アーク放電の電流によりスパッタされ、時間の経過とともにその間隙が広がり、アーク放電が起こり難くなる。 [SUMMARY OF THE INVENTION Incidentally, when a long time operation of the gas laser, first preionization electrode 21 and the second preionization electrode 22 is sputtered by the current of the arc discharge, the gap with the passage of time is spread, arc discharge is less likely to occur. このアーク放電が起こらないと、レーザガスを励起する放電がアーク放電になったり、アーク放電を含め放電そのものが起こらないなどの問題が生じる。 When the arc discharge does not occur or become discharge arc discharge for exciting the laser gas, problems such as discharge itself including arcing does not occur occur. この結果、レーザ出力が得られず、メインコンデンサに蓄えられたエネルギーの大半がスパークギャップで消費されるために、スパークギャップの寿命が極端に短くなる。 As a result, no laser output is obtained, for the majority of energy stored in the main capacitor is consumed by the spark gap, the life of the spark gap becomes extremely short. さらに放電電極間の放電がアーク放電になると、このアーク放電により放電電極がスパッタされ、放電電極およびレーザガスの劣化が極端に速くなる。 Further discharge between the discharge electrodes is an arc discharge, the discharge electrodes by the arc discharge is sputtered, the deterioration of the discharge electrodes and laser gas is extremely fast. 従来、このような問題に対しては、その都度装置を停止し、レーザ容器内を開放して予備電離電極間の間隙調整を行っていた。 Conventionally, against such a problem, each time stop the device has been performed a gap adjustment between the preionization electrode by opening the laser vessel.

【0004】レーザ容器は、一端大気に開放すると内壁に水分や空気成分であるガスを吸着し、ダストが入り汚れる。 [0004] Laser vessel adsorbs gas is moisture and air components on the inner wall when opened to one end atmosphere, dust contaminated enters. このために、レーザ容器内を初期の状態に復帰させるには、レーザ容器のパッシベーション、高真空排気およびベーキングをその都度行う必要があり、装置の立ち上げに長時間かかる欠点があった。 For this, in order to return the laser container to its initial state, it is necessary to carry out the passivation of the laser container, the high vacuum evacuation and baking each case, there is a disadvantage that take a long time to start-up of the device.

【0005】本発明の目的は、レーザ容器を大気中に開放せずに、予備電離電極間隔を自動的に調整できる長時間動作が可能なガスレーザを提供することにある。 An object of the present invention is a laser container without opening to the atmosphere, to provide a long-term operation is possible gas lasers preionization electrode spacing can be adjusted automatically.

【0006】 [0006]

【課題を解決するための手段】本発明によるガスレーザは、従来の構成に加えて、予備電離電極間の間隔を測定する手段と、その測定を基に予備電離電極間の間隔を調整する手段とを備えたことを特徴としている。 Gas laser according to the invention According to an aspect of, in addition to the conventional configuration, and means for measuring the distance between the preionization electrodes, means for adjusting the distance between the preionization electrodes based on the measured It is characterized by comprising a. また、予備電離電極間の間隔の測定手段として、予備電離電極対間の電圧の変化から相対的な測定を行う方法および光学的な測定を用いたことを特徴としている。 Further, as means for measuring distance between preionization electrodes is characterized by using the method and optical measurement for performing a relative measure of the change in voltage between the preionization electrode pairs. さらに、予備電離電極間の間隔調整の手段に、一方の予備電離電極が取り付けられた可動体と可動体を動かす駆動部と可動部と駆動部をつなぐシャフトからなる間隔調整手段を用いたことを特徴としている。 Furthermore, the means of adjusting the gap between the preionization electrodes, for using the distance adjusting means composed of a shaft which connects the driving portion driving portion and the movable portion for moving the one movable body preionization electrode is attached and a movable member It is characterized.

【0007】 [0007]

【作用】本発明のガスレーザは、上記したように長時間ガスレーザを動作させた時に問題になる、予備電離電極間の間隔の広がりを、予備電離電極間の電圧変化による相対的な測定や光学的な測定で検出し、その信号を基に予備電離電極間の間隔を調整している。 [Action] gas laser of the present invention, a problem when operating a long gas laser as described above, the spread of spacing between the preionization electrode, relative measurement and optical due to voltage change between preionization electrodes detected by Do measurement, and adjust the spacing between the preionization electrode based on the signal. そのために、予備電離電極間の間隔の広がりによるアーク放電の不点弧が抑えられ、一層のガスレーザの長時間動作が可能となり、レーザガスおよび部品の長寿命化が図られる。 Therefore, suppressed non-ignition of the arc discharge due to expansion of the spacing between the preionization electrode enables long-term operation of the further gas laser, the life of the laser gas and components is achieved.

【0008】 [0008]

【実施例】次に、図面を用いて本発明の実施例を説明する。 EXAMPLES Next, the examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0009】図1は本発明を用いた第1の実施例で、予備電離電極間の間隔を測定する手段として予備電離電極間の電圧を検出する電圧プローブ1を用いたガスレーザの構造図、図2は図1に示したガスレーザにおけるピーキングコンデンサの端子間電圧と予備電離電極間の電圧が合成された電圧波形、図3は本発明を用いた第2の実施例で、予備電離電極間の間隔を測定する手段にモニターカメラを用いたガスレーザの構造図、図4は本発明を用いた第3の実施例で予備電離電極間の間隔を調整する機構を示した構造図である。 [0009] Figure 1 is a first embodiment using the present invention, a structure diagram of a gas laser using a voltage probe 1 for detecting the voltage between the preionization electrode as a means of measuring the distance between the preionization electrodes, FIG. 2 voltage waveform voltage is synthesized between terminal voltage and the pre-ionization electrode of the peaking capacitor in the gas laser as shown in FIG. 1, FIG. 3 is a second embodiment using the present invention, the spacing between the preionization electrode construction of a gas laser with a monitor camera means for measuring, Fig 4 is a structural view showing a mechanism for adjusting the spacing between the preionization electrode in the third embodiment using the present invention. 図5は図1,図3の信号処理部5、10の具体的回路例を示す図である。 Figure 5 is 1, is a diagram showing a specific circuit example of the signal processing unit 5, 10 of FIG.

【0010】図1は、本発明の第1の実施例を用いたガスレーザの構造図を示しており、図6に示した従来のガスレーザと異なり、第1の予備電離電極2および第2の予備電離電極3間に加わる電圧を検出する電圧プローブ1と、第1の予備電離電極2の位置を調整する位置調整機構4を設置していることである。 [0010] Figure 1 shows a structural diagram of a gas laser with a first embodiment of the present invention, unlike the conventional gas laser shown in FIG. 6, the first pre-ionization electrode 2 and the second pre a voltage probe 1 for detecting a voltage applied between the ionizing electrode 3, is to have a position adjustment mechanism 4 for adjusting the first position of the preionization electrode 2 installed. この実施例において、電圧プローブ1により図2に示した電圧波形が計測される。 In this embodiment, the voltage waveform shown by voltage probe 1 in Figure 2 is measured. この電圧波形はピーキングコンデンサの端子間電圧と第1の予備電離電極2および第2の予備電離電極3間に加わる電圧の合成された電圧であるが、第1の予備電離電極2および第2の予備電離電極3間にアーク放電が生じていないA点からB点までの電圧は、第1の予備電離電極2および第2の予備電離電極3間に印加されている電圧に等しく、B点からC点への電圧効果はアーク放電が生じたことによる第1の予備電離電極2および第2の予備電離電極3間の電圧降下によるものである。 This voltage waveform is a composite voltage of the voltage applied between the peak voltage between the terminals of the king capacitor and first preionization electrode 2 and the second preionization electrode 3, the first pre-ionization electrode 2 and the second voltage from point a arc discharge does not occur between the preionization electrode 3 to the point B is equal to the voltage that is applied between the first pre-ionization electrode 2 and the second preionization electrode 3, the point B voltage drop to the point C is due to the voltage drop across the first preionization electrode 2 and the second preionization electrode 3 due to the arc discharge has occurred.
さらに、B点の電圧値はレーザガスの組成など一定ならば、第1の予備電離電極2および第2の予備電離電極3 Further, the voltage value at the point B if certain such composition of the laser gas, the first pre-ionization electrode 2 and the second preionization electrode 3
間の間隔に依存し、距離が離れるにしたがい上昇する。 Depending on the spacing between rises as the distance away.
このB点における電圧上昇を信号処理部5で検出し、この信号を基に位置調整機構4で、第1の予備電離電極2 Detecting a voltage rise at the point B by the signal processing unit 5, in the position adjustment mechanism 4 based on this signal, the first preionization electrode 2
の位置を調整し第2の予備電離電極3との間隔が一定になるように制御している。 Spacing position and the second preionization electrode 3 to adjust the is controlled to be constant.

【0011】信号処理部5は、図5(a)にその具体的回路例を示すように、電圧プローブの出力電圧を比較回路で基準信号と比較し、比較回路の出力が零になるように、モータ駆動回路により、位置調整機構4のモータを駆動する構成になっている。 [0011] The signal processing unit 5, as shown the specific circuit example in FIG. 5 (a), is compared with the reference signal in the comparison circuit output voltage of the voltage probes, so that the output of the comparison circuit is zero by a motor drive circuit has a structure for driving a motor position adjustment mechanism 4.

【0012】図3は、本発明の第2の実施例を用いたガスレーザの構造図を示している。 [0012] Figure 3 shows a structural view of a gas laser with a second embodiment of the present invention. 図1に示した本発明の第1の実施例と異なり、レーザ容器の側壁にのぞき窓1 Unlike the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, a window 1 except on the sidewalls of the laser vessel
1を設置し、電圧プローブの代わりにのぞき窓11を通して第1の予備電離電極2および第2の予備電離電極3 1 set up, the first preionization electrode through viewing window 11 in place of the voltage probes 2 and second preionization electrodes 3
間の間隔を測定するモニターカメラ6を用いている。 It is used monitor camera 6 for measuring the distance between. この実施例においては、のぞき窓11を通してレーザ容器外からモニターカメラ6で予備電離部分を撮し、その映像信号を基に信号処理部10で第1の予備電離電極2と第2の予備電離電極3間の間隔を検出し、その値を基に位置調整機構4を用いて第1の予備電離電極2と第2の予備電離電極3との間隔を一定になるように第1の予備電離電極2の位置を動かしている。 In this embodiment, except Transfer preionization part monitoring camera 6 from the outside of the laser chamber through the window 11, the first and the preionization electrode 2 by the signal processing unit 10 based on the video signal a second preionization electrodes detecting the distance between the 3, first preionization electrode so that a constant distance between the first preionization electrode 2 by using the position adjusting mechanism 4 based on the value and second preionization electrodes 3 running the second position. 信号処理部10は図5(b)に示す構成である。 The signal processing unit 10 has a configuration shown in Figure 5 (b).

【0013】図4はラックピニオン機構を用いた位置調整機構の構成図である。 [0013] FIG. 4 is a block diagram of a position adjusting mechanism using the rack-pinion mechanism. 本実施例における位置調整機構は、第1の予備電離電極2および第2の予備電離電極3 Position adjusting mechanism in this embodiment, the first pre-ionization electrode 2 and the second preionization electrode 3
間の間隔を調整する機構で、第1の予備電離電極2が固定されている可動体12と可動体12に取り付けられているラック13とピニオン14を回転させるモータ16 In mechanism for adjusting the spacing between the motor 16 for rotating the rack 13 and pinion 14 first preionization electrode 2 is attached to the movable body 12 and the movable member 12 fixed
とピニオン14にモータ16の回転を伝達するシャフト15とレーザ容器内の気密を取るOリング17とアース側の電流経路となるアース接続体18とから構成されている。 And a O-ring 17 and the ground side of the current path ground connection member 18 for taking airtightness of the shaft 15 and the laser vessel for transmitting the rotation of the motor 16 to the pinion 14 and. この実施例では、ラックピニオン機構を用い、モータ16によるピニオン14の回転運動をラック13で直線運動に変換し、可動体12に固定されている第1の予備電離電極2の位置を動かすことにより、第1の予備電離電極2と第2の予備電離電極3間の間隔が調整できる。 In this example, using a rack and pinion mechanism converts the rotary motion of the pinion 14 by the motor 16 into linear motion in the rack 13 by moving the first position of the preionization electrode 2 fixed to the movable body 12 first preionization electrode 2 distance between the second preionization electrode 3 can be adjusted.

【0014】本実施例では、予備電離電極間隔の調整手段にラックピニオン機構を用いたが、特に限定されるものではない。 [0014] In this embodiment, using a rack-pinion mechanism to adjusting means of the preionization electrode spacing, and it is not particularly limited.

【0015】 [0015]

【発明の効果】以上述べたように、本発明を用いたガスレーザでは予備電離電極対間の間隔を一定に調整できるために、長時間動作が可能で、レーザガスや部品の長寿命化が図れる。 As described above, according to the present invention, since the gas laser using the present invention capable of adjusting the distance between the preionization electrode pair constant, can be long-term operation, thereby the life of the laser gas and components.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施例であるガスレーザの構造図。 [1] first gas laser structure diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例における電圧プローブの測定波形図。 [Figure 2] measured waveform diagram of the voltage probe in accordance with the embodiment of FIG.

【図3】本発明の第2の実施例であるガスレーザの構造図。 Construction of a gas laser according to a second embodiment of the present invention; FIG.

【図4】位置調整機構の具体例を示す構造図。 [4] structural diagram showing a specific example of a position adjusting mechanism.

【図5】実施例の信号処理部の具体例を示す図。 5 is a diagram showing a specific example of the signal processing section of the embodiment.

【図6】従来のエキシマレーザの構造図。 [6] structure diagram of a conventional excimer laser.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 電圧プローブ 2 第1の予備電離電極 3 第2の予備電離電極 4 位置調整機構 5,10 信号処理部 6 モニターカメラ 11 のぞき窓 12 可動体 13 ラック 14 ピニオン 15 シャフト 16 モータ 17 Oリング 18 アース接続体 1 voltage probe 2 first preionization electrode 3 and the second preionization electrode 4 position adjusting mechanism 5,10 signal processing unit 6 monitor camera 11 viewing window 12 movable body 13 rack 14 pinion 15 shaft 16 motor 17 O-ring 18 Grounding body

Claims (4)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 少なくともレーザガスを放電で励起するため一対の柱状の放電電極と、前記放電電極間にパルス状の電流を流すための励起回路と、空隙を介して対向する一対の予備電離電極を前記放電電極の長手方向に前記放電電極に沿って複数個並べた予備電離部と、前記レーザガスを封入するためのレーザ管とから構成された紫外線予備電離パルスガスレーザにおいて、前記予備電離電極間の間隔を測定する手段と、前記間隔を調整する手段とを備え、前記間隔を測定する手段からの信号を基に前記間隔を調整する手段を備えたことを特徴とする紫外線予備電離パルスガスレーザ。 1. A pair of columnar discharge electrodes for exciting at least the laser gas in the discharge, and the excitation circuit for supplying a pulse-like current between said discharge electrodes, a pair of preliminary ionization electrodes opposing via the gap a preionization unit arranged plurality along the discharge electrodes in the longitudinal direction of the discharge electrode, the ultraviolet preionization pulse gas laser is composed of a laser tube for sealing the laser gas, the spacing between the preionization electrode means for measuring, and means for adjusting the spacing, ultraviolet preionization pulse gas laser, characterized in that it comprises means for adjusting the distance based on a signal from the means for measuring the distance.
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の紫外線予備電離パルスガスレーザにおいて、前記予備電離電極間の間隔を測定する手段として前記予備電離電極対間の電圧を検出する装置を設け、その電圧変化から前記空隙の間隔の相対的な変化を検出することを特徴とする紫外線予備電離パルスガスレーザ。 2. A UV preionization pulse gas laser according to claim 1, provided with a device for detecting a voltage between the preionization electrode pair as a means of measuring the distance between the preionization electrode, wherein from the change in voltage UV preionization pulse gas laser and detecting the relative change in the gap spacing.
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の紫外線予備電離パルスガスレーザにおいて、前記予備電離電極間の間隔を測定する手段として光学的な検出装置を用いたことを特徴とする紫外線予備電離パルスガスレーザ。 3. A ultraviolet preionization pulse gas laser according to claim 1, wherein the optical detection apparatus ultraviolet preionization pulse gas laser characterized by using as a means for measuring the distance between the preionization electrodes.
  4. 【請求項4】 請求項1、2、3に記載の紫外線予備電離パルスガスレーザにおいて、前記予備電離電極間の間隔を調整する手段が、少なくとも前記予備電離電極体の内、一方の予備電離電極を取り付けた可動体と、前記可動体を動かすための駆動部と、前記駆動部の運動を前記可動体に伝達するシャフトからなることを特徴とする紫外線予備電離パルスガスレーザ。 4. The ultraviolet preionization pulse gas laser according to claim 1, 2, means for adjusting the distance between the preionization electrode, the at least the preionization electrode body, one of the preionization electrode a movable member mounted, a driving unit for moving said movable member, ultraviolet preionization pulse gas laser, characterized in that the movement of the drive unit consists of a shaft for transmitting to the movable body.
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