JPH08167753A - X-ray preparatory ionization discharge excited gas laser apparatus and its oscillating method - Google Patents

X-ray preparatory ionization discharge excited gas laser apparatus and its oscillating method

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JPH08167753A
JPH08167753A JP31169494A JP31169494A JPH08167753A JP H08167753 A JPH08167753 A JP H08167753A JP 31169494 A JP31169494 A JP 31169494A JP 31169494 A JP31169494 A JP 31169494A JP H08167753 A JPH08167753 A JP H08167753A
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Abstract

PURPOSE: To miniaturize an X-ray preparatory ionization discharge excited gas laser apparatus, to lower the operating voltage, to reduce the Power demand, and to enhance the safety by generating X-rays with high efficiency. CONSTITUTION: An X-ray generating laser beam 2 generated by an X-ray generating laser apparatus 1 is focused linearly by a cylindrical mirror 3, penetrates a total reflection mirror 9, and irradiates a discharging electrode 5. A part of the discharging electrode 5 becomes plasma by a laser beam, and X-ray is generated. By this X-ray, the gas in the space between discharging electrodes 5 and 6 is ionized. A laser beam 8 is oscillated by applying high voltage to the discharging electrodes 5 and 6 with a high-voltage power source 11 synchronized with the X-ray generating laser apparatus 1, and exciting the gas inside the laser container 4.

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、放電励起ガスレーザ装
置に関し、特にX線予備電離放電励起ガスレーザ装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge excitation gas laser device, and more particularly to an X-ray preionization discharge excitation gas laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の放電励起ガスレーザ装置
は、レーザ媒質を励起するための放電に先立ちレーザ媒
質を電離することで、レーザ媒質を均一かつ安定に励起
するためのグロー放電を実現し、高効率でレーザ発振を
得ることを目的として用いられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, discharge-excited gas laser devices of this kind have realized glow discharge for uniformly and stably exciting the laser medium by ionizing the laser medium prior to the discharge for exciting the laser medium. , Used for the purpose of obtaining laser oscillation with high efficiency.

【0003】レーザガスに単に高電圧を印加しただけで
グロー放電させることは困難で、放電に先立ち何等かの
手段でレーザガスを電離させガス中に電子を生成するこ
とが、レーザガスの安定なグロー放電には必要不可欠で
ある。この放電に先立つガスの電離を予備電離と言う。
It is difficult to cause a glow discharge by simply applying a high voltage to the laser gas, and it is necessary to ionize the laser gas by some means to generate electrons in the gas prior to the discharge in order to achieve a stable glow discharge of the laser gas. Is essential. The ionization of gas prior to this discharge is called preionization.

【0004】ガスレーザの発振効率は予備電離により生
成された電子数密度に依存するので(例えば、「アイ・
イー・イー・イー(IEEE J.Quamtum E
lectronics QE−20(3)198(19
84)」)、ガスレーザを高効率で動作させるために
は、予備電離により最低限必要な電子数密度を生成する
ことが必要である。
Since the oscillation efficiency of the gas laser depends on the number density of electrons generated by preionization (for example, "eye
IEEE J. Quantum E
electronics QE-20 (3) 198 (19)
84) ")), in order to operate the gas laser with high efficiency, it is necessary to generate the minimum required electron number density by preionization.

【0005】予備電離の手段は、X線の照射によるもの
と紫外光の照射によるものに大きく分類され、それぞれ
X線予備電離,UV予備電離と言われる。ここでは、X
線予備電離方式の従来技術について説明する。
Means for preionization are roughly classified into those by irradiation with X-rays and those by irradiation with ultraviolet light, and they are called X-ray preionization and UV preionization, respectively. Here, X
A conventional technique of the line preionization system will be described.

【0006】X線予備電離の場合、放電に先立ちX線発
生装置からのX線を放電空間のレーザガスに照射し、主
に光電効果およびコンプトン効果によりガス中に電子を
生成する。X線は紫外光に比べレーザガスに対する透過
性が大きいため、レーザガスを均一に予備電離できる。
X線予備電離に関する詳細は「レーザ研究第12巻,3
号,3〜13頁(1984)」に記述されている。
In the case of X-ray preionization, the laser gas in the discharge space is irradiated with X-rays from the X-ray generator prior to discharge, and electrons are generated in the gas mainly by the photoelectric effect and Compton effect. Since X-rays have higher transparency to laser gas than ultraviolet light, the laser gas can be uniformly preionized.
For details on X-ray preionization, see "Laser Research Volume 12, 3
No., pp. 3-13 (1984) ”.

【0007】図3(A),(B)は、それぞれ従来のX
線予備電離型放電励起ガスレーザ装置の代表的な構成図
である。カソード12で発生した電子を高電圧18によ
り発生する電界で加速し、ターゲット13に衝突させる
ことで制動輻射によりX線14を発生させる。発生した
X線14はX線窓を兼ねた放電電極15を透過して、こ
れと対向配置された放電電極16との間の放電空間に照
射され、レーザ容器17の中に封入されたレーザガスを
電離する。予備電離装置内部は、加速電子が散乱されな
いように真空もしくはそれに近い状態である。一方、レ
ーザ容器17内部はガスが充填されているため、X線窓
を兼ねた放電電極15には差圧がかかる。
FIGS. 3A and 3B show the conventional X
It is a typical block diagram of a line preionization type discharge excitation gas laser device. Electrons generated at the cathode 12 are accelerated by the electric field generated by the high voltage 18 and collide with the target 13 to generate X-rays 14 by braking radiation. The generated X-rays 14 pass through the discharge electrode 15 that also serves as an X-ray window, irradiate the discharge space between the discharge electrode 15 and the discharge electrode 16 arranged to face the laser gas, and the laser gas sealed in the laser container 17 is discharged. Ionize. The inside of the preionization device is in a vacuum or in a state close thereto so that accelerated electrons are not scattered. On the other hand, since the interior of the laser container 17 is filled with gas, a differential pressure is applied to the discharge electrode 15 which also serves as an X-ray window.

【0008】物質に対するX線の透過率は、100・e
xp[−(ρ/μ)ρt]%である。ここで、ρ/μは
質量吸収定数、ρは物質の密度、tは物質の厚さであ
る。質量吸収定数は物質に固有の定数であり、物質の原
子番号Zの4乗に比例し、X線の波長λの3乗に比例す
ることが、経験的に知られている(例えば、東京図書発
行の「原子物理I」シュポルンスキー著の第99頁)。
そこで原子番号Zが小さいほど、またX線の波長が短い
ほど質量吸収係数は小さくなり、物質のX線透過率が大
きくなる。また、物質の厚さtが薄いほど物質のX線透
過率が大きくなる。
The transmittance of X-rays to a substance is 100 · e
xp [− (ρ / μ) ρt]%. Here, ρ / μ is the mass absorption constant, ρ is the density of the substance, and t is the thickness of the substance. It is empirically known that the mass absorption constant is a constant peculiar to a substance and is proportional to the fourth power of the atomic number Z of the substance and to the third power of the wavelength λ of X-ray (for example, Tokyo Book). Issued "Atomic Physics I" by Spornski, p. 99).
Therefore, the smaller the atomic number Z and the shorter the X-ray wavelength, the smaller the mass absorption coefficient and the larger the X-ray transmittance of the substance. Moreover, the thinner the thickness t of the substance, the greater the X-ray transmittance of the substance.

【0009】質量吸収係数が小さくX線の透過性に優れ
たアルミニウム(密度は2.7g/cm3 )をX線発生
装置とレーザ装置の隔壁に使用した場合、その厚さを1
mmと仮定すると、波長0.07nmの硬X線でも80
%は吸収され、ガス中に照射されるのは20%である。
波長0.1nm硬X線では、97%以上が吸収され、ガ
ス中に照射されるのは3%未満である。質量吸収係数は
X線の波長が長くなるにしたがって大きくなるので、X
線の透過率は急激に低くなる。またアルミニウム隔壁通
過後のX線スペクトルは長波長成分が吸収され、波長の
短い硬X線がほとんどである。
When aluminum (having a density of 2.7 g / cm 3 ) having a small mass absorption coefficient and excellent X-ray permeability is used for the partition walls of the X-ray generator and the laser device, the thickness is 1
Assuming mm, even hard X-rays with a wavelength of 0.07 nm are 80
% Is absorbed and 20% is irradiated in the gas.
With a hard X-ray having a wavelength of 0.1 nm, 97% or more is absorbed, and less than 3% is irradiated in the gas. The mass absorption coefficient increases as the wavelength of X-rays increases, so X
The transmittance of the line drops sharply. In addition, long wavelength components are absorbed in the X-ray spectrum after passing through the aluminum partition wall, and most of the hard X-rays having a short wavelength are used.

【0010】X線の発生効率ηは、実験的に次式で表さ
れ、加速電圧に比例する。 η=1.1×10-7VZ ここで、Vは加速電圧、Zはターゲットの原子番号であ
る。また、発生するX線の波長スペクトルは広帯域で、
発生するX線の最短波長λS は、次式のようになる。 λS =hc/eV ここで、hはプランク定数、cは光速、eは電子の電荷
である。加速電圧Vが大きいほど、高効率でX線が発生
し、また波長が短いため物質に対する質量吸収定数が小
さく、放電電極に対する透過率も高くなる。
The X-ray generation efficiency η is experimentally expressed by the following equation and is proportional to the acceleration voltage. η = 1.1 × 10 −7 VZ Here, V is the acceleration voltage, and Z is the atomic number of the target. In addition, the wavelength spectrum of the generated X-rays has a wide band,
The shortest wavelength λ S of the generated X-rays is given by the following equation. λ S = hc / eV where h is Planck's constant, c is the speed of light, and e is the charge of the electron. As the acceleration voltage V is higher, X-rays are generated with higher efficiency, and since the wavelength is shorter, the mass absorption constant for a substance is smaller and the transmittance for the discharge electrode is higher.

【0011】従来のX線予備電離放電励起ガスレーザ装
置では、レーザの高効率動作に必要な予備電離電子密度
を得るために、電圧Vを高くすることが必要である。レ
ーザガスの種類,圧力により異なるが、高電圧Vは通常
数十kV〜百数十kVである。
In the conventional X-ray preionization discharge excited gas laser device, it is necessary to increase the voltage V in order to obtain the preionization electron density required for highly efficient operation of the laser. The high voltage V is usually several tens kV to several hundreds tens kV, though it depends on the type and pressure of the laser gas.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】この従来の放電励起ガ
スレーザ用予備電離装置は、X線の発生効率が低く、1
00keV電子でも0.8%程度である。またレーザ装
置外部からX線を照射するため、X線発生装置とレーザ
容器を仕切る容器の管壁、電極を通過する際、その一部
は吸収されガスの電離に寄与しない。更に仕切を透過し
ガスに照射されるX線は波長が短く、レーザガスに対す
る吸収係数が小さく、ほとんどのX線はガスに吸収され
ないので、ガスの電離に寄与せずX線の利用効率が低
い。この結果、必要な電子数密度を得るためには、大電
力が必要となる上、電源を含む装置が大型かつ高価なも
のとなる。
This conventional preionization device for a discharge excitation gas laser has a low X-ray generation efficiency.
Even with a 00 keV electron, it is about 0.8%. Further, since X-rays are radiated from the outside of the laser device, when passing through the tube wall of the container that separates the X-ray generation device from the laser container and the electrode, part of them is absorbed and does not contribute to ionization of gas. Further, the X-rays that pass through the partition and are applied to the gas have a short wavelength, have a small absorption coefficient for the laser gas, and most of the X-rays are not absorbed by the gas, so that they do not contribute to the ionization of the gas and the X-ray utilization efficiency is low. As a result, in order to obtain the required electron number density, a large amount of electric power is required, and a device including a power source becomes large and expensive.

【0013】また、発生するX線が0.1nm以下の透
過性の高い硬X線を含むため、X線を遮断するためのシ
ールドをする必要があり、装置が複雑,高価になるとと
もに安全性に欠ける。通常X線発生装置およびレーザ装
置を含む装置全体を、Z番号の大きな鉛板等で覆う必要
がある。
Further, since the generated X-rays include hard X-rays having a high transparency of 0.1 nm or less, it is necessary to shield the X-rays, which makes the device complicated and expensive, and is safe. Lack. Usually, it is necessary to cover the entire device including the X-ray generator and the laser device with a lead plate having a large Z number.

【0014】また、X線の発生部で数10kV以上の高
電圧を使用するため、電源を含む装置が大型かつ高価の
ものとなるとともに、安全性に欠ける。
Further, since a high voltage of several tens of kV or more is used in the X-ray generation part, the device including the power source becomes large and expensive, and the safety is poor.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、X線の
発生効率改善,利用効率改善によるX線予備電離装置の
小型化,低動作電圧化,安全性の向上,レーザ装置全体
の電気効率の向上を実現したX線予備電離放電励起ガス
レーザ装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the efficiency of generating X-rays, reduce the size of the X-ray preionization device by improving the utilization efficiency, lower the operating voltage, improve the safety, and improve the electricity consumption of the entire laser device. An object of the present invention is to provide an X-ray preionization discharge excited gas laser device which realizes improvement in efficiency.

【0016】本発明の他の目的は、上記のX線予備電離
放電励起ガスレーザ装置の発振方法を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a method of oscillating the above X-ray preionization discharge excited gas laser device.

【0017】本発明のX線予備電離放電励起ガスレーザ
装置は、内部に電極を有する放電励起ガスレーザ装置
と、前記放電励起ガスレーザ装置のレーザガス媒質を予
備電離するためのX線発生用レーザ装置と、前記X線発
生用レーザ装置から発生するレーザ光を集光し、前記放
電励起ガスレーザ装置内部に入射,集光するための光学
系とを有することを特徴とする。
An X-ray preionization discharge excitation gas laser device of the present invention is a discharge excitation gas laser device having an electrode therein, an X-ray generation laser device for preionizing a laser gas medium of the discharge excitation gas laser device, An optical system for condensing the laser light generated from the X-ray generation laser device and for entering and condensing the laser light inside the discharge excitation gas laser device.

【0018】また、本発明のX線予備電離放電励起ガス
レーザ装置の発振方法は、内部に電極を有する放電励起
ガスレーザ装置と、前記放電励起ガスレーザ装置のレー
ザガス媒質を予備電離するためのX線発生用レーザ装置
と、前記X線発生用レーザ装置から発生するレーザ光を
集光し、前記放電励起ガスレーザ装置内部に入射,集光
するための光学系とを有するX線予備電離放電励起ガス
レーザ装置において、放電によるレーザガス媒質の励起
に先立ち、前記X線発生用レーザ装置で発生したレーザ
光を前記光学系により前記放電励起ガスレーザ装置内部
に入射,集光することで、前記放電励起ガスレーザ装置
内部にX線を発生させ、前記X線によりレーザガス媒質
を予備電離することを特徴とする。
Further, the oscillation method of the X-ray preionization discharge excitation gas laser device of the present invention is a discharge excitation gas laser device having an electrode inside, and for X-ray generation for preionizing the laser gas medium of the discharge excitation gas laser device. In an X-ray preionization discharge excitation gas laser device having a laser device and an optical system for condensing laser light generated from the X-ray generation laser device, and entering and condensing into the discharge excitation gas laser device, Prior to excitation of the laser gas medium by electric discharge, laser light generated by the X-ray generation laser device is made incident and focused inside the discharge excitation gas laser device by the optical system, whereby X-rays are generated inside the discharge excitation gas laser device. Is generated, and the laser gas medium is preionized by the X-ray.

【0019】[0019]

【作用】本発明において、X線発生用のレーザ光を放電
励起ガスレーザ装置のガスレーザ容器内部に集光し、ガ
スレーザ容器内部で発生したプラズマから放出されるX
線により、レーザ媒質であるガスを予備電離する。
In the present invention, the X-ray generating laser light is focused inside the gas laser container of the discharge excitation gas laser device and emitted from the plasma generated inside the gas laser container.
The lines pre-ionize the laser medium gas.

【0020】予備電離のためのX線はレーザ容器内部で
発生するため、従来技術におけるように、レーザ容器外
部から照射した場合に生じるX線の吸収損失がなく、発
生したX線全てがガスに照射される。
Since the X-rays for preionization are generated inside the laser container, there is no absorption loss of X-rays generated when irradiated from outside the laser container as in the prior art, and all the generated X-rays are converted into gas. Is irradiated.

【0021】発生したX線のスペクトルは10nm以上
の長い波長成分を含み、これらはレーザガスに効率良く
吸収されるため、効率良くガスを電離する。
The generated X-ray spectrum contains a long wavelength component of 10 nm or more, and these are efficiently absorbed by the laser gas, so that the gas is efficiently ionized.

【0022】また、レーザの集光強度を調整し、ターゲ
ットの材質を選択することで、透過性の高い硬X線の発
生を抑制できる。
Further, by adjusting the condensing intensity of the laser and selecting the target material, it is possible to suppress the generation of hard X-rays having high transparency.

【0023】[0023]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0024】図1は、本発明のX線予備電離放電励起ガ
スレーザ装置の一実施例を示す構成図である。この装置
は、レーザガス媒質を予備電離するためのX線発生用レ
ーザ装置1と、放電励起ガスレーザ装置7と、X線発生
用レーザ装置1から発生するレーザ光2を集光し、放電
励起ガスレーザ装置7の内部に入射,集光するための光
学系3とを有している。放電によるレーザガス媒質の励
起に先立ち、X線発生用レーザ装置1で発生したレーザ
光2を集光光学系3により放電励起ガスレーザ装置7の
内部に入射,集光することで放電励起ガスレーザ装置内
部にX線を発生させ、X線によりレーザガス媒質を予備
電離する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an X-ray preionization discharge excited gas laser device of the present invention. This apparatus condenses an X-ray generating laser apparatus 1 for pre-ionizing a laser gas medium, a discharge excitation gas laser apparatus 7, and a laser beam 2 generated from the X-ray generating laser apparatus 1, and discharge discharge excitation gas laser apparatus. 7 has an optical system 3 for entering and condensing the light. Prior to the excitation of the laser gas medium by the electric discharge, the laser light 2 generated by the X-ray generation laser device 1 is made incident on the inside of the discharge excitation gas laser device 7 by the condensing optical system 3 and is condensed inside the discharge excitation gas laser device. X-rays are generated and the laser gas medium is preionized by the X-rays.

【0025】X線発生用レーザ光2を発生するX線発生
用レーザ装置1としては、高ピーク光出力パルスを発生
できることが必要である。例えば、YAGレーザを始め
とする固体レーザ、LiSAF,LiCAF,LiSC
AF,Ti:Sapphire,Forsterit
e,Alexandriteを始めとする波長可変固体
レーザ、色素レーザを始めとする液体レーザ、CO2
CO,チッ素レーザ及びエキシマレーザを始めとする気
体レーザ、また将来的には高出力化が進められている半
導体レーザなどがあげられる。その波長はレーザガスの
吸収,散乱の少ないものが望ましく、その観点から予備
電離により発振させる放電励起ガスレーザ装置7と同じ
種類のレーザ装置をX線発生用レーザ装置1として用い
ることは一般的に困難である。また紫外域に発振線をも
つエキシマレーザよりは波長の長い赤外域に発振線をも
つレーザの方が一般的に散乱が少ないが、結局はレーザ
ガスの吸収スペクトルから、最適な波長のX線発生用レ
ーザ装置を選択する必要がある。波長可変レーザであれ
ば、レーザガスの吸収波長を避けるように、発振波長を
設定できる。
The X-ray generating laser device 1 for generating the X-ray generating laser light 2 is required to be capable of generating a high peak light output pulse. For example, solid-state lasers such as YAG laser, LiSAF, LiCAF, LiSC
AF, Ti: Sapphire, Forsterit
e, tunable solid-state lasers such as Alexandrite, liquid lasers such as dye lasers, CO 2 ,
Examples of the gas laser include CO, a nitrogen laser, and an excimer laser, and a semiconductor laser whose output is being increased in the future. It is desirable that the wavelength has a small absorption and scattering of laser gas, and from that viewpoint, it is generally difficult to use the same type of laser device as the discharge excitation gas laser device 7 that oscillates by preionization as the X-ray generation laser device 1. is there. In addition, a laser with an oscillation line in the infrared region, which has a long wavelength, generally has less scattering than an excimer laser with an oscillation line in the ultraviolet region. It is necessary to select a laser device. With a wavelength tunable laser, the oscillation wavelength can be set so as to avoid the absorption wavelength of the laser gas.

【0026】放電励起ガスレーザ装置7は、レーザガス
が封入されたレーザ容器4を備え、レーザ容器4の内部
に放電電極5,6を、レーザ容器4の外部に高圧電源1
1を有している。放電電極5,6は、図2に示すように
断面が半円形状であり、共振器の軸方向に延在してい
る。
The discharge excitation gas laser device 7 comprises a laser container 4 in which a laser gas is sealed, discharge electrodes 5 and 6 are provided inside the laser container 4, and a high voltage power source 1 is provided outside the laser container 4.
One. The discharge electrodes 5 and 6 have a semicircular cross section as shown in FIG. 2 and extend in the axial direction of the resonator.

【0027】レーザ容器4の両端には、全反射鏡9と出
力鏡10が設けられており、これら全反射鏡9と出力鏡
10とで共振器を構成し、レーザ光8を発生する。全反
射鏡9は、誘電体多層膜等の使用により、レーザ光8の
波長に対しては高反射率を有し、X線発生用レーザ光2
に対しては高透過性である。そこでX線発生用レーザ光
2は、ほとんど損失なくレーザ容器4の内部に入射され
る。
A total reflection mirror 9 and an output mirror 10 are provided at both ends of the laser container 4, and the total reflection mirror 9 and the output mirror 10 form a resonator to generate a laser beam 8. The total reflection mirror 9 has a high reflectance with respect to the wavelength of the laser light 8 due to the use of a dielectric multilayer film or the like, and the X-ray generation laser light 2
Is highly permeable to. Therefore, the X-ray generating laser beam 2 is incident on the inside of the laser container 4 with almost no loss.

【0028】次に、本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0029】X線発生用レーザ装置1で発生されたX線
発生用レーザ光2は、集光光学系3で集光され、放電励
起ガスレーザ装置7の全反射鏡9を透過して、放電電極
5に照射される。X線を発生するためには、少なくとも
1012W/cm2 以上のピーク光強度が必要なため、集
光光学系3は、少なくとも1枚以上のミラーを用いてレ
ーザ光を集光する必要がある。集光ミラー系に必要なミ
ラーの枚数は、X線発生用レーザ光2のビームプロファ
イル,発散角や集光する形状に依存する。
The X-ray generation laser beam 2 generated by the X-ray generation laser device 1 is condensed by the condensing optical system 3, passes through the total reflection mirror 9 of the discharge excitation gas laser device 7, and is discharged. It is irradiated to 5. Since a peak light intensity of at least 10 12 W / cm 2 or more is required to generate X-rays, the focusing optical system 3 needs to focus the laser light by using at least one mirror. is there. The number of mirrors required for the condensing mirror system depends on the beam profile of the X-ray generating laser beam 2, the divergence angle and the converging shape.

【0030】図1および図2に示すような放電電極の形
状に合わせて、線状にレーザ光を集光する場合は、集光
光学系3は、シリンドリカル鏡が適している。
When the laser beam is focused linearly in accordance with the shape of the discharge electrode as shown in FIGS. 1 and 2, the focusing optical system 3 is preferably a cylindrical mirror.

【0031】図2に示すように、シリンドリカル鏡3で
線状に集光されたX線発生用レーザ光2により放電電極
5の一部がプラズマになりX線を発生する。このX線に
より放電電極5と放電電極6の間の空間のレーザガスを
電離し電子を生成する。発生するX線のスペクトルは、
10nm以長の長い波長成分を含み、プラズマ中の電子
のバンド−バンド遷移による狭帯域スペクトルと、フリ
ー−バンド遷移による広帯域スペクトルとから構成され
るが、集光強度の調整、ターゲット材料の選択により、
レーザガスに吸収されにくく電離に対する利用効率が低
く、一方で装置から漏洩しやすい波長の短いX線の発生
を抑制できる。
As shown in FIG. 2, a part of the discharge electrode 5 is turned into plasma by the X-ray generating laser beam 2 linearly condensed by the cylindrical mirror 3 to generate X-rays. The X-rays ionize the laser gas in the space between the discharge electrodes 5 and 6 to generate electrons. The generated X-ray spectrum is
It contains a long wavelength component of 10 nm or longer and is composed of a narrow band spectrum due to band-band transition of electrons in plasma and a wide band spectrum due to free-band transition. ,
It is less likely to be absorbed by the laser gas and the utilization efficiency for ionization is low, and on the other hand, it is possible to suppress generation of short-wavelength X-rays that easily leak from the apparatus.

【0032】予備電離用レーザ装置1と同期した高圧電
源11により放電電極5と放電電極6との間に高電圧を
印加し、レーザ容器4内のレーザガスを励起することで
レーザ光8を発振させる。
A high voltage power supply 11 synchronized with the preionization laser device 1 applies a high voltage between the discharge electrode 5 and the discharge electrode 6 to excite the laser gas in the laser container 4 to oscillate the laser light 8. .

【0033】以上の実施例において、X線発生用レーザ
装置の動作電圧は、フラッシュランプ励起固体レーザを
使用した場合で数100V、半導体レーザ励起固体レー
ザを使用した場合で数Vであった。
In the above embodiments, the operating voltage of the laser device for X-ray generation was several hundred V when using the flash lamp pumped solid-state laser, and several V when the semiconductor laser pumped solid-state laser was used.

【0034】また、以上の実施例では、放電電極5上に
X線発生用レーザ光を線状に集光することで、均一で効
率的な予備電離を実現した。しかし、線状に集光しなく
てもX線を発生することは可能である。その場合、集光
場所の表面を凸凹にすることで、X線の発生効率を向上
することもできる。
Further, in the above embodiments, the laser beam for X-ray generation is linearly focused on the discharge electrode 5 to realize uniform and efficient preionization. However, it is possible to generate X-rays without linearly focusing. In that case, the generation efficiency of X-rays can be improved by making the surface of the light collecting place uneven.

【0035】また、X線発生用レーザ光の集光場所はレ
ーザ容器内の放電電極5以外のどの場所でもX線を発生
することは可能である。
Further, it is possible to generate X-rays at any place other than the discharge electrode 5 in the laser container as the focus of the X-ray generating laser light.

【0036】図1においては、レーザ共振器を構成する
全反射鏡9からX線発生用レーザ光2を入射している
が、レーザ容器4の別の場所に専用のX線発生用レーザ
光入射専用窓を設置することも可能である。この場合、
全反射鏡9は必ずしも誘電体多層膜ミラーを使用する必
要はない。
In FIG. 1, the X-ray generating laser beam 2 is incident from the total reflection mirror 9 constituting the laser resonator, but the X-ray generating laser beam is incident on another place of the laser container 4. It is also possible to install a dedicated window. in this case,
The total reflection mirror 9 does not necessarily need to use a dielectric multilayer film mirror.

【0037】また、全反射鏡9に偏光ミラーを使用すれ
ば、X線発生用レーザ光2とレーザ光8の偏光を変える
ことで、X線発生用レーザ光2を、ほとんど損失なくレ
ーザ容器内部に入射できる。
If a polarization mirror is used as the total reflection mirror 9, the polarization of the X-ray generating laser light 2 and the laser light 8 is changed, so that the X-ray generating laser light 2 is hardly lost inside the laser container. Can be incident on.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による放電
励起ガスレーザ用予備電離装置は、ガスレーザ容器内部
でX線を発生しレーザ媒質であるガスを予備電離するた
め、高効率で発生したX線全てが損失なくガスに照射さ
れる。このため効率良くガスを予備電離できる。また発
生したX線のスペクトルは10nm以上の長い波長成分
を含み、これらはレーザガスに効率良く吸収されるた
め、効率良くガスを電離できる。このため、X線を発生
するための消費電力を削減できる。
As described above, the preionization apparatus for discharge-excited gas laser according to the present invention generates X-rays inside the gas laser container to preionize the gas that is the laser medium, so that the X-rays generated with high efficiency are produced. All is exposed to the gas without loss. Therefore, the gas can be efficiently pre-ionized. In addition, the spectrum of the generated X-ray contains a long wavelength component of 10 nm or more, and these are efficiently absorbed by the laser gas, so that the gas can be efficiently ionized. Therefore, the power consumption for generating X-rays can be reduced.

【0039】X線発生用レーザの動作電圧は低電圧なた
め、装置の安全性が向上するとともに小型で安価な装置
が実現できる。
Since the operating voltage of the X-ray generating laser is low, the safety of the device is improved and a compact and inexpensive device can be realized.

【0040】また、レーザの集光強度を調整し、ターゲ
ットの材質を選択することで、透過性の高い硬X線の発
生を抑制できるため、X線に対する安全性が向上し、鉛
板等によるシールドが不必要となるため、安価な装置が
実現できる。
Further, by adjusting the focusing power of the laser and selecting the material of the target, it is possible to suppress the generation of hard X-rays having high transparency, so that the safety against X-rays is improved, and it is possible to use a lead plate or the like. Since a shield is unnecessary, an inexpensive device can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】X線の発生を説明する電極部分の拡大図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged view of an electrode portion for explaining generation of X-rays.

【図3】従来のX線予備電離放電励起ガスレーザ装置を
示す図である。 〔図面の簡単な説明〕 1 X線発生用レーザ装置 2 X線発生用レーザ光 3 集光光学系 4 レーザ容器 5,6 放電電極 7 放電励起ガスレーザ装置 8 レーザ光 9 全反射鏡 10 出力鏡 11 高圧電源 12 カソード 13 ターゲット 14 X線 15 X線窓を兼ねた放電電極 16 放電電極 17 レーザ容器 18 高電圧
FIG. 3 is a diagram showing a conventional X-ray preionization discharge excited gas laser device. [Brief Description of Drawings] 1 X-ray generation laser device 2 X-ray generation laser light 3 Focusing optical system 4 Laser container 5, 6 Discharge electrode 7 Discharge excitation gas laser device 8 Laser light 9 Total reflection mirror 10 Output mirror 11 High-voltage power supply 12 Cathode 13 Target 14 X-ray 15 Discharge electrode also serving as X-ray window 16 Discharge electrode 17 Laser vessel 18 High voltage

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内部に電極を有する放電励起ガスレーザ装
置と、 前記放電励起ガスレーザ装置のレーザガス媒質を予備電
離するためのX線発生用レーザ装置と、 前記X線発生用レーザ装置から発生するレーザ光を集光
し、前記放電励起ガスレーザ装置内部に入射,集光する
ための光学系とを有することを特徴とするX線予備電離
放電励起ガスレーザ装置。
1. A discharge excitation gas laser device having an electrode therein, an X-ray generation laser device for pre-ionizing a laser gas medium of the discharge excitation gas laser device, and laser light generated from the X-ray generation laser device. An X-ray preionization discharge excitation gas laser device, which has an optical system for condensing the light into the discharge excitation gas laser device.
【請求項2】前記光学系は、前記X線発生用レーザ装置
から発生するレーザ光を、前記光学系により前記放電励
起ガスレーザ装置内部の電極に線状に集光することを特
徴とする請求項1記載のX線予備電離放電励起ガスレー
ザ装置。
2. The optical system linearly focuses laser light generated from the X-ray generation laser device onto an electrode inside the discharge excitation gas laser device by the optical system. 1. An X-ray preionization discharge excited gas laser device according to 1.
【請求項3】前記放電励起ガスレーザ装置内部の、前記
X線発生用レーザ装置から発生するレーザ光が集光され
る電極部分を凸凹にすることを特徴とする請求項1記載
のX線予備電離放電励起ガスレーザ装置。
3. The X-ray preionization according to claim 1, wherein an electrode portion inside the discharge excitation gas laser device, on which the laser light generated from the X-ray generation laser device is focused, is made uneven. Discharge excitation gas laser device.
【請求項4】内部に電極を有する放電励起ガスレーザ装
置と、前記放電励起ガスレーザ装置のレーザガス媒質を
予備電離するためのX線発生用レーザ装置と、前記X線
発生用レーザ装置から発生するレーザ光を集光し、前記
放電励起ガスレーザ装置内部に入射,集光するための光
学系とを有するX線予備電離放電励起ガスレーザ装置に
おいて、 放電によるレーザガス媒質の励起に先立ち、前記X線発
生用レーザ装置で発生したレーザ光を前記光学系により
前記放電励起ガスレーザ装置内部に入射,集光すること
で、前記放電励起ガスレーザ装置内部にX線を発生さ
せ、前記X線によりレーザガス媒質を予備電離すること
を特徴とするX線予備電離放電励起ガスレーザ装置の発
振方法。
4. A discharge excitation gas laser device having an electrode inside, an X-ray generation laser device for pre-ionizing a laser gas medium of the discharge excitation gas laser device, and laser light generated from the X-ray generation laser device. An X-ray preionization discharge excitation gas laser device having an optical system for condensing, and entering and condensing inside the discharge excitation gas laser device, the laser device for generating X-rays prior to excitation of the laser gas medium by discharge. By injecting and condensing the laser light generated in step (1) into the discharge excitation gas laser device by the optical system, X-rays are generated inside the discharge excitation gas laser device, and the laser gas medium is pre-ionized by the X-rays. A method of oscillating an X-ray preionization discharge excited gas laser device, which is characterized.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63128535A (en) * 1986-11-18 1988-06-01 Seiko Epson Corp X-ray source
JPH02288386A (en) * 1989-04-28 1990-11-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas laser oscillator
JPH03263893A (en) * 1990-03-14 1991-11-25 Hitachi Ltd X-rays laser device
JPH0429382A (en) * 1990-05-24 1992-01-31 Hitachi Ltd Gas laser and laser machining system
JPH05190936A (en) * 1992-01-08 1993-07-30 Toshiba Corp Pulse laser discharge electrode

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63128535A (en) * 1986-11-18 1988-06-01 Seiko Epson Corp X-ray source
JPH02288386A (en) * 1989-04-28 1990-11-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas laser oscillator
JPH03263893A (en) * 1990-03-14 1991-11-25 Hitachi Ltd X-rays laser device
JPH0429382A (en) * 1990-05-24 1992-01-31 Hitachi Ltd Gas laser and laser machining system
JPH05190936A (en) * 1992-01-08 1993-07-30 Toshiba Corp Pulse laser discharge electrode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017075934A1 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 华中科技大学 Semiconductor pump discharge gas laser

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