JPH09214031A

JPH09214031A - ガスレーザ装置

Info

Publication number: JPH09214031A
Application number: JP3574996A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Nishisaka; 敏博西坂; Takanobu Ishihara; 孝信石原; Kazu Mizoguchi; 計溝口
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-15
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JP3719753B2

Abstract

(57)【要約】【課題】確実に予備電離電極間で予備放電を発生させ
て放電毎の予備電離光エネルギーの主放電空間への放出
量のばらつきをなくすことが可能なガスレーザ装置を提
供する。【解決手段】レーザチャンバ内壁９に予備電離用の電
流導入部８、８ａが設けられた放電励起方式のガスレー
ザ装置において、電流導入部８、８ａ近傍のレーザチャ
ンバ内壁９の表面を覆っている放電防止用絶縁部材２２
ａを備えている。放電防止用絶縁部材２２ａは、その突
出部分２２ｂをレーザチャンバ内壁９に設けられた穴に
挿入することによりレーザチャンバ内壁９で位置決めさ
れる。また、放電防止用絶縁部材２２ａは、レーザチャ
ンバ内壁９に装着される部品と共に装着されたり、また
は、接着剤による貼付けやコーティングによって形成さ
れてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電励起方式のガ
スレーザ装置に係わり、特に予備電離電極とレーザチャ
ンバ内壁間の異常放電の防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】エキシマレーザ装置等のガスレーザ装置
は、放電励起等によりレーザガス（エキシマレーザ装置
の場合は、例えばハロゲンガスのＦ2 ガスと希ガスのＫ
r ガスとバッファガスのＨe ガスとの混合ガス）の分子
を励起状態にしてレーザ光を発振させている。ガスレー
ザ装置においては、上記の放電時に放電空間全体が一様
に広がった放電を行なうグロー放電を得るために、主放
電を開始する前に予備電離を行ない、予め主放電空間全
体に電子をばらまいておく必要がある。特にエキシマレ
ーザ装置の場合にはハロゲンガス中での電子の寿命が短
いので、主放電の直前にできるだけ多くの電子を発生さ
せておく必要がある。したがって、通常のガスレーザ装
置においては、主放電用の主放電電極及び予備電離用の
予備電離電極を備えたものが多く使用されている。

【０００３】このような予備電離電極を備えたガスレー
ザ装置として、例えば特願平４−３２８５４６号公報に
よって提案されたエキシマレーザ装置がある。図３はこ
の提案のエキシマレーザ装置の構成を表しており、以
下、同図に基づいて従来の予備電離電極について説明す
る。レーザチャンバ１はその内部に封入されたレーザガ
スを放電励起してレーザ光を発振させる放電管であり、
レーザチャンバ１内にはレーザガスを還流するためのク
ロスフローファン（以後、ファンと呼ぶ）２が配設され
ている。レーザガスの還流路内にはベローズ４が配設さ
れており、ベローズ４とレーザチャンバ１の内壁との間
にレーザガス流路を形成している。図３においては、レ
ーザガス還流方向は、レーザ光の光軸方向すなわち同図
において紙面に垂直方向に対して直交する方向になって
いる。

【０００４】また、レーザガスの還流路内には主放電電
極６、６ａが対向して設けられている。その主放電電極
６、６ａの放電方向はレーザガス還流方向及びレーザ光
軸方向に対して直交しており、主放電電極６、６ａの間
に主放電空間１１を形成している。主放電電極６、６ａ
の一方の主放電電極６ａは、レーザチャンバ１の外壁に
支持され、かつ、レーザチャンバ１の内部と外部を分離
している絶縁部材１３に取着されている。また、他の主
放電電極６は、レーザチャンバ１の内壁に取着された電
極支持体５に取着されて支持されている。なお、主放電
電極６、６ａは主放電空間１１を一様に主放電させるた
めにレーザ光軸方向に細長い形状を有している。さら
に、主放電空間１１の近傍には予備電離電極８、８ａが
レーザガス還流方向及びレーザ光軸方向に対して垂直方
向に対向して並んで配設されている。そして、予備電離
電極８、８ａは、主放電電極６、６ａを中心にしてレー
ザガス還流方向の前後にそれぞれ設けられている。予備
電離電極８、８ａの一方の予備電離電極８はレーザチャ
ンバ１の内壁に取着されている。また他方の予備電離電
極８ａは、レーザチャンバ１の外周壁を内部から外部に
貫通し、かつ、レーザチャンバ１に取着された絶縁部材
１２に取着されている。

【０００５】主放電電極６及び予備電離電極８は、レー
ザチャンバ１の外周壁と同電位になるように電気的に接
続されている。また、他の主放電電極６ａは、絶縁部材
１３によりレーザチャンバ１と絶縁されており、レーザ
チャンバ１の外部の給電線１４に接続されている。他の
予備電離電極８ａは絶縁部材１２及び電流導入端子ホル
ダ１６によりレーザチャンバ１と絶縁されており、予備
電離電極８ａに接続された給電線１０が絶縁部材１２の
内部を貫通してレーザチャンバ１の外部に導かれてい
る。そして、主放電電極６及び予備電離電極８と、主放
電電極６ａ及び予備電離電極８ａとの間には、レーザチ
ャンバ１の外周壁と給電線１４及び給電線１０とを介し
て励起電源からの電源ラインが接続されている。この励
起電源は、主放電電極６、６ａ間及び予備電離電極８、
８ａ間に所定の大きさの高電圧と電流を供給するもので
ある。本実施例では、励起電源は電力を供給する電源１
７と、電源１７からの供給エネルギーを一時的に蓄積す
るコイル１８と、コイル１８に蓄積されたエネルギーを
吸収し、蓄積して高電圧を発生するコンデンサ１９ａ、
１９ｂとを備えているが、これに限定されない。

【０００６】このようなエキシマレーザ装置において、
電源１７からコイル１８を介してコンデンサ１９ａ、１
９ｂに高電圧エネルギーが蓄積されると、予備電離電極
８、８ａ間にアーク放電が発生し、このときの紫外光エ
ネルギー（以後、予備電離光エネルギーと言う）によっ
て主放電空間１１内のレーザガスがイオン化され、多量
の電子が生成される。生成されたこの多量の電子によっ
て、主放電電極６、６ａ間にグロー放電が発生し易くな
る。次いで主放電空間１１にこのグロー放電が発生する
と、主放電空間１１中の高速電子のエネルギーによって
Ｋr ガスが励起され、励起状態Ｋr 原子とＦ2 分子が反
応してＫr Ｆエキシマが生成される。こうして、Ｋr Ｆ
エキシマによるレーザ光が発振する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
チャンバ１は一般的にアルミ等の導電性の金属で構成さ
れているので、上記のような構成の予備電離電極８、８
ａにおいては、予備電離電極８ａとレーザチャンバ内壁
９との間でアーク放電が発生する場合があり、この場合
は予備電離光エネルギーが主放電空間１１に放出されな
くなる。このとき、主放電空間１１内のレーザガスが一
様にイオン化されないので、主放電が不安定になってし
まう。このため、放電毎にイオン化される気体量がばら
つくようになるので、Ｋr Ｆエキシマが一様に生成され
ず、レーザ光出力が不安定になるという問題を生じてい
る。

【０００８】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、確実に予備電離電極間で予備放電を発生
させて放電毎の予備電離光エネルギーの主放電空間への
放出量のばらつきをなくすことが可能なガスレーザ装置
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、レーザ
チャンバ内壁９に予備電離用の電流導入部８、８ａが設
けられた放電励起方式のガスレーザ装置において、電流
導入部８、８ａ近傍のレーザチャンバ内壁９の表面を覆
っている放電防止用絶縁部材２２ａを備えた構成として
いる。

【００１０】請求項１に記載の発明によると、予備電離
用の電流導入部８、８ａ近傍のレーザチャンバ内壁９の
表面を放電防止用絶縁部材で覆っているので、電流導入
部とレーザチャンバ内壁９との間に放電が発生すること
が無くなる。よって、確実に予備電離電極間で予備放電
が発生し、予備電離光エネルギーが安定的に主放電空間
へ放出される。したがって、放電毎に主放電空間内で励
起される気体量がばらつくことが無いので、レーザ光発
振時のレーザ光量が安定する。この結果、安定したレー
ザ出力が得られる。

【００１１】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
記載のガスレーザ装置において、前記放電防止用絶縁部
材２２ａは、その突出部分２２ｂをレーザチャンバ内壁
９に設けられた穴に挿入することによりレーザチャンバ
内壁９で位置決めされる構成としている。

【００１２】請求項２に記載の発明によると、請求項１
に記載の放電防止用絶縁部材はレーザチャンバ内壁の所
定位置に設けられた穴に挿入される突出部分を有してお
り、上記穴にこの突出部分を挿入することによって、上
記放電防止用絶縁部材の位置決めが確実に容易に実施で
きる。したがって、絶縁部材の取り付けが容易となると
共に、放電毎に主放電空間内で励起される気体量のばら
つき量がより小さくなる。よって、レーザ光発振時のレ
ーザ光量がさらに安定し、安定したレーザ出力が得られ
るようになる。

【００１３】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
記載のガスレーザ装置において、前記放電防止用絶縁部
材２２ａは、レーザチャンバ内壁９に装着される部品と
共にレーザチャンバ内壁９に装着される構成としてい
る。

【００１４】請求項３に記載の発明によると、請求項１
に記載の放電防止用絶縁部材はレーザチャンバ内壁に装
着される部品、例えば予備電離電極と共にレーザチャン
バ内壁に装着されるので、放電防止用絶縁部材の取り付
け及び位置決めが容易となり製造時の組み立て性がよく
なる。また、放電毎に主放電空間内で励起される気体量
のばらつき量が小さくなるのでレーザ光発振時のレーザ
光量が安定する。この結果、安定したレーザ出力が得ら
れる。

【００１５】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
記載のガスレーザ装置において、前記放電防止用絶縁部
材２２ａは、レーザチャンバ内壁９の表面にコーティン
グされて形成される構成としている。

【００１６】請求項４に記載の発明によると、請求項１
に記載の放電防止用絶縁部材はレーザチャンバ内壁９の
表面にコーティングされるので、製造時の放電防止用絶
縁部材の取付け作業が不要となり、製造作業が容易とな
る。また、放電毎に主放電空間内で励起される気体量の
ばらつき量が小さくなるのでレーザ光発振時のレーザ光
量が安定する。この結果、安定したレーザ出力が得られ
る。

【００１７】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
記載のガスレーザ装置において、前記放電防止用絶縁部
材２２ａは、レーザチャンバ内壁９の表面に貼付けされ
る構成としている。

【００１８】請求項５に記載の発明によると、請求項１
に記載の放電防止用絶縁部材はレーザチャンバ内壁９の
表面に貼付けされるので、製造時の放電防止用絶縁部材
の取付けが容易となり、製造作業が容易となる。また、
放電毎に主放電空間内で励起される気体量のばらつき量
が小さくなるのでレーザ光発振時のレーザ光量が安定す
る。この結果、安定したレーザ出力が得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら発明
の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係わ
るガスレーザ装置のレーザチャンバ内の構成を示した横
断面図である。同図において、従来と同様の構成には同
一の符号を付しており、ここでの説明を省く。レーザチ
ャンバ１内に、放電によって熱せられ、かつ、ファン２
によって還流されたレーザガスを冷却する熱交換器３を
配設している。図１において、レーザガス還流方向２０
はレーザ光の光軸方向（同図において、紙面に垂直方
向）に対して垂直な方向になっている。

【００２０】また、主放電空間１１の近傍には、予備電
離用の電流導入部である予備電離電極８、８ａがレーザ
ガス還流方向２０及びレーザ光軸方向に対して垂直方向
に対向して並んで配設されている。そして、両方の予備
電離電極８、８ａの予備放電空間の位置は主放電電極
６、６ａ間の略中央に設定されている。

【００２１】図２は図１の予備電離電極８ａ近傍のＸ視
図を表していて、図１及び図２を参照して以下説明す
る。予備電離電極８ａは絶縁部材１２に給電線１０と共
に取着され、絶縁部材１２はレーザチャンバ内壁９の所
定位置に設けられた絶縁部材取付穴２５に挿入され、レ
ーザチャンバ内壁９に取着されている。また、予備電離
電極８、８ａの近傍のレーザチャンバ内壁９には放電防
止用絶縁部材２２ａが設けられていて、予備電離電極８
ａとレーザチャンバ内壁９との間で放電が発生しないよ
うになっている。本実施例では、放電防止用絶縁部材２
２ａは、絶縁部材取付穴２５に挿入され、かつ、内部に
絶縁部材１２が挿入される孔を有する突出部分２２ｂを
有していて、突出部分２２ｂを絶縁部材取付穴２５に挿
入することにより放電防止用絶縁部材２２ａが容易に位
置決めされるようになっている。さらに、主放電電極６
及び予備電離電極８と、主放電電極６ａ及び予備電離電
極８ａとの間には、給電線１０及び給電線１４を介して
励起電源（図３参照）からの電源ラインが接続されてい
る。

【００２２】上記のような構成の放電防止用絶縁部材２
２ａの作用を、次に説明する。放電防止用絶縁部材２２
ａは予備電離電極８ａの近傍周囲を覆うようにしてレー
ザチャンバ内壁９に設けられており、予備電離電極８ａ
とレーザチャンバ内壁９との間を絶縁している。したが
って、予備電離電極８ａとレーザチャンバ内壁９との間
で放電が発生するのを防止することが可能となり、予備
電離電極８、８ａ間で確実に予備放電を起こすことがで
きる。これによって、予備電離光エネルギーが確実に、
かつ、一様に主放電空間１１に放出され、予備電離光エ
ネルギーの主放電空間１１への放出量が放電毎にばらつ
かなくなる。このため、主放電空間１１内で励起される
気体量がばらつくことが無いので、レーザ光発振時のレ
ーザ光量が安定する。この結果、安定したレーザ出力が
得られる。

【００２３】また、放電防止用絶縁部材２２ａは突出部
分２２ｂを有しており、この突出部分２２ｂを絶縁部材
取付穴２５に挿入したのち、絶縁部材１２を突出部分２
２ｂの内部の孔に挿入してレーザチャンバ１に取着して
いる。これによって、放電防止用絶縁部材２２ａの位置
決めが確実に、そして容易に行えるので、組み立て時の
作業性が良くなると共に、放電のばらつきが無くなりレ
ーザ出力が更に安定する。

【００２４】なお、放電防止用絶縁部材２２ａの突出部
分２２ｂは本発明の主旨ではなく、無くてもよい。この
場合、放電防止用絶縁部材２２ａはレーザチャンバ内壁
９に取着される部品（予備電離電極８等）によって共締
めして取着されてもよい。また、放電防止用絶縁部材２
２ａを内壁９に固定する手段として、接着剤等で貼付け
たり、コーティングすること等によっても実現可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるガスレーザ装置のレーザチャン
バ内の構成を示す横断面図である。

【図２】本発明の実施例の放電防止用絶縁部材２２ａの
詳細図（図１のＸ視）を表す。

【図３】従来技術に係わるレーザチャンバ内の構成を示
す横断面図である。

【符号の説明】

１…レーザチャンバ、２…ファン、３…熱交換器、４…
ベローズ、５…電極支持体、６、６ａ…主放電電極、
８、８ａ…予備電離電極、９…レーザチャンバ内壁、１
０…給電線、１１…主放電空間、１２…絶縁部材、１３
…絶縁部材、１４…給電線、１６…電流導入端子ホル
ダ、１７…電源、１８…コイル、１９ａ、１９ｂ…コン
デンサ、２０…レーザガス還流方向、２２ａ…放電防止
用絶縁部材、２２ｂ…突出部分、２５…絶縁部材取付
穴。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザチャンバ内壁(9) に予備電離用の
電流導入部(8),(8a)が設けられた放電励起方式のガスレ
ーザ装置において、電流導入部(8),(8a)近傍のレーザチャンバ内壁(9) の表
面を覆っている放電防止用絶縁部材(22a) を備えたこと
を特徴とするガスレーザ装置。
【請求項２】請求項１記載のガスレーザ装置におい
て、前記放電防止用絶縁部材(22a) は、その突出部分(22b)
をレーザチャンバ内壁(9) に設けられた穴に挿入するこ
とによりレーザチャンバ内壁(9) で位置決めされること
を特徴とするガスレーザ装置。
【請求項３】請求項１記載のガスレーザ装置におい
て、前記放電防止用絶縁部材(22a) は、レーザチャンバ内壁
(9) に装着される部品と共にレーザチャンバ内壁(9) に
装着されることを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項４】請求項１記載のガスレーザ装置におい
て、前記放電防止用絶縁部材(22a) は、レーザチャンバ内壁
(9) の表面にコーティングされて形成されることを特徴
とするガスレーザ装置。
【請求項５】請求項１記載のガスレーザ装置におい
て、前記放電防止用絶縁部材(22a) は、レーザチャンバ内壁
(9) の表面に貼付けされることを特徴とするガスレーザ
装置。