JPS61212752A - エキシマレ−ザ媒質中のハロゲン濃度測定装置 - Google Patents

エキシマレ−ザ媒質中のハロゲン濃度測定装置

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JPS61212752A
JPS61212752A JP5246785A JP5246785A JPS61212752A JP S61212752 A JPS61212752 A JP S61212752A JP 5246785 A JP5246785 A JP 5246785A JP 5246785 A JP5246785 A JP 5246785A JP S61212752 A JPS61212752 A JP S61212752A
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JP
Japan
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halogen
laser medium
medium
cell
laser
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Application number
JP5246785A
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English (en)
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Takeo Haruta
春田 健雄
Hitoshi Wakata
若田 仁志
Yukio Sato
行雄 佐藤
Haruhiko Nagai
治彦 永井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/22Gases
    • H01S3/223Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
    • H01S3/225Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/036Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
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    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/134Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、希カスとハロケンをレーザ媒質とするエキシ
マレーザ装置におけるー・ロゲンの濃度を測定するハロ
ゲン濃度測定装置に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、予キシマレーザは、パルス発振を重ねるにつれ
てレーザパルスエネルギーが徐々に減少し、例えばXa
Clエキシマレーザでは106回程度パルス’l”r行
なうと、レーザパルスエネルギーは初期値の半分近くに
まで下ることが知られている。
その主な原因は、レーザ媒質の1つであるハロゲンがレ
ーザ筺体を構成している材料の材買や励起用放電によっ
て生ずるスパッタ金楓などと反応して減少してしまうか
らである。
しかし、これまでは、簡単なハロゲンの測定方法(装置
)が無かったのでハロゲンの減少量を測定することがで
きず、このためハロゲン添加量を設定することが難かし
くレーザパルスエネルギーが減少すると、レーザ媒質を
新鮮なレーザ媒質と全部へ入れ換えるか又は1部を一定
の時間毎に置換するしかなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来は以上のような手段がとられていたので、ハロゲン
や希ガスなど高価なガスの消費量が多く、運転費用が著
しく高いものになっていた。
本発明は、かかる従来技術における問題点を解決するた
めになされたもので、エキシマレーザ装置における簡便
なハロゲン濃度の測定装置を提供することを目的として
いる。
〔問題を解決するための手段〕
すなわち、本発明においては、エキシマレーザ装置にお
けるハロゲン濃度測定装置として、標準セル内の感熱抵
抗と測定セル内の感熱抵抗とでブリッジ回路を組み、標
準セルにはハロゲンを含まないレーザ媒質を、また測定
セル内には測定対象であるレーザ媒質をそれぞれ導入し
、双方のレーザ媒質の組成の違いに基づく熱伝導率の差
から両セル間の感熱抵抗が変化し、ブリッジ回路の平衡
がくずれた際に発生する電圧又は電流を計測する   
 −ことにより、ハロゲン濃度を測定するものである。
〔作 用〕
この結果、エキシマレーザ稼動中のハロゲンの減少を把
握することが可能となり、この減少量に見合った量のハ
ロゲンを添加することにょリレーザパルスエネルギーを
回復させることができるので、希ガスやハロゲデ等高価
なガスを無駄に使用することがなくなり、消費量を著し
く減することができる。
〔発明の実施例〕
次に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
第1図は本発明の一笑施例であり、図に示す符号(1)
 (2)は共に抵抗であり、(3) (4)は例えば白
金やタングステン等の電気抵抗の温度係数が大きな抵抗
や、サーミスタ、半導体素子等を用いた感熱抵抗である
。(5)は測定セル、(6)は標準セル、(7)はハロ
ゲン除去器、(8) C1□は三方パルプ、(9)は三
方バルブ、01)は返還ガス、(6)はレーザ筺体、C
L→は被測定媒質であるレーザ媒質のガス流であり、(
14はレーザ媒質中からハロゲンのみ除去されたレーザ
媒質のガス流である。(2)は電源を示す。
次に、上記実施例の動作について説明する。
検出部は従来カスクロマトグラフで用いられているT 
CD (thermalconductivity d
etector )と同一原理である。先ず、感熱抵抗
(3)及び(4)を測定セル(5)及び標準セル(6)
内へそれぞれ配設し、電源(6)から電流iを流すこと
により感熱抵抗(3)及び(4)を加熱する。次いで、
測定セル(5)及び標準セル(6)内に媒質が導入され
ると、感熱抵抗(3)及び(4)の熱はそこへ導入され
た媒質の熱伝導作用により、媒質中を伝わって各セルへ
流れる。このために感熱抵抗の温度は下がり、電気抵抗
値が減少する。
言い換えれば、各電気抵抗値は感熱抵抗(3) (4)
を取巻く媒質の熱伝導率によって決まる。そこで、抵抗
(1)及び(2)と感熱抵抗(3)及び(4)とでブリ
ッジ回路を組み、測定セル(5)と標準セル(6)内に
同一組成の媒質が存在するときにブリッジが平衡になる
ように、すなわち図のA点とB点の電位が同じになるよ
うに各抵抗を選定する。しかる後、測定セル(5)内に
レーザ媒質を標準セル(6)内にハロゲンのみを除去し
たレーザ媒質を導入すると、ハロゲンの有無に基づく熱
伝導率の差から感熱抵抗(3) (4)の温度が異なる
値となり、ブリッジの平衡がくずれ、A点とB点間に不
平衡電位差Eが生ずる。この不平衡電位差と、標準セル
(6)内の媒質の熱伝導率λ及び測定セル(5)内の媒
質の熱伝導率λ、感熱抵抗の電気抵抗値の温度係数αと
の間には次式の関係がある。
E Xα×Δλ/λ  (但し、Δλ=λ−λ′)通常
エキシマレーザで使用されるハロゲンの濃度は1チ以下
であり、この濃度領域では混合媒質の熱伝導率は各成分
濃度に応じた加成性が成立つので、不平衡電位差を計る
ことによりハロゲンの濃度を知ることができる。
本発明の新規性は、この測定原理を次のような思想に基
づきエキシマレーザ装置のハロゲン濃度測定に応用した
ところにある。
(1)上記の測定法は上記関係式より明らかなように、
測定対象とする成分とそのバッファガスとの間に大きな
熱伝導率の差Δλがないと、十分な感度が得られない。
通常ガスクロマトグラフでは、キャリアガス中にサンプ
ルガスを混入してセル内に導入するシステムとなってい
るので、サンプルガスと熱伝導率の大きく異なるキャリ
アガスを任意に選ぶことができる。しかるに、エキシマ
レーザ装置において通常用いられるバッファガスはヘリ
ウム又はネオンであり、その熱伝導率はそれぞれ1.5
 X 10’Wm −’ K−’と4.9 X 10’
 Wm−’ K−”であるのに対し、ハロゲンとして用
いられる塩化水素やふっ素はそれぞれ1.4x 10’
 Wm−1K−”と2.8X10’ Wm −’ K−
’の値をとり、ハロゲンとバッファガスとの間には極め
て大きな熱伝導率の差がある。
従って、ガスクロマトグラフのようにキャリアガスを用
いることなく、レーザ媒質をその11セルへ導入するだ
けで、極めて感度の良いハロゲン濃度測定ができる。
(11)ハロゲンは希ガスやバッファガスと極めて容易
に分離することが可能で、標準ガスとしてレーザ媒質か
らハロゲンのみを除去した媒質を用・いることにより、
ゼロ点補正を確実にすると共に、希ガスによる妨害を除
くことができる。すなゎ執エキシマレーザで用いられる
希ガスのキセノンとクリプトンの熱伝導率は、それぞれ
5.6X10’Wm−’に一’と9.4 X 10’ 
Wm−’ K−’であり、ハロゲンの場合よりもさらに
バッファとの熱伝導率差が大きい。このため、これらの
希ガスの濃度が微量でも変化するとハロゲン磯度測定に
対する大きな誤差となる(ガスクロマトグラフでは、充
填剤カラムを通すことにより、例えば希ガスとハロゲン
を時間をずらしてセルに導入するシステムであるので、
こうした妨害はない)。したがって、上述のようにハロ
ゲンを除いたレーザ媒質そのものを標準ガスとして用い
ることは極めて有用となる。
<+ii )上記の測定法では、スイッチオンシテカラ
感熱抵抗が加熱されてゆき、恒温になるまで(即ちゼロ
ベースが落付くまで)2〜5時間を斐し、通常のカスク
ロマトグラフではキャリアガスをこの間流し放しにして
おく必要がある。また測定を行わないときでもキャリア
ガスの供給を止めてしまうと、感熱抵抗が過剰加熱でれ
焼き切れてし′fうので、引続き測定する予定のある限
シキャリアガスを流し放しにしておかねばならず、この
ガスの消費量が多くなってしまう。
又、本発明において、ガスクロマトグラフのキャリアガ
スに相当するのは、ハロゲンを除いたレーザ媒質である
。しかし、このレーザ媒質を再びセルに戻しつつ測定系
を稼動状態にしておいたのでは、レーザ血体内のハロゲ
ンが漸減してしまう。
そこで、キャリアガスを流しておいてゼロベースを定め
、そこにサンプルガスを導入するという従来の発想を転
換し、1ずハロゲンを含むレーザ媒質を測定セルと標準
セルに流し、この媒質は七の1まレーザ筺体へ戻しつつ
測定系を稼動させておき、測定時にのみハロゲンを除い
たレーザ媒質を標準セルに導入し、不平衡電圧を生せし
めるという手法により、ガス消費を伴うことなく洒定系
を稼動状態のまま待機させておくことが可能となる。
これらの6つの発明思想を具体化したのが第1図のカス
導入系の部分である。1ず三方パルプ(8)を開き、三
方バルブ(9)を測定セル(5)と標撫セル(6)を紹
ぶ方向に開き、三方バルブαqを閉じた状態では、レー
ザ媒質(6)は測定セル(5)と標準セル(6)を経て
レーザ筺体(至)へ戻るループで循環する。この時返還
カスαルはレーザ媒質である。測定の際には、三方パル
プ(9)は測定セル(5)とレーザ筐体(6)を結ぶ方
向に開き、レーザ媒質(2)は測定セル(:J)内のみ
を循環する。一方、二カバルプ翰は開となり、レーザ媒
質はハロゲン除去器(7)を通り、ハロゲンが除去づれ
たレーザ媒質◇噌となって標Mセル(6)へ導入される
。この時返還ガスaρはハロゲンを除去したレーザ媒質
となるが、測定が極めて短時間(最底限十数秒)に行い
得ることと、少量のカス#i、iti数士乃至数百cc
騙−’ )で行い得ることから、レーザ筐体(ロ)のハ
ロゲン濃度には殆んど影響しない。
また、これらの媒質の循環動力としては、循環用ポンプ
を新たに設置してもよいが、エキシマレーザ装置は、パ
ルス発振を繰返す際に必ずレーザ媒質を筐体内で循環さ
せておかねばならず、通常ライン70−ファン等が設け
られているので、これらのファン吹出側と吹込み側との
差圧を利用してもよい。
ハロゲン除去器(7)としてはソーダ石灰、活性炭。
七オライド、シリカゲル等の吸着剤又は、チタン。
カルシウム、ジルコニウム等のゲッタ材料を用いるか、
もしくは冷却トラップによるものを用いることができる
〔他の実施例〕
エキシマレーザに用いられるレーザ媒質の内、希ガスと
バッファガスの濃度は、ハロゲン濃度はど大きく変化し
ないので、レーザ装置内と同一濃度の希ガスとバッファ
ガスの混合媒Xを作り、これを標準セル(6)内に流通
させるか、或いは感熱抵抗(4)を流れる電流値を低く
シ(不平衡電位差はオームの法則から電流値に比例する
ので測定感度は低くなる)過剰加熱にならないような条
件にして上記混合媒質を封入しておいてもよい。この場
合は、上記の実施例に比べて測定感度が洛ち、また実際
には希ガス濃度も若干変化するので)精度も悪くなるが
、測定システムはより簡単にすることができる。
1だ、第1図の実施例では、測定時以外はレーザ媒質(
6)を測定セル四から標準セル(6)へと循環させたが
、′測定セル(5)から出てくるレーザ媒質内の温度は
既にある程度加熱された状態になっているので、測定時
にハロゲンを除去した媒質α→を導入した際、ハロゲン
の有無のほかに導入ガスの温度差も厳密にはハロゲン&
度測定に影響することになる。これを避けるために、ハ
ロゲンを除去した媒質伽◆の導入通路に適当な加熱源を
設けるか、又は非測定時にレーザ媒質口を標準セルaθ
に導入するバスを、測定セル(5)に導入するのとは別
に新たに設けてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によnば感熱抵抗体を用い
たブリッジ回路を採用し、レーザ媒質を測定セルへ、又
ハロゲンを除去したレーザ媒質を標準セルへそれぞれ導
入することにより、極めて簡単な方法でレーザ媒質内の
ハロゲン濃度を測定することが可能となシ、従来のよう
にハロゲンの減少を補うためにレープ媒質をそっくり入
れ換るのではなく、上記の測定によって知り得たハロゲ
ン減少量に見合う適量のハロゲンを添加するだけでよい
0このため媒質の消*te大幅に節約することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。 図中の符号(1)(21は抵抗、(3) (4)は感熱
抵抗、(5)は測定セル、(6)は標攬セル、(力はハ
ロゲン除去器、(8) Di)は三方パルプ、(9)は
三方バルブ、αηは返還ガス、(6)はレーザ筺体、(
至)けレーザ媒ηのガス流、α肴ハ/’口ケンを除去し
たレーザ媒質のガス流、α9は電源である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)希ガスとハロゲンおよびバツフアガスをレーザ媒
    質とするエキシマレーザ装置において、標準セル内に設
    置された少なくとも1つの感熱抵抗体を含む抵抗系と測
    定セル内に設置された少なくとも1つの感熱抵抗体を含
    む抵抗系とによつて組まれているブリツジ回路と、該ブ
    リツジ回路における不平衡電圧又は電流を測定する装置
    と、レーザ装置内からレーザ媒質を前記測定セルへ導入
    する管路系と、ハロゲンを含まないレーザ媒質を前記標
    準セルへ導入する管路系とを備えたことを特徴とするエ
    キシマレーザ媒質中のハロゲン濃度測定装置。
  2. (2)上記ハロゲンを含まないレーザ媒質として、予め
    希ガスとバツフアガスとをレーザ装置内のレーザ媒質と
    同一組成になるように混合したものを用いることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のエキシマレーザ媒質
    中のハロゲン濃度測定装置。
  3. (3)上記ハロゲンを含まないレーザ媒質として、レー
    ザ装置内のレーザ媒質をハロゲンを吸着もしくは吸収す
    る媒質内を通したものを用いることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のエキシマレーザ媒質中のハロゲン
    濃度測定装置。
  4. (4)上記のハロゲンを吸着もしくは吸収する媒質とし
    て、ハロゲンを物理吸着するか又は不揮発性のハロゲン
    化物を生成することにより吸着する固体を用いることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項及び第3項記載のエキ
    シマレーザ媒質中のハロゲン濃度測定装置。
  5. (5)上記ハロゲンを含まないレーザー媒質として、レ
    ーザ装置内のレーザ媒質を冷却トラツプ中に通したもの
    を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項及び第
    3項記載のエキシマレーザ媒質中のハロゲン濃度測定装
    置。
JP5246785A 1985-03-18 1985-03-18 エキシマレ−ザ媒質中のハロゲン濃度測定装置 Pending JPS61212752A (ja)

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JP5246785A JPS61212752A (ja) 1985-03-18 1985-03-18 エキシマレ−ザ媒質中のハロゲン濃度測定装置
US06/839,145 US4722090A (en) 1985-03-18 1986-03-12 Excimer laser equipment
DE19863608678 DE3608678A1 (de) 1985-03-18 1986-03-15 Excimer-laserapparatur

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JP5246785A JPS61212752A (ja) 1985-03-18 1985-03-18 エキシマレ−ザ媒質中のハロゲン濃度測定装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05291650A (ja) * 1992-04-14 1993-11-05 Hitachi Ltd ガス劣化検出装置およびガス劣化検出機能を有するエキシマレーザ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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