JPS6384179A - クロスフロ−型レ−ザ装置 - Google Patents

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、放電の方向とレーザ出力方向とレーザ媒質ガ
スの流動方向との３軸が互いに直交するものであって、
送風機を用いてガスを高速で流動させながら放電を行な
う対流冷却方式のクロスフロー型レーザ装置に関するも
のである。

〈従来の技術〉 エキシマ−レーザや炭酸ガスレーザ等のガスレーザを高
速で繰り返し発振させる場合、レーザ出力の安定化並び
に高出力化を得るためには、放電によって発生する電離
ガスや電極表面からのスパッタリング生成物を次の放電
までに完全に除去することの他に、放電によって温度上
昇したレーザ媒質ガスの冷却を行なうことが必要で、あ
り、一般には第３図に示すようなりロスフロー型の構成
になっている。即ち、第３図にはレーザ発振部の縦断面
を示してあり、管形状のレーザチャンバ１内に、レーザ
媒質ガスを励起するための一対の電極２と、レーザ媒質
ガスを循環させるためのクロスフローファンからなる送
風機３と、この送風機３の駆動により発生したガスの流
動を効率よく電極２間に導くための一対のケーシング４
と、レーザ媒質ガスを冷却するための熱交換器５とが、
ガス循環流路に沿って配設された構成になっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、互いに離間している送風機３と電極２と
の間にケーシング４を設ける必要があり、これがコスト
高の要因となっている。特に、エキシマ−レーザ装置の
場合には、封入されているエキシマ−レーザガスが活性
ガスであるために、ケーシング４を耐腐蝕材料で作製す
る必要がある。

その理由は、もしも耐腐蝕性材料で作製しないと、不純
物ガスが発生してレーザ出力のパワー低下を招くことに
なるからである。

また、送風機３の送風吐出口と電極２との間にはケーシ
ング４が設けられているために、熱交換器５は、必然的
に電極２と送風機３の空気吸込口との中間位置に配置し
なければならず、熱交換器５と送風機の送風吐出口との
間隔が比較的大きいために、熱交換器５を通過するガス
流速が小さくなっていて熱交換率が極めて低い。これに
対し、所期のガス冷却効果を得るために、大型で大容量
の熱交換器５を必要とし、コスト高になるとともに装置
全体が大型化する問題がある。

〈発明の目的〉 本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、ケーシングを用いることなく送風機から電極にガス
を効率的に導くことができるとともに、熱交換器をこれ
の熱交換率を改善することによってコンパクト化できる
ようになったクロスフロー型レーザ装置の提供を目的と
するものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明のクロスフロー型レーザ装置は、前記目的を達成
するために、レーザチャンバ内に、レーザ媒質ガスを励
起する電極と、レーザ媒質ガスを循環させる送風機と、
放電により温度上昇したレーザ媒質ガスを冷却する熱交
換器とを、ガス循環流路に沿って配設したクロスフロー
型レーザ装置において、前記送風機を、前記レーザチャ
ンバの内壁面に近接して配置するとともに、前記熱交換
器を、前記送風機と前記電極との間であって送風機の送
風吐出口の近傍箇所に配設し、前記チャンバの内壁面と
前記熱交換器の外面とにより、前記送風機で生じたガス
流を前記電極に導くガイド路を形設した構成を特徴とし
ている。

く作用〉 送風機の駆動により発生したガス流は、チャンバの内壁
面と熱交換器の外面とにより恰も形設されたガイド路を
通って電極に導かれる。従って、従来装置に設けられて
いたケーシングが不要となる。また、熱交換器が送風機
の送風吐出口の近傍箇所に配置されているため、この熱
交換器を通過するガス流の流速は従来装置に比し格段に
大きく、熱交換率が大幅に向上する。

〈実施例〉 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

本発明の一実施例の縦断面図および一部破断斜視図をそ
れぞれ示した第１図および第２図において、第３図と同
一もしくは実質的に同等のものには同一の符号を付しで
ある。そして、レーザチャンバ６の一例部を外方に膨出
させて内部に凹部６ａを形成し、ケーシングを除去して
電極２．送風機３および熱交換器７の配置をそれぞれ変
更した構成において第３図のものと相違する。

そして、送風機３としては、家庭用冷暖器等に広く利用
されているクロスフローファン（横流フプン）を用い、
この送風機３をレーザチャンバ６の中央下部に配置する
。つまりレーザチャンバ６の内壁面に近接させて配置し
、この内壁面を恰も一方のケーシングとして利用しよう
とするものである。従って、チャンバ内壁面に沿って流
動するガス流が効率良く電極２を通過するために、レー
ザチャンバ６の一側部を外方に膨出させて内部に凹所６
ａを形設するとともに、電極２を従来装置よりも凹所６
ａ寄りに配置する。また、熱交換器７は、送風機３と電
極２との間であって送風機３の送風吐出口の近傍筒゛所
に配設しである。

このような配置とすることにより、チャンバ内壁面と熱
交換器７の外面とにより、送風機３で生じたガス流を電
極に導くためのガイド路が形設されたことになり、第３
図に示したハウジング４は不要となる。この場合、熱交
換器７をガス流が電極２に最も効率良く流れ込むように
位置決めして固定する必要があるため、この点について
詳述する。即ち、送風機３の回転駆動によって生じるガ
ス流は、チャンバ内壁およびフィンチューブ熱交換器７
のチューブのそれぞれの曲率に沿って方向が変化するか
ら、このガス流の流動方向は、熱交換器７の位置を多少
変更することにより制御することができる。従って、熱
交換器７を可動状態に設置して電極２においてガス流速
が最大となる熱交換器の位置を実験的に求め、その位置
に熱交換器７を固定すれば、電極２に対しスムーズなガ
ス流を作り出すことができる。但し、熱交換器７は実験
的に求めた最良位置に一旦固定すれば、装置の構造が変
化しない限り変える必要がないので、実用化に際しては
熱交換器７を必ずしも可動自在に設ける必要はない。

また、熱交換器７を送風機３の送風吐出口に近接して配
置したことにより、熱交換器７を通過するガスの流速が
従来装置に匙し格段に増大する。

一般に、フィンチューブ熱交換器７の場合には、これを
通過することによって熱交換されるべき流体の流速が大
きくなるに従って熱交換率も向上するため、この熱交換
率の向上に応じてフィンチューブ熱交換器７のフィン数
を減少させることができ、従来装置の熱交換器５に比し
大幅にコンパクト化できる。

さらに、ケーシングが不要となり且つ熱交換器７を小型
化できるから、特にエキシマ−レーザに適用した場合に
レーザガスの寿命が長（なる効果を得る。即ち、エキシ
マ−レーザにおいては、腐蝕性ガスをレーザガスとして
用いるために、レーザチャンバ６に内装される部材が少
く且つ形状が小さい程、構造物との反応によって生じる
不純物ガスが減少するためである。

〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明のクロスフロー型レーザ装置
によると、送風機をチャンバ内壁面に近接して配置する
とともに、この送風機と電極との間に熱交換器を配設し
た構成としたので、チャンバ内壁面と熱交換器の外面と
により、送風機から電極へガス流を導くガイド路を形設
することができ、送風機の送風ケーシングが不要となる
。

また、熱交換器を送風機の送風吐出口の近傍箇所に配設
したことにより熱交換率が大幅に向上し、熱交換器を格
段に小型化でき、送風ケーシングが不要となることと併
せて装置全体の小型化を図ることができる。

さらに、ケーシングが不要となり且つ熱交換器が小型化
されているから、特にエキシマ−レーザに適用した場合
に、レーザチャンバの内装部材が少く且つ小さいことに
より構造物との反応によって生じる不純物ガスが減少し
、レーザガスの寿命が長くなる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明のクロスフロー型
レーザ装置の一実施例の縦断面図および一部破断斜視図
、 第３図は従来装置の縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザチャンバ内に、レーザ媒質ガスを励起する
   電極と、レーザ媒質ガスを循環させる送風機と、放電に
   より温度上昇したレーザ媒質ガスを冷却する熱交換器と
   を、ガス循環流路に沿って配設したクロスフロー型レー
   ザ装置において、前記送風機を、前記レーザチャンバの
   内壁面に近接して配置するとともに、前記熱交換器を、
   前記送風機と前記電極との間であって送風機の送風吐出
   口の近傍箇所に配設し、前記チャンバの内壁面と前記熱
   交換器の外面とにより、前記送風機で生じたガス流を前
   記電極に導くガイド路を形設したことを特徴とするクロ
   スフロー型レーザ装置。