KR20100015929A - 가스 방전 엑시머 레이저를 효율적으로 동작시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

가스 방전 엑시머 레이저를 효율적으로 동작시키기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

가스 방전 엑시머 레이저(gas discharge excimer laser)(10)를 효율적으로 동작시키기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 상기 엑시머 레이저(10)는 레이저 가스를 담고 있는 챔버(12), 상기 챔버(12) 내의 제 1 및 제 2 전극(34, 38), 및 광 공진 캐비티(optical resonant cavity)를 정의하는 다수의 반사 소자(22, 24)들을 포함할 수 있다. 상기 방법은, 제 1 압력으로 레이저 가스를 설정하는 단계; 상기 제 1 압력으로 가스를 설정한 후에, 전극(34, 38)에 제 1 전압을 인가함으로써 광 공진 캐비티 내에서 레이저 빔을 전파시키는 단계; 상기 빔의 에너지를 측정하는 단계; 상기 빔의 에너지가 목표 펄스 에너지와 실질적으로 같을 때까지 제 1 전압을 조정하는 단계; 소정의 시간 동안 상기 레이저(10)를 동작시키는 단계; 소정의 시간 후에, 상기 빔의 에너지를 측정하는 단계; 및 상기 제 1 압력과 상이한 제 2 압력으로 상기 가스의 압력을 변경시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

가스 방전 엑시머 레이저를 효율적으로 동작시키기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for efficiently operating a gas discharge excimer laser}
본 발명은 엑시머 레이저들에 있어서의 향상에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 그러한 레이저들의 동작 수명, 신뢰성, 효율성, 및/또는 성능을 증가시키는 향상에 관한 것이다.
엑시머 레이저는 통상적으로 희가스(noble gas)(또는 "희귀 가스" 또는 "불활성 가스") 및 할로겐의 혼합물을 포함한다. 상기 가스 혼합물에 전압이 인가될 때, 가스 분자들이 여기된다. 희가스가 여기될 때, 또 다른 희가스와 일시적으로 결합하면서 여기된 이합체(dimer)(또는 "엑시머(excimer)")를 형성하거나, 또는 훨씬 더 일반적으로는 할로겐과 결합하면서 여기된 복합체(complex)(또는 "엑시플렉스(exciplex)")를 형성할 수 있다. 일반적으로 엑시머라고 함께 불리는 엑시머 및 엑시플렉스의 자발적 붕괴(spontaneous breakdown)는 특정 파장에 있는 광의 형태로 에너지를 방출한다. 엑시머 분자 해리(excimer molecule dissociation)에는, 점광(point light)이 더 이상 생성되지 않는 나노 초 정도가 걸린다. 엑시머 레이저는 또한 가스에 의해 생성된 광이 캐비티(cavity) 내에서 공진하도록 하는 광 캐비 티를 포함한다.
엑시머 레이저는 그 수명 주기 동안 대략적으로 일정한 펄스 에너지를 요구하는 많은 장치들에서 활용된다. 예를 들어, 크세논이 희가스이고 염소 또는 HCl이 할로겐인 의료용 XeCl 엑시머 레이저는 건선(psoriasis)을 포함하는 여러 가지 피부 질환에 대한 증상의 실질적인 경감을 제공하기 위한 광선 요법(phototherapy)에 사용된다. 그러한 레이저는, 예를 들어, 약 4㎠의 통상적인 면적에 걸친 환부에 초당 약 100 내지 500 펄스 사이에서 약 10mJ의 펄스를 전달할 수 있다. 전달될 광 펄스들의 개수는 피부의 종류, 신체 상의 위치, 및 병의 심각성에 의해 결정된다. 상기 펄스들은 바람직하게는 투여된 치료용량(therapeutic dosage)을 제어하는데 있어서 일관성을 제공하기 위하여 많은 장치들에 대해 일정한 에너지를 갖는다.
엑시머 레이저가 노화될수록, 레이저 가스 및/또는 레이저 부품들 내에 오염이 형성되는데, 이는 펄스 에너지 출력을 감소시킨다. 본질적으로, 증가된 오염은, 레이저 가스가 완전히 교체될 필요가 있게 되며 기본적으로 챔버가 개방되고, 세척되어 재단장될 필요가 있게 될 정도로 출력에 있어서 충분한 열화를 초래할 것이다. 요구되는 것은 그러한 가스 교체 및/또는 레이저의 분해 수리 사이에서 레이저의 동작 수명을 증가시키기 위한 방법이다.
본 발명의 다양한 실시예들은, 레이저 가스들을 담도록 구성된 챔버; 상기 챔버 내에 있는 제 1 및 제 2 전극으로서, 레이저 가스들로부터 광 방출을 만들기 위하여 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 영역에 있는 레이저 가스들에 에너지를 가하도록 구성된 제 1 및 제 2 전극; 상기 광 방출로부터 레이저 빔을 생성하도록 구성된 광 공진 캐비티를 형성하는 다수의 반사 소자; 상기 레이저 빔의 에너지를 측정하도록 구성된 검출기; 상기 챔버와 유체를 소통시키는 가스 유동 장치; 및 상기 가스 유동 장치 및 검출기와 소통하는 제어기를 포함하는 엑시머 레이저를 포함하며, 여기서 상기 제어기는 레이저 가스들의 흐름을 조절하여 상기 챔버 내의 압력을 변화시키도록 구성된다.
본 발명의 몇몇 실시예들은, 레이저 가스들을 담고 있는 챔버, 상기 챔버 내의 제 1 및 제 2 전극, 및 광 공진 캐비티를 정의하는 다수의 반사 소자들을 포함하는 엑시머 레이저의 수명을 연장시키는 방법을 포함하는데, 상기 방법은: 레이저 가스들을 제 1 압력으로 설정하는 단계; 레이저 가스들을 제 1 압력으로 설정한 후에, 상기 전극들에 전압을 인가함으로써 광 공진 캐비티 내에 레이저 빔을 전파시키는 단계; 소정의 시간 동안 레이저를 동작시키는 단계; 소정의 시간 후에, 레이저 빔의 에너지를 측정하는 단계; 및 상기 제 1 압력과 상이한 제 2 압력으로 레이저 가스들의 압력을 변경시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 어떤 실시예들은, 레이저 가스들을 담고 있는 챔버, 상기 챔버 내의 제 1 및 제 2 전극, 및 광 공진 캐비티를 정의하는 다수의 반사 소자들을 포함하는 엑시머 레이저의 수명을 연장시키는 방법을 포함하는데, 상기 방법은: 레이저 가스들의 제 1 압력으로 레이저를 동작시키는 단계; 레이저 빔의 에너지를 측정하는 단계; 상기 레이저 빔의 에너지가 제 1 전압에서의 목표 에너지와 실질적으로 동일하게 될 때까지 제 1 및 제 2 전극에 인가되는 전압을 조절하는 단계; 레이저가 최적의 상태로 동작하는 지를 결정하는 단계; 레이저가 최적의 상태로 동작하고 있지 않다면 제 1 압력으로부터 제 2 압력으로 변경시키는 단계; 및 제 2 압력으로 변경한 후에, 레이저 빔의 에너지가 제 2 전압에서의 목표 에너지와 실질적으로 동일하게 될 때까지 상기 전극들에 인가되는 전압을 조절하는 단계를 포함한다.
다른 실시예들도 가능하다.
여기에 개시된 본 발명의 상술한 특징 및 다른 특징들, 태양 및 이점들이, 본 발명을 설명하기 위한 것이고 한정하기 위한 것이 아닌 바람직한 실시예들의 도면을 참조하여 이하에서 기술된다. 도면은 다음의 네 개의 도면들을 포함한다.
도 1은 상이한 압력들에서의 가스 방전 엑시머 레이저에 대한 입력 전압대 출력 광 펄스 에너지의 일련의 도표들을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 향상된 효율의 동작 모드를 갖는 가스 방전 엑시머 레이저 챔버의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 향상된 효율의 동작 모드를 갖는 가스 방전 엑시머 레이저 시스템 및 피드백/제어 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 향상된 효율의 동작 모드를 갖는 가스 방전 엑시머 레이저를 동작시키는 방법에 대한 블록도이다.
비록 특정한 바람직한 실시예들 및 예들이 아래에서 개시되지만, 본 발명은 본 발명의 특정하게 개시된 실시예들 및/또는 사용과 그의 자명한 변형 및 등가물 들을 넘어 확장될 수 있다는 점을 본 기술분야의 당업자들은 이해할 것이다. 따라서, 여기에 개시된 본 발명의 범위는 아래에서 기술된 특정하게 개시된 실시예들에 의해 한정되어서는 안된다는 것이 의도된다.
위에서 기술한 바와 같이, 엑시머 레이저가 노화될수록, 레이저 가스 및/또는 레이저 부품들 내에 오염이 형성되는데, 이는 펄스 에너지를 감소시킨다. 어떤 실시예들에서, 레이저의 수명을 연장시키기 위하여 압력 용기(pressure vessel), 전극, 열교환기 및 레이저의 팬(fan)을 제조하는데 특정한 재료들이 사용될 수 있다. 레이저를 위한 적절한 재료들을 선택하는 기준은, 그 내용 전체가 여기서 참조에 의해 통합된, "희가스-할로겐 엑시머 레이저(Rare Gas-Halogen Excimer Laser)"라는 명칭의 미국 특허 제4,891,818호에서 찾을 수 있다. 캐패시터에 저장된 전기적 에너지는 전기적 글로우 방전(electrical glow discharge)을 통해 레이저 가스에 에너지를 공급한다. 일정한 펄스 에너지를 유지하기 위하여, 캐패시터에 저장된 에너지는 충전 전압 그리고 따라서 입력 에너지를 증가시킴으로써 증가될 수 있으며, 그럼으로써 레이저 가스 및 레이저 부품들의 열화를 보상할 수 있다.
레이저의 효율은, 다음의 수학식(1)에서 도시한 바와 같이, 캐패시터에 저장된 에너지(Uc)에 대한 레이저 펄스 에너지(U)의 비율로 특징지어질 수 있다.
Figure 112009065446682-PCT00001
캐패시터에 저장된 에너지는, 수학식(2)에서 도시한 바와 같이, 캐패시터의 정전 용량(capacitance)(C)과 충전 전압(V)의 제곱에 직접적으로 비례한다.
Figure 112009065446682-PCT00002
따라서, 레이저의 효율은, 수학식(3)에서 도시한 바와 같이, 충전 전압의 제곱에 역비례한다.
Figure 112009065446682-PCT00003
그러므로, 가스 및 부품 열화를 보상하여 레이저 펄스 에너지 U를 일정하게 유지하기 위하여 충전 전압이 증가할 때, 레이저의 효율은 충전 전압의 제곱으로 감소한다. 출력 레벨을 유지하기 위하여 충전 전압이 연속적으로 증가할 수는 있지만, 연속적인 동작이 비실용적으로 될 정도로 레이저의 효율이 낮게 되는 점이 있다. 특히, 높은 전압 레벨에서의 동작은 전극들과 같은 레이저 부품들의 고장을 초래한다.
전극들과 같은, 챔버 내의 부품들의 파괴는 레이저의 주요한 유지보수 및/또는 분해를 빈번하게 수행할 것을 필요로 한다. 그러한 레이저의 수리 및 그와 연관된 정지 시간은 레이저에 대해 비용을 발생시키고 레이저의 생산성을 감소시킨다. 또한, 엑시머 레이저에서 사용되는 유독성 및 부식성 가스들은 레이저의 분해 및 후속하는 재조립 동안에 신중하게 다루어져야 하기 때문에, 그러한 공정들은 복잡 하고 잠재적으로 위험하다. 이러한 안전 위험은, 엑시머 레이저가 의료 과정에 활용되고 그러한 의학적 처리가 제공되는 위치의 근처에서 사용될 때 특히 문제가 된다. 따라서, 빈번한 분해는 바람직하지 않다.
그러한 유지보수의 빈도를 감소시키는 한 방법은, 일정한 출력 에너지를 유지하기 위하여 레이저를 조절할 때, 보다 낮은 전압으로 동작시키거나 또는 충전 전압이 증가하는 속도를 감소시키는 것이다. 아래에서 더욱 완전하게 기술하듯이, 레이저 내의 가스들의 압력을 조절함으로써, 전압이 빨리 증가될 필요가 없으며, 그럼으로써 전체 레이저 시스템이 낮은 응력(stress)을 받게 된다.
엑시머 레이저들은 일반적으로 초기의 충전 전압과 전극 간격 거리에 대한 효율성을 최적화한 내부 가스 압력으로 동작한다. 이러한 내부 압력은 통상적으로 그 후에는 조절되지 않는다. 더욱이, 상기 압력은 일정한 광 출력을 유지하기 위하여 또는 충전 전압의 증가량을 감소시키기 위하여 통상적으로 조절되지 않는다.
위에서 기술한 바와 같이, 증가된 또는 최대 효율의 점에서 엑시머 레이저의 동작은 부품 신뢰성을 증가시키거나 최대화할 것(예를 들어, 전극 등에 대한 응력을 감소시킴으로써)을 요구하며 또한 레이저 가스의 수명을 증가시키거나 최대화할 것을 요구한다. 수학식(3)을 다시 참조하면, 충전 전압이 낮은 값에 있을 때, 효율이 통상적으로 더 높다. 충전 전압이 증가할수록, 효율은 일반적으로 감소한다. 따라서, 일정한 광 출력을 제공하기 위한 전압의 증가는 감소된 효율 및 수명을 낳는다.
여기에서 기술된 다양한 실시예들에서, 적절한 압력 및 전압을 결정하기 위 하여 상이한 충전 전압 및 레이저 가스의 압력 레벨에서의 광 출력이 모니터링된다. 펄스 에너지를 유지하기 위하여 충전 전압이 증가되어야 할 때, 요구되는 전압의 변화를 감소시키거나 또는 제거하여 효율을 유지하기 위하여 레이저 가스의 압력이 위로 또는 아래로 조절된다. 어떤 실시예들에서, 예를 들어, 가스 압력은 적어도 약 2psi만큼, 약 5psi 또는 그 이상까지 조절된다. 예를 들어, 35psia의 초기 가스 압력 및 6,500볼트의 초기 충전 전압을 갖는 레이저는 소정의 펄스 시간 또는 횟수 후에 45psia의 가스 압력과 8,000볼트의 충전 전압으로 증가할 수 있다. 이러한 동작 모드는, 단지 충전 전압만 바꾸고 압력은 바꾸지 않은 기존의 엑시머 레이저보다 훨씬 더 높은 전체적인 동작 효율 및 더 긴 무-서비스(service-free) 동작 주기를 제공한다. 예를 들어, 레이저 수명은 약 5백만 내지 1천2백만 펄스 사이로부터 약 6천만 펄스 또는 그 이상보다 크게 증가할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 레이저 가스의 압력을 위로 또는 아래로 조절하는 것은 약 1억 펄스 또는 그 이상의 레이저 수명을 가져올 수 있다. 또한, 낮은 충전 전압의 사용은 유리하게는 전극, 레이저 윈도우 등과 같은 레이저 부품들 및 레이저 가스의 수명을 증가시킨다.
일정한 출력을 유지하기 위하여 시간에 걸쳐 레이저에 인가되는 전압의 양을 감소시키는데 여기에서 기술된 다양한 실시예들이 어떻게 사용될 수 있는 지를 이해하기 위하여, 출력 펄스 에너지의 전압 및 압력에 대한 의존성이 도 1에 도시되어 있다. 특히, 도 1은 임의의 단위의 충전 전압(V)에 대한 임의의 단위의 광 펄스 에너지(U)의 도포 상에 위치한, 챔버 내의 상이한 압력에 따라 변화하는 일련의 곡선(220)들을 개략적으로 도시하고 있다. 영역(222)에서, 펄스 에너지는 충전 전압 에 대해 단조롭게 그리고 대략 선형적으로 변화한다. 각각의 압력 곡선 P1, P2는, 충전 전압의 추가적인 증가가 펄스 에너지에 있어서의 실질적으로 더 작은 또는 무시할만한 변화를 낳는 "완만해지는" 점(224)을 포함한다. 곡선(220)들의 형태 및 크기는 레이저에 따라 달라지며 동일한 레이저에 대해서도 시간이 흐름에 따라 변화할 수 있다. 도 1에서, 압력 곡선 P2는 압력 곡선 P1보다 더 큰 압력에 있다. 다른 압력 곡선들도 역시 적용될 수 있다.
수평선(210)은 사용자에 의해 선택되거나 다르게 설정될 수 있는 제 1 목표 광 펄스 에너지 UTarget,A를 나타낸다. 이 제 1 목표 광 펄스 에너지 UTarget,A는 바람직하게는 어떤 실시예들에서 일정하게 유지한다. 곡선 P1, P2들은 다수의 전압(230)들에서 상기 선 UTarget,A과 교차한다. 따라서, 상이한 압력 곡선 P1, P2들의 각각에 대한 목표 펄스 에너지 UTarget,A를 가져올 상이한 충전 전압이 존재한다. 이하에서 더욱 상세하게 기술되는 다양한 실시예들은 실질적으로 일정한 광 출력을 유지하기 위하여 감소된 전압이 레이저에 인가될 수 있도록 하는데 이러한 특성을 활용한다.
대부분의 레이저들에 대해, 주어진 전압에서 목표 펄스 에너지 UTarget,A를 낳는 압력이 보통은 존재하지만, (예를 들어, 사용된 밀봉체의 세기로 인해) 주어진 시스템에 더 대해 높은 또는 최대의 추천 압력이 존재할 수도 있다. 주어진 시스템에서 각각의 압력 곡선(220)에 대해 더 낮은 또는 최소의 추천 전압(예를 들어, 곡선 P1에 대해 V1,min 및 곡선 P2에 대해 V2,min)이 역시 존재할 수도 있다. 주어진 시스 템에서 각각의 압력 곡선(220)에 대해 더 큰 또는 최대의 추천 전압 Vmax(도시되지 않음)가 또한 존재할 수도 있다. 다양한 바람직한 실시예들에서, 압력과 전압의 조합은 선형적인 영역(222) 내에 있는 목표 펄스 에너지 UTarget,A와 교차한다.
도해적인 목적을 위하여, 도 1은 사용자에 의해 선택되거나 다르게 설정될 수 있는 제 2 목표 광 펄스 에너지 UTarget,B를 나타내는 수평선(212)을 또한 도시하고 있다. 곡선 P1, P2들은 각각의 전압(232)에서 선 UTarget,B과 교차한다. 따라서, 상이한 압력 곡선 P1, P2들의 각각에 대해 목표 펄스 에너지 UTarget,B를 가져올 충전 전압이 존재한다.
도 1은 또한 각각의 압력 곡선이 교차점에서 다른 압력 곡선과 교차한다는 것을 보이고 있다. 예를 들어, 압력 곡선 P1은 교차점(250)에서 압력 곡선 P2와 교차한다. 아래에서 더 설명되듯이, 목표 광 펄스 에너지가 교차점(250)에서의 광 펄스 에너지 UCrossover보다 작을 때(예컨대, 목표 에너지가 UTarget,A일 때), 압력의 감소(예를 들어 P2에서 P1로)는 더 낮은 요구 전압(VA1에서 VA2로)을 가져온다. 마찬가지로, 목표 광 펄스 에너지가 교차점(250)에서의 에너지 UCrossover보다 클 때(예컨대, 목표 에너지가 UTarget,B일 때), 압력의 증가(예를 들어, P1에서 P2로)는 더 낮은 요구 전압(VB1에서 VB2로)을 가져온다.
도 2는 향상된 효율의 동작 모드를 갖는 가스 방전 레이저(10)의 일 실시예 를 도시하고 있다. 예시적인 가스 방전 레이저 시스템은, 그 전체가 여기에서 참조에 의해 통합되는, "배플을 갖는 희가스-할로겐 엑시머 레이저(Rare Gas-Halogen Excimer Laser with Baffles)"라는 명칭의 미국 특허 제7,257,144호에 상세하게 기술되어 있다. 상기 레이저(10)는 희가스 및 할로겐 또는 할로겐-함유 가스들(예를 들어, 각각 크세논 및 염소-함유 염화수소)로 채워진 챔버(12)를 포함한다. 도 2는 가스가 챔버(12)로 유입 및 유출할 수 있는 가스 유입 및 유출 포트(2, 4)를 도시하고 있다. 이러한 가스 유입 및 유출 포트(2, 4)는 라인 또는 도관(도시되어 있지 않음)에 연결되어 있을 수 있다. 가스 유입 및 유출 포트(2, 4)의 위치는 챔버(12) 내의 다른 위치들에 위치할 수도 있다(예를 들어, 팬 아래에 있는 가스 유입 포트(2) 및/또는 가스 유출 포트(4)).
레이저(10)는 또한 공진기(14) 내에서 진행하는 광이 챔버(12) 내의 가스를 통과하도록 챔버(12) 내에 적어도 부분적으로 포함된 광 경로(13)를 정의하는 광 공진기(14)를 포함한다. 챔버(12) 내에서 광 경로(13)의 맞은 편에는 전극(34, 38)들이 포함되어 있다. 전극(34, 38)에 인가된 전압은 챔버(12) 내의, 특히 그 사이의 광 경로(13) 내에 있는 가스들을 여기시킨다. 그럼으로써 공진기(14) 내의 광 경로(13)에서 레이저 에너지가 발생한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 공진 캐비티(resonant cavity)(14)는 챔버(12)의 두 개의 마주보는 내부 면들에 각각 위치하는 제 1 및 제 2 반사 미러(22 및 24)들에 의해 형성된다. 제 1 미러(22)는 거의 100%의 반사율(예컨대, 약 99% 또는 그 이상)을 갖도록 설계된다. 제 2 미러(24)는 부분적으로 반사성을 갖도록 설계된다. 제 2 미러(24)는, 예를 들어, 그에 입사하는 레이저 에너지의 약 50%를 통과시키도록 할 수 있으며 레이저 에너지의 약 50%를 제 1 미러(22)로 다시 반사할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제 2 미러(24)에 입사하는 레이저 에너지의 약 1% 내지 90% 사이가 통과하고 약 99% 내지 10% 사이가 반사된다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 제 1 미러(22)는 보다 반사성이고, 제 2 미러(24)보다 실질적으로 더욱 반사성일 수 있다. 반사도의 다른 설계 및 다른 값드로 역시 가능하다.
레이저 에너지는, 광섬유 케이블 또는 액체 광도파로(liquid light guide)와 같은 유연한 또는 경성의 광 선로(optical line)(도시되지 않음)를 사용함으로써, 챔버(12)로부터 빠져나와서 다른 위치로, 예를 들어 피부병 환자의 치료 부위로 전달될 수 있다. 예시적인 액체 광도파로는, 그 전체가 여기에서 참조에 의해 통합되는, "액체로 채워진 가요성 원거리 팁 광도파로(Liquid Filled Flexible Distal Tip Light Guide)"라는 명칭의 미국 특허 제4,927,231호에서 제공되어 있다. 레이저 에너지는 또한 하나 이상의 미러들 포함하는 전송 시스템(도시되지 않음)을 사용하여 전달될 수도 있다. 그러한 어떤 시스템들에서, 광은 공기를 통해서와 같이 빈 공간 내에서 안내되거나 또는 전파될 수도 있다. 다른 설계들도 역시 가능하다.
위에서 기술된 바와 같이, 레이저(10)로부터 전달되는 펄스 에너지는 시간이 지남에 따라 열화될 것이다. 도 3에 도시된 것과 같은 어떤 바람직한 실시예들에서, 예를 들어 실질적으로 일정한 출력 레벨로 레이저 빔을 유지하도록 레이저(10)의 출력을 제어하기 위한 피드백/제어 시스템(6)이 제공된다. 상기 피드백/제어 시스템(6)은 레이저 출력 세기를 결정하는 검출기 또는 센서(18)를 포함한다. 상기 검출기(18)는 레이저(10)의 하나의 이상의 동작 파라미터들을 제어하는 제어기(20)와 연결되어 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 상기 제어기(20)는 목표 펄스 에너지 UTarget를 유지하기 위하여 챔버(12) 내의 충전 전압 V와 가스 압력 P를 조절하도록 구성된다. 일 실시예에서, 예컨대, 상기 제어기(20)는 가스 인입 밸브(32), 가스 배출 밸브(36), 및 검출기(18)뿐만 아니라 전극(34)들 중 적어도 하나와 전기적으로 연결된 전압 공급 전자회로(46)와 소통할 수 있다(예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이). 제어기(20)는 밸브를 자동으로 개폐할 수 있으며 및/또는 밸브가 열린 정도를 제어할 수 있는 밸브 제어 전자회로(33, 35)를 통해 가스 인입 및 배출 밸브(32, 36)들에 전기적으로 연결될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 제어기(20)는 검출기(18)로부터 입력을 수신하고, 디지털 또는 아날로그 전자회로들을 포함할 수 있는 밸브 제어 전자회로(33, 35) 및 전압 공급 전자회로(46)를 구동시키는 마이크로프로세서 또는 컴퓨터를 포함한다. 적절한 A/D 및 D/A 전자회로가 적절한 곳에 사용될 수도 있다. 다른 구성들도 역시 가능하다.
가스 캐니스터(gas canister)로 표시된 가스 소스(30)가 또한 도시되어 있지만, 그러나 상기 가스 소스(30)는 그렇게 제한되지는 않는다. 하나 이상의 가스 소스(30)가 포함될 수 있으며 하나 이상의 가스를 개별적으로 또는 혼합하여(예컨대, 챔버 내의 것과 동일한 혼합물) 제공할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 개별적으로 제어되는 밸브를 각각 갖는 다수의 가스 소스들이 상이한 가스들을 제공한다. 이러 한 개별적인 밸브들은 챔버(12) 내에 도입되는 가스의 양을 개별적으로 제어하는데 사용될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 가스 소스(30)는, 가스 인입 밸브(32)의 개방시에, 레이저 가스들이 가스 소스(30)로부터 챔버(12) 내로 흐르도록 챔버(12)보다 높은 압력으로 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스 소스(30)로부터 챔버(12)로 레이저 가스를 흐르게 하기 위하여 펌프가 사용될 수도 있다.
챔버(12)로부터의 출력을 모니터링하기 위하여, 검출기(18)는 제 2 미러(24)를 투과하는 광을 수광하도록 제 2 미러(24)(도 2) 전방의 광 경로(13) 내에 배치될 수 있다. 또 다른 부분적인 반사면 또는 미러(28), 예컨대 빔 스플리터가 제 2 미러(24)를 투과하는 광의 경로(13)에 설치된다. 상기 빔 스플리터(28)는, 예를 들어, 방출된 에너지의 약 1 내지 5% 사이를 광 검출기(18)로 분기시킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 검출기(18)는 투과된 어떠한 비-반사 에너지도 측정하도록 제 1 미러(22)(도 2)에 대한 광 경로 내에 배치될 수도 있다. 그러한 실시예는 광적분구(optical integrating sphere)와 같은 장치를 채용할 수도 있다. 그러한 구성을 활용하는 예시적인 레이저는, 그 전체가 여기에서 참조에 의해 통합되는, "UV 레이저의 세기 모니터링을 위한 장치 및 방법(Apparatus and Method for Monitoring Power of a UV Laser)"라는 명칭의 미국 특허 공개 제2007/0030877호에서 제공되어 있다.
어떤 실시예들에서, 챔버(12) 내의 가스 압력은, 레이저 가스들이 챔버(12) 밖으로 흐르는 것을 실질적으로 방지하는 동안, 인입 밸브(32)를 개방하여 가스 소스(30)로부터 챔버(12)로 가스를 더함으로써(예컨대, 가스 소스(30)가 챔버(12)보 다 높은 압력에 있기 때문에) 증가한다. 어떤 실시예들에서, 챔버(12) 내의 가스 압력은, 레이저 가스들이 챔버(12) 내로 흐르는 것을 실질적으로 방지하는 동안, 배출 밸브(36)를 개방함으로써 감소한다(예컨대, 챔버(12)가 상기 챔버(12) 하류측의 시스템보다 높은 압력에 있기 때문에). 챔버(12)로부터 나온 가스는 (예컨대, 세정기(scrubber)를 통과한 후에) 대기로 배출될 수 있다. 가스를 더하거나 제거하도록 구성된 예시적인 레이저는, 그 전체가 여기에서 참조에 의해 통합되는, "엑시머 레이저 가스를 제거하거나 재충전하기 위한 장치 및 방법(Apparatus and Method for Purging and Recharging Excimer Laser Gases)"라는 명칭의 미국 특허 공개 제2007/0030876호에서 제공되어 있다.
도 1을 다시 참조하면, 예로서, 충전 전압 V에 대한 광 출력 세기 U가 일련의 압력 곡선들로 표시되어 있다. 레이저가 한 동안 가동된 후에, 실질적으로 일정한 광 출력 세기를 유지하기 위하여 챔버의 조건들이 변화될 정도로 광 세기가 열화될 것이다. 위에서 기술한 바와 같이, 압력은 통상적으로 일정하게 유지되며, 실질적으로 일정한 광 세기를 유지하기 위하여 충전 전압 V가 조절된다. 각각의 압력 곡선에 대해 광 에너지 U는 충전 전압 V에 따라 증가하기 때문에, 충전 전압 V는 광 에너지의 감소를 보상하기 위하여 증가된다. 소정의 시간 후에, 충전 전압 V는 레이저 부품들의 손상 없이는 목표 광 출력 세기를 얻도록 증가할 수 없다.
반면에, 도 1에 도시된 바와 같이, 소망하는 광 에너지를 생산하기 위하여 충전 전압의 변화와 함께 또는 변화 없이 압력의 변화도 역시 사용될 수 있다. 한 예로서, 시간 tn+1 후에 챔버 내의 압력이 P2이고 목표 광 출력 세기가 UTarget,A라면, 점(260)에서의 충전 전압은 UTarget,A를 얻기에는 너무 낮다. 그러나, 압력 곡선 P2상에서 충전 전압을 VA2로부터 VA1으로 증가시키기 보다는, 충전 전압 VA2를 변화시키지 않고, 압력 곡선 P1상의 점(230)에서 UTarget,A를 얻도록 압력이 P1으로 감소할 수 있다. 또 다른 예로서, 만약 시간 tn+1 후에 챔버 내의 압력이 P1이고 목표 광 출력 세기가 UTarget,B라면, 점(262)에서의 충전 전압은 UTarget,B를 얻기에는 너무 낮다. 그러나, 압력 곡선 P1상에서 충전 전압을 VB1으로부터 VB2로 증가시키기 보다는, 충전 전압 VB1을 변화시키지 않고, 압력 곡선 P2상의 점(232)에서 UTarget,B를 얻도록 압력이 P2로 증가할 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 챔버는 소정의 압력 범위 내에서 동작하도록 설계된다. 따라서, 충전 전압의 변화 없이 압력에 있어서의 소정의 변화가 소망하는 광 출력 세기를 생산할 수 있더라도, 예를 들어, 소망하는 동작 범위에 가깝도록 챔버 내의 압력을 유지하기 위해서는, 소망하는 광 출력을 역시 생산하는 충전 전압의 변화와 함께 압력의 상이한 변화가 활용될 수도 있다.
도 4는 일정한 펄스 에너지를 유지하도록 압력과 충전 전압을 조절하기 위하여 제어기(20)가 사용할 수 있는 예시적인 공정에 대한 블록도(100)이다. 제 1 블록(102)에 표시된 바와 같이, 목표 펄스 에너지 UTarget가 결정되고 레이저(10) 내의 압력이 PA로 설정된다. 몇몇 실시예에서, PA는 목표 펄스 에너지 UTarget(예를 들어, 도 1에서 P1)를 낳는 가장 낮은 충전 전압 V를 얻는 압력이다. 어떤 실시예들에서, UTarget은 특정한 펄스 에너지를 사용할, 레이저(10)와 소통하는 장치, 예를 들어 의료 핸드피스(handpiece)로부터 결정된다. 상기 목표 펄스 에너지 UTarget은 다른 고려에 의존할 수도 있다.
블록(104)에 의해 표시된 바와 같이, 충전 전압 V는 초기 펄스 에너지 U가 목표 펄스 에너지 UTarget과 실질적으로 동일할 정도로 PA에서 조절된다. 블록(106)에서 표시된 바와 같이, 그런 후 레이저(10)는 소정의 시간 동안 작동된다. 그리고 레이저(10)에 의해 출력되는 펄스 에너지 U가, 블록(108)에 도시된 바와 같이, (예컨대, 제어기(20)와 소통하는 검출기(18)에 의해) 측정된다. 판별 다이아몬드(110)로 표시된 바와 같이, 제어기(20)는 펄스 에너지 U가 목표 펄스 에너지 UTarget과 실질적으로 동일한 지를 결정한다. 만약 펄스 에너지 U가 목표 펄스 에너지 UTarget과 실질적으로 동일하다면, 블록(106, 108, 110)들의 순서가 반복된다. 반복되는 순서는: 레이저(10)를 가동하는 단계; 펄스 에너지 U를 측정하는 단계; 및 펄스 에너지 U를 목표 펄스 에너지 UTarget과 비교하는 단계를 포함한다. 만약 펄스 에너지 U가 목표 펄스 에너지 UTarget과 실질적으로 동일하지 않다면, 블록(112)에 표시된 바와 같이, 펄스 에너지 U가 목표 펄스 에너지 UTarget과 실질적으로 동일할 때까지 PA에서 전압 V가 조절된다(즉, 전압 V를 증가시키거나 감소시킨다).
판별 다이아몬드(114)로 표시된 바와 같이, 제어기(20)는 레이저(10)의 조건들이 최적화되었는 지를 결정한다. 만약 전압 V가 레이저(10)의 조건들이 최적화되도록 하고 있다면(예컨대, 만약 레이저(10)가 적어도 소정의 최소 효율에서 동작하거나 및/또는 전압 V가 소정의 전압 Vmax보다 크지 않다면), 블록(106, 108, 110, 112, 114)들의 순서가 반복된다. 반복되는 순서는: 레이저(10)를 가동하는 단계; 펄스 에너지 U를 측정하는 단계; 펄스 에너지 U를 목표 펄스 에너지 UTarget과 비교하는 단계; 만약 실질적으로 동일하다면 레이저(10)의 가동을 계속하거나 또는 실질적으로 동일해질 때까지 PA에서 충전 전압 V를 조절하는 단계; 및 레이저(10)의 조건들이 최적화되었는 지를 판별하는 단계를 포함한다. 만약 전압 V가 레이저(10)의 조건들이 최적화되지 않도록 하고 있다면(예컨대, 만약 레이저(10)가 소정의 최소 효율에서 동작하지 않거나 또는 전압 V가 소정의 전압 Vmax보다 크다면), 블록(116)에 도시된 바와 같이, 압력이 PB로 조절된다.
위에서 기술한 바와 같이, 압력 PB는 목표 펄스 에너지 UTarget에 따라서 압력 PA보다 높을 수도 있고 또는 낮을 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, PB는 레이저(10)의 최대 동작 압력이다. 어떤 대안적인 실시예들에서, PB는 레이저(10)의 최대 동작 압력보다 작다. PB는 레이저(10)의 특정한 설계, 동작 특성, 성능, 응용예 등 및 챔 버(12) 내의 가스들에 따라 선택될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 충전 전압 V의 값을 감소(예컨대, 최소화)시키도록 PB를 선택하는 것이 바람직할 수도 있다.
블록(118)으로 표시된 바와 같이, 충전 전압 V는 초기 펄스 에너지 U가 목표 펄스 에너지 UTarget와 실질적으로 동일하도록 압력 PB에서 조절된다. 블록(120)에 표시된 바와 같이, 레이저(10)는 그런 후 소정의 시간 동안 가동된다. 그리고 레이저(10)에 의해 출력되는 펄스 에너지 U는, 블록(122)에 도시된 바와 같이, (예컨대 제어기(20)와 소통하는 검출기(18)에 의해) 측정된다. 판별 다이아몬드(124)로 표시된 바와 같이, 제어기(20)는 펄스 에너지 U가 목표 펄스 에너지 UTarget와 실질적으로 동일한 지 여부를 결정한다. 만약 펄스 에너지 U가 목표 펄스 에너지 UTarget와 실질적으로 동일하다면, 블록(120, 122, 124)들의 순서가 반복된다. 상기 반복되는 순서는: 레이저(10)를 가동하는 단계; 펄스 에너지 U를 측정하는 단계; 및 펄스 에너지 U를 목표 펄스 에너지 UTarget과 비교하는 단계를 포함한다. 만약 펄스 에너지 U가 목표 펄스 에너지 UTarget과 실질적으로 동일하지 않다면, 블록(126)에 표시된 바와 같이, 펄스 에너지 U가 목표 펄스 에너지 UTarget과 실질적으로 동일할 때까지 PB에서 전압 V가 조절된다(즉, 전압 V를 증가시키거나 감소시킨다).
판별 다이아몬드(128)로 표시된 바와 같이, 제어기(20)는 레이저(10)의 조건들이 최적화되었는 지를 결정한다. 만약 전압 V가 레이저(10)의 조건들이 최적화되도록 하고 있다면(예컨대, 만약 레이저(10)가 적어도 소정의 최소 효율에서 동작하 거나 및/또는 전압 V가 소정의 전압 Vmax보다 크지 않다면), 블록(120, 122, 124, 126, 128)들의 순서가 반복된다. 반복되는 순서는: 레이저(10)를 가동하는 단계; 펄스 에너지 U를 측정하는 단계; 펄스 에너지 U를 목표 펄스 에너지 UTarget과 비교하는 단계; 만약 실질적으로 동일하다면 레이저(10)의 가동을 계속하거나 또는 실질적으로 동일해질 때까지 PB에서 충전 전압 V를 조절하는 단계; 및 레이저(10)의 조건들이 최적화되었는 지를 판별하는 단계를 포함한다. 만약 전압 V가 레이저(10)의 조건들이 최적화되지 않도록 하고 있다면(예컨대, 만약 레이저(10)가 소정의 최소 효율에서 동작하지 않거나 또는 전압 V가 소정의 전압 Vmax보다 크다면), 블록(130)으로 도시된 바와 같이, 레이저(10)에 대한 유지보수가 수행된다. 이러한 유지보수는 가스들을 재충전하는 것, 챔버를 세척하는 것, 및/또는 부품들을 교체하거나 수리하는 것을 포함할 수 있다. 레이저(10)는, 예를 들어 알람이나 표시기로, 유지보수가 요구되는 사용자에게 알려줄 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제어기(20)는 충전 전압이 Vmax보다 크거나 또는 압력이 Pmax를 초과한다면 레이저(10)의 가동을 중단한다.
어떤 대안적인 실시예들에서, 레이저(10)는 다수의 압력들 사이에서 조절되도록 구성된다. 예를 들어, 만약 전압 V가 레이저(10)의 조건들이 최적화되지 않도록 하고 있다면(예컨대, 만약 레이저(10)가 소정의 최소 효율에서 동작하지 않거나 및/또는 전압 V가 소정의 전압 Vmax보다 크다면), 압력은 블록(132)에 도시된 바와 같이 PC로 조절될 수도 있다. 그런 후 공정은 블록(104, 106, 108, 110, 112, 114 및 118, 120, 122, 124, 126, 128)들에 표시된 것들과 유사한 일련의 단계들을 통해 계속될 수 있다. 레이저(10)가 최소 압력과 최대 압력 사이에서 설정될 수 있는 가능한 압력들의 개수는 많을 수 있다(예컨대, 무한대)는 점을 이해할 것이다.
압력 P는 목표 광 세기 UTarget를 얻기 위하여 증가하거나 또는 감소할 수 있다. 비록 어떤 바람직한 실시예들에서 레이저(10)의 부품들이 노화됨에 따라 전압 V가 증가하지만, 전압 V는 목표 광 세기 UTarget를 얻기 위하여 증가하거나 또는 감소할 수 있다. 그러나, 그러한 전압 V에 있어서의 증가는, 압력 P가 일정하게 유지되는 시스템에서보다 시간 당 더 작을 수 있다.
다른 방법들도 또한 가능하다. 예를 들어, 적절하 전압 및 압력을 결정하는 다른 방법들이 사용될 수도 있다. 유지보수가 적절한 때를 결정하는데 Vmax 및 효율에 추가하여 또는 그 대신에 다른 파라미터들이 사용될 수 있다. 더욱 일반적으로, 다른 단계들이 추가될 수 있으며, 단계들이 제거될 수도 있고, 또는 단계들의 전부 또는 일부의 순서가 바뀔 수도 있다.
도 3을 다시 참조하면, 레이저(10) 및 피드백/제어 시스템(6)은 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스들의 인입 및 배출을 제어하는 밸브 제어(33, 35)는 챔버(12)의 일부이거나 또는 그 내부에 있을 수 있다. 가스 유동 라인들의 상이한 구성 및 그들 사이의 상이한 연결들도 역시 가능하다. 추가적으로, 밸브 제어 전자회로(33, 35)들 및 전압 공급 전자회로(46)의 전부 또는 일부는 제어기(20) 내에 포함될 수 있으며 그의 일부일 수 있다. 제어기(20)는 추가적인 부품들 및/또는 전자회로들을 포함할 수도 있으며 다수의 상이하고 개별적인 부품들을 포함할 수도 있다. 피드백/제어 시스템(6) 내에는 추가적인 전자회로들 또는 다른 부품들이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 증폭기 또는 신호 처리 전자회로들과 같은 추가적인 전자회로들이 검출기(18)에 연결될 수 있으며 그로부터 전자 신호를 수신할 수 있다.
피드백/제어 시스템(6) 내의 상이한 부품들은 와이어 및 트레이스와 같은(이에 한정되는 것은 아니지만) 전기적으로 전도성인 경로들을 사용하여 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 소통은 다른 방식으로도 역시 가능하다. 예를 들어, 소통 및 전기적 연결은, 예컨대 마이크로웨이브, RF 등을 통해 무선으로 이루어질 수 있다. 광 신호들이 또한 사용될 수도 있다. 마찬가지로, 부품들은 단일한 유닛 내에 포함될 수도 있고 멀리 떨어져 있을 수도 있다. 예를 들어, 제어기(20)는 레이저(10)로부터 원격으로 또는 분리되어 있을 수 있다.
여기에, 예를 들어 도 4의 블록도에 포함된 방법들 및 공정들은 컴퓨터 프로그램 소프트웨어로 구현될 수 있는 본 발명의 다양한 실시예들의 논리 구조를 나타낸다. 또한, 본 기술분야의 당업자는, 여기에 포함된 흐름도 및 설명이 컴퓨터 프로그램 코드 요소 또는 전자 논리 회로들과 같은 논리 요소들의 구조를 나타낼 수 있다는 점을 인지할 것이다. 명백하게, 다양한 실시예들은, 도시된 것들에 대응하는 일련의 기능적인 단계들을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치(예컨대, 컴퓨터, 제어기, 프로세서, 랩탑, 팜탑, 개인 휴대 단말기(PDA), 휴대폰, 키오스크(kiosk), 비디오게임 등)에 지시를 하는 형태로 논리 요소들을 만드는 기계적 부품을 포함한다. 상기 논리는 일련의 컴퓨터-실행 명령들 또는 제어 요소-실행 명령들로서 프로세서에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램에 의해 구현될 수 있다. 명령들 또는 이러한 명령들을 생성하는데 사용할 수 있는 데이터는, 예를 들어, RAM, 하드 드라이브, 광 드라이브, 플래시 카드 또는 디스크에 상주할 수 있으며, 또는 상기 명령들은 동적으로 변경되거나 갱신될 수 있는 또는 변경되지 않거나 갱신되지 않을 수 있는 자기 테이프, 전자 읽기-전용 메모리, 또는 다른 적절한 데이터 저장 장치 또는 컴퓨터 접속 가능 매체들 상에 저장될 수 있다. 따라서, 도 4의 흐름도 내의 블록들 중 적어도 일부에 기재된 것들(이에 한정되지는 않지만)을 포함하는 방법 및 공정들은, 예를 들어, 본 기술분야에서 공지된 것뿐만 아니라 아직 개발될 것들인자기 디스크, 컴팩트 디스크와 같은 광디스크, 광디스크 드라이브, 또는 다른 저장 장치들 또는 매체들에 포함되어 있을 수 있다. 상기 저장 장치 및 매체들은 공정 단계들을 담고 있을 수 있다. 이들 명령들은 상기 저장 장치 또는 매체들 상에 후속하여 변경되는 압축 데이터의 형태로 있을 수 있다.
추가적으로, 일부의 또는 모든 공정은 모두 동일한 장치에서, 상기 장치와 소통하는 하나 이상의 다른 장치들 상에서, 또는 다양한 다른 조합들로 수행될 수 있다. 프로세서는 또한 네트워크 내에 통합되어 있을 수 있으며, 공정의 일부가 상기 네트워크 내의 별개의 장치들에 의해 수행될 수 있다. 정보, 예를 들어 사용자 인터페이스 영상들의 디스플레이가 상기 장치 상에 포함될 수 있으며, 장치 장치와 소통할 수 있고, 및/또는 별도의 장치와 소통할 수도 있다.
위에서 기술한 바와 같이, 비록 본 발명이 일정한 바람직한 실시예들 및 예들로서 개시되었지만, 본 기술분야의 당업자는 본 발명이 특히 개시된 실시예들을 넘어서 다른 대안적인 실시예들 및/또는 본 발명의 사용 및 명백한 변형과 그의 등가물들에 까지 확장된다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 다양한 변경들이 도시되고 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 변형들도 본 개시를 기초로 본 기술분야의 당업자에게 용이하게 명백하게 될 것이다. 또한, 실시예들의 특정한 특징 및 태양들의 다양한 조합들 및 부조합들이 이루어질 수도 있으며 여전히 본 발명의 범위 내에 있다는 점이 고려된다. 본 발명의 변경되는 모드들을 형성하기 위하여, 상기 개시된 실시예들의 다양한 특징들 및 태양들이 서로 결합되거나 또는 대체될 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 따라서, 여기에 개시된 본 발명의 범위는 위에서 기술된 특정한 개시된 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 다음의 청구 범위를 공정하게 독해함으로써 결정되어야 한다는 점이 의도된다.

Claims (35)

  1. 레이저 가스들을 담도록 구성된 챔버;
    상기 챔버 내에 있는 제 1 및 제 2 전극으로서, 레이저 가스들로부터 광 방출을 만들기 위하여 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 영역에 있는 레이저 가스들에 에너지를 가하도록 구성된 제 1 및 제 2 전극;
    상기 광 방출로부터 레이저 빔을 생성하도록 구성된 광 공진 캐비티를 형성하는 다수의 반사 소자;
    상기 레이저 빔의 에너지를 측정하도록 구성된 검출기;
    상기 챔버와 유체를 소통시키는 가스 유동 장치; 및
    상기 가스 유동 장치 및 검출기와 소통하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 레이저 가스들의 흐름을 조절하여 상기 챔버 내의 압력을 변화시키도록 구성되는 엑시머 레이저.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 실질적으로 일정한 빔 에너지를 유지하기 위하여 레이저 가스들의 흐름을 조절하도록 구성되는 엑시머 레이저.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 검출기로부터의 피드백을 기초로 레이저 가스의 흐름을 자동 으로 조절하도록 구성되는 엑시머 레이저.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 유동 장치는:
    상기 챔버와 유체를 소통시키는 가스 인입 밸브; 및
    상기 가스 인입 밸브의 동작을 제어하도록 구성된 상기 제어기와 소통하는 밸브 제어 전자회로를 포함하는 엑시머 레이저.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 유동 장치는:
    상기 챔버와 유체를 소통시키는 가스 배출 밸브; 및
    상기 가스 배출 밸브의 동작을 제어하도록 구성된 상기 제어기와 소통하는 밸브 제어 전자회로를 포함하는 엑시머 레이저.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 유동 장치는 상기 챔버보다 높은 압력에 있는 가스 소스를 포함하는 엑시머 레이저.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 유동 장치는:
    상기 가스 소스와 유체를 소통시키는, 상기 챔버 내로의 제 1 도관; 및
    상기 챔버 밖으로의 제 2 도관을 포함하며, 상기 제어기는 상기 제 1 도관 및 제 2 도관을 통해 레이저 가스들의 흐름을 조절함으로써 상기 챔버 내의 압력을 변화시키도록 구성되는 엑시머 레이저.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 레이저 가스들의 흐름을 조절하여 레이저의 동작 효율을 최대화하도록 구성되는 엑시머 레이저.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 레이저 가스들의 흐름을 조절하여 레이저에 대한 응력의 양을 최소화하도록 구성되는 엑시머 레이저.
  10. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나와 소통하는 엑시머 레이저.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 전극들 사이의 전압 및 레이저 가스들의 흐름을 조절하여 실질적으로 일정한 빔 에너지를 유지하도록 구성되는 엑시머 레이저.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 전극들 사이의 전압 및 상기 챔버 내의 압력을 소정의 범위 내에서 조절하도록 구성되는 엑시머 레이저.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 레이저가 최적화된 동작 상태를 유지하도록 구성되며, 상기 최적화된 상태는 레이저가 적어도 소정의 최소 동작 효율로 동작하는 상태 및 상기 전극들에 인가되는 전압이 소정의 최대 전압보다 낮은 상태를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 엑시머 레이저.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어기는 최적화된 동작 상태가 더 이상 유지될 수 없을 때 레이저의 유지보수가 필요하다는 것을 나타내는 신호를 생성하도록 구성되는 엑시머 레이저.
  15. 레이저 가스들을 담고 있는 챔버, 상기 챔버 내의 제 1 및 제 2 전극들, 및 광 공진 캐비티를 정의하는 다수의 반사 소자들을 포함하는 엑시머 레이저의 수명을 연장시키는 방법에 있어서,
    상기 레이저 가스들을 제 1 압력으로 설정하는 단계;
    상기 레이저 가스들을 제 1 압력으로 설정한 후에, 상기 전극들에 전압을 인 가함으로써 광 공진 캐비티 내에 레이저 빔을 전파시키는 단계;
    소정의 시간 동안 레이저를 동작시키는 단계;
    소정의 시간 후에, 레이저 빔의 에너지를 측정하는 단계; 및
    상기 제 1 압력과 상이한 제 2 압력으로 상기 레이저 가스들의 압력을 변경시키는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 레이저 가스들의 압력을 제 2 압력으로 변화시키는 단계는 제어기가 상기 측정된 에너지로부터의 피드백을 활용하여 압력을 자동으로 변화시키는 것을 포함하는 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 레이저를 동작시키기 전에, 레이저 빔의 에너지가 목표 펄스 에너지와 실질적으로 동일할 때까지 전압을 조절하는 것을 더 포함하는 방법.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 시간 후에, 레이저 빔의 에너지가 목표 펄스 에너지와 실질적으로 동일하게 되도록 상기 전압과 상이한 제 2 전압을 상기 전극들에 인가하는 것을 더 포함하는 방법.
  19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 압력을 변화시키는 단계는 상기 제 1 압력으로부터 상기 제 2 압력으로 챔버 내의 압력을 증가시키는 것을 포함하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 압력으로부터 상기 제 2 압력으로 챔버 내의 압력을 증가시키는 것은 레이저 가스들이 챔버 밖으로 흐르는 것을 실질적으로 방지하면서 상기 챔버 내로 가스를 흐르게 하는 것을 포함하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 챔버 내로 가스를 흐르게 하는 것은 상기 챔버 내로의 가스의 흐름을 허용하는 적어도 하나의 밸브를 개방하는 것을 포함하는 방법.
  22. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 압력을 변화시키는 단계는 상기 제 1 압력으로부터 상기 제 2 압력으로 챔버 내의 압력을 감소시키는 것을 포함하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 압력을 감소시키는 것은 상기 챔버 내로 레이저 가스들이 흐르는 것을 실질적으로 방지하면서 상기 챔버 밖으로 가스를 흐르게 하는 것을 포함 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 챔버 밖으로 가스를 흐르게 하는 것은 상기 챔버 밖으로의 가스의 흐름을 허용하는 적어도 하나의 밸브를 개방하는 것을 포함하는 방법.
  25. 제 15 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    레이저가 최적화된 상태로 동작하고 있는 지를 결정하는 단계; 및
    레이저가 최적화된 상태로 동작하고 있지 않다면 압력을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    레이저가 더 이상 최적화된 상태로 유지될 수 없을 때 레이저의 동작을 중단시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    레이저가 더 이상 최적화된 상태로 유지될 수 없을 때 레이저의 유지보수가 필요하다는 것을 나타내는 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  28. 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저가 최적화된 상태로 동작하고 있는 지를 결정하는 단계는 레이저가 적어도 소정의 최소 동작 효율로 동작하고 있는 지를 결정하는 것을 포함하는 방법.
  29. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저가 최적화된 상태로 동작하고 있는 지를 결정하는 단계는 상기 전극들에 인가된 전압이 소정의 최대 전압보다 작은 지를 결정하는 것을 포함하는 방법.
  30. 제 15 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    레이저가 최적화된 상태로 동작하고 있는 지를 결정하는 단계; 및
    레이저가 최적화된 상태로 동작하고 있지 않다면 상기 전극들에 인가되는 전압을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  31. 레이저 가스들을 담고 있는 챔버, 상기 챔버 내의 제 1 및 제 2 전극들, 및 광 공진 캐비티를 정의하는 다수의 반사 소자들을 포함하는 엑시머 레이저의 수명을 연장시키는 방법에 있어서,
    레이저 가스들의 제 1 압력으로 레이저를 동작시키는 단계;
    레이저 빔의 에너지를 측정하는 단계;
    상기 레이저 빔의 에너지가 제 1 전압에서의 목표 에너지와 실질적으로 동일 하게 될 때까지 상기 제 1 및 제 2 전극들에 인가되는 전압을 조절하는 단계;
    레이저가 최적화된 상태로 동작하고 있는 지를 결정하는 단계;
    레이저가 최적화된 상태로 동작하고 있지 않다면 제 1 압력으로부터 제 2 압력으로 변경시키는 단계; 및
    제 2 압력으로 변경한 후에, 레이저 빔의 에너지가 제 2 전압에서의 목표 에너지와 실질적으로 동일하게 될 때까지 상기 전극들에 인가되는 전압을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 레이저가 최적화된 상태로 동작하고 있는 지를 결정하는 단계는 레이저가 최적화된 상태로 동작하고 있는 지를 제어기가 결정하는 것을 포함하며, 제 1 압력으로부터 제 2 압력으로 변경시키는 단계는 상기 제어기가 제 1 압력으로부터 제 2 압력으로의 변경을 초래하는 것을 포함하는 방법.
  33. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서,
    상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 높은 방법.
  34. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서,
    상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 낮은 방법.
  35. 제 31 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압과 실질적으로 동일한 방법.
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