RU2503104C1

RU2503104C1 - Gas-discharge laser

Info

Publication number: RU2503104C1
Application number: RU2012131333/28A
Authority: RU
Inventors: Олег Борисович Христофоров
Original assignee: Олег Борисович Христофоров
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2013-12-27

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: in the gas-discharge laser, capacitors which are low-conductance connected to electrodes of the laser, are placed near the first electrode in ceramic containers and are low-inductance connected to a pulsed power supply through current leads of each container, high-voltage current leads of the metallic laser chamber and extended earthing leads, placed on both sides of the containers.

EFFECT: increasing excimer laser power.

8 cl, 5 dwg

Description

Уровень техникиState of the art

Эксимерные лазеры являются наиболее мощными источниками направленного излучения в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне спектра. В зависимости от состава газа эксимерные лазеры излучают на переходах различных молекул: ArF (193 нм), KrCl (222 нм), KrF (248 нм), XeBr (282 нм), XeCl (308 нм), XeF (351 нм). Лазеры на молекулярном фторе F₂ (157 нм) близки к эксимерным лазерам по составу газа и способу накачки. Наиболее эффективными, с КПД около 3%, высокоэнергетичными, до ~ 1 Дж/импульс, и мощными, до 600 Вт, являются KrF и XeCl лазеры, нашедшие наибольшее применение в различных технологиях. К ним относятся производство плоских LCD и OLED дисплеев, 3D-микрообработка материалов, производство высокотемпературных сверхпроводников методом лазерной абляции, мощные УФ-лидары. ArF лазеры благодаря оптимально короткой длине волны, позволяющей использовать надежную кварцевую оптику, широко применяются в крупномасштабном литографическом производстве интегральных схем с характерным размером элементов лишь в несколько десятков нм.Excimer lasers are the most powerful sources of directional radiation in the ultraviolet (UV) range of the spectrum. Depending on the gas composition, excimer lasers emit at transitions of various molecules: ArF (193 nm), KrCl (222 nm), KrF (248 nm), XeBr (282 nm), XeCl (308 nm), XeF (351 nm). Molecular fluorine lasers F ₂ (157 nm) are similar to excimer lasers in terms of gas composition and pumping method. The most effective, with an efficiency of about 3%, high-energy, up to ~ 1 J / pulse, and powerful, up to 600 W, are KrF and XeCl lasers, which have found the greatest application in various technologies. These include the production of flat LCD and OLED displays, 3D microprocessing of materials, the production of high-temperature superconductors by laser ablation, and powerful UV lidars. ArF lasers, due to their optimally short wavelength, which makes it possible to use reliable quartz optics, are widely used in large-scale lithographic production of integrated circuits with a characteristic element size of only a few tens of nm.

В соответствии с потребностями современных высокопроизводительных технологий с использованием эксимерных лазеров их мощность постоянно возрастает. Однако повышение энергии и мощности излучения газоразрядных эксимерных лазеров имеет фундаментальные физические ограничения, которые при превышении оптимальных значений энергии генерации и частоты повторения импульсов обусловливают уменьшение эффективности лазера, снижение надежности и стабильности его работы и, в конечном счете, увеличение затрат на эксплуатацию лазера.In accordance with the needs of modern high-performance technologies using excimer lasers, their power is constantly increasing. However, an increase in the energy and radiation power of gas-discharge excimer lasers has fundamental physical limitations, which, when the optimal values of the generation energy and pulse repetition rate are exceeded, cause a decrease in the laser efficiency, a decrease in the reliability and stability of its operation, and, ultimately, an increase in the cost of operating the laser.

Все это определяет актуальность поиска решений, позволяющих оптимизировать конструкцию и метод работы эксимерных лазеров, повысить их мощность и снизить затраты на получение энергии генерации при различных сочетаниях энергии генерации и частоты повторения импульсов.All this determines the relevance of finding solutions to optimize the design and method of operation of excimer lasers, increase their power and reduce the cost of generating lasing energy for various combinations of lasing energy and pulse repetition rate.

Из United States Patent 6782030 известен импульсно-периодический газоразрядный лазер с предыонизацией слаботочным коронным разрядом, в котором с целью уменьшения индуктивности разрядного контура, что обеспечивает высокую эффективность лазера, конденсаторы, подсоединенные к электродам, размещены вблизи высоковольтного электрода, размещенного со стороны стенки лазерной камеры. Для совместимости с агрессивной средой лазера предложено использовать конденсаторы с покрытием из инертного материала.A United States Patent 6782030 discloses a pulsed-periodic gas-discharge laser with preionization by a low-current corona discharge, in which, in order to reduce the inductance of the discharge circuit, which ensures high laser efficiency, capacitors connected to the electrodes are located near a high-voltage electrode placed on the side of the laser chamber wall. For compatibility with an aggressive laser environment, it is proposed to use capacitors coated with an inert material.

Недостатком данного технического решения является то, что в состав керамических конденсаторов входят компоненты, например припой, которые в случае нарушения защитного слоя при воздействии на них F₂ или НСl приведут к выходу конденсатора и затем лазера из строя. Кроме этого, в газовой среде лазера паразитный пробой по поверхности существующих керамических конденсаторов, предназначенных для работы в электрически прочной среде, не позволяет заряжать их до номинального напряжения. Это резко снижает энергозапас конденсаторов при их размещении в газовой среде лазера, не позволяя достичь высоких уровней энергии генерации и мощности лазера.The disadvantage of this technical solution is that the composition of ceramic capacitors includes components, for example, solder, which in case of violation of the protective layer when exposed to F ₂ or Hcl will lead to the output of the capacitor and then the laser out of order. In addition, in a laser gas environment, parasitic breakdown on the surface of existing ceramic capacitors designed to operate in an electrically robust medium does not allow them to be charged to rated voltage. This sharply reduces the energy storage of the capacitors when they are placed in the gas medium of the laser, not allowing to achieve high levels of generation energy and laser power.

Этого недостатка лишен газоразрядный эксимерный лазер с рентгеновской предыонизацией киловаттного уровня средней мощности излучения, в котором высоковольтный электрод размещен на протяженном керамическом фланце металлической лазерной камеры, к которому подсоединена дополнительная камера с электрически прочным газом. Laser Focus World, 25, N10, 23, 1989. Устройство лазера и способ генерации лазерного излучения позволяют увеличивать апертуру разряда и, соответственно, энергию генерации, и среднюю мощность излучения лазера. Малая индуктивность разрядного контура, необходимая для высокой эффективности лазера, достигается за счет минимизации толщины диэлектрического фланца в результате уменьшения механической нагрузки на нем при выравнивании внутреннего и наружного давлений.This disadvantage is deprived of a gas-discharge excimer laser with X-ray preionization of a kilowatt average radiation power level, in which a high-voltage electrode is placed on an extended ceramic flange of a metal laser chamber, to which an additional chamber with an electrically strong gas is connected. Laser Focus World, 25, N10, 23, 1989. The laser device and the method of generating laser radiation can increase the discharge aperture and, accordingly, the generation energy and the average laser radiation power. The low inductance of the discharge circuit, which is necessary for high laser efficiency, is achieved by minimizing the thickness of the dielectric flange as a result of reducing the mechanical load on it when equalizing the internal and external pressures.

Недостатком указанного устройства является сложность его эксплуатации и большие габариты, так как наличие рентгеновского блока предыонизации обуславливает применение слишком сложной лазерной камеры, поперечное сечение которой имеет трековую конфигурацию. Кроме этого, деформация лазерной камеры сложной формы при ее заполнении газом высокого давления может приводить к разрушению жестко закрепленного на нем керамического фланца.The disadvantage of this device is the complexity of its operation and large dimensions, since the presence of an X-ray preionization unit causes the use of too complex a laser camera, the cross section of which has a track configuration. In addition, deformation of a laser chamber of complex shape when it is filled with high-pressure gas can lead to the destruction of a ceramic flange rigidly fixed to it.

Известна одна из наиболее мощных газоразрядных эксимерных лазерных систем для индустриальных применений - двухлучевой лазер VYPER, Coherent Inc. ExcimerProductGuide2011, включающий размещенные на общем шасси два идентичных компактный лазера, аналогичных описанным в United States Patent 6,757,315, каждый из которых содержит корпус в виде металлической трубы, на которой крепится компактная керамическая разрядная камера с протяженным металлическим фланцем. На высоковольтном металлическом фланце керамической камеры установлены высоковольтный электрод и блок предыонизации.One of the most powerful gas-discharge excimer laser systems for industrial applications is known - the VYPER double-beam laser, Coherent Inc. ExcimerProductGuide2011, which includes two identical compact lasers located on a common chassis, similar to those described in United States Patent 6,757,315, each of which contains a metal tube housing on which a compact ceramic discharge chamber with an extended metal flange is mounted. A high-voltage electrode and a preionization unit are installed on the high-voltage metal flange of the ceramic chamber.

Данное устройство обеспечивает параметры лазерного излучения, оптимально соответствующие ряду технологических применений при уровне энергии генерации 1 Дж/импульс и мощности лазерного УФ излучения 600 Вт на каждый лазер с длиной электродов около 1 м.This device provides laser radiation parameters that are optimal for a number of technological applications at a generation energy level of 1 J / pulse and a laser UV power of 600 W for each laser with an electrode length of about 1 m.

Однако дальнейшее повышение энергии генерации лазерной системы затруднено из-за использования в каждом из ее лазеров предыонизации слаботочным коронным разрядом и ограниченных размеров керамической разрядной камеры, установленной на металлическом корпусе с системой циркуляции газа. Поскольку в разрядной камере поток газа резко меняет направление, это не позволяет эффективно увеличивать скорость газа в межэлектродном промежутке, приводя к ограничению дальнейшего повышения частоты повторения разрядных импульсов и средней мощности лазерного излучения.However, a further increase in the generation energy of the laser system is difficult due to the use of preionization in each of its lasers with a low-current corona discharge and the limited size of the ceramic discharge chamber mounted on a metal case with a gas circulation system. Since the gas flow in the discharge chamber sharply changes direction, this does not allow to effectively increase the gas velocity in the interelectrode gap, limiting the further increase in the repetition rate of discharge pulses and the average laser radiation power.

Наиболее близким техническим решением, которое может быть выбрано в качестве прототипа, является газоразрядный, в частности, эксимерный лазер, известный из Патента РФ №2446530 от 28.01.2011, опубликованного 27.03.2012 RU БИМП №9. Лазер включает в себя:The closest technical solution that can be selected as a prototype is a gas-discharge, in particular, an excimer laser, known from RF Patent No. 2446530 dated January 28, 2011, published on 03/27/2012 RU BIMP No. 9. The laser includes:

заполненную газовой смесью лазерную камеру, состоящую, главным образом, из металла и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый и второй электроды, определяющие область разряда между ними, с первым электродом, расположенным со стороны внутренней поверхности лазерного камеры, по меньшей мере, один протяженный блок предыонизации для предыонизации газа между первым и вторым электродами;a laser chamber filled with a gas mixture, consisting mainly of metal and having spaced apart first and second electrodes that define a discharge region between them, with a first electrode located on the side of the inner surface of the laser chamber, at least one extended block preionization for preionization of the gas between the first and second electrodes;

систему циркуляции газа для обновления газа в области разряда между очередными разрядными импульсами; набор конденсаторов, подсоединенных к первому и второму электродам, импульсный источник питания, подключенный к конденсаторам и предназначенный для их импульсной зарядки до напряжения пробоя, обеспечивающего газовый разряд между первым и вторым электродами для возбуждения газовой смеси лазера и генерации лазерного излучения, а также расположенные вблизи первого электрода два протяженные керамические контейнеры, в которых для уменьшения индуктивности разрядного контура и обеспечения высокой эффективности лазера размещен набор конденсаторов, подключенных к первому и второму электродам через высоковольтные и заземленные токовводы каждого керамического контейнера и через заземленные газопроницаемые обратные токопроводы, расположенные по обе стороны контейнеров/контейнера.a gas circulation system for updating gas in the discharge region between successive discharge pulses; a set of capacitors connected to the first and second electrodes, a switching power supply connected to the capacitors and intended for their pulse charging to a breakdown voltage, providing a gas discharge between the first and second electrodes to excite the laser gas mixture and generate laser radiation, as well as located near the first two long ceramic containers in which a set of cond is placed to reduce the inductance of the discharge circuit and ensure high laser efficiency Sensors connected to the first and second electrodes through high-voltage and grounded current leads of each ceramic container and through grounded gas-permeable return current conductors located on both sides of the containers / container.

В указанном устройстве контейнеры выполнены в виде круглых цилиндрических труб, установлены по обе стороны плоскости, проходящей через оси электродов. Поверхности контейнеров, обращенные к области разряда и расположенные заподлицо с первым электродом, служат в качестве направляющих газового потока.In the specified device, the containers are made in the form of round cylindrical pipes, are installed on both sides of the plane passing through the axis of the electrodes. The container surfaces facing the discharge region and flush with the first electrode serve as gas flow guides.

Лазер характеризуется простой, дешевой и надежной конструкцией лазерной камеры, в которой обеспечивается высокая скорость потока газа между электродами и возможность достижения высокой средней мощности лазерного излучения.The laser is characterized by a simple, cheap and reliable design of the laser chamber, which provides a high gas flow rate between the electrodes and the possibility of achieving a high average laser radiation power.

В прототипе ограничена скорость зарядки импульсных конденсаторов, осуществляемая через торцы керамических контейнеров, приводя к уменьшению КПД лазера. Кроме этого, для зажигания вспомогательного разряда предыонизатора в металлической лазерной камере необходимо наличие изолированных токовводов, что усложняет конструкции лазерной камеры. Геометрия керамических контейнеров в виде круглых цилиндров может не полностью удовлетворять условиям минимизации индуктивности разрядного контура, что может снижать КПД лазера при увеличении энергии генерации.In the prototype, the charging speed of pulsed capacitors is limited through the ends of ceramic containers, leading to a decrease in the laser efficiency. In addition, to ignite the auxiliary discharge of the preionizer in a metal laser chamber, it is necessary to have isolated current leads, which complicates the design of the laser chamber. The geometry of ceramic containers in the form of round cylinders may not fully satisfy the conditions for minimizing the inductance of the discharge circuit, which may reduce the laser efficiency with increasing generation energy.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является создание мощных эксимерных лазеров, отличающихся простотой, малой стоимостью и технологичностью конструкции, обеспечивающей высокоскоростной поток газа между электродами при малой индуктивности разрядного контура.The objective of the invention is the creation of powerful excimer lasers, characterized by simplicity, low cost and manufacturability of the design, providing a high-speed gas flow between the electrodes at a low inductance of the discharge circuit.

Техническим результатом изобретения является улучшение конструкции металлокерамического лазера, увеличение энергии генерации, средней мощности излучения при высоком КПД лазера и, в целом, уменьшение затрат на получение энергии генерации.The technical result of the invention is to improve the design of the cermet laser, increase the generation energy, the average radiation power at high laser efficiency and, in general, reduce the cost of generating the generation energy.

Для решения указанных задач предлагается газоразрядный, в частности, эксимерный лазер или лазер на молекулярном фторе, включающий в себя: заполненную газовой смесью лазерную камеру, состоящую, главным образом, из металла и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый и второй электроды, определяющие область разряда между ними, с первым электродом, расположенным со стороны внутренней поверхности лазерного камеры, по меньшей мере, один протяженный блок предыонизации; систему циркуляции газа; расположенные вблизи первого электрода два протяженных керамических контейнера, в которых размещен набор конденсаторов, подключенных к первому и второму электродам через высоковольтные и заземленные токовводы каждого керамического контейнера и заземленные обратные токопроводы, расположенные по обе стороны контейнеров.To solve these problems, a gas discharge laser, in particular an excimer laser or a molecular fluorine laser, is proposed, which includes: a laser chamber filled with a gas mixture, consisting mainly of metal and having elongated first and second electrodes spaced from each other, which determine the discharge region between them, with the first electrode located on the side of the inner surface of the laser chamber, at least one extended block preionization; gas circulation system; located near the first electrode are two extended ceramic containers, in which a set of capacitors is placed, connected to the first and second electrodes through high-voltage and grounded current leads of each ceramic container and grounded return current conductors located on both sides of the containers.

Усовершенствование лазера состоит в том, что со стороны первого электрода в металлической стенке лазерной камеры вдоль нее установлены герметичные высоковольтные токовводы, каждый из которых включает в себя керамический изолятор, внутри лазерной камеры по обе стороны керамических контейнеров размещены соединенные с металлической стенкой лазерной камеры протяженные заземленные токопроводы, и импульсный источник питания малоиндуктивно подключен к конденсаторам через указанные высоковольтные токовводы и заземленные токопроводы лазерной камеры, а также токовводы каждого контейнера.The laser improvement consists in the fact that on the side of the first electrode in the metal wall of the laser chamber along it there are sealed high-voltage current leads, each of which includes a ceramic insulator, inside the laser chamber on both sides of the ceramic containers are placed extended grounded current conductors connected to the metal wall of the laser chamber , and the switching power supply is inductively connected to capacitors through the indicated high-voltage current leads and grounded current leads Black chamber, as well as current leads of each container.

Предпочтительно, что концевые части каждого керамического контейнера герметично закреплены на торцах лазерной камеры с возможностью доступа или герметичного подсоединения к внутренней части контейнера.Preferably, the end parts of each ceramic container are hermetically attached to the ends of the laser chamber with the possibility of access or hermetic connection to the inside of the container.

Предпочтительно, что, по меньшей мере, в одном керамическом контейнере размещены вспомогательные конденсаторы, емкость которых многократно меньше емкости конденсаторов, вдоль длины контейнера установлены вспомогательные герметичные токовводы, через которые одна из обкладок вспомогательных конденсаторов подсоединена к блоку предыонизатора.It is preferable that at least one ceramic container contains auxiliary capacitors, the capacitance of which is many times smaller than the capacitance of the capacitors, auxiliary sealed current leads are installed along the container, through which one of the plates of the auxiliary capacitors is connected to the preionizer unit.

Предпочтительно, что части поверхности каждого керамического контейнера, обращенные к области разряда, расположены заподлицо с первым электродом, образуя вблизи первого электрода расположенные верх и вниз по потоку направляющие газового потока.Preferably, the surface portions of each ceramic container facing the discharge region are flush with the first electrode, forming gas flow guides located upstream and downstream near the first electrode.

В лазере первый электрод и второй электрод могут быть выполнены сплошными и, по меньшей мере, один блок предыонизации может быть установлен сбоку одного из двух указанных электродов.In a laser, the first electrode and the second electrode can be solid and at least one preionization unit can be mounted on the side of one of the two indicated electrodes.

В другом варианте реализации изобретения либо первый электрод, либо второй электрод выполнен частично прозрачным и блок предыонизации установлен с обратной стороны частично прозрачного электрода.In another embodiment, either the first electrode or the second electrode is partially transparent and the preionization unit is mounted on the back of the partially transparent electrode.

Предпочтительно, что блок предыонизации содержит систему формирования протяженного однородного скользящего разряда по поверхности диэлектрика.Preferably, the preionization unit comprises a system for generating an extended uniform sliding discharge over the surface of the dielectric.

Предпочтительно, что контейнеры имеют форму либо круглой, либо прямоугольной трубы.Preferably, the containers are in the form of either a round or rectangular pipe.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Существо изобретения поясняется прилагаемыми чертежами, которые представлены в виде достаточном для понимания принципов изобретения и ни в коей мере не ограничивают объема настоящего изобретения.The invention is illustrated by the accompanying drawings, which are presented in a form sufficient to understand the principles of the invention and in no way limit the scope of the present invention.

Фиг.1 - схематичное изображение поперечного сечения газоразрядного лазера с высокой частотой следования импульсов.Figure 1 is a schematic representation of a cross section of a gas discharge laser with a high pulse repetition rate.

Фиг.2 - часть продольного сечения того же варианта лазера по оси одного из двух керамических контейнеров.Figure 2 is a part of a longitudinal section of the same laser variant along the axis of one of the two ceramic containers.

Фиг.3 - поперечное сечение широкоапертурного лазера с предыонизацией излучением скользящего разряда.Figure 3 is a cross section of a wide-aperture laser with preionization by radiation of a sliding discharge.

Фиг.4 - график зависимости мощности излучения от частоты следования импульсов и автограф луча ArF лазера.Figure 4 is a graph of radiation power versus pulse repetition rate and an autograph of an ArF laser beam.

Фиг.5 - графическое представление мощности излучения в зависимости от частоты следования импульсов и автограф луча ХеС1 лазера.5 is a graphical representation of the radiation power depending on the pulse repetition rate and the autograph of the XeC1 laser beam.

На чертежах совпадающие элементы устройства обозначены одинаковыми номерами позиций.In the drawings, matching device elements are denoted by the same reference numbers.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

В соответствии с изобретением газоразрядный, в частности, эксимерный лазер или лазер на молекулярном фторе, поперечное сечение которого схематично показано на фиг.1, включает в себя: заполненную газовой смесью лазерную камеру 1, состоящую, главным образом, из металла и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый электрод 2 и второй электрод 3, определяющие область разряда 4 между ними. Первый электрод 1 расположен со стороны внутренней поверхности лазерной камеры 1. В лазерной камере также размещен, по меньшей мере, один протяженный блок предыонизации 5 для предыонизации газа в области разряда 4. В варианте реализации лазера, показанном на фиг.1, один блок предыонизации 5, расположенный сбоку от второго электрода 3, выполнен в виде системы формирования скользящего разряда по поверхности диэлектрической (сапфировой) пластины 6, покрывающей инициирующий электрод 7, с поджигающим электродом 8, расположенным на поверхности диэлектрической пластины 6. При этом электрод 7 блока предыонизации совмещен со вторым электродом 3 лазера. Для обновления газа в области разряда между очередными разрядными импульсами в керамической трубе 1 лазерной камеры также размещена система циркуляции газа, содержащая диаметральный вентилятор 9, охлаждаемые водой трубки 10 теплообменника, систему направляющих лопастей 11 и спойлеров 12, 13 для формирования высокоскоростного потока газа в области разряда. Также лазер содержит набор конденсаторов 14, подсоединенных к первому и второму электродам 2, 3, и импульсный источник питания 15, подключенный к конденсаторам и предназначенный для их импульсной зарядки до напряжения пробоя, обеспечивающего газовый разряд между первым и вторым электродами 2, 3 для возбуждения газовой смеси лазера и генерации луча лазера с помощью резонатора (не показан). Вблизи первого электрода 2 расположены либо один, либо, как показано на фиг.1, два протяженных керамических контейнера 16, в которых для уменьшения индуктивности разрядного контура и обеспечения высокой эффективности лазера размещен набор конденсаторов 14. Конденсаторы подключены к первому и второму электродам 2, 3 через высоковольтные и заземленные токовводы 17, 18 каждого керамического контейнера и через заземленные газопроницаемые обратные токопроводы 19, расположенные по обе стороны контейнеров 16.According to the invention, a gas-discharge, in particular an excimer laser or a molecular fluorine laser, the cross section of which is schematically shown in FIG. 1, includes: a laser chamber 1 filled with a gas mixture, consisting mainly of metal and having spaced apart from elongated first electrode 2 and second electrode 3, defining the discharge region 4 between them. The first electrode 1 is located on the side of the inner surface of the laser chamber 1. At least one extended preionization unit 5 is also placed in the laser chamber for preionizing the gas in the discharge region 4. In the embodiment of the laser shown in Fig. 1, one preionization unit 5 located on the side of the second electrode 3, made in the form of a system for the formation of a sliding discharge on the surface of the dielectric (sapphire) plate 6, covering the initiating electrode 7, with an ignition electrode 8 located on the surface of the die an electric plate 6. In this case, the electrode 7 of the preionization unit is aligned with the second electrode 3 of the laser. To update the gas in the discharge region between successive discharge pulses, a ceramic gas tube 1 of the laser chamber also contains a gas circulation system containing a diametrical fan 9, water-cooled heat exchanger tubes 10, a system of guide vanes 11 and spoilers 12, 13 for forming a high-speed gas flow in the discharge region . The laser also contains a set of capacitors 14 connected to the first and second electrodes 2, 3, and a switching power supply 15 connected to the capacitors and designed for their pulse charging to a breakdown voltage that provides gas discharge between the first and second electrodes 2, 3 to excite the gas a mixture of laser and laser beam generation using a resonator (not shown). Near the first electrode 2 there are either one or, as shown in Fig. 1, two extended ceramic containers 16, in which a set of capacitors 14 is placed to reduce the inductance of the discharge circuit and ensure high laser efficiency. The capacitors are connected to the first and second electrodes 2, 3 through high-voltage and grounded current leads 17, 18 of each ceramic container and through grounded gas-permeable return current conductors 19 located on both sides of the containers 16.

Со стороны первого электрода в металлической стенке 20 лазерной камеры вдоль нее установлены герметичные высоковольтные токовводы 21, каждый из которых включает в себя керамический изолятор 22. Внутри лазерной камеры по обе стороны керамических контейнеров/контейнера размещены соединенные с металлической стенкой 20 лазерной камеры протяженные заземленные токопроводы 23. Импульсный источник питания 15 малоиндуктивно подключен к конденсаторам 14 через высоковольтные токовводы 21 и заземленные токопроводы 23 лазерной камеры, а также токовводы 17, 18 каждого контейнера 16.On the side of the first electrode, sealed high-voltage current leads 21 are installed along the metal wall 20 of the laser chamber, each of which includes a ceramic insulator 22. Inside the laser chamber, on both sides of the ceramic containers / container, there are extended grounded current conductors 23 connected to the metal wall 20 of the laser chamber . Switching power supply 15 is inductively connected to capacitors 14 through high-voltage current leads 21 and grounded current leads 23 of the laser chamber, as well as current leads 17, 18 of each container 16.

На фиг.1 каждый керамический контейнер 16 имеет форму прямоугольной трубы. При этом части 24, 25 поверхности каждого керамического контейнера 16, обращенные к области разряда 4, расположены заподлицо с первым электродом 2, образуя вблизи него расположенные вверх и вниз по потоку направляющие газового потока.1, each ceramic container 16 has the shape of a rectangular pipe. The parts 24, 25 of the surface of each ceramic container 16, facing the discharge region 4, are flush with the first electrode 2, forming gas flow guides located upstream and downstream near it.

Для автоматической предыонизации, упрощающей эксплуатацию лазера, по меньшей мере, в одном керамическом контейнере 16 размещены вспомогательные конденсаторы 26, емкость которых многократно меньше емкости конденсаторов 14. Вдоль длины каждого контейнера 16, содержащего вспомогательные конденсаторы 26, установлены вспомогательные герметичные токовводы 27. Одна из обкладок вспомогательных конденсаторов 26 подсоединена к блоку предыонизатора 5 через вспомогательные токовводы 27 керамических контейнеров и вспомогательные газопроницаемые обратные токопроводы 28.For automatic preionization, simplifying the operation of the laser, auxiliary capacitors 26 are placed in at least one ceramic container 16, the capacitance of which is many times smaller than the capacitance of the capacitors 14. Along the length of each container 16 containing auxiliary capacitors 26, auxiliary sealed current leads 27 are installed. One of the plates auxiliary capacitors 26 are connected to the preionizer unit 5 through auxiliary current leads 27 of ceramic containers and auxiliary gas-permeable Solid conductors 28.

На фиг.2 показана часть сечения, проходящего вдоль одного из керамических контейнеров, для того же варианта лазера, что и на фиг.1. Каждая концевая часть 29 каждого керамического контейнера 16 герметично закреплена на одном из торцов 30 металлического лазерной камеры 1 лазера, например, при помощи терминалов 31, с возможностью доступа или герметичного подсоединения к внутренней части контейнера 16. На каждом из двух торцов 30 лазерной камеры 2 установлены оптические окна 32 для выхода луча лазера.Figure 2 shows a part of a cross section along one of the ceramic containers for the same laser variant as in figure 1. Each end part 29 of each ceramic container 16 is hermetically attached to one of the ends 30 of the metal laser camera 1 of the laser, for example, using terminals 31, with the possibility of access or tight connection to the inside of the container 16. At each of the two ends 30 of the laser chamber 2 are installed optical windows 32 for laser beam output.

Газоразрядный лазер работает следующим образом. Производится включение импульсного источника 15, расположенного снаружи металлической лазерной камеры 1. Осуществляется импульсная зарядка подключенных к первому и второму электродам 2, 3 конденсаторов 14, размещенных либо в двух керамических контейнерах 16 (фиг.1), либо в одном контейнере, а также вспомогательных конденсаторов 26, размещенных, по меньшей мере, в одном керамическом контейнере 16. Зарядка конденсаторов 14 осуществляется по малоиндуктивной электрической цепи, включающей в себя герметичные высоковольтные токовводы 21, изолированные от металлической стенки 20 керамическими изоляторами 22, герметичные токовводы 17, 18 керамических контейнеров 16 и протяженные соединенные с лазерной камерой 1 заземленные токопроводы 23, установленные внутри металлического лазерной камеры 1 по обе стороны керамических контейнеров 16. Одновременно осуществляется зарядка вспомогательных конденсаторов 26 по электрической цепи, включающей в себя вспомогательные токковводы 27 контейнера 16, токопровод 24, выполненный в варианте реализации устройства на фиг.1 газопроницаемым, и разрядный промежуток между электродами 7, 8 блока предыонизации 5. УФ-излучение вспомогательного разряда по поверхности диэлектрика 6 осуществляет предыонизацию газа в области разряда 4. При этом оптимизированная величина емкости вспомогательных конденсаторов 22 во много раз меньше емкости конденсаторов 11, что определяет относительно малый энерговклад во вспомогательный разряд блока предыонизации 5. При достижении напряжения пробоя на электродах 2, 3 между ними зажигается объемный газовый разряд. Энергия, запасенная в конденсаторах 14, вкладывается в разряд по малоиндуктивному разрядному контуру, включающему в себя распределенные по длине контейнеров 16 токовводы 17, 18 и газопроницаемые обратные токопроводы 19, расположенные по обе по обе стороны контейнеров 16. Разряд обеспечивает возбуждение газовой смеси в области разряда 4, что позволяет получить генерацию луча лазера. Излучение лазера выводится через одно из двух оптических окон 32, установленных на каждом из двух торцов 30 лазерной камеры 1. Когда охлаждаемый трубками теплообменника 10 высокоскоростной поток газа, обеспечиваемый диаметральным вентилятором 9 и направляющими газового потока, к которым относятся система лопастей 11, спойлеры 12, 13 и расположенные заподлицо с первым электродом части поверхности 24, 25 керамических контейнеров 16, сменит газ в области разряда 4, цикл работы лазера повторяется.A gas discharge laser operates as follows. The pulse source 15 located outside the metal laser chamber 1 is turned on. Pulse charging of capacitors 14 connected to the first and second electrodes 2, 3 is carried out, either in two ceramic containers 16 (Fig. 1) or in one container, as well as auxiliary capacitors 26, located in at least one ceramic container 16. The capacitors 14 are charged via a low-inductance circuit, including sealed high-voltage current leads 21, insulated separated from the metal wall by 20 ceramic insulators 22, sealed current leads 17, 18 of ceramic containers 16 and long grounded conductors 23 connected to the laser chamber 1, installed inside the metal laser chamber 1 on both sides of the ceramic containers 16. At the same time, auxiliary capacitors 26 are charged through an electric circuit including auxiliary current leads 27 of the container 16, the current lead 24, made in the embodiment of the device in figure 1 gas-permeable, and the discharge gap the current between the electrodes 7, 8 of the preionization unit 5. The UV radiation of the auxiliary discharge over the surface of the dielectric 6 carries out the preionization of the gas in the region of the discharge 4. Moreover, the optimized capacitance of the auxiliary capacitors 22 is many times smaller than the capacitance of the capacitors 11, which determines a relatively small energy input into the auxiliary discharge of the preionization unit 5. When the breakdown voltage at the electrodes 2, 3 is reached, a volumetric gas discharge is ignited between them. The energy stored in the capacitors 14 is invested in a discharge along a low-inductance discharge circuit, including the current leads 17, 18 distributed along the length of the containers 16 and gas-permeable return conductors 19 located on both sides of the containers 16. The discharge provides excitation of the gas mixture in the discharge region 4, which allows to obtain laser beam generation. The laser radiation is output through one of two optical windows 32 mounted on each of the two ends 30 of the laser chamber 1. When the high-speed gas flow cooled by the tubes of the heat exchanger 10 is provided by a diametrical fan 9 and gas flow guides, which include the system of blades 11, spoilers 12, 13 and flush with the first electrode parts of the surface 24, 25 of the ceramic containers 16, will change gas in the region of discharge 4, the laser operation cycle is repeated.

Герметизация предложенным образом контейнеров 16 на торцах 30 лазерной камеры 1 позволяет прокачивать электрически прочную среду, например воздух, через конденсаторы 14, 26, осуществлять их охлаждение, устранять образующийся в контейнерах 16 озон или возможность его образования. Все это обеспечивает высокоэффективную работу лазера предложенной конструкции в долговременном режиме. Использование терминалов 31 также обеспечивает многовариантность и универсальность конструкции крепления контейнеров различной формы и их совмещение с оптическими окнами 32 для вывода луча лазера. Вместе с тем, в других вариантах концевые части 29 контейнеров могут быть выведены через торцы 30 лазерной камеры 1 и герметично закреплены на них.Sealing the containers in the proposed manner 16 at the ends 30 of the laser chamber 1 allows pumping an electrically strong medium, for example air, through the condensers 14, 26, cooling them, eliminating the ozone formed in the containers 16 or the possibility of its formation. All this provides highly efficient laser operation of the proposed design in a long-term mode. The use of terminals 31 also provides multivariance and versatility in the design of fastening containers of various shapes and their combination with optical windows 32 for outputting a laser beam. However, in other embodiments, the end parts 29 of the containers can be brought out through the ends 30 of the laser chamber 1 and hermetically fixed to them.

Малоиндуктивное подключение импульсного источника питания 15 к конденсаторам через высоковольтные токовводы 21 и заземленные токопроводы 23 лазерной камеры, а также токовводы 17, 18 каждого контейнера 16, уменьшает время импульсной зарядки конденсаторов 14. Для обеспечения малой индуктивности контура зарядки конденсаторов 14 количество изолированных токовводов 21 в лазерной камере должно быть около 6 штук в расчете на 1 м длины электродов. По сравнению с прототипом, увеличивается скорость нарастания электрического поля и величина напряженности электрического поля в области разряда 4 на стадии пробоя. Это улучшает однородность объемного разряда лазера и повышает устойчивость однородной формы разряда к акустическим возмущениям, возникающих в лазерной камере при высокой частоте повторения разрядных импульсов. В результате достигается увеличение КПД лазера и снижается минимальный, достаточный для поддержания максимального КПД лазера, коэффициент К смены газа в разрядном объеме при высокой частоте повторения импульсов. Вследствие этого возрастает средняя мощность излучения при высоком КПД лазера и снижаются его эксплуатационные расходы.The inductive connection of the switching power supply 15 to the capacitors through the high-voltage current leads 21 and the grounded current leads 23 of the laser chamber, as well as the current leads 17, 18 of each container 16, reduces the time of pulse charging of the capacitors 14. To ensure low inductance of the charging circuit of the capacitors 14, the number of isolated current leads 21 in the laser the chamber should have about 6 pieces per 1 m of electrode length. Compared with the prototype, increases the rate of rise of the electric field and the magnitude of the electric field in the region of discharge 4 at the stage of breakdown. This improves the uniformity of the volumetric discharge of the laser and increases the stability of the uniform shape of the discharge to acoustic disturbances arising in the laser chamber at a high pulse repetition rate. As a result, an increase in the laser efficiency is achieved and a minimum coefficient K of gas change in the discharge volume at a high pulse repetition rate, which is sufficient to maintain the maximum laser efficiency, is reduced. As a result, the average radiation power increases at high laser efficiency and its operating costs are reduced.

Размещение, по меньшей мере, в одном керамическом контейнере 16 вспомогательных конденсаторов 26, подключенных к блоку предыонизатора 5, позволяет осуществлять высокоэффективную автоматическую УФ-предыонизацию. При этом упрощается схема импульсного источника питания 15 и устраняется необходимость специальных изолированных токовводов в лазерной камере для питания блока предыонизатора. Все это упрощает конструкцию и эксплуатацию лазера.Placing at least one ceramic container 16 of auxiliary capacitors 26 connected to the preionizer unit 5 allows for highly efficient automatic UV preionization. This simplifies the circuit of the switching power supply 15 and eliminates the need for special isolated current leads in the laser chamber to power the preionizer unit. All this simplifies the design and operation of the laser.

Выполнение токовводов 21 лазерной камеры и токовводов 17, 18, 27 керамических контейнеров 16 герметичными необходимо для отделения газовой среды лазера от наружной атмосферы.The implementation of the current leads 21 of the laser chamber and the current leads 17, 18, 27 of the ceramic containers 16 sealed is necessary to separate the gas medium of the laser from the outside atmosphere.

Использование в высоковольтных токовводах 21 изоляторов 22, выполненных из керамики, обеспечивает большое время газовой смеси лазера.The use of ceramic insulators 21 in high-voltage current leads 21 provides a long time for the laser gas mixture.

Форма контейнеров 16 в виде прямоугольных труб (фиг.1, 2, 6, 7, 11) позволяет обеспечить малую индуктивность разрядного контура и повысить КПД лазера. Кроме этого, плоские протяженные части 24, 25 контейнеров 16, расположенные заподлицо с первым электродом, образуя вблизи него расположенные верх и вниз по потоку направляющие газового потока, позволяют эффективно формировать высокоскоростной поток газа в разрядной области 4.The shape of the containers 16 in the form of rectangular pipes (FIGS. 1, 2, 6, 7, 11) allows for a low inductance of the discharge circuit and to increase the laser efficiency. In addition, the flat extended parts 24, 25 of the containers 16 located flush with the first electrode, forming gas flow guides located upstream and downstream near it, can efficiently form a high-speed gas flow in the discharge region 4.

Применение для предыонизации УФ-излучения скользящего разряда (фиг.1, 3, 6, 8-12) в виде протяженного плазменного листа на поверхности диэлектрика (сапфира) 6 позволяет реализовать в области разряда 4 однородный и оптимально высокий уровень предыонизации за счет возможности регулировки энерговклада в скользящий разряд. Это обеспечивает высокие эффективность лазера, качество лазерного луча и стабильность работы лазера в долговременном режиме, что является несомненным достоинством предыонизации данного типа.The use for the preionization of UV radiation of a sliding discharge (Figs. 1, 3, 6, 8-12) in the form of an extended plasma sheet on the surface of the dielectric (sapphire) 6 allows to realize a uniform and optimally high level of preionization in the region of discharge 4 due to the possibility of adjusting the energy input into a sliding discharge. This ensures high laser efficiency, the quality of the laser beam and the stability of the laser in the long-term mode, which is an undoubted advantage of preionization of this type.

В варианте лазера, показанном на фиг.3, а также на фиг.9-12 автоматическая предыонизация осуществляется компактным высокоэффективным блоком предыонизатора 5, выполненным в виде компактной симметричной системы формирования скользящего разряда, расположенной с обратной стороны первого (фиг.3, 10-12) или второго (фиг.9) частично прозрачного электрода, тонкостенная рабочая часть которого выполнена с щелевыми окнами 33, перпендикулярными продольной оси электрода. Для автоматической предыонизации в каждом керамическом контейнере 16 размещены вспомогательные конденсаторы 26, одна из обкладок которых подсоединена к блоку предыонизатора 5, фиг.3. Предыонизация осуществляется УФ-излучением вспомогательного разряда блока предыонизатора 5 через щелевые окна 33 частично прозрачного электрода 2. В остальном работа лазера не отличается от описанной ранее. Выполнение лазера в таком варианте, фиг.3, позволяет увеличить разрядный объем, повысить его энергию генерации и мощность лазера. Форма контейнеров в виде круглых труб (фиг.3, 9, 10, 12) обеспечивает простоту конструкции, наибольшую механическую прочность и, соответственно, надежность контейнеров, нагруженных высоким внешним давлением газа.In the laser embodiment shown in FIG. 3, as well as in FIGS. 9-12, automatic preionization is carried out by a compact highly efficient preionizer unit 5, made in the form of a compact symmetrical system for forming a sliding discharge located on the back side of the first (FIGS. 3, 10-12 ) or the second (Fig. 9) partially transparent electrode, the thin-walled working part of which is made with slotted windows 33 perpendicular to the longitudinal axis of the electrode. For automatic preionization, auxiliary capacitors 26 are placed in each ceramic container 16, one of the plates of which is connected to the preionizer unit 5, Fig. 3. The preionization is carried out by UV radiation of the auxiliary discharge of the preionizer unit 5 through the slotted windows 33 of the partially transparent electrode 2. Otherwise, the laser operation does not differ from that described previously. The implementation of the laser in this embodiment, figure 3, allows to increase the discharge volume, to increase its generation energy and laser power. The shape of the containers in the form of round pipes (Figs. 3, 9, 10, 12) provides simplicity of design, the greatest mechanical strength and, accordingly, the reliability of containers loaded with high external gas pressure.

Пример 1 осуществления изобретенияExample 1 of the invention

Примером практического осуществления изобретения является мощный эксимерный лазер с возможностью генерации на молекулярном фторе, характеризующийся высокой, до 5 кГц, частотой следования импульсов. Устройство лазера аналогично показанному на фиг.1, 2. Диаметр металлической лазерной камеры составлял 370 мм. Керамические контейнеры в форме квадратных труб были герметично закреплены на торцах камеры посредством терминалов, через которые посредством вентилятора осуществлялся продув воздухом конденсаторов и вспомогательных конденсаторов. На фиг.4 показаны зависимость 34 средней мощности лазерного излучения 35 от частоты f повторения импульсов 36 и автограф луча 37 ArF лазера. При объеме разряда 1.3×18×580 мм³ мощность лазера достигала 160 Вт при f=5000 Гц с КПД «от розетки» 1,6%. При увеличении длины разряда до ~ 1 м ожидаемая мощность ArF лазера составит более 250 Вт. При генерации на KrF мощность лазера была почти в два раза выше.An example of a practical implementation of the invention is a powerful excimer laser with the possibility of generation on molecular fluorine, characterized by a high pulse repetition rate up to 5 kHz. The laser device is similar to that shown in FIGS. 1, 2. The diameter of the metal laser chamber was 370 mm. Ceramic containers in the form of square tubes were hermetically fixed to the ends of the chamber by means of terminals through which fans and auxiliary capacitors were purged with air through a fan. Figure 4 shows the dependence 34 of the average laser radiation power 35 on the pulse repetition frequency f 36 and the autograph of the ArF laser beam 37. With a discharge volume of 1.3 × 18 × 580 mm ³ , the laser power reached 160 W at f = 5000 Hz with an efficiency of 1.6% from the outlet. With an increase in the discharge length to ~ 1 m, the expected ArF laser power will be more than 250 W. When generating on KrF, the laser power was almost two times higher.

Пример 2 осуществления изобретенияExample 2 of the invention

Другим примером практического осуществления изобретения является мощный широкоапертурный эксимерный лазер ХеСl лазер. Диаметр металлической лазерной камеры составлял 580 мм, керамические контейнеры были выполнены в виде круглых цилиндрических труб, выведенных через торцы лазерной камеры и герметично закрепленных на них. При объеме разряда 23×50×690 мм³ мощность лазера достигала 420 Вт при f=350 Гц с КПД «от розетки» 2%. На фиг.5 показаны зависимость 34 средней мощности лазерного излучения 35 от частоты f повторения импульсов 36 и автограф лазерного луча 37 для ХеСl лазера, схематично показанного на фиг.3. При увеличении длины разряда до ~ 1 м ожидаемая мощность ХеСl лазера составит около 600 Вт.Another example of the practical implementation of the invention is a powerful wide-aperture excimer laser XeCl laser. The diameter of the metal laser chamber was 580 mm, the ceramic containers were made in the form of round cylindrical tubes brought out through the ends of the laser chamber and hermetically fixed to them. With a discharge volume of 23 × 50 × 690 mm ³ , the laser power reached 420 W at f = 350 Hz with an efficiency of 2% from the outlet. Figure 5 shows the dependence 34 of the average laser radiation power 35 on the pulse repetition frequency f 36 and the autograph of the laser beam 37 for an XeCl laser, schematically shown in figure 3. With an increase in the discharge length to ~ 1 m, the expected XeCl laser power will be about 600 watts.

Приведенные примеры и другие экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что предложенная в соответствии с настоящим изобретением конструкция лазеров с использованием металлической лазерной камеры и керамических контейнеров с размещенными в них конденсаторами, расположенными в непосредственной близости от области разряда, позволяет реализовать серию мощных высокоэффективных высокостабильных эксимерных лазеров с различными сочетаниями длины волны излучения, энергии генерации и частоты следования импульсов. При этом предложенная конструкция лазеров отличается достаточной простотой и технологичностью, а также малой стоимостью, обеспечивает большое время жизни газовой смеси, однородный высокоскоростной поток газа между электродами, малую индуктивность разрядного контура, возможность увеличения апертуры лазера и его мощности при высокой эффективности.The above examples and other experimental results indicate that the design of the lasers proposed in accordance with the present invention using a metal laser camera and ceramic containers with capacitors located in them in the immediate vicinity of the discharge region makes it possible to realize a series of powerful highly efficient highly stable excimer lasers with various combinations of radiation wavelength, generation energy and pulse repetition rate. At the same time, the proposed design of the lasers is characterized by sufficient simplicity and manufacturability, as well as low cost, provides a long lifetime of the gas mixture, a uniform high-speed gas flow between the electrodes, low inductance of the discharge circuit, the possibility of increasing the laser aperture and its power at high efficiency.

Выполнение газоразрядного, в частности, эксимерного лазера в предложенном виде позволяет значительно увеличить энергию генерации, среднюю мощность излучения при высоком КПД лазера простой и надежной конструкции и, в целом, уменьшить эксплуатационные расходы при получении лазерного излучения.The implementation of the gas-discharge, in particular, excimer laser in the proposed form can significantly increase the generation energy, the average radiation power at high laser efficiency of a simple and reliable design and, in general, reduce operating costs when receiving laser radiation.

Список обозначенийDesignation List

1. Лазерная камера1. Laser camera

2. Первый электрод2. The first electrode

3. Второй электрод3. The second electrode

4. Область разряда4. Discharge area

5. Блок предыонизации5. Block preionization

6. Диэлектрическая пластина системы формирования скользящего разряда6. The dielectric plate of the system for the formation of a sliding discharge

7. Инициирующий электрод системы формирования скользящего разряда7. The initiating electrode of the system for forming a sliding discharge

8. Поджигающий электрод системы формирования скользящего разряда8. The ignition electrode of the system for forming a sliding discharge

9. Диаметральный вентилятор9. Diametric fan

10. Трубки теплообменника10. Heat exchanger tubes

11. Направляющие лопасти газового потока11. Gas flow guide vanes

12. Направляющие лопасти газового потока12. Gas flow guide vanes

13. Направляющие лопасти газового потока13. Gas flow guide vanes

14. Конденсаторы, расположенные в керамическом контейнере/контейнерах14. Capacitors located in a ceramic container / containers

15. Импульсный источник питания15. Switching power supply

16. Керамические контейнеры/ контейнер16. Ceramic containers / container

17. Высоковольтные герметичные токовводы керамического контейнера17. High voltage sealed current leads of the ceramic container

18. Заземленные герметичные токовводы керамического контейнера18. Grounded sealed current leads of the ceramic container

19. Протяженные заземленные газопроницаемые обратные токопроводы19. Extended grounded gas-permeable return conductors

20. Металлическая стенка лазерной камеры20. The metal wall of the laser chamber

21. Герметичные высоковольтные токовводы лазерной камеры21. Sealed high-voltage current leads of the laser chamber

22. Керамические изоляторы22. Ceramic insulators

23. Протяженные заземленные токопроводы соединенные с лазерной камерой23. Long grounded conductors connected to the laser chamber

24, 25. Части поверхности керамического контейнера, образующие направляющие газового потока вверх и вниз по потоку от первого электрода24, 25. Parts of the surface of the ceramic container forming the guides of the gas stream up and downstream from the first electrode

26. Вспомогательные конденсаторы 26. Auxiliary capacitors

27. Вспомогательные токовводы контейнера/дополнительного контейнера27. Auxiliary current leads of the container / additional container

28. Вспомогательный токопровод блока предыонизатора28. Auxiliary current lead block preionizer

29. Концевая часть керамического контейнера29. The end of the ceramic container

30. Торцы лазерной камеры30. The ends of the laser camera

31. Терминалы для герметичного соединения концевых частей керамического контейнера с торцами лазерной камеры31. Terminals for the tight connection of the ends of the ceramic container with the ends of the laser chamber

32. Оптические окна для вывода лазерного излучения32. Optical windows for outputting laser radiation

33. Щелевые окна на рабочей поверхности частично прозрачного33. Slit windows on the working surface of partially transparent

34. График 34 средней мощности лазерного излучения 35 в зависимости от частоты повторения импульсов 3634. Graph 34 of the average laser radiation power 35 depending on the pulse repetition rate 36

37. Автограф лазерного луча37. Autograph of a laser beam

Claims

1. A gas discharge, in particular an excimer laser or a molecular fluorine laser, comprising: a laser chamber filled with a gas mixture, consisting mainly of metal and having elongated first and second electrodes spaced apart from each other, defining a discharge region between them, with the first electrode located on the side of the inner surface of the laser chamber, at least one extended block preionization; gas circulation system; two extended ceramic containers located near the first electrode, which contain a set of capacitors connected to the first and second electrodes through high-voltage and grounded current leads of each ceramic container and grounded return conductors located on both sides of the containers,
from the side of the first electrode in the metal wall of the laser chamber along it are sealed high-voltage current leads, each of which includes a ceramic insulator,
inside the laser chamber on both sides of the ceramic containers are placed extended grounded conductors connected to the metal wall of the laser chamber,
and the switching power supply is inductively connected to capacitors through the indicated high-voltage current leads and grounded laser cable conductors, as well as the current leads of each container.

2. The laser according to claim 1, in which the end parts of each ceramic container are hermetically attached to the ends of the laser chamber with the possibility of access or tight connection to the inside of the container.

3. The laser according to claim 1, in which at least one ceramic container contains auxiliary capacitors, the capacitance of which is many times smaller than the capacitance of the capacitors, auxiliary sealed current leads are installed along the length of the container, through which one of the plates of the auxiliary capacitors is connected to the preionizer unit.

4. The laser according to claim 1, in which parts of the surface of each ceramic container facing the discharge region are flush with the first electrode, forming gas flow guides located upstream and downstream near the first electrode.

5. The laser according to claim 1, in which the first electrode and the second electrode are solid and at least one preionization unit is installed on the side of one of the two indicated electrodes.

6. The laser according to claim 1, in which either the first electrode or the second electrode is partially transparent and the preionization unit is mounted on the back side of the partially transparent electrode.

7. The laser according to claim 1, in which the preionization unit comprises a system for generating an extended uniform sliding discharge over the surface of the dielectric.

8. The laser according to claim 1, in which the containers are in the form of either a round or rectangular pipe.