RU2598142C2

RU2598142C2 - Powerful pulse-periodic excimer laser for technological applications

Info

Publication number: RU2598142C2
Application number: RU2015100035/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Борисов
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-09-20
Also published as: RU2015100035A

Abstract

FIELD: laser engineering.

SUBSTANCE: excimer laser comprizes an outer body, framing filled with working medium laser chamber with gas-dynamic channel, two gas-discharge modules, pumping system and cooling system of gas flow through these modules and power supply system of gas-discharge modules. Each gas-discharge module has a high-voltage and grounded electrodes and UV pre-ionizer, equipped with system for generating an extended homogeneous complete discharge, sliding over the surface of the dielectric plate. Laser has two dielectric cylindrical containers, filled with electrically strong gas installed inside the external cylindrical case parallel to each other at a distance, providing arrangement between them of two gas-discharge modules, or includes external elliptical body and one dielectric cylindrical container filled with electrically strong gas, installed inside the outer body in its middle part with gaps relative to inner surface of said case to allow arrangement in these gaps of two gas-discharge modules. Elements of power supply system of gas-discharge modules are arranged inside the dielectric container.

EFFECT: increase of average power of the laser.

30 cl, 8 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к импульсно-периодическим газоразрядным эксимерным лазерам, и может быть использовано при проектировании и изготовлении эксимерных лазеров различного назначения с высокой средней мощностью лазерного излучения.The invention relates to quantum electronics, in particular to pulse-periodic gas-discharge excimer lasers, and can be used in the design and manufacture of excimer lasers for various purposes with a high average laser radiation power.

Уровень техникиState of the art

Развитие технологий, в которых применяют УФ излучение, генерируемое эксимерным лазером, использующим в качестве рабочей среды смесь инертных газов, например, He, Xe, Kr, с галогенами, например, хлором и фтором, требует увеличения, как энергии лазерного импульса, так и средней мощности лазерного излучения при условии сохранения высокого КПД лазера. Энергию, получаемую в лазерном импульсе, можно увеличить за счет увеличения апертуры разряда при сохранении оптимального энерговклада в единицу активного газового объема. Однако увеличение апертуры разряда больше некоторой величины ведет к значительному увеличению индуктивности разрядного контура, нарушению оптимальных условий ввода энергии в разряд и, как следствие, к снижению КПД лазера. Среднюю мощность лазерного излучения можно увеличить, увеличив частоту импульсов, генерируемых эксимерным лазером. Однако увеличение частоты генерирования лазерных импульсов также ограничено условиями охлаждения рабочего тела и проблемами, связанными с резким увеличением энергозатрат (Е) на увеличение скорости прокачки газа (v), так как E~v⁵.The development of technologies that use UV radiation generated by an excimer laser, using as a working medium a mixture of inert gases, for example, He, Xe, Kr, with halogens, for example, chlorine and fluorine, requires an increase in both the laser pulse energy and the average laser radiation power while maintaining high laser efficiency. The energy obtained in the laser pulse can be increased by increasing the discharge aperture while maintaining the optimal energy input per unit of active gas volume. However, an increase in the discharge aperture of more than a certain value leads to a significant increase in the inductance of the discharge circuit, a violation of the optimal conditions for introducing energy into the discharge, and, as a consequence, to a decrease in the laser efficiency. The average laser power can be increased by increasing the frequency of the pulses generated by the excimer laser. However, the increase in the frequency of generation of laser pulses is also limited by the cooling conditions of the working fluid and the problems associated with a sharp increase in energy consumption (E) for increasing the gas pumping rate (v), since E ~ v ⁵ .

Известен эксимерный лазер, включающий в себя систему питания и лазерную камеру, которая состоит из металлического корпуса, на котором крепится диэлектрическая разрядная камера, изолирующая высоковольтный электрод от заземленного электрода и корпуса лазерной камеры (например, патент США №6757315 H01S 3/038, H01S 3/22 от 29.06.2004 [1]). С целью достижения высокого времени жизни газовой смеси в качестве материала диэлектрической камеры использована керамика (Al₂O₃), стойкая к воздействию интенсивного УФ излучения и высоко агрессивных компонентов газовой смеси лазера, таких как F₂ или HCl. В разрядной камере УФ предыонизация газа в межэлектродном промежутке осуществляется УФ излучением от слаботочного протяженного коронного разряда. В металлическом корпусе расположены система прокачки газового потока через межэлектродный промежуток и система теплоотвода.Known excimer laser, which includes a power system and a laser chamber, which consists of a metal housing on which is mounted a dielectric discharge chamber, isolating the high-voltage electrode from the grounded electrode and the laser camera housing (for example, US patent No. 6757315 H01S 3/038, H01S 3 / 22 dated 06/29/2004 [1]). In order to achieve a high lifetime of the gas mixture, ceramic (Al ₂ O ₃ ) is used as the material of the dielectric chamber, which is resistant to intense UV radiation and highly aggressive components of the laser gas mixture, such as F ₂ or HCl. In the UV discharge chamber, gas preionization in the interelectrode gap is carried out by UV radiation from a low-current extended corona discharge. In a metal case there is a system for pumping a gas stream through the interelectrode gap and a heat removal system.

Данная конструкция лазера имеет технические ограничения. Во-первых, повышение апертуры больше 3-4 см² и энергии генерации лазера больше 1 Дж наталкивается на технические ограничения, связанные с низким уровнем УФ предыонизации, генерируемой слаботочным протяженным коронным разрядом. Во-вторых, так как разрядная камера размещена с наружной стороны корпуса то на входе в нее газовый поток резко меняет направление, что не позволяет эффективно увеличивать скорость газа в межэлектродном промежутке и таким образом повышать частоту следования импульсов и среднюю мощность генерации лазера.This laser design has technical limitations. Firstly, increasing the aperture of more than 3-4 cm ² and the laser generation energy of more than 1 J encounters technical limitations associated with the low level of UV preionization generated by a low-current extended corona discharge. Secondly, since the discharge chamber is located on the outside of the housing, the gas stream at its inlet sharply changes direction, which does not allow to effectively increase the gas velocity in the interelectrode gap and thus increase the pulse repetition rate and the average laser generation power.

Известно устройство УФ предыонизации в импульсном лазере, в котором УФ предыонизация осуществляется от протяженного однородного завершенного разряда, скользящего по поверхности плоской диэлектрической пластины (Патент РФ 2055429 от 06.10.1992 [2]). УФ излучение проходит через частично прозрачную поверхность электрода, имеющего, например, набор щелей, и создает в основном разрядном объеме начальные фотоэлектроны. Как показали исследования [Борисов В.М., Христофоров О.Б. Энциклопедия низкотемпературной плазмы, Том XI-4, стр. 503-522 (2005)] именно использование завершенного скользящего разряда, как предлагается в [2], а не коронного, как, например, в [1], обеспечивает высокий уровень однородной УФ предыонизации, необходимый для формирования широкоапертурного объемного разряда.A UV preionisation device in a pulsed laser is known, in which UV preionisation is carried out from an extended uniform complete discharge sliding on the surface of a flat dielectric plate (RF Patent 2055429 of 06.10.1992 [2]). UV radiation passes through a partially transparent surface of an electrode having, for example, a set of slots, and creates initial photoelectrons in the main discharge volume. As studies have shown [Borisov V.M., Khristoforov O.B. Encyclopedia of Low-Temperature Plasma, Volume XI-4, pp. 503-522 (2005)] namely, the use of a completed sliding discharge, as proposed in [2], rather than a corona discharge, as, for example, in [1], provides a high level of uniform UV preionization required for the formation of a wide-aperture volume discharge.

Использование в эксимерных лазерах УФ предыонизаторов с завершенным скользящим разрядом связано с обеспечением прочности керамического фланца, на котором крепится один из электродов, так как при оптимальной апертуре разряда ~10 см² и энергии генерации ~2,0 Дж на керамический фланец в виде пластины, имеющий длину 1300 мм и ширину ~200 мм, со стороны газовой среды, находящейся под избыточным давлением 500 кПа (5 атм) действует сила ~130 кН (13 тонн). Во избежание разрушения керамического фланца и повышения его надежности необходимо увеличивать толщину фланца (до 80 мм), что значительно увеличивает индуктивность разрядного контура и уменьшает КПД лазера.The use of UV preionizers with a completed sliding discharge in excimer lasers is associated with ensuring the strength of the ceramic flange on which one of the electrodes is mounted, since with an optimal discharge aperture of ~ 10 cm ² and a generation energy of ~ 2.0 J per plate ceramic flange having a length of 1300 mm and a width of ~ 200 mm, a force of ~ 130 kN (13 tons) acts from the side of the gas medium under an overpressure of 500 kPa (5 atm). In order to avoid destruction of the ceramic flange and increase its reliability, it is necessary to increase the thickness of the flange (up to 80 mm), which significantly increases the inductance of the discharge circuit and reduces the laser efficiency.

Известен эксимерный лазер, имеющий лазерную камеру, состоящую из диэлектрического цилиндрического корпуса, заполненного рабочей газовой средой, внутри которого расположен газодинамический тракт, содержащий газоразрядный модуль и систему прокачки и охлаждения газового потока через газоразрядный модуль, при этом газоразрядный модуль имеет высоковольтный и заземленный электроды и УФ предыонизатор, оснащенный системой формирования завершенного протяженного однородного разряда, скользящего по поверхности диэлектрической пластины. Лазер имеет систему питания газоразрядного модуля, включающую в себя накопительные конденсаторы системы питания предыонизатора и газового разряда газоразрядного модуля, размещенные с внешней стороны диэлектрического цилиндрического корпуса (например, международная заявка WO 2004/013940 H01S 3/03, H01S 3/038, опубликованная 06.02.2004 [3]). Лазер имеет внешний цилиндрический металлический корпус, охватывающий диэлектрический корпус лазерной камеры. Пространство между внешним металлическим корпусом и диэлектрическим цилиндрическим корпусом заполнено диэлектрической газовой средой, например, воздухом, под давлением. Несомненным достоинством лазера является использование в нем мощной и однородной УФ предыонизации в виде завершенного однородного разряда по поверхности плоской диэлектрической пластины. Однако конструктивно лазер оказался довольно сложным и дорогим в исполнении.A known excimer laser having a laser chamber, consisting of a dielectric cylindrical body filled with a working gas medium, inside which there is a gas-dynamic path containing a gas discharge module and a system for pumping and cooling the gas stream through the gas discharge module, the gas discharge module has a high-voltage and grounded electrodes and UV a preionizer equipped with a system for generating a complete extended uniform discharge sliding over the surface of the dielectric plate. The laser has a gas discharge module power supply system, including storage capacitors of the preionizer and gas discharge gas supply system, located on the outside of the dielectric cylindrical housing (for example, international application WO 2004/013940 H01S 3/03, H01S 3/038, published 06.02. 2004 [3]). The laser has an external cylindrical metal casing, covering the dielectric casing of the laser chamber. The space between the outer metal housing and the dielectric cylindrical housing is filled with a dielectric gas medium, for example, air, under pressure. The undoubted advantage of the laser is the use of a powerful and uniform UV preionization in it in the form of a complete homogeneous discharge over the surface of a flat dielectric plate. However, structurally, the laser turned out to be quite complex and expensive to perform.

Попытка преодолеть указанные выше недостатки сделана в заявке на получение патента на изобретение RU 2002120303 H01S 3/03, опубликованной 20.03.2004. Импульсно-периодический эксимерный лазер содержит металлический корпус, в котором размещены система формирования газового потока, УФ предыонизатор, высоковольтный и заземленный электроды. К электродам через газопроницаемые токопроводы подсоединены конденсаторы, расположенные в двух диэлектрических контейнерах, установленных по обе стороны от плоскости, проходящей через оси электродов. Высоковольтный электрод расположен со стороны стенки корпуса, контейнеры установлены по обе стороны высоковольтного электрода так, что их стенки, обращенные к разрядной области, образуют часть системы формирования газового потока в приэлектродной области между газопроницаемыми токопроводами и высоковольтным электродом, один из электродов лазера выполнен частично прозрачным, УФ предыонизатор размещен со стороны нерабочей поверхности частично прозрачного электрода и выполнен в виде симметричной системы формирования скользящего разряда по поверхности плоской диэлектрической пластины.An attempt to overcome the above disadvantages was made in the application for a patent for an invention RU 2002120303 H01S 3/03, published on March 20, 2004. A pulsed-periodic excimer laser contains a metal casing, in which a gas flow formation system, a UV preionizer, a high-voltage and grounded electrodes are placed. To the electrodes through gas-permeable current leads are connected capacitors located in two dielectric containers mounted on both sides of the plane passing through the axis of the electrodes. The high-voltage electrode is located on the side of the housing wall, the containers are installed on both sides of the high-voltage electrode so that their walls facing the discharge region form part of the gas flow formation system in the near-electrode region between the gas-permeable current conductors and the high-voltage electrode, one of the laser electrodes is partially transparent, The UV preionizer is placed on the side of the non-working surface of the partially transparent electrode and is made in the form of a symmetrical system for forming a sliding row on the surface of a flat dielectric plate.

Однако реализация этого подхода на практике показала, что он имеет существенный недостаток, так как не обеспечивает необходимое для оптимального ввода энергии в разряд малое время (~ 100 нс) зарядки накопительного конденсатора из-за слишком большой индуктивности подсоединения накопительного конденсатора к остальным элементам схемы питания, в частности, к магнитному ключу (магнитоуправляемый вентиль) для подачи питания на указанные конденсаторы.However, the implementation of this approach in practice has shown that it has a significant drawback, since it does not provide the short time (~ 100 ns) required for optimal input of energy into the discharge to charge the storage capacitor due to the inductance of connecting the storage capacitor to the other elements of the power supply circuit, in particular, to a magnetic key (magnetically controlled valve) for supplying power to said capacitors.

Данное техническое решение может быть принято в качестве прототипа.This technical solution can be made as a prototype.

Исследование XeCl лазеров, описанных в международной заявке WO 2004/013940 и в заявке на получение патента на изобретение RU 2002120303, показало, что увеличение лазерной энергии за счет увеличения апертуры разряда больше некоторой величины и соответствующего увеличения вклада энергии в разряд становится неэффективным, так как падает эффективность (КПД) преобразования электрической энергии в лазерную. Апертура 5 см × 2 см, где 5 см - межэлектродное расстояние, 2 см - ширина разряда, оказалась оптимальной для XeCl лазера (308 нм). Увеличение межэлектродного расстояния ведет к увеличению индуктивности разрядного контура, так как при этом, чтобы избежать паразитных пробоев, надо увеличивать расстояние между высоковольтным электродом и заземленными вводами на диэлектрике. Увеличение ширины разряда ведет к рассогласованности параметров схемы и разряда. Оптимальная апертура разряда и энергия генерации, при которых КПД лазера еще достаточно высок, существует не только для XeCl лазера (308 нм), но и для KrF (248 нм) и ArF (193 нм) лазеров.The study of XeCl lasers described in international application WO 2004/013940 and in the patent application for invention RU 2002120303 showed that an increase in laser energy due to an increase in the discharge aperture is greater than a certain value and a corresponding increase in the energy contribution to the discharge becomes ineffective, since it decreases the efficiency (COP) of converting electrical energy into laser energy. The aperture of 5 cm × 2 cm, where 5 cm is the interelectrode distance, 2 cm is the discharge width, turned out to be optimal for an XeCl laser (308 nm). An increase in the interelectrode distance leads to an increase in the inductance of the discharge circuit, since in this case, in order to avoid spurious breakdowns, it is necessary to increase the distance between the high-voltage electrode and the grounded inputs on the dielectric. An increase in the width of the discharge leads to a mismatch in the parameters of the circuit and the discharge. The optimal discharge aperture and generation energy, at which the laser efficiency is still quite high, exists not only for the XeCl laser (308 nm), but also for KrF (248 nm) and ArF (193 nm) lasers.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является разработка импульсно-периодического эксимерного лазера, конструкция которого обеспечивает наилучшие условия ввода энергии в разряд с минимальной индуктивностью разрядного контура, при использовании оптимальной, с точки зрения сохранения высокого КПД, апертуры разряда. Задачей изобретения является также разработка импульсно-периодического эксимерного лазера, конструкция которого дает возможность скомпоновать лазер с удвоенной энергией и средней мощностью генерируемого лазером излучения.The objective of the invention is to develop a pulse-periodic excimer laser, the design of which provides the best conditions for introducing energy into the discharge with a minimum inductance of the discharge circuit, using the optimal, from the point of view of maintaining high efficiency, aperture of the discharge. The objective of the invention is the development of a pulse-periodic excimer laser, the design of which makes it possible to compose a laser with double energy and average power of the laser radiation.

Технической задачей изобретения является увеличение энергии генерации и средней мощности импульсно-периодического эксимерного лазера при высоком КПД преобразования электрической энергии в лазерное излучение.An object of the invention is to increase the generation energy and average power of a repetitively pulsed excimer laser with a high efficiency of converting electrical energy into laser radiation.

Для решения поставленных задач предлагается эксимерный лазер, содержащий:To solve the problems proposed excimer laser containing:

внешний цилиндрический корпус, обрамляющий заполненную рабочей газовой средой лазерную камеру с газодинамическим трактом, два газоразрядных модуля, систему прокачки рабочей газовой среды через указанные газоразрядные модули и систему охлаждения рабочей газовой среды, при этом каждый газоразрядный модуль имеет высоковольтный и заземленный электроды и УФ предыонизатор, оснащенный системой формирования протяженного однородного завершенного разряда, скользящего по поверхности диэлектрической пластины,an external cylindrical body framing a laser chamber with a gas-dynamic path filled with a working gas medium, two gas-discharge modules, a system for pumping a working gas medium through the indicated gas-discharge modules, and a cooling system for the working gas medium, each gas-discharge module having a high-voltage and grounded electrodes and a UV preionizer equipped with a system for forming an extended uniform complete discharge sliding over the surface of the dielectric plate,

систему питания газоразрядных модулей,gas discharge module power system,

два диэлектрических цилиндрических контейнера, заполненные диэлектрической газовой средой, установленные внутри внешнего цилиндрического корпуса параллельно друг другу на расстоянии, обеспечивающем размещение между ними двух упомянутых газоразрядных модулей, при этом каждый диэлектрический цилиндрический контейнер оснащен собственным газоразрядным модулем, размещенным на внешней поверхности этого диэлектрического контейнер при этом газоразрядные модули закреплены на обращенных друг к другу участках стенок диэлектрических контейнеров так, что их высоковольтные электроды расположены в одной плоскости, при этом элементы системы питания соответствующего газоразрядного модуля, по крайней мере, частично размещены внутри диэлектрического контейнера, на стенке которого закреплен этот газоразрядный модуль.two dielectric cylindrical containers filled with a dielectric gas medium, mounted inside the outer cylindrical body parallel to each other at a distance that ensures the placement of the two mentioned gas discharge modules between them, each dielectric cylindrical container equipped with its own gas discharge module, placed on the outer surface of this dielectric container gas-discharge modules are mounted on facing each other sections of the walls of the dielectric con eynerov so that their high-voltage electrodes are arranged in one plane, while the elements of the power system of the relevant gas discharge module, at least partially housed within a dielectric container, which is fixed on wall of the gas discharge module.

При этом заземленные электроды газоразрядных модулей соединены друг с другом.In this case, the grounded electrodes of the discharge modules are connected to each other.

Причем заземленные электроды газоразрядных модулей выполнены в едином блоке.Moreover, the grounded electrodes of gas-discharge modules are made in a single unit.

Предпочтительно, что диэлектрические контейнеры выполнены из керамики и заполнены электрически прочным газом, иным, чем рабочая газовая среда.It is preferred that the dielectric containers are made of ceramic and filled with an electrically strong gas other than the working gas medium.

Предпочтительно, что внешний цилиндрический корпус выполнен из металла.Preferably, the outer cylindrical body is made of metal.

Кроме того, в УФ предыонизаторе система формирования протяженного однородного разряда, оснащена выпуклыми диэлектрическими пластинами.In addition, in the UV preionizer, an extended uniform discharge formation system is equipped with convex dielectric plates.

При этом в газоразрядном модуле высоковольтный электрод выполнен полупрозрачным и выпуклые диэлектрические пластины установлены с обратной стороны полупрозрачного высоковольтного электрода.Moreover, in the gas-discharge module, the high-voltage electrode is made translucent and convex dielectric plates are mounted on the reverse side of the translucent high-voltage electrode.

При этом в газоразрядном модуле высоковольтный электрод выполнен сплошным и выпуклые диэлектрические пластины установлены по обе стороны от сплошного высоковольтного электрода.Moreover, in the gas discharge module, the high-voltage electrode is solid and convex dielectric plates are installed on both sides of the solid high-voltage electrode.

Кроме того, один из диэлектрических контейнеров смещен к стенке внешнего цилиндрического корпуса и газодинамический тракт оснащен, по крайней мере, двумя направляющими цилиндрическими стенками, каждая из которых одной кромкой примыкает к стенке этого диэлектрического контейнера, а другой кромкой примыкает к стенке внешнего цилиндрического корпуса.In addition, one of the dielectric containers is displaced to the wall of the external cylindrical body and the gasdynamic path is equipped with at least two guide cylindrical walls, each of which is adjacent to the wall of this dielectric container with one edge and adjacent to the wall of the external cylindrical body.

Кроме того, диэлектрические контейнеры размещены в центральной зоне внешнего цилиндрического корпуса и за газоразрядными модулями газодинамический тракт разделяется на два рукава, каждый из которых огибает соответствующий диэлектрический контейнер, которые затем соединяются с противоположной стороны контейнеров перед нагнетательным агрегатом, подающим рабочую газовую среду в газоразрядные модули.In addition, the dielectric containers are located in the central zone of the outer cylindrical body and behind the gas-discharge modules the gas-dynamic path is divided into two arms, each of which bends around the corresponding dielectric container, which are then connected on the opposite side of the containers in front of the discharge unit, which supplies the working gas medium to the gas-discharge modules.

При этом, в последнем случае, в нагнетательном агрегате используются осевые вентиляторы, располагаемые вдоль газоразрядных модулей, при этом между осевыми вентиляторами и газоразрядными модулями установлена выравнивающая решетка.In this case, in the latter case, axial fans located along the gas-discharge modules are used in the discharge unit, while an equalizing grating is installed between the axial fans and gas-discharge modules.

Предпочтительно, что элементы системы питания внутри каждого диэлектрического контейнера включают в себя, по меньшей мере, накопительные конденсаторы системы питания предыонизатора, накопительные конденсаторы системы питания газового разряда газоразрядного модуля и магнитоуправляемые ключи для подачи питания на указанные конденсаторы.Preferably, the power system elements within each dielectric container include at least storage capacitors of the preionizer power system, storage capacitors of the gas discharge power system of the gas discharge module, and magnetically controlled switches for supplying power to said capacitors.

При этом, накопительные конденсаторы системы питания предыонизатора размещены внутри диэлектрического контейнера в зоне, прилегающей к внутренней стенке диэлектрического контейнера напротив электрода предыонизатора, а накопительные конденсаторы системы питания газового разряда газоразрядного модуля размещены внутри диэлектрического контейнера двумя блоками с двух сторон относительно накопительных конденсаторов системы питания предыонизатора.At the same time, the storage capacitors of the preionizer power supply system are placed inside the dielectric container in the area adjacent to the inner wall of the dielectric container opposite the preionizer electrode, and the storage capacitors of the gas-discharge gas supply system of the gas-discharge module are placed inside the dielectric container by two blocks on both sides relative to the storage capacitors of the preionizer power supply system.

При этом магнитоуправляемые ключи для подачи питания на конденсаторы, размещены внутри диэлектрического контейнера в зоне между упомянутыми накопительными конденсаторами.At the same time, magnetically controlled keys for supplying power to the capacitors are placed inside the dielectric container in the area between the storage capacitors.

Для решения поставленных задач также предлагается эксимерный лазер, содержащий:To solve the tasks, an excimer laser is also proposed, containing:

внешний эллиптический цилиндрический корпус, обрамляющий с внешней стороны заполненную рабочей газовой средой лазерную камеру с газодинамическим трактом, два газоразрядных модуля, систему прокачки рабочей газовой среды через указанные газоразрядные модули и систему охлаждения рабочей газовой среды, при этом каждый газоразрядный модуль имеет высоковольтный и заземленный электроды и УФ предыонизатор, оснащенный системой формирования протяженного однородного завершенного разряда, скользящего по поверхности диэлектрической пластины,an external elliptical cylindrical body framing on the outside a laser chamber with a gas-dynamic path filled with a working gas medium, two gas-discharge modules, a system for pumping a working gas medium through these gas-discharge modules and a cooling system for the working gas medium, each gas-discharge module having a high-voltage and grounded electrodes and UV preionizer equipped with a system for the formation of an extended uniform complete discharge sliding along the surface of the dielectric plate .

один диэлектрический цилиндрический контейнер, установленный внутри внешнего эллиптического цилиндрического корпуса в его средней части с зазорами относительно внутренней поверхности этого корпуса, обеспечивающими размещение в этих зазорах двух упомянутых газоразрядных модулей, при этом газоразрядные модули закреплены на противоположных участках стенки диэлектрического контейнера так, что их высоковольтные электроды расположены в одной плоскости, при этом элементы системы питания газоразрядных модулей, по крайней мере, частично размещены внутри диэлектрического контейнера.one dielectric cylindrical container mounted inside the outer elliptical cylindrical body in its middle part with gaps relative to the inner surface of this body, providing placement of the two mentioned gas discharge modules in these gaps, while the gas discharge modules are fixed on opposite sections of the wall of the dielectric container so that their high-voltage electrodes located in the same plane, while the elements of the power supply system of gas discharge modules, at least partially placed inside a dielectric container.

Предпочтительно, что диэлектрический цилиндрический контейнер выполнен из керамики и заполнен электрически прочным газом, иным, чем рабочая газовая среда.It is preferable that the dielectric cylindrical container is made of ceramic and filled with an electrically strong gas other than the working gas medium.

Предпочтительно, что внешний эллиптический цилиндрический корпус выполнен из металла.Preferably, the outer elliptical cylindrical body is made of metal.

Кроме того, в каждом газоразрядном модуле УФ предыонизатор и высоковольтный электрод размещены на стенке цилиндрического диэлектрического корпуса, а заземленный электрод размещен на стенке эллиптического цилиндрического корпуса.In addition, in each UV discharge module, a preionizer and a high voltage electrode are placed on the wall of the cylindrical dielectric body, and a grounded electrode is placed on the wall of the elliptical cylindrical body.

Кроме того, в каждом газоразрядном модуле высоковольтный электрод размещен на стенке цилиндрического диэлектрического корпуса, а УФ предыонизатор и заземленный электрод размещены на стенке эллиптического цилиндрического корпуса, причем в УФ предыонизаторе система формирования протяженного однородного завершенного разряда, оснащена выпуклыми диэлектрическими пластинами.In addition, in each gas-discharge module, a high-voltage electrode is placed on the wall of the cylindrical dielectric body, and a UV preionizer and a grounded electrode are placed on the wall of the elliptical cylindrical body, and in the UV preionizer the system for the formation of an extended uniform complete discharge is equipped with convex dielectric plates.

Предпочтительно, что в газоразрядном модуле заземленный электрод выполнен полупрозрачным и выпуклые диэлектрические пластины установлены с обратной стороны полупрозрачного заземленного электрода, либо в газоразрядном модуле заземленный электрод выполнен сплошным и выпуклые диэлектрические пластины установлены по обе стороны от сплошного заземленного электрода.It is preferable that in the gas discharge module the grounded electrode is made translucent and convex dielectric plates are installed on the back side of the translucent grounded electrode, or in the gas discharge module the grounded electrode is made continuous and convex dielectric plates are installed on both sides of the solid grounded electrode.

Предпочтительно, что элементы системы питания внутри диэлектрического контейнера включают в себя, по меньшей мере, накопительные конденсаторы системы питания УФ предыонизаторов, накопительные конденсаторы системы питания газового разряда для обоих газоразрядных модулей и магнитные ключи для подачи питания на указанные накопительные конденсаторы.Preferably, the power system elements inside the dielectric container include at least storage capacitors of the UV preionizer power system, storage capacitors of the gas discharge power system for both gas discharge modules, and magnetic switches for supplying power to said storage capacitors.

При этом накопительные конденсаторы системы питания каждого УФ предыонизатора размещены внутри цилиндрического диэлектрического контейнера в зоне, прилегающей к внутренней стенке этого контейнера напротив электрода этого УФ предыонизатора, а накопительные конденсаторы системы питания газового разряда для каждого газоразрядного модуля размещены внутри цилиндрического диэлектрического контейнера двумя блоками с двух сторон относительно накопительных конденсаторов системы питания УФ предыонизатора этого газоразрядного модуля.In this case, the storage capacitors of the power supply system of each UV preionizer are placed inside the cylindrical dielectric container in the area adjacent to the inner wall of this container opposite the electrode of this UV preionizer, and the storage capacitors of the gas discharge power system for each gas discharge module are placed inside the cylindrical dielectric container by two blocks on both sides relative to the storage capacitors of the power supply system of the UV preionizer of this gas-discharge module.

При этом магнитные ключи для подачи питания на накопительные конденсаторы и электроды размещены внутри цилиндрического диэлектрического контейнера в зоне между упомянутыми накопительными конденсаторами.In this case, magnetic keys for supplying power to the storage capacitors and electrodes are placed inside a cylindrical dielectric container in the area between the storage capacitors.

Кроме того, внутренняя полость цилиндрического диэлектрического контейнера разделена продольной перегородкой на две камеры, при этом для каждого газоразрядного модуля накопительные конденсаторы системы питания УФ предыонизаторов, накопительные конденсаторы системы питания газового разряда и магнитные ключи для подачи питания на указанные накопительные конденсаторы размещены в камере, примыкающей к этому газоразрядному модулю.In addition, the inner cavity of the cylindrical dielectric container is divided by a longitudinal partition into two chambers, while for each gas-discharge module, the storage capacitors of the UV preionizer power system, the storage capacitors of the gas discharge power system, and magnetic keys for supplying power to these storage capacitors are placed in a chamber adjacent to to this gas discharge module.

При этом газодинамический тракт лазерной камеры выполнен в виде кольцевого канала, охватывающего диэлектрический цилиндрический контейнер, а система прокачки содержит два участка, расположенных с двух сторон относительно цилиндрического контейнера и соединяющих соответственно выход одного газоразрядного модуля с входом другого газоразрядного модуля, при этом каждый из участков оснащен собственным вентилятором и теплообменником.In this case, the gas-dynamic path of the laser chamber is made in the form of an annular channel covering a dielectric cylindrical container, and the pumping system contains two sections located on both sides relative to the cylindrical container and connecting respectively the output of one gas discharge module with the input of another gas discharge module, each of which is equipped with own fan and heat exchanger.

Предложенная конструкция лазерной камеры, в которой каждый диэлектрический цилиндрический контейнер оснащен, по крайней мере, одним собственным газоразрядным модулем, размещенным на внешней поверхности этого диэлектрического контейнера, и размещение элементов системы питания этого газоразрядного модуля, определяющих высокоэффективный ввод энергии в разряд, внутри диэлектрического контейнера, обеспечивает минимальную индуктивность контуров зарядки накопительных конденсаторов и их разрядки, так как в этом случае обеспечивается минимальная длина проводки, соединяющей накопительные конденсаторы с электродами и другими элементами системы питания. При этом, так как диэлектрический цилиндрический контейнер проектируется в виде сплошного тела, нагруженного внешним давлением, то можно изготовить его с минимальной толщиной стенки, что также уменьшает длину проводки. Таким образом, можно в полной мере реализовать преимущества УФ предыонизатора, оснащенного системой формирования протяженного однородного завершенного разряда, скользящего по поверхности диэлектрической пластины. Такая конструкция лазерной камеры дает возможность разместить в одном корпусе два газоразрядных модуля, используя для этого либо два диэлектрических цилиндрических контейнера с собственными газоразрядными модулями, как это предлагается в первом варианте, либо один диэлектрический контейнер, как это предлагается во втором варианте. Тем самым можно удвоить энергию и мощность импульсно-периодического эксимерного лазера.The proposed design of the laser chamber, in which each dielectric cylindrical container is equipped with at least one own gas discharge module, located on the outer surface of this dielectric container, and the placement of the power system elements of this gas discharge module, which determine the highly efficient energy input into the discharge, inside the dielectric container, provides the minimum inductance of the storage capacitor charging circuits and their discharge, since in this case it is ensured by imalnaya wiring length connecting storage capacitors with the electrodes and other elements of the power system. Moreover, since the dielectric cylindrical container is designed as a solid body loaded with external pressure, it can be manufactured with a minimum wall thickness, which also reduces the length of the wiring. Thus, it is possible to fully realize the advantages of a UV preionizer equipped with a system for the formation of an extended uniform complete discharge sliding over the surface of a dielectric plate. This design of the laser chamber makes it possible to place two gas-discharge modules in one housing, using either two dielectric cylindrical containers with their own gas-discharge modules, as proposed in the first embodiment, or one dielectric container, as proposed in the second embodiment. Thus, the energy and power of a repetitively pulsed excimer laser can be doubled.

Диэлектрические контейнеры с расположенными внутри элементами системы питания, обеспечивающими оптимальный режим ввода энергии в разряд, эффективно сочетаются с системами прокачки газовой смеси через два газоразрядных объема, позволяют расширить диапазон режимов работы лазера и обеспечить широкий спектр его выходных энергетических характеристик при высоком КПД лазера.Dielectric containers with the elements of the power system located inside, which ensure the optimal mode of energy input into the discharge, are effectively combined with systems for pumping the gas mixture through two gas-discharge volumes, expanding the range of laser operation modes and providing a wide range of its output energy characteristics at high laser efficiency.

Диэлектрические контейнеры заполнены электрически прочным газом, иным, чем рабочая газовая среда, например, азотом, воздухом и т.п., что предотвращает воздействие агрессивной рабочей газовой среды на элементы системы питания.The dielectric containers are filled with electrically strong gas, other than the working gas medium, for example, nitrogen, air, etc., which prevents the impact of the aggressive working gas environment on the elements of the power system.

Предложенные конструкции УФ предыонизаторов, в которых создаются протяженные однородные завершенные разряды, скользящие по криволинейным поверхностям диэлектриков, компактны и позволяют получать высокий однородный уровень начальных электронов даже при использовании в газоразрядных модулях сплошных металлических электродов, что упрощает их конструкцию и повышает ресурс.The proposed designs of UV preionizers, in which extended uniform complete discharges are created, sliding along the curved surfaces of dielectrics, are compact and allow one to obtain a high uniform level of initial electrons even when using solid metal electrodes in gas-discharge modules, which simplifies their design and increases the resource.

Краткое описание рисунковBrief Description of Drawings

Рисунки в заявке представлены в виде достаточном для понимания принципов изобретения специалистами в области лазерной техники и ни в коей мере не ограничивают объема настоящего изобретения.The drawings in the application are presented in the form sufficient for understanding the principles of the invention by specialists in the field of laser technology and in no way limit the scope of the present invention.

На чертежах совпадающие элементы устройства имеют одинаковые номера позиций.In the drawings, matching device elements have the same item numbers.

На фиг. 1 показано предлагаемая конструкция лазерной камеры, в которой размещены два диэлектрических цилиндрических контейнера с собственными газоразрядными модулями.In FIG. 1 shows the proposed design of the laser chamber, in which two dielectric cylindrical containers with their own gas-discharge modules are placed.

На фиг. 2 показана предлагаемая конструкция разрядной части газоразрядного модуля с УФ предыонизатором, оснащенным системой формирования протяженного однородного разряда, скользящего по криволинейным поверхностям двух диэлектриков, расположенных с обратной стороны частично прозрачного высоковольтного электрода.In FIG. Figure 2 shows the proposed design of the discharge part of a gas discharge module with a UV preionizer equipped with a system for the formation of an extended uniform discharge sliding along the curved surfaces of two dielectrics located on the back side of a partially transparent high-voltage electrode.

На фиг. 3 показана предлагаемая конструкция разрядной части газоразрядного модуля со сплошными электродами с УФ предыонизатором оснащенным системой формирования протяженного однородного разряда, скользящего по криволинейным поверхностям двух диэлектриков, расположенных по обе стороны от высоковольтных сплошных электродов.In FIG. Figure 3 shows the proposed design of the discharge part of a gas discharge module with continuous electrodes with a UV preionizer equipped with an extended uniform discharge forming system that slides along the curved surfaces of two dielectrics located on both sides of high-voltage continuous electrodes.

На фиг. 4 показан вариант схемы импульсного питания и электродная конфигурация с УФ предыонизатором эксимерного газоразрядного лазера.In FIG. Figure 4 shows a variant of the switching power supply and electrode configuration with a UV preionizer of an excimer gas-discharge laser.

На фиг. 5 показан пример осуществления лазерной камеры, в которой размещены два диэлектрических цилиндрических контейнера с собственными газоразрядными модулями, и в которой продув газовой смеси через межэлектродные промежутки двух газоразрядных модулей осуществляется совокупностью осевых вентиляторов, располагаемых вдоль электродов.In FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a laser chamber in which two dielectric cylindrical containers are placed with their own gas discharge modules, and in which the gas mixture is blown through the interelectrode gaps of two gas discharge modules by a set of axial fans located along the electrodes.

На фиг. 6 показан другой вариант предлагаемой лазерной камеры, в которой размещен один диэлектрический цилиндрический контейнер с двумя газоразрядными модулями на его внешней поверхности.In FIG. 6 shows another embodiment of the proposed laser chamber, in which one dielectric cylindrical container with two gas-discharge modules is placed on its outer surface.

На Фиг. 7 показана предлагаемая конструкция разрядной части газоразрядного модуля с УФ предыонизатором, оснащенным системой формирования протяженного однородного завершенного разряда, скользящего по криволинейным поверхностям двух диэлектриков, расположенных с обратной стороны частично прозрачного заземленного электрода.In FIG. 7 shows the proposed design of the discharge part of a gas discharge module with a UV preionizer equipped with a system for forming an extended uniform complete discharge sliding along the curved surfaces of two dielectrics located on the back side of a partially transparent grounded electrode.

На фиг. 8 показана предлагаемая конструкция разрядной части газоразрядного модуля со сплошными электродами с УФ предыонизатором оснащенным системой формирования протяженного однородного завершенного разряда, скользящего по криволинейным поверхностям двух диэлектриков, расположенных по обе стороны от заземленного сплошного электрода.In FIG. Figure 8 shows the proposed design of the discharge part of a gas discharge module with continuous electrodes with a UV preionizer equipped with a system for the formation of an extended uniform complete discharge sliding along the curved surfaces of two dielectrics located on both sides of the grounded solid electrode.

Пример осуществления изобретенияAn example embodiment of the invention

Следует понимать, что данное описание служит только для иллюстрации осуществления изобретения и ни в коей мере объема настоящего изобретения.It should be understood that this description is only to illustrate the implementation of the invention and in no way the scope of the present invention.

В соответствии с первым примером осуществления (фиг. 1) эксимерный лазер содержит лазерную камеру, имеющую обрамляющий ее с внешней стороны внешний цилиндрический корпус в виде металлической трубы 1 и расположенные внутри нее два диэлектрических цилиндрических контейнера 2 и 3. Лазерная камера имеет заполненный газовой рабочей средой газодинамический тракт 4, включающий два газоразрядных модуля 5 и 6 и систему прокачки газовой рабочей среды, включающую в себя вентилятор 7, и систему охлаждения рабочей газовой среды, включающую в себя трубчатый теплообменник 8. Для обеспечения равномерности потока и снижения сопротивления газодинамический тракт 4 оснащен двумя направляющими стенками 9. Диэлектрические контейнеры 2 и 3 установлены внутри внешнего цилиндрического корпуса 1 параллельно друг другу на расстоянии, обеспечивающем размещение между ними двух газоразрядных модулей 5 и 6, как это показано на фиг.1. Диэлектрический цилиндрический контейнер 2 оснащен собственным газоразрядным модулем 5, а диэлектрический контейнер 3 оснащен собственным газоразрядным модулем 6. Газоразрядные модули 5 и 6 размещены на внешней поверхности соответствующего диэлектрического контейнера 2 и 3 и закреплены на обращенных друг к другу участках стенок диэлектрических контейнеров 2 и 3. Диэлектрические контейнеры могут быть выполнены из любого приемлемого диэлектрического материала, но предпочтительно изготавливать их из керамики, например из Al₂O₃. Диэлектрические контейнеры 2 и 3 заполнены электрически прочным газом, иным, чем рабочая газовая среда, например азотом, воздухом и т.п., которые обладают хорошими диэлектрическим характеристиками.In accordance with the first embodiment (Fig. 1), the excimer laser comprises a laser chamber having an external cylindrical body framing it from the outside in the form of a metal pipe 1 and two dielectric cylindrical containers 2 and 3 located inside it. The laser chamber has a gas-filled working medium gas-dynamic path 4, comprising two gas-discharge modules 5 and 6, and a system for pumping a gas working medium, including a fan 7, and a cooling system for a working gas medium, including a tubular th heat exchanger 8. To ensure uniform flow and reduce resistance, the gas-dynamic path 4 is equipped with two guide walls 9. The dielectric containers 2 and 3 are installed inside the outer cylindrical housing 1 parallel to each other at a distance that ensures the placement of two gas discharge modules 5 and 6 between them, as shown in figure 1. The dielectric cylindrical container 2 is equipped with its own gas discharge module 5, and the dielectric container 3 is equipped with its own gas discharge module 6. Gas discharge modules 5 and 6 are placed on the outer surface of the corresponding dielectric container 2 and 3 and are fixed on the wall sections of the dielectric containers 2 and 3 facing each other. The dielectric containers can be made of any suitable dielectric material, but it is preferable to make them from ceramics, for example from Al ₂ O ₃ . The dielectric containers 2 and 3 are filled with an electrically strong gas, other than the working gas medium, such as nitrogen, air, etc., which have good dielectric characteristics.

В первом примере осуществления диэлектрический контейнер 3 смещен к стенке внешнего цилиндрического корпуса 1 и примыкает к нему. Диэлектрический контейнер 2 установлен с зазором относительно стенки внешнего цилиндрического корпуса 1, по которому прокачивается рабочая среда лазерной камеры. Направляющие стенки 9 одной кромкой примыкают к стенке диэлектрического контейнера 3, а другой кромкой примыкают к стенке внешнего цилиндрического корпуса 1.In the first embodiment, the dielectric container 3 is biased against the wall of the outer cylindrical body 1. The dielectric container 2 is installed with a gap relative to the wall of the outer cylindrical body 1, through which the working medium of the laser chamber is pumped. The guide walls 9 with one edge adjacent to the wall of the dielectric container 3, and with the other edge adjacent to the wall of the outer cylindrical body 1.

Как показано на фиг. 2 и 3 каждый газоразрядный модуль 5 и 6 имеет высоковольтный электрод 10, заземленный электрод 11 и УФ предыонизатор 12, оснащенный системой формирования протяженного однородного завершенного разряда, скользящего по поверхности диэлектрической пластины. Высоковольтный электрод 10 и УФ предыонизатор 12 закреплены на внешней поверхности соответствующего диэлектрического цилиндрического контейнера 2 (или 3). Заземленный электрод 11 соединен со стенкой диэлектрического цилиндрического контейнера 2 (или 3) и с системой питания посредством газопроницаемых токопроводов 13. Высоковольтные электроды 10 и заземленные электроды 11 расположены в одной плоскости, формируя общую рабочую зону, включающую в себя оба газоразрядных модуля 5 и 6. Заземленные электроды И газоразрядных модулей 5 и 6 соединены между собой, либо они выполнены в виде единого блока.As shown in FIG. 2 and 3, each gas discharge module 5 and 6 has a high-voltage electrode 10, a grounded electrode 11, and a UV preionizer 12, equipped with a system for forming an extended uniform complete discharge, sliding on the surface of the dielectric plate. The high voltage electrode 10 and the UV preionizer 12 are mounted on the outer surface of the corresponding dielectric cylindrical container 2 (or 3). The grounded electrode 11 is connected to the wall of the dielectric cylindrical container 2 (or 3) and to the power supply system by means of gas permeable conductors 13. The high voltage electrodes 10 and the grounded electrodes 11 are located in the same plane, forming a common working area, which includes both gas discharge modules 5 and 6. The grounded electrodes AND of the discharge modules 5 and 6 are interconnected, or they are made in the form of a single unit.

На фиг. 2 высоковольтный электрод 10 выполнен полупрозрачным и УФ предыонизатор 12 размещен с обратной стороны высоковольтного электрода 10. УФ предыонизатор 12 содержит закрепленный на стенке диэлектрического цилиндрического контейнера 2 (или 3) электрод 14 и размещенные на его поверхности выпуклые диэлектрические пластины 15, например, две пластины, как показано на фиг. 2. Диэлектрические пластины 15 могут быть выполнены как часть цилиндрической керамической трубки соответствующей длины.In FIG. 2, the high-voltage electrode 10 is translucent and the UV preionizer 12 is placed on the reverse side of the high-voltage electrode 10. The UV preionizer 12 contains an electrode 14 mounted on the wall of a dielectric cylindrical container 2 (or 3) and convex dielectric plates 15, for example, two plates as shown in FIG. 2. The dielectric plate 15 can be made as part of a cylindrical ceramic tube of appropriate length.

На фиг. 3 высоковольтный электрод 10 выполнен сплошным и УФ предыонизатор 12 содержит два электрода 16 и 17, закрепленные на стенке диэлектрического цилиндрического контейнера 2 (или 3) по обе стороны от сплошного высоковольтного электрода 10, и размещенные на их поверхности выпуклые диэлектрические пластины 15, примыкающие с обеих сторон к сплошному высоковольтному электроду 10. Диэлектрические пластины 15 могут быть выполнены как часть цилиндрической керамической трубки соответствующей длины.In FIG. 3, the high-voltage electrode 10 is solid and the UV preionizer 12 contains two electrodes 16 and 17, mounted on the wall of the dielectric cylindrical container 2 (or 3) on both sides of the solid high-voltage electrode 10, and convex dielectric plates 15 adjacent to both of them sides to the solid high-voltage electrode 10. The dielectric plate 15 can be made as part of a cylindrical ceramic tube of appropriate length.

Вариант системы питания газоразрядных модулей 5 и 6, показанный на фиг.4, включает в себя систему питания УФ предыонизатора и систему питания газового разряда газоразрядного модуля и будет описан только в части элементов, обеспечивающих непосредственную подачу питания на электроды УФ предыонизатора и электроды газоразрядных модулей.A variant of the power supply system for gas-discharge modules 5 and 6, shown in Fig. 4, includes a power supply system for a UV preionizer and a power supply system for a gas discharge of a gas-discharge module and will be described only in part of the elements providing direct power supply to the electrodes of the UV pre-ionizer and electrodes of the gas-discharge modules.

Система питания каждого газоразрядного модуля 5 и 6 включает в себя, по меньшей мере, высоковольтный блок питания 18 (показан только на фиг. 4), накопительные конденсаторы 19 (C_пр) системы питания УФ предыонизатора, два блока 20 и 21 накопительного конденсатора (C₀), блока конденсаторов 22 (C₃) первой ступени сжатия импульса и магнитные ключи 23 (MS1) и 24 (MS2). В качестве магнитных ключей могут использоваться магнитоуправляемые вентили, дроссели насыщения и т.п. Магнитный ключ 23 обеспечивает уменьшение времени зарядки блока конденсаторов 22 (первая ступень сжатия импульса), а магнитный ключ 24 - дальнейшее сжатие импульса и быструю зарядку конденсаторов 19, 20, 21 (за время -100 наносекунд), при которой достигается перенапряжение на разрядных электродах. Обеспечение перенапряжения и минимального времени ввода энергии в разряд определяет эффективный ввод энергии в разряд. Чтобы достигнуть этого, необходимо обеспечить, как минимальную индуктивность контура зарядки конденсаторов 19, 20, 21, так и минимальную индуктивность их разрядки через газовый промежуток. Исходя из этого, элементы схемы питания 19, 20, 21 и 24 размещаются в керамических контейнерах. Возможно размещение в контейнере и блока конденсаторов 22 и магнитного ключа 23, как это будет показано далее на фигурах 6, 7, 8.The power supply system for each gas discharge module 5 and 6 includes at least a high-voltage power supply unit 18 (shown only in Fig. 4), storage capacitors 19 (C _pr ) of the UV preionizer power supply system, two storage capacitor units 20 and 21 (C ₀ ), a block of capacitors 22 (C ₃ ) of the first stage of pulse compression and magnetic keys 23 (MS1) and 24 (MS2). As magnetic keys, magnetically operated valves, saturation chokes, etc. can be used. The magnetic key 23 provides a reduction in the charging time of the block of capacitors 22 (the first stage of pulse compression), and the magnetic key 24 - further compression of the pulse and fast charging of the capacitors 19, 20, 21 (in a time of -100 nanoseconds), at which overvoltage on the discharge electrodes is achieved. Providing overvoltage and minimum time for introducing energy into the discharge determines the effective input of energy into the discharge. To achieve this, it is necessary to ensure both the minimum inductance of the charging circuit of the capacitors 19, 20, 21, and the minimum inductance of their discharge through the gas gap. Based on this, the elements of the power circuit 19, 20, 21 and 24 are placed in ceramic containers. It is possible to place in the container and the block of capacitors 22 and the magnetic key 23, as will be shown later in figures 6, 7, 8.

Как показано на фиг. 2 накопительный конденсатор 19 системы питания УФ предыонизатора 12 установлен внутри диэлектрического цилиндрического контейнера 2 в зоне прилегающей к внутренней стенке этого контейнера напротив электрода 14 УФ предыонизатора, что обеспечивает минимальную длину токоподвода 25 для подачи питания на электрод 14. Накопительный конденсатор (С₀) системы питания газового разряда разделен на два блока 20 и 21, установленные внутри диэлектрического цилиндрического контейнера 2 с двух сторон относительно накопительного конденсатора 19. Каждый из блоков 20 и 21 накопительного конденсатора (С₀) соединен с полупрозрачным высоковольтным электродом 10 собственным токоподводом, что обеспечивает минимальную длину токоподвода для подачи питания на высоковольтный электрод 10. Заземленный электрод 11 соединяется с заземленными шинами накопительных конденсаторов посредством газопроницаемых токопроводов 13. Минимальная длина токоподводов обеспечивает минимальную индуктивность цепи разрядки конденсаторов 19, 20, 21 через газовый промежуток газоразрядного модуля 5. В этом же контейнере 2 в зоне между накопительными конденсаторами установлен блок 26 с магнитными ключами 23 и 24 для подачи питания от высоковольтного блока питания 18 (установленного за пределами контейнера 2) на указанные накопительный конденсатор 19 и два блока 20 и 21 накопительного конденсатора (С₀). Такое размещение магнитных ключей обеспечивает минимальную длину электропроводки (на рисунках не показана) к накопительным конденсаторам, и соответственно уменьшает ее индуктивность. Аналогичным образом элементы питания газоразрядного модуля 6 установлены в диэлектрическом цилиндрическом контейнере 3.As shown in FIG. 2, the storage capacitor 19 of the power supply system of the UV preionizer 12 is installed inside the cylindrical dielectric container 2 in the area adjacent to the inner wall of this container opposite the electrode 14 of the UV preionizer, which provides a minimum current supply length of 25 for supplying power to the electrode 14. The storage capacitor (C ₀ ) of the power system the gas discharge is divided into two blocks 20 and 21 installed inside the dielectric cylindrical container 2 from two sides relative to the storage capacitor 19. Each of b shackles 20 and 21 of the storage capacitor (C ₀₎ is connected to the high voltage electrode 10 translucent own current supply, which provides the minimum length of the current lead for supplying power to the high-voltage electrode 10. The grounded electrode 11 is connected to the grounded tire storage capacitors through gas permeable conductors 13. The minimum length provides electrical connections minimum inductance of the capacitor discharge circuit 19, 20, 21 through the gas gap of the gas discharge module 5. In the same container 2 in the zone m forward storage capacitor unit 26 is mounted with the magnetic switches 23 and 24 for supplying power from HVPS 18 (mounted outside the container 2) to said storage capacitor 19, and two blocks 20 and 21 of the storage capacitor (C _0). This arrangement of magnetic keys ensures a minimum length of electrical wiring (not shown in the figures) to the storage capacitors, and accordingly reduces its inductance. Similarly, the batteries of the gas discharge module 6 are installed in a dielectric cylindrical container 3.

Работа устройства.The operation of the device.

Система питания через магнитный ключ 23, размещенный в блоке 26, заряжает блок конденсаторов 22 (первая ступень сжатия импульса) и затем через магнитный ключ 24 заряжает накопительные конденсаторы 19 системы питания УФ предыонизатора 12 и блоки 20 и 21 накопительных конденсаторов системы питания газового разряда газоразрядных модулей 5 и 6. При появлении напряжения на высоковольтном электроде 10 (фиг. 1, фиг. 2) с его кромок развиваются разряды, скользящие по поверхностям диэлектрических пластин 15 (керамических трубок). Скользящие разряды замыкаются на электроде 14, соединенном с накопительными конденсаторами 19. Так как ток завершенного скользящего разряда - это ток зарядки накопительного конденсатора 19, то, изменяя емкость накопительных конденсаторов 19, можно менять энерговклад в завершенный скользящий разряд и тем самым уровень УФ излучения от него.The power system through a magnetic key 23, located in block 26, charges the block of capacitors 22 (the first stage of pulse compression) and then through the magnetic key 24 charges the storage capacitors 19 of the power supply system of the UV preionizer 12 and blocks 20 and 21 of the storage capacitors of the gas discharge power system of gas-discharge modules 5 and 6. When voltage appears on the high-voltage electrode 10 (Fig. 1, Fig. 2), discharges develop from its edges, sliding along the surfaces of the dielectric plates 15 (ceramic tubes). Sliding discharges are closed on the electrode 14 connected to the storage capacitors 19. Since the current of the completed sliding discharge is the charging current of the storage capacitor 19, by changing the capacitance of the storage capacitors 19, it is possible to change the energy input into the completed sliding discharge and thereby the level of UV radiation from it .

УФ излучение от скользящих разрядов, проходя через частично прозрачные поверхности высоковольтных электродов 10, производит предварительную ионизацию газоразрядных промежутков газоразрядных модулей 5 и 6. Когда напряжение между высоковольтным электродом 10 и заземленным электродом 11 достигнет пробойного, происходит однородный объемный разряд в двух газоразрядных модулях, являющихся активным элементом лазера. При этом генерируется импульс лазерного излучения.UV radiation from sliding discharges, passing through the partially transparent surfaces of the high-voltage electrodes 10, pre-ionizes the gas-discharge gaps of the gas-discharge modules 5 and 6. When the voltage between the high-voltage electrode 10 and the grounded electrode 11 reaches a breakdown, a uniform volume discharge occurs in the two gas-discharge modules, which are active laser element. In this case, a laser pulse is generated.

Для реализации импульсно-периодического режима к следующему импульсу необходимо, по крайней мере, частично сменить газ (газовую рабочую среду) между электродами и охладить его. Продув газа осуществляется диаметральным вентилятором 7. Охлаждение газа после импульса осуществляется в трубчатом теплообменнике 8, состоящем из металлических трубок, по которым обычно прокачивается вода.In order to realize a pulse-periodic mode for the next pulse, it is necessary to at least partially change the gas (gas working medium) between the electrodes and cool it. The gas is blown by a diametrical fan 7. Gas cooling after a pulse is carried out in a tubular heat exchanger 8, consisting of metal tubes through which water is usually pumped.

Для ряда применений требуется высокая частота следования импульсов лазера. В этом случае ширина объемного разряда должна быть достаточно малой (~1 см) и целесообразно использовать сплошные металлические электроды. Как показано на фиг. 3, в этом случае скользящие разряды генерируются по обе стороны сплошного высоковольтного электрода 10 на криволинейных поверхностях диэлектрических пластин 15 (керамических трубках, часть поверхности каждой из которых (обычно четверть) удалена). Скользящие разряды начинаются от сплошного высоковольтного электрода 10 и замыкаются на электроды 16 и 17, соединенные посредством собственных токоподводов с накопительным конденсатором 19 системы питания УФ предыонизатора 12.A number of applications require a high laser pulse repetition rate. In this case, the width of the volume discharge should be sufficiently small (~ 1 cm) and it is advisable to use solid metal electrodes. As shown in FIG. 3, in this case, sliding discharges are generated on both sides of the solid high-voltage electrode 10 on the curved surfaces of the dielectric plates 15 (ceramic tubes, part of the surface of each of which (usually a quarter) is removed). Sliding discharges begin from a solid high-voltage electrode 10 and are closed on electrodes 16 and 17, connected by their own current leads to a storage capacitor 19 of the power supply system of the UV preionizer 12.

На фиг. 5 показан второй пример осуществления предлагаемого изобретения. Учитывая, что многие элементы в данном примере осуществления совпадают с предыдущим примером, описание совпадающих элементов устройства опущено.In FIG. 5 shows a second embodiment of the invention. Given that many of the elements in this embodiment are the same as the previous example, a description of the matching elements of the device is omitted.

В этом примере осуществления диэлектрические цилиндрические контейнеры 2 и 3 размещены в центральной зоне внешнего цилиндрического корпуса 1 и за газоразрядными модулями газодинамический тракт разделяется на два рукава 27 и 28, каждый из которых огибает соответствующий диэлектрический цилиндрический контейнер. Рукава 27 и 28 затем соединяются с противоположной стороны контейнеров перед нагнетательным, агрегатом, подающим рабочую газовую среду в газоразрядные модули. В данном случае в нагнетательном агрегате используются осевые вентиляторы 29, располагаемые вдоль газоразрядных модулей, при этом между осевыми вентиляторами и газоразрядными модулями установлена выравнивающая решетка 30 с переменной прозрачностью. Осевые вентиляторы вращаются с помощью электромоторов 31 через магнитные муфты 32. Создание и исследование подобной конструкции системы продува показало, что линейка из трех осевых вентиляторов обеспечивает продув газа в газоразрядном модуле с апертурой 9 см × 6 см, что позволяет сохранить энергию генерации ~10 Дж при частоте следования импульсов 300 Гц.In this embodiment, the dielectric cylindrical containers 2 and 3 are located in the central zone of the outer cylindrical body 1, and behind the gas discharge modules, the gas-dynamic path is divided into two arms 27 and 28, each of which bends around the corresponding dielectric cylindrical container. Sleeves 27 and 28 are then connected on the opposite side of the containers in front of the discharge unit, which supplies the working gas medium to the gas discharge modules. In this case, axial fans 29 are used in the discharge unit along the gas discharge modules, while an equalizing grating 30 with variable transparency is installed between the axial fans and gas discharge modules. Axial fans rotate using electric motors 31 through magnetic couplings 32. Creating and researching a similar design of the blowing system showed that a line of three axial fans provides gas blowing in a gas discharge module with an aperture of 9 cm × 6 cm, which allows the generation energy to be saved ~ 10 J at pulse repetition rate of 300 Hz.

Работа этого эксимерного лазера не отличается от вышеописанного примера осуществления и здесь не приводится.The operation of this excimer laser does not differ from the above embodiment, and is not given here.

На фиг. 6 приведен другой вариант настоящего изобретения.In FIG. 6 shows another embodiment of the present invention.

Эксимерный лазер содержит внешний металлический эллиптический цилиндрический корпус 33, обрамляющий с внешней стороны заполненный рабочей средой газодинамический тракт лазерной камеры, имеющий два газоразрядных модуля 5 и 6 и систему прокачки рабочей газовой среды через указанные газоразрядные модули. Внутри эллиптического цилиндрического корпуса 33 установлен диэлектрический цилиндрический контейнер 34, размещенный в его средней части с зазорами относительно внутренней поверхности этого корпуса 33, обеспечивающими размещение в этих зазорах двух газоразрядных модулей 5 и 6, при этом газоразрядные модули 5 и 6 закреплены на противоположных участках стенки диэлектрического цилиндрического контейнера 34 так, что их высоковольтные электроды расположены в одной плоскости. Предпочтительно, что диэлектрический цилиндрический контейнер 34 выполнен из керамики.The excimer laser contains an external metal elliptical cylindrical body 33, framing the gas-dynamic path of the laser chamber, which has two gas-discharge modules 5 and 6 and a system for pumping the working gas medium through the indicated gas-discharge modules, filled from the outside with a working medium. Inside the elliptical cylindrical body 33, a dielectric cylindrical container 34 is installed, located in its middle part with gaps relative to the inner surface of this body 33, which allow two gas-discharge modules 5 and 6 to be placed in these gaps, while the gas-discharge modules 5 and 6 are fixed on opposite parts of the dielectric wall a cylindrical container 34 so that their high voltage electrodes are located in the same plane. Preferably, the dielectric cylindrical container 34 is made of ceramic.

В общем случае, как и в первом варианте, в каждом газоразрядном модуле 5 и 6 УФ предыонизаторы и высоковольтные электроды размещены на стенке цилиндрического диэлектрического контейнера 34. В отличие от первого варианта заземленный электрод 11 размещен на стенке эллиптического цилиндрического корпуса 33.In the general case, as in the first embodiment, in each gas discharge module 5 and 6, UV preionizers and high-voltage electrodes are placed on the wall of the cylindrical dielectric container 34. In contrast to the first variant, the grounded electrode 11 is placed on the wall of the elliptical cylindrical body 33.

Газоразрядные модули 5 и 6, показанные на общей схеме эксимерного лазера на фиг. 6, по своей конструкции и по схеме крепления их на стенке диэлектрического цилиндрического контейнера 34 совпадают с вышеописанным первым вариантом (фиг. 2 и 3) и их конструкция здесь не описывается.The gas discharge modules 5 and 6 shown in the general diagram of the excimer laser in FIG. 6, in their design and in the way they are mounted on the wall of the dielectric cylindrical container 34, coincide with the first option described above (FIGS. 2 and 3) and their design is not described here.

Система питания газоразрядных модулей 5 и 6 включает в себя систему питания УФ предыонизатора и систему питания газового разряда газоразрядного модуля. В рассматриваемом варианте система питания газоразрядных модулей по своей схеме совпадает с системой питания для первого варианта (см. фиг. 4) и здесь не описывается.The power supply system for gas discharge modules 5 and 6 includes a UV preionizer power supply system and a gas discharge power supply system for the gas discharge module. In the considered embodiment, the power supply system for gas-discharge modules in its scheme coincides with the power supply system for the first option (see Fig. 4) and is not described here.

Как показано на фиг. 6 элементы системы питания газоразрядного модуля 5 размещены внутри диэлектрического цилиндрического контейнера 34 в зоне, прилегающей к внутренней стенке этого контейнера напротив газоразрядного модуля 5, так, что, как и в первом варианте (фиг. 2 и 3), накопительный конденсатор 19 системы питания УФ предыонизатора установлен напротив электрода УФ предыонизатора, что обеспечивает минимальную длину токоподвода для подачи питания на электрод УФ предыонизатора. Два блока 20 и 21 накопительного конденсатора (C₀) системы питания газового разряда установлены внутри диэлектрического цилиндрического контейнера 34 с двух сторон относительно накопительного конденсатора 19. Каждый из блоков 20 и 21 накопительного конденсатора (C₀) соединен с полупрозрачным высоковольтным электродом 10 газоразрядного модуля 5 собственным токоподводом, аналогично первому варианту показанному на фиг. 2 и 3, что обеспечивает минимальную длину токоподвода для подачи питания на этот высоковольтный электрод 10. Заземленный электрод 11 соединяется с заземленными шинами накопительных конденсаторов посредством газопроницаемых токопроводов 13. Минимальная длина токоподводов обеспечивает минимальную индуктивность цепи подвода питания к газоразрядному модулю 5. В этой же зоне между накопительными конденсаторами установлен блок 26 с магнитными ключами 23 и 24 для подачи питания от высоковольтного блока питания 18 (установленного за пределами контейнера 33) на указанные накопительный конденсатор 19 и два блока 20 и 21 накопительного конденсатора (C₀). Такое размещение магнитных ключей обеспечивает минимальную длину электропроводки (на рисунках не показана) к накопительным конденсаторам, и соответственно уменьшает ее индуктивность. Аналогичным образом элементы питания газоразрядного модуля 6 установлены в верхней зоне диэлектрического цилиндрического контейнера 34.As shown in FIG. 6, the elements of the power supply system of the gas-discharge module 5 are placed inside the dielectric cylindrical container 34 in the area adjacent to the inner wall of this container opposite the gas-discharge module 5, so that, as in the first embodiment (Fig. 2 and 3), the storage capacitor 19 of the UV power system the preionizer is installed opposite the UV preionizer electrode, which provides a minimum current lead length for supplying power to the UV preionizer electrode. Two blocks 20 and 21 of the storage capacitor (C ₀ ) of the gas discharge power system are installed inside the dielectric cylindrical container 34 from two sides with respect to the storage capacitor 19. Each of the blocks 20 and 21 of the storage capacitor (C ₀ ) is connected to a translucent high-voltage electrode 10 of the gas-discharge module 5 own current supply, similar to the first embodiment shown in FIG. 2 and 3, which ensures the minimum length of the current supply for supplying power to this high-voltage electrode 10. The grounded electrode 11 is connected to the grounded busbars of the storage capacitors by means of gas-permeable current conductors 13. The minimum length of the current supply leads to the minimum inductance of the supply circuit to the gas-discharge module 5. In the same zone a block 26 with magnetic keys 23 and 24 is installed between the storage capacitors to supply power from the high-voltage power supply 18 (installed outside the ynera 33) to said storage capacitor 19, and two blocks 20 and 21 of the storage capacitor (C _0). This arrangement of magnetic keys ensures a minimum length of electrical wiring (not shown in the figures) to the storage capacitors, and accordingly reduces its inductance. Similarly, the batteries of the gas discharge module 6 are installed in the upper zone of the dielectric cylindrical container 34.

При необходимости внутренняя полость цилиндрического диэлектрического контейнера 34 может быть разделена продольной перегородкой 35 на две камеры 36 и 37, при этом для каждого газоразрядного модуля накопительные конденсаторы системы питания УФ предыонизаторов, накопительные конденсаторы системы питания газового разряда и магнитные ключи для подачи питания на указанные накопительные конденсаторы размещены в камере, примыкающей к этому газоразрядному модулю.If necessary, the internal cavity of the cylindrical dielectric container 34 can be divided by a longitudinal partition 35 into two chambers 36 and 37, while for each gas-discharge module, the storage capacitors of the UV preionizer power system, the storage capacitors of the gas discharge power system, and magnetic keys for supplying power to the indicated storage capacitors placed in a chamber adjacent to this gas discharge module.

На перегородке 35 могут быть размещены блоки накопительного конденсатора 22 (первой ступени сжатия) системы питания газоразрядных модулей 5 и 6 или иные блоки эксимерного лазера.On the partition 35 can be placed blocks of the storage capacitor 22 (first stage of compression) of the power supply of gas discharge modules 5 and 6 or other blocks of the excimer laser.

Газодинамический тракт лазерной камеры выполнен в виде кольцевого канала, охватывающего диэлектрический цилиндрический контейнер, а система прокачки рабочей газовой среды содержит два участка 38 и 39, расположенных с двух сторон относительно цилиндрического контейнера и соединяющих соответственно выход одного газоразрядного модуля 5 с входом другого газоразрядного модуля 6, при этом каждый из участков оснащен собственным вентилятором 7 и теплообменником 8.The gas-dynamic path of the laser chamber is made in the form of an annular channel covering a dielectric cylindrical container, and the system for pumping the working gas medium contains two sections 38 and 39 located on both sides of the cylindrical container and connecting, respectively, the output of one gas discharge module 5 with the input of another gas discharge module 6, in addition, each of the sections is equipped with its own fan 7 and heat exchanger 8.

Такая конструкция может выгодно отличаться от конструкции на фиг. 1 компактностью и лучшими газодинамическими характеристиками при достижении определенных энергетических выходных характеристик лазера.Such a construction may advantageously differ from the construction of FIG. 1 compactness and the best gas-dynamic characteristics while achieving certain energy output characteristics of the laser.

Работа эксимерного лазера по второму варианту с газоразрядными модулями, аналогичными газоразрядным модулям, показанным на фиг. 2 и 3, не отличается от вышеописанного первого примера осуществления и здесь не приводится.The operation of the excimer laser according to the second embodiment with gas discharge modules similar to the gas discharge modules shown in FIG. 2 and 3, does not differ from the above-described first embodiment, and is not given here.

Дополнительно, в данном варианте осуществления настоящего изобретения можно использовать и иные конструкции газоразрядных модулей.Additionally, in this embodiment of the present invention, other gas discharge module designs may be used.

На фиг. 7 показана конструкция газоразрядного модуля, в которой высоковольтный электрод 10, размещен на диэлектрическом цилиндрическом контейнере 34 и выполнен сплошным. УФ предыонизатор 12 скомпонован с заземленным электродом 11 и размещен с обратной стороны полупрозрачного заземленного электрода 11, в котором имеется частично прозрачная часть 40 для ввода излучения УФ предыонизатора в разрядный объем и прорези 41 для ввода токоподводов 42 к электродам 43 УФ предыонизатора. Электрод 14 УФ предыонизатора соединен с корпусом 33 лазера и оснащен выпуклыми диэлектрическими пластинами 15, размещенными с обратной стороны частично прозрачной части 40 заземленного электрода.In FIG. 7 shows the construction of a gas discharge module in which a high voltage electrode 10 is placed on a dielectric cylindrical container 34 and is solid. The UV preionizer 12 is arranged with a grounded electrode 11 and placed on the back side of the translucent grounded electrode 11, in which there is a partially transparent part 40 for introducing UV preionizer radiation into the discharge volume and slots 41 for introducing current leads 42 to the UV preionizer electrodes 43. The UV preionizer electrode 14 is connected to the laser housing 33 and is equipped with convex dielectric plates 15 located on the back side of the partially transparent portion 40 of the grounded electrode.

При появлении напряжения на электродах 43 УФ предыонизатора с его кромок развиваются разряды, скользящие по поверхностям диэлектрических пластин 15 (керамических трубок). Скользящие разряды замыкаются на электроде 14.When voltage appears on the electrodes 43 of the UV preionizer, discharges develop from its edges, sliding along the surfaces of the dielectric plates 15 (ceramic tubes). Sliding discharges are closed on the electrode 14.

УФ излучение от скользящих разрядов, проходя через частично прозрачные поверхности 40 заземленного электрода, производит предварительную ионизацию газоразрядных промежутков газоразрядных модулей 5 и 6. Когда напряжение между высоковольтным электродом 10 и заземленным электродом 11 достигнет пробойного, происходит однородный объемный разряд в соответствующем газоразрядном модуле. При этом генерируется импульс лазерного излучения.UV radiation from sliding discharges passing through the partially transparent surfaces 40 of the grounded electrode pre-ionizes the gas-discharge gaps of the gas-discharge modules 5 and 6. When the voltage between the high-voltage electrode 10 and the grounded electrode 11 reaches the breakdown value, a uniform volume discharge occurs in the corresponding gas-discharge module. In this case, a laser pulse is generated.

На фиг. 8 показана конструкция газоразрядного модуля, в которой высоковольтный электрод 10 размещен на диэлектрическом цилиндрическом контейнере и выполнен сплошным. УФ предыонизатор 12 скомпонован с заземленным электродом 11. Электрод 14 УФ предыонизатора соединен с заземленным электродом 11 и оснащен выпуклыми диэлектрическими пластинами 15, размещенными по обе стороны от сплошного заземленного электрода 11. Электроды 43 УФ предыонизатора соединены с накопительными конденсаторами 19 газопроницаемыми токоподводами 42.In FIG. 8 shows the construction of a gas discharge module in which a high voltage electrode 10 is placed on a dielectric cylindrical container and is solid. The UV preionizer 12 is arranged with a grounded electrode 11. The electrode 14 of the UV preionizer is connected to the grounded electrode 11 and is equipped with convex dielectric plates 15 located on both sides of the solid grounded electrode 11. The electrodes 43 of the UV preionizer are connected to the storage capacitors 19 by gas-permeable current leads 42.

При появлении напряжения на электродах 43 УФ предыонизатора с его кромок развиваются разряды, скользящие по поверхностям диэлектрических пластин 15 (керамических трубок). Скользящие разряды замыкаются на электродах 14 и 11.When voltage appears on the electrodes 43 of the UV preionizer, discharges develop from its edges, sliding along the surfaces of the dielectric plates 15 (ceramic tubes). Sliding discharges are closed on the electrodes 14 and 11.

УФ излучение от скользящих разрядов производит предварительную ионизацию газоразрядных промежутков газоразрядных модулей 5 и 6. Когда напряжение между высоковольтным электродом 10 и заземленным электродом 11 достигнет пробойного, происходит однородный объемный разряд в соответствующем газоразрядном модуле. При этом генерируется импульс лазерного излучения.UV radiation from sliding discharges pre-ionizes the gas-discharge gaps of the gas-discharge modules 5 and 6. When the voltage between the high-voltage electrode 10 and the grounded electrode 11 reaches the breakdown voltage, a uniform volume discharge occurs in the corresponding gas-discharge module. In this case, a laser pulse is generated.

Такая конструкция газоразрядных модулей при определенных требуемых энергетических параметрах лазера может оказаться более простой и выгодной.Such a design of gas discharge modules with certain required laser energy parameters can be simpler and more profitable.

По сравнению с известными устройствами предложенный эксимерный лазер приобретает новые положительные качества.Compared with known devices, the proposed excimer laser acquires new positive qualities.

Предложенная конструкция лазерной камеры, в которой каждый диэлектрический цилиндрический контейнер оснащен, по крайней мере, одним собственным газоразрядным модулем, размещенным на внешней поверхности этого диэлектрического контейнера, и размещение элементов системы питания этого газоразрядного модуля, определяющих высокоэффективный ввод энергии в разряд, внутри диэлектрического контейнера, обеспечивает минимальную индуктивность контуров зарядки накопительных конденсаторов и их разрядки, так как в этом случае обеспечивается минимальная длина проводки, соединяющей накопительные конденсаторы с электродами и другими элементами схемы питания. При этом, так как диэлектрический цилиндрический контейнер проектируется в виде сплошного тела, нагруженного внешним давлением, то можно изготовить его с минимальной толщиной стенки, что также уменьшает длину проводки. Таким образом, можно в полной мере реализовать преимущества УФ предыонизатора, оснащенного системой формирования протяженного однородного завершенного разряда, скользящего по поверхности диэлектрической пластины.The proposed design of the laser chamber, in which each dielectric cylindrical container is equipped with at least one own gas discharge module, located on the outer surface of this dielectric container, and the placement of the power system elements of this gas discharge module, which determine the highly efficient energy input into the discharge, inside the dielectric container, provides the minimum inductance of the storage capacitor charging circuits and their discharge, since in this case it is ensured by imalnaya wiring length connecting storage capacitors with the electrodes and other elements of the power circuit. Moreover, since the dielectric cylindrical container is designed as a solid body loaded with external pressure, it can be manufactured with a minimum wall thickness, which also reduces the length of the wiring. Thus, it is possible to fully realize the advantages of a UV preionizer equipped with a system for the formation of an extended uniform complete discharge sliding over the surface of a dielectric plate.

Такая конструкция лазерной камеры дает возможность разместить в одном корпусе два газоразрядных модуля, используя для этого либо два диэлектрических цилиндрических контейнера с собственными газоразрядными модулями, как это предлагается в первом варианте, либо один диэлектрический контейнер, как это предлагается во втором варианте. Тем самым можно удвоить энергию и среднюю мощность импульсно-периодического эксимерного лазера без потери в эффективности преобразования электрической энергии в лазерную, то есть обеспечивая высокий КПД лазера.This design of the laser chamber makes it possible to place two gas-discharge modules in one housing, using either two dielectric cylindrical containers with their own gas-discharge modules, as proposed in the first embodiment, or one dielectric container, as proposed in the second embodiment. Thus, it is possible to double the energy and average power of a repetitively pulsed excimer laser without losing the efficiency of converting electrical energy to laser, that is, providing a high laser efficiency.

В наиболее мощном на сегодняшний день коммерческом XeCl лазере (LAMBDA SX 540С), выпускаемом фирмой COHERENT, максимальная энергия импульса равна 0,9 Дж и, чтобы получить высокую среднюю мощность, в лазере использована очень высокая частота повторения импульсов (600 Гц). Исходя из требований технологий массового производства широкоформатных дисплеев, в которых используются эксимерные лазеры, и для увеличения энергии генерации и средней лазерной мощности, фирма COHERENT разработала лазерную систему (VYPER), составленную из двух отдельных лазерных камер, что резко увеличивает сложность системы и, соответственно, цену лазера. Энергия генерации этой системы 1,8-2 Дж (308 нм), но существует потребность в дальнейшем увеличении лазерной энергии.In the most powerful commercial XeCl laser to date (LAMBDA SX 540C) manufactured by COHERENT, the maximum pulse energy is 0.9 J and, in order to obtain a high average power, the laser uses a very high pulse repetition rate (600 Hz). Based on the requirements of mass production technologies for large-format displays that use excimer lasers, and to increase the generation energy and average laser power, COHERENT has developed a laser system (VYPER) composed of two separate laser cameras, which dramatically increases the complexity of the system and, accordingly, laser price. The generation energy of this system is 1.8-2 J (308 nm), but there is a need for a further increase in laser energy.

Наши исследования XeCl лазера показали, что энергия ~2 Дж может быть получена при использовании предлагаемой конструкции от одного газоразрядного модуля с высоким КПД (>2%). Из этого следует, что в предлагаемой нами конструкции лазерной камеры с использованием двух газоразрядных модулей может быть получена энергия генерации 4 Дж (308 нм). В экспериментах продемонстрирована высокая стабильность и надежность работы лазера.Our studies of the XeCl laser showed that an energy of ~ 2 J can be obtained using the proposed design from one gas-discharge module with high efficiency (> 2%). It follows that in our proposed design of a laser chamber using two gas-discharge modules, generation energy of 4 J (308 nm) can be obtained. The experiments demonstrated high stability and reliability of the laser.

Таким образом, выполнение эксимерного лазера в предложенном виде позволяет удвоить энергию генерации при сохранении высокого КПД лазера, расширить диапазон лазерных характеристик, упростить и удешевить конструкцию лазера,Thus, the implementation of the excimer laser in the proposed form allows you to double the generation energy while maintaining high laser efficiency, expand the range of laser characteristics, simplify and reduce the cost of the laser design,

Каждый из описанных выше вариантов исполнения газоразрядного модуля может использоваться в соответствующем варианте исполнения эксимерного лазера в соответствии с потребностями потребителя.Each of the above-described embodiments of the gas-discharge module can be used in the corresponding embodiment of the excimer laser in accordance with the needs of the consumer.

Вышеприведенные варианты осуществления изобретения является просто примером и не ограничивают настоящего изобретения. Описание настоящего изобретения является иллюстративным и не ограничивает сферы действия формулы изобретения.The above embodiments of the invention are merely an example and do not limit the present invention. The description of the present invention is illustrative and does not limit the scope of the claims.

Claims

1. Excimer laser containing:
an external cylindrical body framing a laser chamber with a gas-dynamic path filled with a working gas medium, two gas-discharge modules, a system for pumping a working gas medium through the indicated gas-discharge modules, and a cooling system for the working gas medium, each gas-discharge module having a high-voltage and grounded electrodes and a UV preionizer equipped with a system for forming an extended uniform complete discharge sliding over the surface of the dielectric plate,
gas discharge module power system,
two dielectric cylindrical containers installed inside the outer cylindrical body parallel to each other at a distance that ensures the placement of the two mentioned gas discharge modules between them, while each dielectric cylindrical container is equipped with its own gas discharge module located on the outer surface of this dielectric container, while the gas discharge modules are mounted on facing each other sections of the walls of the dielectric containers so that their high-voltage electro s are arranged in one plane, while the elements of the power system of the relevant gas discharge module, at least partially housed within a dielectric container, which is fixed on wall of the gas discharge module.

2. The excimer laser according to claim 1, in which the grounded electrodes of the gas discharge modules are connected to each other.

3. The excimer laser according to claim 1, in which the grounded electrodes of the gas-discharge modules are made in a single unit.

4. The excimer laser according to claim 1, in which the dielectric containers are made of ceramic and filled with an electrically strong gas other than the working gas medium.

5. The excimer laser according to claim 1, in which the outer cylindrical body is made of metal.

6. The excimer laser according to claim 1, wherein in the UV preionizer the system for forming an extended uniform complete discharge is equipped with convex dielectric plates.

7. The excimer laser according to claim 6, in which the high-voltage electrode in the gas discharge module is made translucent and the convex dielectric plates are mounted on the back side of the translucent high-voltage electrode.

8. The excimer laser according to claim 6, wherein the high-voltage electrode in the gas-discharge module is solid and convex dielectric plates are mounted on both sides of the solid high-voltage electrode.

9. The excimer laser according to claim 1, in which one of the dielectric containers is displaced to the wall of the outer cylindrical body and the gasdynamic path is equipped with at least two guide cylindrical walls, each of which is adjacent to the wall of this dielectric container with one edge and adjacent to the other the wall of the outer cylindrical body.

10. The excimer laser according to claim 1, in which the elements of the power system inside each dielectric container include at least storage capacitors of the preionizer power system, storage capacitors of the gas discharge system of the gas discharge module, and magnetically controlled keys for supplying power to said capacitors.

11. The excimer laser according to claim 10, in which the storage capacitors of the preionizer power supply system are located inside the dielectric container in the area adjacent to the inner wall of the dielectric container opposite the preionizer electrode, and the storage capacitors of the gas-discharge gas supply system of the gas-discharge module are placed inside the dielectric container by two blocks with two parties regarding the storage capacitors of the preionizer power system.

12. The excimer laser according to claim 11, in which magnetically-controlled switches for supplying power to the capacitors are located inside the dielectric container in the area between the storage capacitors.

13. The excimer laser according to claim 1, in which the dielectric containers are located in the central zone of the outer cylindrical body and behind the gas-discharge modules, the gas-dynamic path is divided into two arms, each of which bends around the corresponding dielectric container, which are then connected on the opposite side of the containers in front of the injection unit, supplying a working medium to gas discharge modules.

14. The excimer laser according to claim 13, wherein axial fans located along the gas discharge modules are used in the discharge unit, and an alignment grating is installed between the axial fans and the gas discharge modules.

15. Excimer laser containing:
an external elliptical cylindrical body framing on the outside a laser chamber with a gas-dynamic path filled with a working gas medium, two gas-discharge modules, a system for pumping a working gas medium through these gas-discharge modules and a cooling system for the working gas medium, each gas-discharge module having a high-voltage and grounded electrodes and UV preionizer equipped with a system for the formation of an extended uniform complete discharge sliding along the surface of the dielectric plate .
gas discharge module power system,
one dielectric cylindrical container mounted inside the outer elliptical cylindrical body in its middle part with gaps relative to the inner surface of this body, providing placement of the two mentioned gas discharge modules in these gaps, while the gas discharge modules are fixed on opposite sections of the wall of the dielectric container so that their high-voltage electrodes located in the same plane, while the elements of the power supply system of gas discharge modules, at least partially placed inside a dielectric container.

16. The excimer laser of claim 15, wherein the dielectric cylindrical container is made of ceramic and is filled with an electrically strong gas other than a working gas medium.

17. The excimer laser of claim 15, wherein the external elliptical cylindrical body is made of metal.

18. An excimer laser according to claim 15, wherein in each gas discharge module the UV preionizer and the high voltage electrode are placed on the wall of the cylindrical dielectric body, and the grounded electrode is placed on the wall of the elliptical cylindrical body.

19. The excimer laser according to claim 15, wherein in the UV preionizer the system for forming an extended uniform discharge is equipped with convex dielectric plates.

20. The excimer laser according to claim 19, in which the high-voltage electrode in the gas discharge module is translucent and the convex dielectric plates are mounted on the back side of the translucent high-voltage electrode.

21. The excimer laser according to claim 19, in which the high-voltage electrode in the gas discharge module is solid and convex dielectric plates are mounted on both sides of the solid high-voltage electrode.

22. The excimer laser according to claim 15, wherein in each gas discharge module a high voltage electrode is placed on the wall of the cylindrical dielectric body, and a UV preionizer and a grounded electrode are placed on the wall of the elliptical cylindrical body.

23. The excimer laser according to claim 22, wherein in the UV preionizer, an extended uniform discharge formation system is equipped with convex dielectric plates.

24. The excimer laser according to claim 23, wherein the grounded electrode in the gas discharge module is translucent and the convex dielectric plates are mounted on the back side of the translucent grounded electrode.

25. The excimer laser according to claim 23, wherein the grounded electrode is solid in the gas discharge module and convex dielectric plates are mounted on both sides of the solid grounded electrode.

26. The excimer laser according to claim 15, in which the elements of the power system inside the dielectric container include at least storage capacitors of the UV preionizer power system, storage capacitors of the gas discharge power system for both gas discharge modules and magnetically controlled keys for supplying power to said storage capacitors.

27. The excimer laser according to claim 26, in which the storage capacitors of the power supply system of each UV preionizer are placed inside a cylindrical dielectric container in the area adjacent to the inner wall of this container opposite the electrode of this UV preionizer, and the storage capacitors of the gas discharge power system for each gas discharge module are placed inside a cylindrical dielectric container with two blocks on both sides relative to the storage capacitors of the UV preionizer power system, this th gas discharge module.

28. The excimer laser according to claim 27, in which magnetically-controlled keys for supplying power to the storage capacitors are located inside a cylindrical dielectric container in the region between said storage capacitors.

29. The excimer laser according to claim 26, in which the inner cavity of the cylindrical dielectric container is divided by a longitudinal partition into two chambers, wherein for each gas-discharge module, the storage capacitors of the UV preionizer power system, the storage capacitors of the gas discharge power system and magnetically controlled keys for supplying power to said storage capacitors are placed in a chamber adjacent to this gas-discharge module.

30. The excimer laser according to claim 15, in which the gas-dynamic path of the laser chamber is made in the form of an annular channel covering a dielectric cylindrical container, and the pumping system contains two sections located on both sides relative to the dielectric cylindrical container and connecting respectively the output of one gas discharge module with the input another gas discharge module, while each of the sections is equipped with its own fan and heat exchanger.