(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザチャンバ(1)と、
レーザチャンバ(1)を貫通する絶縁部材(12)と、
絶縁部材(12)を貫通する給電線(10)と、
レーザチャンバ内壁(9)と略平行に、給電線(10)に接触して設けられた予備電離電極(8a)と、
前記給電線(10)の周囲を囲んで設けられた放電防止用絶縁部材(22a)とを備え、
前記放電防止用絶縁部材(22a)は、板状の部分を有し、
前記板状の部分を、予備電離電極(8a)の近傍周囲を覆うように、レーザチャンバ内壁(9)に沿わせて設置していること
を特徴とするガスレーザ装置。
【請求項２】
レーザチャンバ(1)と、
レーザチャンバ(1)を貫通する絶縁部材(12)と、
絶縁部材(12)を貫通する給電線(10)と、
レーザチャンバ内壁(9)と略平行に、給電線(10)に接触して設けられた予備電離電極(8a)と、
前記給電線(10)の周囲を囲んで設けられた放電防止用絶縁部材(22a)とを備え、
前記放電防止用絶縁部材(22a)は、板状の部分を有し、
前記板状の部分を、
板状の部分のレーザチャンバ内壁(9)に対する投影が、前記予備電離電極(8a)のレーザチャンバ内壁(9)に対する投影を含むように、
レーザチャンバ内壁(9)に沿わせて設置されていること
を特徴とするガスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電励起方式のガスレーザ装置に係わり、特に予備電離電極とレーザチャンバ内壁間の異常放電の防止に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エキシマレーザ装置等のガスレーザ装置は、放電励起等によりレーザガス（エキシマレーザ装置の場合は、例えばハロゲンガスのＦ2 ガスと希ガスのＫr ガスとバッファガスのＨe ガスとの混合ガス）の分子を励起状態にしてレーザ光を発振させている。ガスレーザ装置においては、上記の放電時に放電空間全体が一様に広がった放電を行なうグロー放電を得るために、主放電を開始する前に予備電離を行ない、予め主放電空間全体に電子をばらまいておく必要がある。特にエキシマレーザ装置の場合にはハロゲンガス中での電子の寿命が短いので、主放電の直前にできるだけ多くの電子を発生させておく必要がある。したがって、通常のガスレーザ装置においては、主放電用の主放電電極及び予備電離用の予備電離電極を備えたものが多く使用されている。
【０００３】
このような予備電離電極を備えたガスレーザ装置として、例えば特願平４−３２８５４６号公報によって提案されたエキシマレーザ装置がある。図３はこの提案のエキシマレーザ装置の構成を表しており、以下、同図に基づいて従来の予備電離電極について説明する。
レーザチャンバ１はその内部に封入されたレーザガスを放電励起してレーザ光を発振させる放電管であり、レーザチャンバ１内にはレーザガスを還流するためのクロスフローファン（以後、ファンと呼ぶ）２が配設されている。レーザガスの還流路内にはベローズ４が配設されており、ベローズ４とレーザチャンバ１の内壁との間にレーザガス流路を形成している。図３においては、レーザガス還流方向は、レーザ光の光軸方向すなわち同図において紙面に垂直方向に対して直交する方向になっている。
【０００４】
また、レーザガスの還流路内には主放電電極６、６ａが対向して設けられている。その主放電電極６、６ａの放電方向はレーザガス還流方向及びレーザ光軸方向に対して直交しており、主放電電極６、６ａの間に主放電空間１１を形成している。主放電電極６、６ａの一方の主放電電極６ａは、レーザチャンバ１の外壁に支持され、かつ、レーザチャンバ１の内部と外部を分離している絶縁部材１３に取着されている。また、他の主放電電極６は、レーザチャンバ１の内壁に取着された電極支持体５に取着されて支持されている。なお、主放電電極６、６ａは主放電空間１１を一様に主放電させるためにレーザ光軸方向に細長い形状を有している。
さらに、主放電空間１１の近傍には予備電離電極８、８ａがレーザガス還流方向及びレーザ光軸方向に対して垂直方向に対向して並んで配設されている。そして、予備電離電極８、８ａは、主放電電極６、６ａを中心にしてレーザガス還流方向の前後にそれぞれ設けられている。予備電離電極８、８ａの一方の予備電離電極８はレーザチャンバ１の内壁に取着されている。また他方の予備電離電極８ａは、レーザチャンバ１の外周壁を内部から外部に貫通し、かつ、レーザチャンバ１に取着された絶縁部材１２に取着されている。
【０００５】
主放電電極６及び予備電離電極８は、レーザチャンバ１の外周壁と同電位になるように電気的に接続されている。また、他の主放電電極６ａは、絶縁部材１３によりレーザチャンバ１と絶縁されており、レーザチャンバ１の外部の給電線１４に接続されている。他の予備電離電極８ａは絶縁部材１２及び電流導入端子ホルダ１６によりレーザチャンバ１と絶縁されており、予備電離電極８ａに接続された給電線１０が絶縁部材１２の内部を貫通してレーザチャンバ１の外部に導かれている。そして、主放電電極６及び予備電離電極８と、主放電電極６ａ及び予備電離電極８ａとの間には、レーザチャンバ１の外周壁と給電線１４及び給電線１０とを介して励起電源からの電源ラインが接続されている。この励起電源は、主放電電極６、６ａ間及び予備電離電極８、８ａ間に所定の大きさの高電圧と電流を供給するものである。本実施例では、励起電源は電力を供給する電源１７と、電源１７からの供給エネルギーを一時的に蓄積するコイル１８と、コイル１８に蓄積されたエネルギーを吸収し、蓄積して高電圧を発生するコンデンサ１９ａ、１９ｂとを備えているが、これに限定されない。
【０００６】
このようなエキシマレーザ装置において、電源１７からコイル１８を介してコンデンサ１９ａ、１９ｂに高電圧エネルギーが蓄積されると、予備電離電極８、８ａ間にアーク放電が発生し、このときの紫外光エネルギー（以後、予備電離光エネルギーと言う）によって主放電空間１１内のレーザガスがイオン化され、多量の電子が生成される。生成されたこの多量の電子によって、主放電電極６、６ａ間にグロー放電が発生し易くなる。次いで主放電空間１１にこのグロー放電が発生すると、主放電空間１１中の高速電子のエネルギーによってＫr ガスが励起され、励起状態Ｋr 原子とＦ2 分子が反応してＫr Ｆエキシマが生成される。こうして、Ｋr Ｆエキシマによるレーザ光が発振する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザチャンバ１は一般的にアルミ等の導電性の金属で構成されているので、上記のような構成の予備電離電極８、８ａにおいては、予備電離電極８ａとレーザチャンバ内壁９との間でアーク放電が発生する場合があり、この場合は予備電離光エネルギーが主放電空間１１に放出されなくなる。このとき、主放電空間１１内のレーザガスが一様にイオン化されないので、主放電が不安定になってしまう。このため、放電毎にイオン化される気体量がばらつくようになるので、Ｋr Ｆエキシマが一様に生成されず、レーザ光出力が不安定になるという問題を生じている。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、確実に予備電離電極間で予備放電を発生させて放電毎の予備電離光エネルギーの主放電空間への放出量のばらつきをなくすことが可能なガスレーザ装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、レーザチャンバ内壁９に予備電離用の電流導入部８、８ａが設けられた放電励起方式のガスレーザ装置において、
電流導入部８、８ａ近傍のレーザチャンバ内壁９の表面を覆っている放電防止用絶縁部材２２ａを備えた構成としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によると、予備電離用の電流導入部８、８ａ近傍のレーザチャンバ内壁９の表面を放電防止用絶縁部材で覆っているので、電流導入部とレーザチャンバ内壁９との間に放電が発生することが無くなる。よって、確実に予備電離電極間で予備放電が発生し、予備電離光エネルギーが安定的に主放電空間へ放出される。したがって、放電毎に主放電空間内で励起される気体量がばらつくことが無いので、レーザ光発振時のレーザ光量が安定する。この結果、安定したレーザ出力が得られる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載のガスレーザ装置において、
前記放電防止用絶縁部材２２ａは、その突出部分２２ｂをレーザチャンバ内壁９に設けられた穴に挿入することによりレーザチャンバ内壁９で位置決めされる構成としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明によると、請求項１に記載の放電防止用絶縁部材はレーザチャンバ内壁の所定位置に設けられた穴に挿入される突出部分を有しており、上記穴にこの突出部分を挿入することによって、上記放電防止用絶縁部材の位置決めが確実に容易に実施できる。したがって、絶縁部材の取り付けが容易となると共に、放電毎に主放電空間内で励起される気体量のばらつき量がより小さくなる。よって、レーザ光発振時のレーザ光量がさらに安定し、安定したレーザ出力が得られるようになる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載のガスレーザ装置において、
前記放電防止用絶縁部材２２ａは、レーザチャンバ内壁９に装着される部品と共にレーザチャンバ内壁９に装着される構成としている。
【００１４】
請求項３に記載の発明によると、請求項１に記載の放電防止用絶縁部材はレーザチャンバ内壁に装着される部品、例えば予備電離電極と共にレーザチャンバ内壁に装着されるので、放電防止用絶縁部材の取り付け及び位置決めが容易となり製造時の組み立て性がよくなる。また、放電毎に主放電空間内で励起される気体量のばらつき量が小さくなるのでレーザ光発振時のレーザ光量が安定する。この結果、安定したレーザ出力が得られる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載のガスレーザ装置において、
前記放電防止用絶縁部材２２ａは、レーザチャンバ内壁９の表面にコーティングされて形成される構成としている。
【００１６】
請求項４に記載の発明によると、請求項１に記載の放電防止用絶縁部材はレーザチャンバ内壁９の表面にコーティングされるので、製造時の放電防止用絶縁部材の取付け作業が不要となり、製造作業が容易となる。また、放電毎に主放電空間内で励起される気体量のばらつき量が小さくなるのでレーザ光発振時のレーザ光量が安定する。この結果、安定したレーザ出力が得られる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１記載のガスレーザ装置において、
前記放電防止用絶縁部材２２ａは、レーザチャンバ内壁９の表面に貼付けされる構成としている。
【００１８】
請求項５に記載の発明によると、請求項１に記載の放電防止用絶縁部材はレーザチャンバ内壁９の表面に貼付けされるので、製造時の放電防止用絶縁部材の取付けが容易となり、製造作業が容易となる。また、放電毎に主放電空間内で励起される気体量のばらつき量が小さくなるのでレーザ光発振時のレーザ光量が安定する。この結果、安定したレーザ出力が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係わるガスレーザ装置のレーザチャンバ内の構成を示した横断面図である。同図において、従来と同様の構成には同一の符号を付しており、ここでの説明を省く。レーザチャンバ１内に、放電によって熱せられ、かつ、ファン２によって還流されたレーザガスを冷却する熱交換器３を配設している。図１において、レーザガス還流方向２０はレーザ光の光軸方向（同図において、紙面に垂直方向）に対して垂直な方向になっている。
【００２０】
また、主放電空間１１の近傍には、予備電離用の電流導入部である予備電離電極８、８ａがレーザガス還流方向２０及びレーザ光軸方向に対して垂直方向に対向して並んで配設されている。そして、両方の予備電離電極８、８ａの予備放電空間の位置は主放電電極６、６ａ間の略中央に設定されている。
【００２１】
図２は図１の予備電離電極８ａ近傍のＸ視図を表していて、図１及び図２を参照して以下説明する。予備電離電極８ａは絶縁部材１２に給電線１０と共に取着され、絶縁部材１２はレーザチャンバ内壁９の所定位置に設けられた絶縁部材取付穴２５に挿入され、レーザチャンバ内壁９に取着されている。また、予備電離電極８、８ａの近傍のレーザチャンバ内壁９には放電防止用絶縁部材２２ａが設けられていて、予備電離電極８ａとレーザチャンバ内壁９との間で放電が発生しないようになっている。本実施例では、放電防止用絶縁部材２２ａは、絶縁部材取付穴２５に挿入され、かつ、内部に絶縁部材１２が挿入される孔を有する突出部分２２ｂを有していて、突出部分２２ｂを絶縁部材取付穴２５に挿入することにより放電防止用絶縁部材２２ａが容易に位置決めされるようになっている。
さらに、主放電電極６及び予備電離電極８と、主放電電極６ａ及び予備電離電極８ａとの間には、給電線１０及び給電線１４を介して励起電源（図３参照）からの電源ラインが接続されている。
【００２２】
上記のような構成の放電防止用絶縁部材２２ａの作用を、次に説明する。
放電防止用絶縁部材２２ａは予備電離電極８ａの近傍周囲を覆うようにしてレーザチャンバ内壁９に設けられており、予備電離電極８ａとレーザチャンバ内壁９との間を絶縁している。したがって、予備電離電極８ａとレーザチャンバ内壁９との間で放電が発生するのを防止することが可能となり、予備電離電極８、８ａ間で確実に予備放電を起こすことができる。これによって、予備電離光エネルギーが確実に、かつ、一様に主放電空間１１に放出され、予備電離光エネルギーの主放電空間１１への放出量が放電毎にばらつかなくなる。このため、主放電空間１１内で励起される気体量がばらつくことが無いので、レーザ光発振時のレーザ光量が安定する。この結果、安定したレーザ出力が得られる。
【００２３】
また、放電防止用絶縁部材２２ａは突出部分２２ｂを有しており、この突出部分２２ｂを絶縁部材取付穴２５に挿入したのち、絶縁部材１２を突出部分２２ｂの内部の孔に挿入してレーザチャンバ１に取着している。これによって、放電防止用絶縁部材２２ａの位置決めが確実に、そして容易に行えるので、組み立て時の作業性が良くなると共に、放電のばらつきが無くなりレーザ出力が更に安定する。
【００２４】
なお、放電防止用絶縁部材２２ａの突出部分２２ｂは本発明の主旨ではなく、無くてもよい。この場合、放電防止用絶縁部材２２ａはレーザチャンバ内壁９に取着される部品（予備電離電極８等）によって共締めして取着されてもよい。また、放電防止用絶縁部材２２ａを内壁９に固定する手段として、接着剤等で貼付けたり、コーティングすること等によっても実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるガスレーザ装置のレーザチャンバ内の構成を示す横断面図である。
【図２】本発明の実施例の放電防止用絶縁部材２２ａの詳細図（図１のＸ視）を表す。
【図３】従来技術に係わるレーザチャンバ内の構成を示す横断面図である。
【符号の説明】
１…レーザチャンバ、２…ファン、３…熱交換器、４…ベローズ、５…電極支持体、６、６ａ…主放電電極、８、８ａ…予備電離電極、９…レーザチャンバ内壁、１０…給電線、１１…主放電空間、１２…絶縁部材、１３…絶縁部材、１４…給電線、１６…電流導入端子ホルダ、１７…電源、１８…コイル、１９ａ、１９ｂ…コンデンサ、２０…レーザガス還流方向、２２ａ…放電防止用絶縁部材、２２ｂ…突出部分、２５…絶縁部材取付穴。
【図１】
0003719753.tif 000002
【図２】
0003719753.tif 000003
【図３】
0003719753.tif 000004