(57)【要約】【課題】  ガスレーザ発振装置を構成するウインドウの汚染を防止する。【解決手段】  ベッセル１、ゲート弁５及びハウジング６によって構成される容器構造体が、レーザ媒質ガスとそれを励起する放電電極２ａ及び２ｂとが収容される主空洞Ｓ１、並びにレーザ光Ｌの伝搬方向に関して、一端部を主空洞Ｓ１の内壁面に開口させた第１の開口部２１とし、他端部を外部の空間に通じる第２の開口部２２として構成された中間空洞Ｓ２を画定する。ウインドウ６１が、第２の開口部２２を閉塞している。主空洞Ｓ１の内壁面における第１の開口部２１の周囲に設けられた傾斜部材２５が、レーザ光Ｌの伝搬方向と直交する仮想平面に沿って、第１の開口部２１の中心に近づくに従って、その仮想平面から主空洞Ｓ１側へ持ち上がるように傾斜した傾斜面２５１を有する。【選択図】  図２
2006049422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質ガス及び該レーザ媒質ガスを励起する励起器が収容される主空洞、並びに前記主空洞内のレーザ媒質ガスが前記励起器によって励起されることにより発生するレーザ光が通過する中間空洞であって、該レーザ光の伝搬方向に関して、一端部を前記主空洞の内壁面に開口させた第１の開口部とし、他端部を外部の空間に通じる第２の開口部として構成された中間空洞を画定する容器構造体と、
前記容器構造体によって保持され、前記第２の開口部を閉塞する板状体と、
前記主空洞の内壁面における前記第１の開口部の周囲に設けられ、前記第１の開口部の中心に近づくに従って、前記主空洞の内壁面からの高さが高くなるように傾斜した傾斜面を有する傾斜部材と
を備えたガスレーザ発振装置。
【請求項２】
前記傾斜部材の傾斜面が、前記第１の開口部の周囲を全周にわたって取り囲むように配置されている請求項１に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項３】
前記傾斜面が、前記第１の開口部の縁よりも該第１の開口部の中心側に突出している請求項１又は２に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項４】
前記傾斜部材が、絶縁体によって構成されている請求項１〜３のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項５】
さらに、前記主空洞内に、前記レーザ光の伝搬方向と交差する方向に流れる前記レーザ媒質ガスのガス流を形成するガス流形成手段を備えた請求項１〜４のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項６】
さらに、前記中間洞内にガスを供給するガス供給口を備えた請求項１〜５のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項７】
さらに、前記中間空洞の内壁面から前記レーザ光の光軸へ向って突出した中間部材であって、前記板状体側の面が、前記中間空洞の内壁面から前記レーザ光の光軸に近づくに従って、前記主空洞に近づくように傾斜している中間部材を備えた請求項１〜５のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項８】
前記中間部材の前記主空洞側の面が、前記中間空洞の内壁面から前記レーザ光の光軸に近づくに従って、前記主空洞に近づくように傾斜している請求項７に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項９】
前記中間部材が、前記レーザ光の伝搬方向に関して前記板状体側の端部に大開口を有し、前記主空洞側の端部に該大開口よりも小さな小開口を有し、前記大開口から前記小開口にわたって漏斗状に狭まった形状をなしている請求項７又は８に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項１０】
前記中間部材と同一形状の少なくとも１個の他の中間部材が、前記中間空洞内に、前記レーザ光の伝搬方向に関して相互に異なる位置に設けられている請求項７〜９のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項１１】
さらに、前記レーザ光の伝搬方向に関して、前記板状体と前記中間部材との間の位置から、前記中間空洞内にガスを供給するガス供給口を備えた請求項７〜１０のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項１２】
前記第１の開口の大きさが、前記第２の開口の大きさよりも小さい請求項１〜１１のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項１３】
前記中間空洞の、前記レーザ光の光伝搬方向に直行する断面が、前記第２の開口部から前記第１の開口部に近づくに従って、段階的又は連続的に小さくなっている請求項１２に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項１４】
前記容器構造体が、内部に前記主空洞を画定し、該主空洞と外部の空間とを連通させる貫通孔が形成された容器本体と、前記貫通孔に対応する位置において前記容器本体と連結され、該容器本体と共に前記中間空洞を画定する筒状体とを含んで構成されている請求項１〜１３のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項１５】
レーザ媒質ガス及び該レーザ媒質ガスを励起する励起器が収容される主空洞、並びに前記主空洞内のレーザ媒質ガスが前記励起器によって励起されることにより発生するレーザ光が通過する中間空洞であって、該レーザ光の伝搬方向に関して、一端部を前記主空洞の内壁面に開口させた第１の開口部とし、他端部を外部の空間に通じる第２の開口部として構成された中間空洞を画定した容器構造体と、
前記容器構造体によって保持され、前記第２の開口部を閉塞する板状体と、
前記中間空洞の内壁面から前記レーザ光の光軸へ向って突出した中間部材であって、前記板状体側の面が、前記中間空洞の内壁面から前記レーザ光の光軸に近づくに従って、前記主空洞に近づくように傾斜している中間部材と
を備えたガスレーザ発振装置。
【請求項１６】
レーザ媒質ガス及び該レーザ媒質ガスを励起する励起器が収容される主空洞、並びに前記主空洞内のレーザ媒質ガスが前記励起器によって励起されることにより発生するレーザ光が通過する中間空洞であって、該レーザ光の伝搬方向に関して、一端部を前記主空洞の内壁面に開口させた第１の開口部とし、他端部を外部の空間に通じる第２の開口部として構成され、前記第１の開口の大きさが前記第２の開口の大きさよりも小さい中間空洞を画定した容器構造体と、
前記容器構造体によって保持され、前記第２の開口部を閉塞する板状体と
を備えたガスレーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスレーザ発振装置に関し、特にウインドウ等の板状体を備えたガスレーザ発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスレーザ発振装置は、レーザ媒質ガスとそのレーザ媒質ガスをパルス放電により励起する一対の放電電極とを収容する容器、及び容器内のレーザ媒質ガスが励起されることにより発生する光を閉じ込める共振器を備える。共振器は、レーザ光の伝搬方向に向かい合うように配置される部分反射鏡及び全反射鏡によって構成される。例えば、外部ミラー型ガスレーザ発振装置では、容器の外部に部分反射鏡及び全反射鏡が配置される。この場合、容器の内部で発生した光を容器の外部に取り出すために、その光に対して透明な板状のウインドウによって容器の側壁の一部が構成される。
【０００３】
放電電極間にパルス放電を起こすときに、放電電極の表面がスパッタされ、不純物としての金属粉等が生じる。また、例えばレーザ媒質ガスがハロゲンを含有する場合、ハロゲンは反応性が高いため、容器内で不純物としてのハロゲン化合物が生成されやすい。このため、ガスレーザ発振装置を長期間にわたって稼動させると、これらの不純物がウインドウの内面に付着し、ウインドウの光透過率を低下させることがある。その結果、ガスレーザ発振装置から出射するレーザ光の強度が低下する。また、ウインドウに付着した不純物がレーザ光を吸収し、ウインドウの温度を急激に上昇させる結果、ウインドウが熱応力で破損することもある。
【０００４】
そこで、ガスレーザ発振装置の稼動中に、ガス浄化装置を経由した浄化されたガス（以下、浄化ガスという。）を、ウインドウの内面に向って供給するようにした技術が知られている（特許文献１参照）。この技術によれば、ウインドウの内面に向って供給される浄化ガスによって、不純物を含んだレーザ媒質ガスがウインドウの内面近傍に滞留することが抑制されるため、ウインドウの汚染を防止することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４０８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウインドウの内面に供給する浄化ガスの流量には限界があるため、依然としてウインドウの汚染が引き起こされることがある。特に、容器の内部で放電電極の幅方向に流れるレーザ媒質ガスのガス流を形成する場合、このガス流によって運ばれる不純物がウインドウの内面に付着することがある。また、放電電極間にパルス放電を起こすときに容器内で衝撃波が発生し、この衝撃波によって運ばれる不純物がウインドウの内面に付着することもある。
【０００７】
なお、ウインドウの内面に吹き付ける浄化ガスの流量を増やす程、ウインドウの汚染を抑制できると考えられる。しかし、浄化ガスの流量を増やすためには、浄化ガスを容器内に供給するためのポンプやガス浄化装置等の大型化を招くことになって、コストやスペースの点で難点が生じることになる。
【０００８】
また、上述した問題は、部分反射鏡及び全反射鏡がそれぞれ容器の側壁の一部を構成する内部ミラー型ガスレーザ発振装置においても同様に生じ得る。即ち、部分反射鏡及び全反射鏡の内面に不純物が付着すると、レーザ光の出力低下や部分反射鏡及び全反射鏡の破損の問題が生じることになる。
【０００９】
本発明の目的は、ウインドウ、部分反射鏡、あるいは全反射鏡等の板状体の汚染を防止することのできるガスレーザ発振装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によれば、レーザ媒質ガス及び該レーザ媒質ガスを励起する励起器が収容される主空洞、並びに前記主空洞内のレーザ媒質ガスが前記励起器によって励起されることにより発生するレーザ光が通過する中間空洞であって、該レーザ光の伝搬方向に関して、一端部を前記主空洞の内壁面に開口させた第１の開口部とし、他端部を外部の空間に通じる第２の開口部として構成された中間空洞を画定する容器構造体と、前記容器構造体によって保持され、前記第２の開口部を閉塞する板状体と、前記主空洞の内壁面における前記第１の開口部の周囲に設けられ、前記レーザ光の伝搬方向と直交する仮想平面に沿って、前記第１の開口部の中心に近づくに従って、前記仮想平面から前記主空洞側へ持ち上がるように傾斜した傾斜面を有する傾斜部材とを備えたガスレーザ発振装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
主空洞の内壁面に沿って第１の開口部に向うガス流が形成されたとしても、そのガス流の流れの方向は、傾斜部材の傾斜面によって第１の開口部から遠ざかる方向に変更される。これにより、ガス流によって運ばれる不純物が中間空洞内に進入することが防止される。その結果、板状体の汚染を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１(ａ)に、実施例によるエキシマレーザ発振装置の断面図を示す。図１(ａ)は、このエキシマレーザ発振装置から出射されるレーザ光の光軸に垂直な断面図である。ベッセル１が、レーザ媒質ガスとそのレーザ媒質ガスを励起する放電電極２ａ及び２ｂとが収容される主空洞Ｓ１を画定している。ここで、レーザ媒質ガスとは、光を生成するとともに生成した光を増幅するための媒質となるガスのことをいい、クリプトン等の希ガスやフッ素等のハロゲンを含む。
【００１３】
放電電極２ａ及び２ｂは、空間を隔てて相対向した状態で配置されている。図示しないが、主空洞Ｓ１内には、放電電極２ａ及び２ｂ間にパルス電圧を繰り返し印加するパルス電圧印加回路等も配置されている。パルス電圧印加回路が、放電電極２ａ及び２ｂ間にパルス電圧を印加することにより、放電電極２ａ及び２ｂ間にグロー放電が発生する。発生したグロー放電によって、主空洞Ｓ１内のレーザ媒質ガスが励起される。
【００１４】
放電電極２ａ及び２ｂ間にグロー放電を起こす際に、放電電極２ａ及び２ｂの表面がスパッタされ金属粉等の微粒子状の不純物が生じる。また、レーザ媒質ガスは反応性の高いハロゲンを含むので、主空洞Ｓ１内においてガス状の不純物であるハロゲン化合物ガスが生成されやすい。このため、レーザ発振装置を長期にわたって稼動させると、主空洞Ｓ１内のレーザ媒質ガスが不純物を含有することとなる。
【００１５】
放電電極２ａ及び２ｂの幅方向に平行な方向をＸ方向とし、放電電極２ａ及び２ｂ同士の対向方向に平行な方向をＹ方向とするＸＹＺ直交座標系を考える。ベッセル１のＸ方向一端部にガス流路３の一端が接続され、ベッセル１のＸ方向他端部にガス流路３の他端が接続されている。ガス流路３内に、ブロワ４が配置されている。ベッセル１の外部に配置されたブロワ４が、ガス流路３及びベッセル１によって構成された閉じられたガス循環経路内でレーザ媒質ガスを循環させる。これにより、主空洞Ｓ１内では、Ｘ方向に流れるレーザ媒質ガスのガス流Ｆが形成される。
【００１６】
図１(ｂ)に、上記エキシマレーザ発振装置のＸ方向からみた側面図を示す。なお、図１(ｂ)では簡略のために、上記ガス流路３及びブロワ４の図示を省略する。ベッセル１のＺ方向一端部（図１中、左側の端部）に、ゲート弁５を介してハウジング６が連結され、さらにそのハウジング６に第１のミラーホルダ７が連結されている。ハウジング６が、板状体としてのウインドウ６１を保持している。ウインドウ６１は、弗化マグネシウムや合成石英（ＳｉＯ２）等の紫外光を透過させる材料からなる。第１のミラーホルダ７は、部分反射鏡７１を保持している。
【００１７】
一方、ベッセル１のＺ方向他端部（図１中、右側の端部）にも同様に、ゲート弁５を介してハウジング６が連結され、さらにそのハウジング６に第２のミラーホルダ８が連結されている。ベッセル１のＺ方向他端部に設けられたハウジング６も、ウインドウ６１を保持している。第２のミラーホルダ８は、全反射鏡８１を保持している。全反射鏡８１は、部分反射鏡７１と共に光共振器を構成する。
【００１８】
放電電極２ａ及び２ｂ間のグロー放電によって主空洞Ｓ１のレーザ媒質ガスが励起されることにより、紫外域の波長をもつレーザ光Ｌが発生する。発生されたレーザ光Ｌは、Ｚ方向両端部に配置されたウインドウ６１を透過し、部分反射鏡７１と全反射鏡８１との間を往復する。その往復の過程でレーザ光Ｌが増幅され、増幅されたレーザ光Ｌの一部が部分反射鏡７１を透過して外部に出射する。
【００１９】
ガスプロセッサ１０、フィルタ１１、及びポンプ１２が、ガスライン１３を介してベッセル１と接続されている。ポンプ１２が、ガスプロセッサ１０、フィルタ１１、ガスライン１３及びベッセル１によって構成されるレーザ媒質ガスの循環経路内でレーザ媒質ガスを循環させる。ガスプロセッサ１０は、主空洞Ｓ１内から取り出されたレーザ媒質ガスに含まれるガス状の不純物を捕獲する。フィルタ１１は、ガスプロセッサ１０を経たレーザ媒質ガスに含まれる微粒子状の不純物を捕獲する。
【００２０】
これらガスプロセッサ１０及びフィルタ１１によってレーザ媒質ガスが浄化され、浄化されたレーザ媒質ガスが、ポンプ１２及びガスライン１３を経由してベッセル１のＺ方向両端部に設けられたハウジング６を介して主空洞Ｓ１内に戻される。ベッセル１のＺ方向両端部の構造は概ね同様であるので、以下ベッセル１のＺ方向一端部の構造について詳細に説明する。
【００２１】
図２に、ベッセル１のＺ方向一端部を拡大した断面図を示す。図２は、ＸＺ平面に平行な断面図である。なお、図２では簡略のために、図１(ｂ)に示した第１のミラーホルダ７の図示は省略する。ベッセル１の側壁に、貫通部１ａが形成されている。貫通部１ａは、主空洞Ｓ１内のレーザ媒質ガスが放電励起されることにより発生するレーザ光Ｌの光軸と交差する位置に形成されている。
【００２２】
ハウジング６は、中空の筒状をなしており、その内部空間が貫通部１ａとつながるように、貫通部１ａに対応した位置においてゲート弁５を介してベッセル１と連結されている。これにより、ハウジング６は、ベッセル１と共に、自己の内部空間及び貫通部１ａによって構成される中間空洞Ｓ２を画定している。
【００２３】
中間空洞Ｓ２は、レーザ光Ｌの伝搬方向に延在しており、その一端部を主空洞Ｓ１の内壁面に開口させた第１の開口部２１とし、他端部を外部の空間に通じる第２の開口部２２として構成されている。なお、中間空洞Ｓ２は、円柱状をなしており、第１及び第２の開口部２１及び２２の形状は、ともにＺ方向からみて円形である。
【００２４】
ウインドウ６１が、中間空洞Ｓ２の第２の開口部２２を気密に閉塞するように、Ｏリングを介してハウジング６に取り付けられている。ウインドウ６１は、一方の主表面（以下、内面という。）を中間空洞Ｓ２と対面させ、他方の主表面を外部の空間と対面させた状態でハウジング６に取り付けられている。
【００２５】
ガス供給口２３ａ及び２３ｂが、ハウジング６に設けられている。ガス供給口２３ａ及び２３ｂは、図１(ｂ)のガスライン１３と接続されており、図１(ｂ)のガスプロセッサ１０及びフィルタ１１によって浄化されたレーザ媒質ガスを、中間空洞Ｓ２内に供給する。ガス供給口２３ａ及び２３ｂは、レーザ光Ｌの伝搬方向に関してハウジング６の、ウインドウ６１寄りの端部の位置から、中間空洞Ｓ２内へ浄化されたレーザ媒質ガスを供給する。このため、ウインドウ６１の内面を浄化されたレーザ媒質ガスの雰囲気中に晒すことができる。
【００２６】
中間部材２４ａ、２４ｂ、及び２４ｃが、中間空洞Ｓ２内に設けられている。中間部材２４ａ〜２４ｃの配置位置は、レーザ光Ｌの伝搬方向に関してガス供給口２３ａ及び２３ｂから第１の開口部２１までの間である。具体的には、中間部材２４ａ〜２４ｃは、貫通部１ａの内周面に設けられている。中間部材２４ａ〜２４ｃは、貫通部１ａの内周面からレーザ光Ｌの光軸へ向って突出している。詳細には、中間部材２４ａ〜２４ｃの各々は、回転対称軸に平行な断面がハの字状をなした回転体によって構成されており、これら３つの中間部材２４ａ〜２４ｃが、各々の回転対称軸をレーザ光Ｌの光軸と一致させた状態で、Ｚ方向に離散的に配置されている。
【００２７】
中間部材２４ａ〜２４ｃの各々の、ウインドウ６１側の面（以下、第１の面という。）２４１は、貫通部１ａの内周面からレーザ光Ｌの光軸に近づくに従って、主空洞Ｓ１に近づくように傾斜している。また、中間部材２４ａ〜２４ｃの各々の、主空洞Ｓ１側の面（以下、第２の面という。）２４２も、貫通部１ａの内周面からレーザ光Ｌの光軸に近づくに従って、主空洞Ｓ１に近づくように傾斜している。
【００２８】
傾斜部材２５が、主空洞Ｓ１の内壁面における第１の開口部２１の周囲に設けられている。傾斜部材２５は、第１の開口部２１の中心に近づくに従って、主空洞Ｓ１の内壁面からの高さが高くなるように傾斜した傾斜面２５１を有する。傾斜面２５１は、第１の開口部２１の縁よりも第１の開口部２１の中心側に突出している。傾斜部材２５は、回転対称軸をレーザ光Ｌの光軸と一致させた状態で配置された回転体によって構成されており、傾斜面２５１は第１の開口部２１の周囲を全周にわたって取り囲むように配置されている。
【００２９】
傾斜部材２５と放電電極２ａ（図１参照）及び２ｂとの間の距離は、放電電極２ａ及び２ｂ間にパルス電圧を印加したときに、傾斜部材２５と放電電極２ａ又は２ｂとの間にアーク放電が発生しないような値に設計されている。また、アーク放電の発生を防止する観点から、傾斜部材２５の、放電電極２ａ及び２ｂ側の端部は、鋭く尖った形状にするのではなく、滑らかに湾曲した形状に形成されている。また、傾斜部材２５の素材としては、セラミックス等の絶縁体が選択される。
【００３０】
第１及び第２の整流板２６ａ及び２６ｂが、主空洞Ｓ１内に設けられている。第１の整流板２６ａは、主空洞Ｓ１内におけるＸ方向一端部に設けられ、第２の整流板２６ｂは、Ｘ方向他端部に設けられている。これら第１及び第２の整流板２６ａ及び２６ｂは、図１(ａ)のブロワ４によって循環されるレーザ媒質ガスが乱流を形成するのを防止する機能を発揮する。
【００３１】
図３は、図２の貫通部１ａを拡大した部分断面斜視図である。中間部材２４ａ〜２４ｃの各々は、図２のレーザ光Ｌの伝搬方向に関して、図２のウインドウ６１側の端部（図３の左側の端部）に大開口２４３を有し、図２の主空洞Ｓ１側の端部（図３の右側の端部）に大開口２４３よりも小さな小開口２４４を有し、大開口２４３から小開口２４４にわたって漏斗状に狭まった形状をなしている。なお、中間部材２４ａ〜２４ｃの各々の、図２のウインドウ６１側の端部の外周縁が、貫通部１ａの内周面と接している。
【００３２】
大開口２４３の直径Ｄ１は、貫通部１ａの内径と略等しい。小開口２４４の直径Ｄ２は、図２のレーザ光Ｌのビーム断面の直径（以下、ビーム径という。）と略等しい。具体的には、小開口２４４の直径Ｄ２は、図２のレーザ光Ｌのビーム径をＤとしたとき、Ｄよりも大きく、Ｄ＋１０ｍｍ以下の値に選択される。なお、図２のレーザ光Ｌのビーム径は横７０ｍｍ×縦１００ｍｍ程度である。
【００３３】
図４は、図２の傾斜部材２５の拡大図である。図４(ａ)はＺ方向からみた平面図であり、図４(ｂ)はＺ軸に垂直な断面図である。傾斜部材２５は、厚さ方向に平行な断面が台形状の截頭錐体に、その上底面から下底面にわたる貫通孔２５２を形成して得られる形状をなしている。貫通孔２５２の、上記截頭錐体の上底面側の開口（以下、頂部開口という。）２５２ａの大きさは、上記截頭錐体の上底面の大きさと略等しい。貫通孔２５２の、上記截頭錐体の下底面側の開口（以下、底部開口という。）２５２ｂの大きさは、頂部開口２５２ａよりも大きい。そして、貫通孔２５２の内周面は、頂部開口２５２ａから底部開口２５２ｂに向ってテーパ状に拡がっている。
【００３４】
頂部開口２５２ａ及び底部開口２５２ｂの形状は、ともに平面視において円形である。頂部開口２５２ａの直径Ｄ３は、図２のレーザ光Ｌのビーム径と略等しい。具体的には、頂部開口２５２ａの直径Ｄ３は、図２のレーザ光Ｌのビーム径をＤとしたとき、Ｄよりも大きく、Ｄ＋１０ｍｍ以下の値に選択される。一方、底部開口２５２ｂの直径Ｄ４は、図２の第１の開口部２１の直径と略等しい。具体的には、底部開口２５２ｂの直径Ｄ４及び図２の第１の開口部２１の直径は、共に１４２ｍｍ程度である。
【００３５】
なお、上記截頭錐体の側面に側面に相当する面によって、図２にも示した傾斜面２５１が構成されている。傾斜面２５１内に、上記截頭錐体の下底面に相当する裏面まで貫通するボルト孔２５３が、周方向に間隔をあけて複数形成されている。即ち、傾斜部材２５はボルトによって、その裏面が図２の主空洞Ｓ１の内壁面と接するように取り付けられる。
【００３６】
図５は、傾斜部材２５の変形例を示す。図５(ａ)はＺ方向からみた平面図であり、図５(ｂ)はＺ軸に垂直な断面図である。この例では、頂部開口２５２ａ及び底部開口２５２ｂの形状を長方形状としている。この傾斜部材２５は、例えば頂部開口２５２ａ及び底部開口２５２ｂの形状を表す長方形の長辺が、図２のＸ軸と平行になる向きに取り付けられる。なお、頂部開口２５２ａの短辺の長さは、図２のレーザ光Ｌのビーム径をＤとしたとき、Ｄよりも大きく、Ｄ＋１０ｍｍ以下の値に選択される。また、頂部開口２５２ａの長辺の長さは、Ｄよりも大きく、Ｄ＋１０ｍｍ以下の値に選択される。
【００３７】
図２に戻って説明を続ける。上述したように、主空洞Ｓ１内では、Ｘ方向に流れるガス流Ｆが形成される。また、放電電極２ａ(図１(ａ)参照)及び２ｂ間の放電によって、中間空洞Ｓ２に向う衝撃波が生成される。主空洞Ｓ１内には不純物が存在するため、ガス流Ｆや衝撃波がその不純物を運ぶ。そこで、不純物がウインドウ６１の内面に付着するのを防止するためには、ガス流Ｆや衝撃波がウインドウ６１の内面に到達するのを防止することが必要である。
【００３８】
本実施例によれば、ガス供給口２３ａ及び２３ｂから中間空洞Ｓ２内に供給されたレーザ媒質ガスが、中間空洞Ｓ２から主空洞Ｓ１に流れ出る。これにより、主空洞Ｓ１内で生じた衝撃波やガス流Ｆ等の、中間空洞Ｓ２への進入が妨げられる。このため、ガス流Ｆや衝撃波によって運ばれる不純物が、ウインドウ６１の内面に付着することを防止できる。
【００３９】
なお、中間空洞Ｓ２から主空洞Ｓ１へのレーザ媒質ガスの流出速度が速い程、ガス流Ｆや衝撃波等が中間空洞Ｓ２に進入する確率を低減できる。但し、図１(ｂ)のポンプ１２によるレーザ媒質ガスの送出圧力及び送出量には限界があるため、図１(ｂ)のポンプ１２の送出圧力及び送出量のみによって、中間空洞Ｓ２から主空洞Ｓ１へのレーザ媒質ガスの流出速度を速めることには限界がある。
【００４０】
この点、傾斜部材２５の傾斜面２５１を第１の開口部２１の縁よりも第１の開口部２１の中心側に突出させ、第１の開口部２１よりも図４の頂部開口２５２ａを小さくしたので、傾斜部材２５を設けない場合に比べると、中間空洞Ｓ２から主空洞Ｓ１へのレーザ媒質ガスの流出速度を速めることができる。このため、図１(ｂ)のポンプ１２を大型化させることなく、ガス流Ｆや衝撃波等の中間空洞Ｓ２内への進入を抑制できる。
【００４１】
また、第１の整流板２６ａから傾斜部材２５に到達したガス流Ｆは、まず傾斜面２５１に沿って傾斜面２５１を登るように流れる。このため、ガス流Ｆの進行方向が、ウインドウ６１から遠ざかる方向に変更される。これにより、ガス流Ｆの中間空洞Ｓ２内への進入が防止される。なお、ウインドウ６１から遠ざかる方向に進行方向を変更されたガス流Ｆは、第２の整流板２６ｂに向い、傾斜面２５１に沿って傾斜面２５１を下るように流れる。これにより、進行方向を変更されたガス流Ｆが乱流を形成することが防止される。
【００４２】
また、Ｚ方向に関して主空洞Ｓ１からウインドウ６１へ向う仮想的なガスの流れ（以下、仮想ガス流という。）を想定したとき、中間部材２４ａ〜２４ｃの第２の面２４２が、その仮想ガス流に対して抵抗を発揮する。第２の面２４２は、貫通部１ａの内周面からレーザ光Ｌの光軸に近づくに従って主空洞Ｓ１に近づくように傾斜しているため、第２の面２４２が仮想ガス流に対して発揮する抵抗は、レーザ光Ｌの光軸に垂直な平板に図３の小開口２４４と同じ大きさの開口を形成した孔あき円板が仮想ガス流に対して発揮する抵抗よりも大きい。また、複数の中間部材２４ａ〜２４ｃをＺ方向に関して離散的に配置したので、その分だけ仮想ガス流に対して大きな抵抗を発揮できる。このため、仮に中間空洞Ｓ２内にガス流Ｆや衝撃波等が進入したとしても、それらガス流Ｆや衝撃波等のウインドウ６１内面への到達が抑止される。
【００４３】
一方、中間部材２４ａ〜２４ｃの第１の面２４１は、貫通部１ａの内周面からレーザ光Ｌの光軸に近づくに従って主空洞Ｓ１に近づくように傾斜しているので、ガス供給口２４ａ及び２４ｂから中間空洞Ｓ２内に供給され、主空洞Ｓ１へ向うレーザ媒質ガスの流れ（以下、浄化ガス流という。）に対して発揮される抵抗を小さく抑えることができる。具体的には、第１の面２４１が浄化ガス流に対して発揮する抵抗は、上記孔あき円板が浄化ガス流に対して発揮する提供よりも小さい。このように中間部材２５ａ〜２５ｃは、図１(ｂ)のポンプ１２の送出圧力の損失を抑えつつ、ガス流Ｆや衝撃波等のウインドウ６１内面への到達を防止するという機能を発揮している。
【００４４】
以上説明したように、本実施例によれば、ガス流Ｆや衝撃波等の中間空洞Ｓ１内への進入及びウインドウ６１内面への到達が防止されるので、ウインドウ６１の汚染を防止できる。このため、ウインドウ６１の光透過率の低下に起因したレーザ光Ｌの出力の低下や、ウインドウ６１に付着した不純物がレーザ光Ｌを吸収することに起因したウインドウ６１の破損等を防止できる。
【００４５】
図６に、図２の傾斜部材２５の変形例を示す。この例では、傾斜部材を、第１の開口部２１を挟んでＸ方向に対向配置される第１の傾斜部材３１と、第２の傾斜部材３２とに分けて構成している。第１及び第２の傾斜部材３１及び３２は、それぞれ図２の主空洞Ｓ１の内壁面における第１の開口部２１の周囲に設けられ、第１の開口部２１の中心に近づくに従って、主空洞Ｓ１の内壁面からの高さが高くなるように傾斜した第１及び第２の傾斜面３１１及び３２１を有する。
【００４６】
第１の傾斜面３１１においてガス流Ｆの進行方向が、図２のウインドウ６１から遠ざかるように変更される。これにより、ガス流Ｆの、図２の中間空洞Ｓ２内への進入が防止される。第１の傾斜面３１１において進行方向を変更されたガス流Ｆは、第２傾斜面３２１に沿って図２の第２の整流板２６ｂに向って流れる。これにより、進行方向を変更されたガス流Ｆが乱流を形成することが防止される。
【００４７】
なお、第１の傾斜面３１１の頂上部の、図２の主空洞Ｓ１の内壁面からの高さｈ１と、第２の傾斜面３２１の頂上部の、図２の主空洞Ｓ１の内壁面からの高さｈ２とを異ならせてもよい。例えば、ｈ１＞ｈ２となるような構成としてもよい。また、第２の傾斜部材３２を省略した構成としても、ガス流Ｆが図２の中間空洞Ｓ２内へ進入することを防止する効果は得られると考えられる。
【００４８】
図７に、他の実施例によるエキシマレーザ発振装置の断面図を示す。この例では、中間空洞Ｓ２を、内径がレーザ光Ｌのビーム径と略一致する値まで絞られた小径部Ｓ２ａと、小径部Ｓ２ａよりも内径の大きな大径部Ｓ２ｂとによって構成している。大径部Ｓ２ｂは、ハウジング６内におけるウインドウ６１側の端部に画定されている。小径部Ｓ２ａは、大径部Ｓ２ｂの第１の開口部２１側の端部から第１の開口部２１にわたって画定されている。なお、小径部Ｓ２ａの内径を、レーザ光Ｌのビーム径と略一致する値まで絞ったため、図２の中間部材２４ａ〜２４ｃを省略するとともに、傾斜部材３１の貫通孔３１１の内面は、テーパ状ではなくストレート状に形成している。
【００４９】
この変形例では、ガス供給口２３ａ及び２３ｂから大径部Ｓ２ｂにレーザ媒質ガスが供給される。相対的に内径の大きな大径部Ｓ２ｂにレーザ媒質ガスを供給するようにしたので、小径部Ｓ２ａの内径をレーザ光Ｌのビーム径と略一致するまで絞ったにも拘わらず、図１(ｂ)のポンプ１２にかかる負荷の増大を緩和できる。大径部Ｓ２ｂに供給されたレーザ媒質ガスは、小径部Ｓ２ａを通って主空洞Ｓ１に流れ出る。大径部Ｓ２ｂと小径部Ｓ２ａとの境の段差部３１は滑らかに形成されているため、主空洞Ｓ１へ向う浄化ガス流の流速の低下が防止される。小径部Ｓ２ａの内径をレーザ光Ｌのビーム径と略一致させたので、中間空洞Ｓ２から主空洞Ｓ１へ流れ出る浄化ガス流の流出速度を速めることができる。このため、主空洞Ｓ１内のガス流Ｆや衝撃波等が中間空洞Ｓ２内に進入することが防止される。その結果、ウインドウ６１の汚染が防止される。
【００５０】
図８に、さらに他の実施例によるエキシマレーザ発振装置の断面図を示す。この例では、中間空洞Ｓ２の、レーザ光Ｌの光伝搬方向に直行する断面が、第２の開口部２２から第１の開口部２１に近づくに従って、連続的に小さくなるような構成としている。第１の開口部２１の直径は、レーザ光Ｌのビーム径と略一致させている。これにより、中間空洞Ｓ２から主空洞Ｓ１への浄化ガス流の流出速度を速めることができるので、ガス流Ｆや衝撃波の中間空洞Ｓ２内への進入を防止できる。なお、第２の開口部２２から、傾斜部材３１の貫通孔３１１の、主空洞Ｓ１側の開口にわたって連続的又は段階的なテーパ面を形成してもよい。
【００５１】
以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、図２の傾斜部材２５及び中間部材２４ａ〜２４ｃの形状は、回転体状でなくてもよい。中間部材２４ａ〜２４ｃと等価な他の中間部材をハウジング６内に設けてもよい。中間部材２４ａ〜２４ｃの各々の、第１の面２４１と第２の面２４２とは平行でなくてもよい。第１の面２４１及び第２の面２４２は中間部材間で平行でなくてもよい。内部ミラー型ガスレーザ発振装置について説明したが、ウインドウに代えて部分反射鏡や全反射鏡を備えた内部ミラー型ガスレーザ発振装置にも適用できる。エキシマレーザ発振装置について説明したが、ＣＯ２レーザ発振装置等の他のガスレーザ発振装置にも適用できる。この他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】エキシマレーザ発振装置を示す線図であって、(ａ)はレーザ光の光軸に垂直な断面概略図、(ｂ)は側面概略図である。
【図２】ベッセルのＺ方向一端部を拡大して示した断面図である。
【図３】中間部材を示す部分断面斜視図である。
【図４】傾斜部材を示す線図であって、(ａ)は平面図、(ｂ)は断面図である。
【図５】他の傾斜部材を示す線図であって、(ａ)は平面図、(ｂ)は断面図である。
【図６】さらに他の傾斜部材を示す斜視概略図である。
【図７】他の実施例によるエキシマレーザ発振装置の断面図である。
【図８】さらに他の実施例によるエキシマレーザ発振装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…ベッセル（容器本体）、２ａ,２ｂ…放電電極（励起器）、３…ガス流路、４…ブロワ（ガス流形成手段）、５…ゲート弁、６…ハウジング（筒状体）、７…第１のミラーホルダ、８…第２のミラーホルダ、１０…ガスプロセッサ、１１…フィルタ、１２…ポンプ、１３…ガスライン、２１…第１の開口部、２２…第２の開口部、２３ａ,２３ｂ…ガス供給口、２４ａ,２４ｂ,２４ｃ…中間部材、２５…傾斜部材、２５１…傾斜面、２６ａ,２６ｂ…整流板、６１…ウインドウ（板状体）、７１…部分反射鏡、８１…全反射鏡、Ｓ１…主空洞、Ｓ２…中間空洞、Ｆ…ガス流、Ｌ…レーザ光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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