(57)【要約】【課題】改善されたフラッシュランプ及び方法を提供すること。【解決手段】本発明によれば、電磁放射線を発生させる装置が、エンベロープの内面に沿って液体の流れを発生するように構成された流れ発生器と、エンベロープ内部で電気アークを発生させて電磁放射線を生成するように構成された第１及び第２の電極と、液体の流れの一部分を収容するように構成された、前記電極の１つを越えて外方向に延在する排気チャンバとを備える。別の態様では、流れ発生器は電気的に絶縁される。別の態様では、前記電極は放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成するように構成され、また本装置は液体から粒子汚染を除去するように構成された除去装置を備える。この粒子汚染はフラッシュ中に放出され、連続動作中に電極によって放出されるものとは異なっている。【選択図】図２
2011014541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線フラッシュを発生させる装置であって、
ａ）エンベロープの内面に沿って液体の流れを発生するように構成された流れ発生器と、
ｂ）前記エンベロープ内で放電パルスを発生させて前記放射線フラッシュを生成するように構成された第１及び第２の電極であり、前記パルスは前記電極にその連続動作中の前記電極によって放出されるものとは異なる粒子汚染を放出させる、第１及び第２の電極と、
ｃ）前記液体から前記粒子汚染を除去するように構成された除去装置とを備える装置。
【請求項２】
前記除去装置は、前記液体から前記粒子汚染を濾過するように構成されたフィルタを備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フィルタは２μｍ以下の粒子を濾過するように構成された請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記フィルタは０．５μｍ以下の粒子を濾過するように構成された請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記除去装置は、流体循環システムの廃棄弁を備え、前記廃棄弁は前記液体の流れが前記エンベロープを移動するのに必要な少なくとも流体通過時間だけ、前記液体の流れを廃棄するように動作可能である請求項１に記載の装置。
【請求項６】
放射線フラッシュを発生させる方法であって、
ａ）エンベロープの内面に沿って液体の流れを発生する工程と、
ｂ）エンベロープ内で第１の電極と第２の電極との間に放電パルスを発生させて、前記放射線フラッシュを生成する工程であり、前記パルスは前記電極にその連続動作中の前記電極によって放出されるものとは異なる粒子汚染を放出させる工程と
ｃ）前記液体から前記粒子汚染を除去する工程とを含む方法。
【請求項７】
除去工程は、前記液体から前記粒子汚染を濾過する工程を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
濾過工程は、２μｍ以下の粒子を濾過する工程を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
濾過工程は、０．５μｍ以下の粒子を濾過する工程を含む請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
除去工程は、前記液体の流れが前記エンベロープを移動するのに必要な少なくとも流体通過時間だけ、前記液体の流れを廃棄する工程を含む請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線に関し、より具体的には、電磁放射線を発生する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク・ランプは多様な目的のために電磁放射線を発生するのに使用されてきた。一般に、アーク・ランプは連続放射線を発生する連続又はＤＣアーク・ランプのほか放射線フラッシュを発生するフラッシュランプを備えている。
【０００３】
連続又はＤＣアーク・ランプは、太陽光シミュレーションから半導体ウエハの高速熱処理までの用途に使用されてきた。典型的な従来のＤＣアーク・ランプは、キセノン又はアルゴンなどの不活性ガスが充填された石英エンベロープ内に設けられた２本の電極、すなわちカソード及びアノードを備える。この電極間に連続したプラズマ・アークを維持するために電源が用いられる。プラズマ・アーク内では、プラズマは高電流によって粒子の衝突を介して高温まで加熱され、電極間を流れる電流に相当する強度で電磁放射線を照射する。
【０００４】
フラッシュランプはいくつかの点で連続アーク・ランプに類似するが、その他の点で異なっている。定電流を用いて連続的な放射線出力を発生するのではなく、コンデンサ・バンク又は他のパルス電源は電極を通して突然放電されて、高エネルギの放電パルスをプラズマ・アークの形態で電極間に発生する。連続アーク・ランプの場合のように、プラズマは放電パルスの大きな電流によって加熱され、持続時間が放電パルスの持続時間に相当する急激なフラッシュの形態で光エネルギを放出する。例えば、いくつかのフラッシュは持続時間が約１ミリ秒であり得るが、他の持続時間を得ることもできる。典型的には静的な圧力及び温度条件下で動作する連続アーク・ランプとは異なり、フラッシュランプの特徴は典型的には、フラッシュ中の大きくて急激な圧力及び温度の変化である。
【０００５】
従来、高出力フラッシュランプの主要な用途の１つはレーザー・ポンピングであった。さらに最近の例としては、約５メガワットの出力で約１ミリ秒のパルス幅でウエハの表面を照射することによって導体ウエハをアニーリングするために、高出力フラッシュランプが使用されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のフラッシュランプの冷却は一般に、エンベロープの内面ではなく外面のみを冷却することからなる。周囲空気を用いる単純な対流冷却は低出力用途には十分であるが、高出力用途は多くの場合、強制空気又は他のガスによるか、又はさらに高出力用途には水又は別の液体によって、エンベロープの外側を冷却する必要がある。
【０００７】
このような従来の高出力フラッシュランプは、多数の困難及び不利を受け易い。そのようなランプの寿命を制限し易い１つの要因は、典型的には厚さ約１ｍｍで、稀に厚さ２．５ｍｍを超える石英エンベロープの機械的強度である。この点で、石英エンベロープの厚さを上げればその機械的強度は増大するが、この付加的な石英材料のために、冷却されたエンベロープの外面とプラズマ・アークによって加熱されるエンベロープの内面との間の絶縁性が高くなる。したがって、厚い管を用いれば、外側の冷却液がエンベロープの内面から熱を除去することがさらに難しくなる。その結果、厚いエンベロープの内面はより高温にまで加熱され、その結果、エンベロープ内の温度勾配は大きくなって熱応力による亀裂を生じさせ易くなり、最終的にはエンベロープが壊れることになる。このため、エンベロープの厚さ、つまりその機械的強度は従来のフラッシュランプにおいては制限される。また、これはフラッシュ中にアーク温度及び直径の急激な増大から生じる、エンベロープ内のガス圧の著しく速い変化から生まれる機械的応力に耐えるエンベロープの能力を制限する。
【０００８】
従来ランプの別の問題は、主に、エンベロープの加熱された内面からの石英材料の蒸発により石英エンベロープの摩耗を伴うこととである。このような摩耗はアーク・ガスを酸素で汚染し易くなる。市販されているアーク・ランプの大半は再循環ではなく密封されたシステムであるので、アーク・ガス中のそのような汚染物質の蓄積は、ランプの放射線出力を経時的に低下させ易くする。フラッシュランプの放射線出力のそのような変動は、再現性が強く望まれる半導体アニーリングなどの多くの用途にとっては好ましくないであろう。また、これら汚染物質の蓄積によって、ランプの始動が難しくなり易い。
【０００９】
従来のフラッシュランプのさらに別の不利は、典型的にはタングステン又はタングステン合金から作製された電極からの材料のスパッタリングから生じる。この点で、電子及び得られたアークの急激な放出はカソードから相当量の材料をスパッタリングするか、又は吹き飛ばすことになる。程度は小さいが、急激な電子の衝撃及びアークの加熱はアノード先端部を部分的に融解させる恐れがあり、アノード材料を放出されることにもなる。その結果、スパッタリングによる蒸着物がエンベロープの内面上に蓄積し易くなってランプの放射線出力が低減するだけでなく、その照射パタンも経時的に益々不均一になる。また、そのようなエンベロープの内面上の蒸着物はフラッシュによって加熱され易くなるので、エンベロープ内では局所的な熱応力が増大することになって、最終的にはエンベロープの亀裂又は破壊を引き起こすことになる。このような材料の損失も電極寿命を短くする。
【００１０】
従来のフラッシュランプのさらなる不利は、アーク自体の放射線照射再現性が比較的悪いことである。いくつかの従来のランプはフラッシュ間で、アイドル電流又はシマー電流と呼ばれる低電流の連続ＤＣ放電を電極間に維持する。従来のランプにおけるシマー電流の目的は主に、電子を放出し始めるのに十分にカソードを加熱するためのものであり、これはスパッタリングを低減させるのでランプ寿命は延びるが、シマー電流は少なくともガスの前イオン化をある程度提供する可能性がある。シマー電流は典型的には１アンペア未満であり、一般には、従来のフラッシュランプにおいては著しくは増大され得ず、電極及びスパッタリングの過熱を生じさせない。このため、発明者らはシマー電流からピーク・フラッシュ電流への移行中に生じるアーク電流の大きな変動は従来のフラッシュランプでは比較的一貫性がなく起こり易く、その結果、フラッシュの再現性が悪くなることを見出した。
【００１１】
したがって、改善されたフラッシュランプ及び方法の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記必要性に対処するために、本発明者らは、例えば、同一の譲受人の米国特許第６６２１１９９号、第４９３７４９０号及び第４７００１０２号、並びにさらに以前の米国特許第４０２７１８５号に開示されたような、エンベロープの内面が渦巻き状の液体の流れによって冷却される連続又はＤＣアーク・ランプの改変例を試験した。これら特許の完全な開示を本明細書に援用する。本発明者らの１人はフラッシュランプとして機能するようにパルス電源と併せた水壁式連続アーク・ランプの使用の改変例を以前に記載しているが、そのような水壁式アーク・ランプは典型的にはフラッシュランプ用途には好ましくないものであると考えられてきた。この点で、フラッシュ中のアーク温度及び直径の非常に大きな増大はエンベロープ内の液体及びガスの流れに劇的な影響を及ぼし得る可能性がある。内部の冷却液が沸騰して蒸気を発生させ、これによってさらにその圧力が上昇してエンベロープの破壊をもたらす可能性がある場合、エンベロープ内の圧力の大きく且つ急激な上昇はさらに増大され得る。
【００１３】
この同じ急激な圧力の上昇は、渦巻き状の液体の壁をエンベロープの内面に押圧させ、これにより液体をランプの中心から反対へ軸方向に外側に、電極に向かってそれを越えて押しやる恐れがある。これによって電極上への液体の急激な跳ね返りが生じて、アークを消してしまう可能性があり、電極寿命も損なわれる可能性がある。
【００１４】
また、この圧力上昇が液体をカソード押し戻す程度まで、この方向の逆圧はポンプ圧に抗い、また、渦巻き液流発生器構成要素の機械的接続部を弱める可能性がある。
【００１５】
また、本発明者らは水壁式アーク・ランプをフラッシュランプとし操作することは、同じタイプのランプを連続又はＤＣモードで操作することから生じる粒子汚染よりも異なった粒子汚染を発生し易くなることを見出した。特に、本発明者らは０．５〜２μｍもの小ささのタングステン粒子はフラッシュ・モードにおいては電極によって放出され易いが、連続又はＤＣモードで同じランプを動作させることから生じる粒子汚染は典型的には５μｍ以下の粒子から成ることを見出した。既存の水壁式アーク・ランプ濾過システムは典型的には、フラッシュ・モード動作から発生するそのより小さな粒子汚染を除去するには不十分である。本発明者らは冷却液中にそのような小さな粒子汚染が蓄積することは、ランプの出力及びスペクトルを経時的に変え易くするので、ランプによって発生されるフラッシュの再現性を不所望に損なうことを認識した。
【００１６】
本発明者らは、何らかの超高出力用途にとっては、複数のフラッシュランプを相互に近接して用いて、そのようなランプを一斉に又は同時に一緒にフラッシュさせることが好ましいであろうことをさらに認識した。しかし、典型的な既存の水壁式アーク・ランプはエンベロープの半径方向の距離から外側に設けられた、絶縁されていない金属製流れ発生器構成要素を有する。それらの導電性に加え、この金属製流れ発生器構成要素は典型的には、カソードへの電気的接続として用いられて、コンデンサ・バンク又は他のパルス電源のマイナス端子にカソードを効果的に接続する。したがって、フラッシュ中、流れ発生器構成要素はカソードと同じ負電位である。したがって、１つのランプの流れ発生器から周囲空気を介して、接地された反射器又は隣接するランプの他の導電性構成要素へとアークが生じるのを阻止するために、例えばその接地された反射器などの各ランプの導電性要素は、各々隣接するランプの流れ発生器から十分に離れて維持されなければならない。これは隣接するランプ間に好ましくない大きな最小空間を課し易くする。
【００１７】
本発明の一態様によれば、電磁放射線を発生する装置が提供される。本装置はエンベロープの内面に沿って液体の流れを生成するように構成された流れ発生器と、電磁放射線を発生させるためにエンベロープ内で電気アークを発生させるように構成された第１及び第２の電極とを備える。本装置は、液体の流れの一部分を収容するように構成された、電極の１つを越えて外方向に延在する排気チャンバをさらに備える。
【００１８】
このような排気チャンバは、フラッシュランプ及び連続アーク・ランプ両方の用途に有利であることが認められている。この点で、排気チャンバが存在することによって、アークと、液体の流れが崩壊し始める場所との間の距離を長くし易くなる。したがって、排気チャンバは液体の流れの崩壊から起こる乱流がアークに及ぼす影響を抑え易くなり、これによってアークの安定性が向上する。したがって、排気チャンバは連続用途及びフラッシュランプ用途の両方のために、アーク・ランプの放射線出力の安定性及び再現性を向上させ易い。
【００１９】
液体の流れがエンベロープの内面に沿っていることも有利である。例えば、この液体の流れはエンベロープの内面と外面との間の温度勾配を著しく低減させ、これによりエンベロープへの熱応力が低減され、このことは連続用途及びフラッシュランプ用途の両方にとって有利である。これはまた従来のフラッシュランプのエンベロープよりも厚いエンベロープの使用を可能にするので、より大きな機械的強度を有するエンベロープを用いてフラッシュ中の急激な圧力上昇に容易に耐えることを可能にする。また、エンベロープの厚みを厚くすることによって、より大きな径の管を使用することが可能になるので、エンベロープの応力耐性を超えることなく、より大きく且つより強力なアークが可能になる。液体の流れがエンベロープの内面に沿っているので、フラッシュ中又は連続動作中にエンベロープの内面の摩耗も阻止又は防止する。さらに、スパッタリングされる材料はいずれも従来のフラッシュランプの場合のように内面上に蓄積するのではなく、液体の流れによってエンベロープ外へ一掃され易いので、この液体の流れは電極スパッタリングによって生じる問題も抑える。したがって、このような装置によって発生される放射線フラッシュ又は連続放射線出力は、従来のフラッシュランプ又は連続アーク・ランプ各々によって発生される放射線に比べて、より再現性及び一貫性があるものになり易い。
【００２０】
排気チャンバは排気チャンバ内の液体の流れの崩壊から生じる乱流からその電極の１つを絶縁するように、電極の１つを十分にはるかに越えて軸方向に外側に延在し得る。
【００２１】
流れ発生器は液体の流れから半径方向に内側にガスの流れを発生するように構成され得る。この場合、排気チャンバは液体の流れ及びガスの流れの混合から生じる乱流からその電極の１つを絶縁するように電極の１つを十分にはるかに越えて軸方向に外側に延在し得る。
【００２２】
電極は放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成するように構成され得る。この場合、排気チャンバは放電パルスから生じる圧力パルスによって外方向にやられる液体の体積を収容するように、十分な体積を有することが好ましい。このような排気チャンバは、装置の有効内部体積を増大させ、これによってフラッシュ及び、生じ得る関連する沸騰及び蒸気の発生から起こる内部のピーク圧力を低減させ易くするので、フラッシュランプ用途には特に有利である。したがって、エンベロープ及び他の構成要素に加えられる機械的応力は低減される。また、このような排気チャンバは、フラッシュの圧力の上昇によって軸方向に外側に追いやられる水を電極を越えて流れ続けさせ、これにより、そのような水が電極に跳ね返る傾向を抑える。液体が電極に跳ね返る可能性を抑えることによって、排気チャンバは電極寿命を延ばし易くなると共に、アークが急冷又は消される可能性を抑え易くなる。
【００２３】
第２の電極はアノードを含み得、排気チャンバはアノードを越えて軸方向に外側に延在し得る。
【００２４】
流れ発生器は電気的に絶縁され得る。例えば、本装置は流れ発生器を囲繞する電気的絶縁部を含み得、流れ発生器は導体を含み得る。流れ発生器の電気的絶縁部によって、流れ発生器と外部導体との間にアークが発生するのを恐れることなく、本装置のより安全な操作が可能となると共に、マルチランプ・システムにおいて隣接するランプの間隔をより接近させることが可能となる。導体を流れ発生器として利用できることは有利である。これは導体が流れ発生器に金属の機械的強度から利益を受けさせて、フラッシュ中の液体の流れの圧力及び逆圧に耐えることを可能にするほか、流れ発生器を電源にカソードを接続するための電気的接続部として働かせることも可能にするからである。
【００２５】
第１の電極はカソードを含み得、電気的絶縁部はカソード及び該カソードへの電気的接続部を囲繞し得る。このような実施例は、単一のランプ・システムの安全性を強化し易くすると共に、マルチランプ・システムにおける隣接するランプ間の最小間隔を縮小し易くする。
【００２６】
本装置は電気的接続部をさらに含み得、次に流れ発生器を含み得る。したがって、流れ発生器自体が有利には、カソードとコンデンサ・バンク又は他のパルス電源の負極端子との間の電気的接続部の一部として機能し得る。
【００２７】
流れ発生器を囲繞する電気的絶縁部はエンベロープを含み得る。流れ発生器を囲繞する電気的絶縁部は、絶縁性ハウジングをさらに含み得る。このような実施例では、絶縁性ハウジングはエンベロープの少なくとも一部分を囲繞し得る。
【００２８】
有利には、エンベロープ及び絶縁性ハウジング内に流れ発生器を含むことによって、流れ発生器を装置の軸線に近接させて配設することが可能となり、これはまた、流れ発生器構成要素をエンベロープ外に有するこれまでの水壁式アーク・ランプよりも機械的接続部をより強力にネジ山を切り且つボルト締めすることが可能となる。また、これは流れ発生器が、流れ発生器の方向と反対に軸方向に外側に向かって液体の一部を追いやり易いフラッシュの機械的応力に耐えるのを容易にする。
【００２９】
電気的絶縁部は絶縁性ハウジングとエンベロープの一部との間の空隙に圧縮されたガスをさらに含み得る。
【００３０】
このエンベロープは透明な円筒管を含み得る。この円筒管は少なくとも４ｍｍの厚さを有し得る。この点で、エンベロープの内面上の液体の流れはエンベロープ内の温度勾配を低減させるので、従来のフラッシュランプに使用されるものよりも厚い管が可能となり、これによって、フラッシュ中の圧力の大きくて急激な上昇に耐えるためのさらに大きな機械的強度がエンベロープに与えられる。
【００３１】
この円筒管は精密内径円筒管を含むことができ、これはエンベロープに係合するシールの効果を向上させ易くすると共に、エンベロープの内面に沿った液体の流れの性能も改善し易くする。
【００３２】
絶縁性ハウジングは少なくとも１つのプラスチック又はセラミックを含み得る。
【００３３】
第１及び第２の電極はカソード及びアノードを含み得、該カソードは該アノードよりも短い長さを有し得る。この点で、短いカソードはより大きな機械的強度を有し易くなり、このことは連続アーク・ランプ用途にとってはカソードの振動を阻止するのに有利であると共に、フラッシュ中の急激な圧力変動及び応力に耐えるのに有利である。
【００３４】
第１の電極は突出長を有するカソードを含み得、それに沿ってカソードはエンベロープ内の装置の次の最も内側の構成要素を越えて、装置の中心に向かってエンベロープ内で軸方向に内側に突出する。この突出長はカソードの直径の２倍未満であり得る。したがって、このカソードは典型的な従来のカソードよりも、その厚さに対して短くなり得るので、その機械的強度は改善すると共に、連続動作中の振動又はフラッシュ中の急激な圧力変動及び応力に抵抗するためのさらに大きな能力がカソードに与えられる。
【００３５】
しかし、逆に、この電気アークは流れ発生器と第２の電極との間で発生するのを阻止するのに十分な長さであることが好ましい。このような長さは、流れ発生器が導体であり且つカソードとパルス電源との間の電気的接続部の一部を形成する実施例には好ましい。これはそのような実施例では流れ発生器はカソードと同じ電位であることによる。したがって、そのような実施例では、アノードとカソードとの間ではなく、アノードと流れ発生器との間にアークが確立されるのを阻止するのに十分な長さにカソードが確実になるようにすることが好ましい。
【００３６】
本発明の別の態様によれば、一般的なターゲットを照射するように構成された、上記のような複数の装置を備えたシステムが提供される。例えば、複数の装置は半導体ウエハを照射するように構成され得る。
【００３７】
複数の装置は相互に平行に構成され得る。この場合、複数の装置の各々１つは、複数の装置の各々１つのカソードが複数の装置の隣接する１つのアノードに隣接するように、複数の装置のその隣接する１つとは反対方向に整列されることが好ましい。したがって、連続動作であるか又はフラッシュ動作であるかに関わらず、特に偶数個の装置がそのように整列されている場合、プラズマ・アークによって発生する強磁界は互いに打ち消され易くなる。
【００３８】
本システムは、複数の装置の各々の流れ発生器に液体を供給するように構成された単一の循環装置をさらに含み得る。このような実施例では、装置各々に対して独立した循環装置の必要性をなくすことによってより効果的なシステムが提供される。
【００３９】
本装置は、エンベロープの外部にあって第１の電極の近傍から第２の電極の近傍へと延在する導電性反射器をさらに含み得る。
【００４０】
本装置は電極と電気的に導通する複数の電源回路をさらに含み得る。この場合、本装置は複数の電源回路の少なくとも１つから、複数の電源回路の他の少なくとも１つを絶縁するように構成された絶縁体を備えることが好ましい。
【００４１】
電極の各々はそこを通る冷却液の流れを受け取る冷却液通路を含み得る。また、電極の少なくとも１つは少なくとも１ｃｍの厚さを有するタングステン先端部を含み得る。
【００４２】
有利には、このような電極は特にフラッシュ用途のほか、連続動作にとっても、従来の電極よりも寿命が長くなり易い。この点で、フラッシュ自体中、特に持続時間が約１ミリ秒以下の高速フラッシュ中、電極表面の加熱は冷却液が冷却液通路を介して電極から熱を除去することができるよりも速く生じ易いが、液体冷却は電極の溶解し易さ、スパッタリングし易さ、又は材料の放出し易さを低減させ易い。このフラッシュ中、従来の電極と比べて電極先端部の厚さががより厚くなっていることによって、電極先端部にはより大きな熱容量が与えられ、これはフラッシュの加熱作用を緩和し易くなり、これによって先端部が溶解、スパッタリング、或いは材料を失い易い速度が低減される。電極が依然として抑えられた速度で材料を失い得る程度まで、厚い先端部は失うことのできる電極用の材料をさらに提供するので、電極の寿命はさらに延びることになる。エンベロープの内面に沿った液体の流れは、そのような融解されたか又は失われた材料をエンベロープの内面に蓄積させるのではなく、システムからそのような材料を除去するので、寿命が延びると共に、装置の放射線出力のスペクトル及び出力一貫性及び再現性は保たれる。
【００４３】
電極は放電パルスを発生して放射線フラッシュを生成するように構成され得、本装置は第１の電極と第２の電極との間にアイドル電流を発生するように構成されたアイドル電流回路をさらに含み得る。アイドル電流回路は放電パルスに先行する時間間隔だけアイドル電流を発生するように構成され得る。この時間間隔は液体の流れがエンベロープを移動するのに必要な流体通過時間よりも長い。例えば、液体の流れがエンベロープを約３０ミリ秒で横断する実施例では、アイドル電流回路はアイドル電流を少なくとも約３０ミリ秒間発生するように構成され得る。
【００４４】
アイドル電流回路はアイドル電流として少なくとも約１×１０２Ａの電流を発生するように構成され得る。この点で、電極内の冷却液通路は、従来の電極がそのような高いアイドル電流を受け易い場合に生じ易い重大な溶解又はスパッタリングを生じることなく、従来のフラッシュランプよりもさらに高いアイドル又はシマー電流を可能にする。本発明者らは高いアイドル電流はより一貫性のある確立された開始条件をフラッシュに提供することを見出した。さらに具体的には、高いアイドル電流は、放電パルスを受け取る準備をして、熱くて広くイオン化された通路を電極間に定めるように働く。この高いアイドル電流が、（フラッシュ中のピーク・インピーダンス自体は大部分は変わらないままであり得るが）フラッシュ直前の電極間の最初の抵抗を低減させるように働くことは効果的である。本発明者らは、有利なことには、装置によって発生されるフラッシュのさらなる一貫性及び再現性が得られ、またこれが電極材料の損を低減させ易くするので、電極寿命が延びることを見出した。
【００４５】
アイドル電流回路は、アイドル電流として少なくとも約４×１０２Ａの電流を少なくとも約１×１０２ミリ秒間発生するように構成され得る。
【００４６】
本発明の別の態様によれば、電磁放射線を発生する装置が提供される。この装置はエンベロープの内面に沿って液体の流れを発生する手段を備え、エンベロープ内に電気アークを発生して電磁放射線を発生する手段をさらに備える。この装置は液体の流れの一部を収容する手段もさらに備え、該収容手段は前記発生手段を越えて外方向に延在する。
【００４７】
本発明の別の態様によれば、電磁放射線を発生する方法が提供される。この方法はエンベロープの内面に沿って液体の流れを発生すること及びエンベロープ内で第１の電極と第２の電極との間で電気アークを発生して電磁放射線を生成することを含む。この方法は電極の１つを越えて外方向に延在する排気チャンバにおいて液体の流れの一部分を収容することをさらに含む。
【００４８】
収容には排気チャンバ内の液体の流れの崩壊から生じる乱流から電極の１つを絶縁することを含み得る。
【００４９】
本方法は液体の流れから半径方向に内側にガスの流れを発生すること、及び液体及びガスの流れの崩壊から起こる乱流から電極の１つを絶縁することをさらに含み得る。
【００５０】
電気アークの発生方法は放電パルスを発生して放射線フラッシュ生成することを含み得、収容には放電パルスから生じる圧力パルスによって外方向に押しやられる液体の体積を収容することを含み得る。
【００５１】
液体の流れを発生することは、電気的に絶縁された流れ発生器を用いて液体の流れを発生することを含み得る。
【００５２】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の複数の装置を制御して例えば半導体ウエハなどの一般的なターゲットを照射することを含む方法が提供される。
【００５３】
制御には複数の装置の各々１つに、複数の装置の各々隣接する１つの電気アークの方向とは反対の方向に電気アークを発生させることを含み得る。
【００５４】
本方法は複数の電源回路の少なくとも１つを、複数の電源回路の他の少なくとも１つから絶縁することをさらに含み得る。
【００５５】
本方法は第１及び第２の電極を冷却することを含み得る。冷却には第１及び第２の電極のそれぞれの冷却液流路に冷却液を循環させることをさらに含み得る。
【００５６】
電気アークの発生には放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成することを含み得、本方法は第１の電極と第２の電極との間にアイドル電流を発生することをさらに含み得る。アイドル電流の発生は放電パルスに先行してある時間間隔だけアイドル電流を発生することをさらに含み得る。この時間間隔は液体の流れがエンベロープを移動するのに必要な流体通過時間よりも長い。この方法はアイドル電流として少なくとも約１×１０２Ａを発生させることを含み得る。さらに具体的には、この方法はアイドル電流として、少なくとも約４×１０２Ａを少なくとも約１×１０２ミリ秒間発生させることを含み得る。
【００５７】
本発明の別の態様によれば、電磁放射線を発生する装置が提供される。この装置はエンベロープの内面に沿って液体の流れを発生させるように構成された、電気的に絶縁された流れ発生器を備える。本装置はエンベロープ内で電気アークを発生して電磁放射線を生成するように構成された第１及び第２の電極をさらに備える。
【００５８】
有利には、上記のように、この液体の流れはエンベロープ内の熱応力を低減させ、より厚いエンベロープを使用できるようにし、エンベロープの摩耗を阻止又は防止し、且つ、電極スパッタリングによって生じる問題を抑える。したがって、このような装置の放射線出力は、フラッシュランプ用途又は連続放射線用途のいずれであっても、従来のランプの場合よりも、経時的により一貫性があり且つ再現性のあるものになり易い。同時に、流れ発生器が電気的に絶縁されているという事実によって、流れ発生器と外部導体との間にアークが発生することを恐れることなく、装置のより安全な操作が可能になると共に、マルチランプ・システムにおいて隣接するランプの間隔をより近接させることが可能になる。
【００５９】
本装置は流れ発生器を囲繞する電気的絶縁部を含むことが好ましい。したがって、必要があれば、流れ発生器は導体を含んでよく、この場合、流れ発生器は電気的絶縁部によって依然として電気的に絶縁されている。有利には、上記のように、導体を流れ発生器として利用できることによって、流れ発生器は、金属の機械的強度から利益を受けてフラッシュ中に液体の流圧及び逆圧に耐えることが可能となると共に、電源にカソードを接続する電気的接続部として働くことも可能となる。
【００６０】
好適な実施例では、第１の電極はカソードを含み、電気的絶縁部は該カソード及び該カソードへの電気的接続部を囲繞する。このような実施例は単一のランプ・システムの安全性を強化し易くし、マルチランプ・システムにおける隣接するランプ間の最小間隔を縮小する。
【００６１】
本装置は電気的接続部をさらに含み得、該装置はまた流れ発生器を含み得る。したがって、流れ発生器自体は有利にはカソードと、コンデンサ・バンク又は他のパルス電源の負極端子との間で電気的接続部の一部として働き得る。
【００６２】
流れ発生器を囲繞するこの電気的絶縁はエンベロープを含み得る。
【００６３】
流れ発生器を囲繞する電気的絶縁部は絶縁性ハウジングをさらに含み得る。このような実施例では、絶縁性ハウジングはエンベロープの少なくとも一部を囲繞し得る。
【００６４】
有利には、上記のように、エンベロープ及び絶縁性ハウジング内に流れ発生器を含むことによって、流れ発生器を装置の軸線に近接して配設することが可能となり、これはまたより強力な機械的接続部を可能にするので、流れ発生器がフラッシュの機械的応力に耐え易くする。
【００６５】
この電気的絶縁部は絶縁性ハウジングとエンベロープの一部との間の空隙にガスをさらに含み得る。このガスは、例えば窒素などの絶縁ガスを含み得る。このような実施例では、本装置はガスを空隙に密閉するために、絶縁性ハウジングの内面及びエンベロープの前記一部の外面と協働する１対の離間されたシールをさらに含み得る。このガスは気圧以上に圧縮されるのが好ましい。
【００６６】
本エンベロープは透明な円筒管を含み得る。
【００６７】
この円筒管は少なくとも４ｍｍの厚さを有し得る。さらに具体的には、この円筒管は少なくとも５ｍｍの厚さを有し得る。上記のように、この液体の流れはエンベロープ内の温度勾配を低減させ、したがって、従来のフラッシュランプに使用されるものよりも相応してさらに大きな機械的強度を有するより厚い管が可能となり、これによってフラッシュ中の大きくて急激な圧力上昇に耐えるさらに高い能力がエンベロープに与えられる。
【００６８】
この円筒管は精密内径円筒管を含み得る。この場合、精密内径円筒管は少なくとも５×１０−２ｍｍもの小さい寸法公差を有しうる。記載のように、このような精密内径を使用すればエンベロープと係合しているシールの効果は向上し、エンベロープの内面に沿った液体の流れの性能も向上する。
【００６９】
この円筒管は石英を含み得る。例えば、この円筒管は合成石英などの純粋石英を含み得る。或いは、この円筒管は、例えば、セリウム・ドープ石英を含んでよい。純粋石英又はセリウム・ドープ石英のいずれかを使用することが好ましい。これは、これらの材料がソラリゼーションの影響がない傾向にあるからである（石英中のイオン不純物によって紫外線吸収から生じる石英の変色；純粋石英はそのような不純物を含まず、セリウム酸化物ドーパントは有害な紫外線を吸収し、そのエネルギが石英中の他の不純物によって吸収され得る前に、そのエネルギを視蛍光として再放出する）。このような実施例は、例えば半導体アニーリング用途などの、経時的に一定で再現性のあるフラッシュ・スペクトルが望ましい用途には特に有利である。
【００７０】
或いは、この円筒管はサファイアを含み得る。或いは、他の適した透明な材料に代えてもよい。
【００７１】
本装置の絶縁性ハウジングはプラスチック及びセラミックの少なくとも１つを含み得る。例えば、この絶縁性ハウジングはＵＬＴＥＭ（商標）プラスチックを含み得る。
【００７２】
第１及び第２の電極はカソード及びアノードを含み得、該カソードは該アノードよりも短い長さを有し得る。この点で、短いカソードはフラッシュ中の急激な圧力変動及び応力に耐えるためにさらに大きな機械的強度を有し易い。
【００７３】
第１の電極は突出長を有するカソードを含み得、それに沿ってカソードはエンベロープ内の装置の次の最も内側の構成要素を越えて、装置の中心に向かってエンベロープ内で軸方向に内側に突出する。
【００７４】
この突出長はカソードの直径の２倍未満であり得る。したがって、このカソードは典型的な従来のカソードよりも、その厚さに対して短くなり得るので、その機械的強度は改善される。
【００７５】
しかし、逆に、この電気アークは流れ発生器と第２の電極との間で発生するのを阻止するのに十分な長さであることが好ましい。このような長さは、流れ発生器が導体であり且つカソードとパルス電源との間の電気的接続部の一部を形成する実施例には好ましい。これはそのような実施例では流れ発生器はカソードと同じ電位であることによる。したがって、そのような実施例では、アノードとカソードとの間ではなく、アノードと流れ発生器との間にアークが確立されるのを阻止するのに十分な長さにカソードが確実になるようにすることが好ましい。
【００７６】
突出長は少なくとも３．５ｃｍであり得る。
【００７７】
流れ発生器は、次の最も内側の構成要素を含み得る。流れ発生器を越えるカソードの突出長は、５ｃｍ未満であり得る。
【００７８】
本発明の別の態様によれば、一般的なターゲットを照射するように構成された、本明細書に記載のような複数の装置を備えたシステムが提供される。一般的なターゲットは半導体ウエハを含み得る。
【００７９】
複数の装置は互いに平衡に構成され得る。この場合、複数の装置の各々１つは複数の装置の隣接する１つと反対方向に整列されることが好ましい。したがって、複数の装置の各々１つのカソードは複数の装置の隣接する１つのアノードに隣接し得る。上記のように、プラズマ・アークによって発生する強磁界は、特に偶数個の装置がそのように整列されている場合には有利である。
【００８０】
複数の装置の各々１つの第１の電極と第２の電極との間の軸線は、複数の装置の隣接する１つの第１の電極と第２の電極との間の軸線から１×１０−１ｍ未満離間され得る。電気的に絶縁されているという事実によって容易に得られるこのような近接した間隔は、単一のマルチランプ・システムにおいてさらに多くのランプを隣り合わせて位置決めすることを可能にする。
【００８１】
本システムは複数の装置の各々の流れ発生器に液体を供給するように構成された単一の循環装置をさらに含み得る。この場合、単一の循環装置は複数の装置の各々の排出口から液体及びガスを受け取るように構成され得る。単一の循環装置はガスから液体を分離するように構成された分離器を含み得、また、液体から粒子汚染を除去するフィルタを含み得る。
【００８２】
単一の循環装置は約１×１０−５シマー／ｃｍ未満の導電率を有する水を液体として流れ発生器に供給するように構成され得る。この点で、そのような低い導電率を有する水は良好な絶縁体として働き易く、したがって、エンベロープ内で発生される強磁界において使用するのに有利である。
【００８３】
本装置はエンベロープの外部にあって、第１の電極近傍から第２の電極近傍まで延在する導電性反射器をさらに含み得る。この場合、導電性反射器は接地されてよい。
【００８４】
この装置は、液体の流れの一部分を収容するように構成された、電極の１つを越えて外方向に延在する排気チャンバを含み得る。上記のように、排気チャンバは、乱流がアークに及ぼす影響を低減することによって、連続用途及びフラッシュ用途の両方のための本装置の放射線出力の安定性及び再現性を改善し易いことは有利である。
【００８５】
例えば、排気チャンバは電極の１つを越えて十分離れて軸方向に外側に延在して、排気チャンバ内の液体の流れの崩壊から生じる乱流から電極を絶縁し得る。
【００８６】
流れ発生器は液体の流れから半径方向に内側にガスの流れを発生するように構成され得る。このような実施例では、排気チャンバは電極の１つをはるかに越えて十分に延びて、液体及びガスの流れの混ざり合いから生じる乱流から電極を絶縁し得る。
【００８７】
電極はその間に放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成するように構成され得る。このような実施例では、排気チャンバは放電パルスから生じる圧力パルスによって外方向にやられる液体の体積を収容するように、十分な体積を有することが好ましい。有利には、上記のように、このような排気チャンバは、フラッシュから生じるピーク内圧を低減させ易くし、これによってエンベロープ及び他の構成要素に加えられる機械的応力は低減され、またフラッシュの圧力の上昇によって軸方向に外側に追いやられる水を電極を越えて流れ続けさせることによって、そのような水が電極に跳ね返る傾向を抑える。またこれは電極寿命を延ばし易くすると共に、アークが急冷又は消される可能性を抑える。
【００８８】
本装置は電極と電気的に連通する複数の電源回路をさらに含み得る。例えば、複数の電源回路は第１の電極と第２の電極との間に放電パルスを発生して放射線フラッシュを生成するように構成されたパルス供給回路を含み得る。この複数の電源回路は第１の電極と第２の電極との間にアイドル電流を発生するように構成されたアイドル電流回路をさらに含み得る。複数の電源回路は、第１の電極と第２の電極との間に開始電流を発生するように構成された開始回路も含み得る。この複数の電源回路は、第１の電極と第２の電極との間に維持電流を発生するように構成された維持回路をさらに含み得る。
【００８９】
このような実施例では、本装置は複数の電源回路の少なくとも１つから複数の電源回路の他の少なくとも１つを絶縁するように構成された絶縁体を含むことが好ましい。この絶縁体はメカニカル・スイッチを含み得る。別の場合には、又はそれに加えて、絶縁体はダイオードを含んでよい。
【００９０】
電極の各々はそこを通る冷却液の流れを受け取る冷却液通路を含み得る。
【００９１】
また、電極の少なくとも１つは少なくとも１ｃｍの厚さを有するタングステン先端部を含み得る。
【００９２】
本明細書中で先に考察した理由で、このような電極は従来の電極よりも長い寿命を有し易いことは有利である。
【００９３】
この電極は放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成するように構成され得る。このような実施例では、本装置は第１の電極と第２の電極との間にアイドル電流を発生するように構成されたアイドル電流回路をさらに備え得る。このアイドル電流回路は放電パルスに先行してアイドル電流をある時間間隔だけ発生するように構成され得る。この時間間隔は液体の流れがエンベロープを移動するのに必要な流体通過時間よりも長い。例えば、液体の流れがエンベロープを３×１０１ミリ秒で横断する実施例では、アイドル電流回路はアイドル電流を少なくとも３×１０１ミリ秒間発生するように構成される。
【００９４】
このアイドル電流回路はアイドル電流として、少なくとも約１×１０２Ａの電流を発生するように構成され得る。この点で、上記のように、電極内の冷却液通路は従来の電極がそのような高いアイドル電流を受け易い場合に生じ易い重大な溶解又はスパッタリングを生じることなく、従来のフラッシュランプよりもいっそう高いアイドル又はシマー電流を可能にする。本明細書中で先に考察した理由のために、このような高いアイドル電流によって、結果として、装置によって発生されるフラッシュの一貫性及び再現性はより大きくなると共に、電極材料の損失を低減させ易くなるので電極寿命が延びることは有利である。
【００９５】
このアイドル電流回路はアイドル電流として、少なくとも約４×１０２Ａの電流を少なくとも約１×１０２ミリ秒間発生するように構成され得る。
【００９６】
或いは、特定の用途のために、他の適したアイドル電流及び持続時間に代えてよい。
【００９７】
本発明の別の態様によれば、電磁放射線を発生する装置が提供される。この装置はエンベロープの内面に沿って液体の流れを発生する電気的に絶縁された手段を備える。この装置はエンベロープ内で電気アークを発生して電磁放射線を生成する手段をさらに備える。
【００９８】
本発明の別の態様によれば、電磁放射線を発生する方法が提供される。この方法は電気的に絶縁された流れ発生器を用いて、エンベロープの内面に沿って液体の流れを発生することを含む。この方法は第１の電極と第２の電極との間に電気アークを発生させて電磁放射線を生成することをさらに含む。
【００９９】
本発明の別の態様によれば、本明細書中に記載のような複数の装置を制御して一般的なターゲットを照射することを含む方法が提供される。一般的なターゲットには例えば半導体ウエハを含み得る。
【０１００】
制御には複数の装置の各々１つに、複数の装置の各々隣接する１つの電気アークの方向とは反対の方向に電気アークを発生させることを含み得る。上記のように、このような構成によって、隣接するアークによって生じる強磁界を互いに打ち消させることが可能となる。
【０１０１】
本方法は電極の１つを越えて外方向に延在する排気チャンバ内で液体の流れの一部分を収容することを含み得る。これには排気チャンバ内の液体の流れの崩壊から生じる乱流から電極の１つを絶縁することを含み得る。
【０１０２】
この方法は液体の流れから半径方向に内側にガスの流れを発生させることを含み得、収容には液体及びガスの流れの崩壊から生じる乱流から電極の１つを絶縁することを含み得る。
【０１０３】
電気アークの発生には放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成することを含み得、収容には放電パルスから生じる圧力パルスによって外方向に押しやられる液体の体積を収容することを含み得る。有利には、上記のように、これは、エンベロープに対する機械的応力を低減させ且つ液体の電極への跳ね返りの可能性を抑えることによって、エンベロープ及び電極の寿命を延ばし易くする。
【０１０４】
本方法は複数の電源回路の少なくとも１つを複数の他の電源回路から絶縁することをさらに含み得る。
【０１０５】
本方法は第１及び第２の電極を冷却することをさらに含み得る。冷却には第１及び第２の電極の個々の冷却液通路に冷却液を循環させることを含み得る。
【０１０６】
電気アークの発生には放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成することを含み得、本方法は第１の電極と第２の電極との間にアイドル電流を発生することをさらに含み得る。この方法は放電パルスに先行して、ある時間間隔だけアイドル電流を発生することをさらに含み得る。この時間間隔は液体の流れがエンベロープを移動するのに必要な流体通過時間よりも長い。例えばこれには、少なくとも３×１０１ミリ秒間アイドル電流を発生させることを含み得る。発生にはアイドル電流として、少なくとも約１×１０２Ａの電流を発生させることを含み得る。例えば、これはアイドル電流として、少なくとも約４×１０２Ａを少なくとも約１×１０２ミリ秒間発生させることを含み得る。上記のように、このような大きなアイドル電流は、従来のフラッシュランプと比べて、フラッシュの一貫性及び再現性を増強し易い。
【０１０７】
本発明の別の態様によれば、電磁放射線を発生する装置が提供される。この装置はエンベロープの内面に沿って液体の流れを発生させるように構成された流れ発生器を含む。本装置はエンベロープ内で放電パルスを発生して放射線フラッシュを生成するように構成された第１及び第２の電極をさらに備える。該パルスは、電極に、その連続動作中に電極によって放出されるものとは異なる粒子汚染を放出させる。本装置は液体から粒子汚染を除去するように構成された除去装置も備える。
【０１０８】
したがって、有利には、そのような粒子汚染を除去するように構成されていない従来の連続ＤＣ水壁式アーク・ランプとは対照的に、このような装置はそのような粒子汚染が液体の流れ内に蓄積しないようにすることができ、これによって装置の出力及びスペクトルの一貫性は保持される。
【０１０９】
除去装置は液体から粒子汚染を濾過するように構成されたフィルタを含み得る。例えば、このフィルタは２μｍもの小さい粒子を濾過するように構成され得る。さらに具体的には、このフィルタは１μｍもの小さい粒子を濾過するように構成され得る。またさらに具体的には、このフィルタは０．５μｍもの小さい粒子を濾過するように構成され得る。
【０１１０】
或いは、又はそれに加えて、本除去装置は流体循環システムの廃棄弁を含み得る。この廃棄弁は液体がエンベロープを移動するのに必要な少なくとも流体通過時間の間、液体の流れを廃棄するように動作可能である。例えば、液体の流れが典型的には装置を横断するのに３０ミリ秒必要とする場合、フラッシュ時にエンベロープに存在する汚染の可能性のある液体を廃棄するために、廃棄弁はフラッシュと同時的又は同時発生的に開放され得、少なくとも流体通過時間の間（この実施例では３０ミリ秒）開放されたままになり得る。
【０１１１】
本発明の別の態様によれば、放射線フラッシュを発生する装置が提供される。本装置はエンベロープの内面に沿って液体の流れを発生させる手段を含む。本装置はエンベロープ内で放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成する手段をさらに含む。該パルスは、発生させる手段に、その連続動作中に発生させる手段によって放出されるものとは異なる粒子汚染を放出させる。本装置は液体から粒子汚染を除去するように構成された除去装置も備える。
【０１１２】
本発明の別の態様によれば、放射線フラッシュを発生する方法が提供される。本方法はエンベロープの内面に沿って液体の流れを発生させることを含む。本方法はエンベロープ内で第１の電極と第２の電極との間に放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成することをさらに含む。該パルスは、電極に、その連続動作中に電極によって放出されるものとは異なる粒子汚染を放出させる。本方法は液体から粒子汚染を除去することも含む。
【０１１３】
除去には液体からの粒子汚染を濾過することも含み得る。濾過には２μｍもの小さい粒子を濾過することを含み得る。例えば、濾過には１μｍもの小さい粒子を濾過することを含み得る。さらに具体的には、濾過には０．５μｍもの小さい粒子を濾過することを含み得る。
【０１１４】
或いは、又はそれに加えて、除去には液体の流れがエンベロープを移動するのに必要な少なくとも流体通過時間の間、液体の流れを廃棄することを含み得る。
【０１１５】
本明細書においては本発明の好適な実施例の観点で数多くのフィーチャを組み合わせて示し、説明してきたが、多数のそのようなフィーチャは必要に応じて互いに独立して使用されてよいことを理解されたい。
【０１１６】
本発明の他の態様及びフィーチャは、添付図面と共に以下の本発明の具体的な実施例の説明を検討すれば、当業者には明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の第１の実施例の電磁放射線を発生する装置を示す正面図である。
【図２】電源システム、流体循環システム及び制御コンピュータのブロック図と共に図１装置を示す図である。
【図３】図１に示した装置のカソード部分を示す部分断面図である。
【図４】図３に示したカソード部分を示す詳細断面図である。
【図５】図３に示したカソード部分を示す分解断面図である。
【図６】図３に示したカソード部分を示す分解斜視図である。
【図７】図１に示した装置のアノード部分を示す部分断面図である。
【図８】図１に示した装置のエンベロープの内部から見た、図７に示したアノード部分の第２のアノード収容部材を示す立面図である。
【図９】図７に示したアノード部分を示す分解断面図である。
【図１０】図７に示したアノード部分を示す分解斜視図である。
【図１１】図７に示したアノード部分のアノードのアノード・インサートを示す側面立面図である。
【図１２】図７に示したアノード部分のアノードのアノード先端部を示す側面立面図である。
【図１３】図１２に示したアノード先端部の内面を示す底部立面図である。
【図１４】図１に示した装置の導電性反射器を示す斜視図である。
【図１５】図２に示した電源を示す回路図である。
【図１６】図１に示したものと同様の複数の装置及び単一の流体循環装置を備えた、放射線フラッシュを発生するシステムを示す正面立面図である。
【実施例】
【０１１８】
図１を参照すると、本発明の第１の実施例の電磁放射線を発生させる装置が全体的に１００で示されている。本実施例では、装置１００はエンベロープ１０４の内面１０２に沿って液体の流れを発生するように構成された流れ発生器（図１には図示せず）を備える。この装置１００は、本実施例ではカソード１０６及びアノード１０８をそれぞれ含んだ第１及び第２の電極を備える。該カソード及びアノードはエンベロープ１０４内で電気アークを発生させて電磁放射線を生成するように構成されている。本実施例では、装置１００は、液体の流れの一部分を収容するように構成された電極の１つを越えて外方向に延在する、全体的に１１０で示した排気チャンバをさらに備える。
【０１１９】
さらに具体的には、本実施例では、排気チャンバ１１０はアノード１０８を越えて軸方向に外側に延在する。本実施例では、排気チャンバ１１０はアノード１０８をはるかに十分に越えて軸方向に外側に延在して、排気チャンバ１１０内の液体の流れの崩壊から生じる乱流からアノード１０８を絶縁する。
【０１２０】
本実施例では、電極、すなわちさらに具体的にはカソード１０６及びアノード１０８は、放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成するように構成されている。また本実施例では、排気チャンバ１１０は、放電パルスから生じる圧力パルスによって外側に押しやられる液体の体積を収容するのに十分な体積を有する。上記のように、排気チャンバ１１０は、エンベロープに及ぶ機械的応力を低減させること及び電極への液体の跳ね返りの可能性を抑えることによって、エンベロープ１０４及び電極の寿命を延ばし易いことは有利である。
【０１２１】
本実施例では、装置１００は全体的に１１２で示したカソード側と全体的に１１４で示したアノード側とを含む。本実施例では導電性反射器１１６を含む反射器が、カソード側及びアノード側を共に接続する。本実施例では、この導電性反射器１１６は電気的に接地されている。
【０１２２】
本実施例では、カソード側１１２は、本実施例では導電性反射器１１６にボルト締めされた絶縁性ハウジング１１８を備える。アノード側１１４は反射器１１６と排気チャンバ１１０との間で接続された第１及び第２のアノード収容部材１２０及び１２２を備える。
【０１２３】
図２を参照すると、装置１００が全体的に１３０で示した電源システムと電気的に連通し、且つ全体的に１４０で示した流体循環システムと流体的に連通しているのが示されている。
【０１２４】
本実施例では、装置１００は図２に１５０で示した流れ発生器を備える。本実施例では、該流れ発生器は電気的に絶縁されている。
【０１２５】
本実施例では、流れ発生器１５０は装置１００のカソード側１１２内に含まれる。本実施例の流れ発生器１５０は流れ発生器１５０を電源システム１３０に接続する電気的接続部１５２を含む。流れ発生器１５０は流体循環システム１４０から液体及びガスをそれぞれ受け取る、液体入口１５４及びガス入口１５６をさらに含む。流れ発生器１５０はカソード冷却液を流体循環システムに返送する液体出口１５８をさらに含む。
【０１２６】
本実施例では、流体循環システム１４０は、上記の米国特許に記載のものの類似する分離及び精製システム１４２を備える。一般に、分離及び精製システム１４２は、本明細書中及び上記米国特許に記載のように、装置１００の排気チャンバ１１０から液体及びガスを受け取り、ガスから液体を分離し、液体及びガスの両方を冷却し、液体及びガスを濾過及び精製し、液体及びガスを流れ発生器１５０まで再循環させて液体及びガスの渦巻き状の流れの形態で装置１００を再循環させる。また、本実施例では、分離及び精製システムはカソード１０６から液体出口１５８を介して且つアノード１０８から排気チャンバ１１０を介して、冷却液を受け取る。受け取られた冷却液は同様に冷却及び精製され、次いで、流れ発生器１５０及び第２のアノード収容部材１２２へと戻されて、カソード及びアノードの内部冷却通路（図２には図示せず）を再循環させられる。
【０１２７】
本実施例では、エンベロープ１０４内の第１の電極と第２の電極との間で発生されて放射線フラッシュを生成する放電パルスは、その連続動作中の電極によって放出されるものとは異なる粒子汚染を電極に放出させる。さらに具体的には、本発明者らは、カソード及びアノードによって放出される粒子汚染が典型的には５μｍ以下の粒子を含まない連続ＤＣ動作とは対照的に、そのような放電パルスはカソード１０６及びアノード１０８に０．５〜２．０μｍほどの小さな粒子を含んだ粒子汚染を放出させることを見出した。
【０１２８】
したがって、本実施例では、装置１００はそのような異なった粒子汚染を排気チャンバ１１０から受け取った液体から除去するように構成された少なくとも１つの除去装置を備える。さらに具体的には、本実施例では、装置１００の流体循環システム１４０はそのような２つの除去装置、すなわち、分離及び精製システム１４２内のフィルタ１４４、及び廃棄弁１６０を備える。
【０１２９】
廃棄弁１６０は入口１６２を含み、この入口を介して該廃棄弁は装置１００の排気チャンバ１１０から液体及びガスを受け取る。この廃棄弁は再循環出口１６４をさらに含み、この出口を介して該廃棄弁は受け取った液体及びガスを分離及び精製システム１４２へと送る。廃棄弁１６０は廃棄物出口１６６も含み、この出口を介して該廃棄弁は必要に応じて受け取った液体及びガスを廃棄する。初期設定では、再循環出口１６４は開いており、廃棄物出口１６６は閉じている。しかし、本実施例では、この廃棄弁は液体の流れがエンベロープ１０４を移動するのに必要な少なくとも流体通過時間の間だけ、排気チャンバ１１０から受け取った液体の流れを廃棄するように動作可能である。さらに具体的には、本実施例では、エンベロープ１０４を横断する渦巻き状の液体の流れの通過時間は、約３０ミリ秒である。したがって、各放電パルスの後に、廃棄弁１６０は少なくとも３０ミリ秒間だけ、再循環出口１６４を閉鎖し且つ廃棄物出口１６６を開放するように制御可能である。さらに具体的には、本実施例では、放電パルス時にエンベロープ１０４内に存在する液体の全部が廃棄されるのに十分な時間を可能にするために、この廃棄弁は各放電パルスの後に少なくとも１００ミリ秒間だけ、再循環出口１６４を閉鎖状態に且つ廃棄物出口１６６を開放状態に維持するように制御可能である。
【０１３０】
本実施例では、廃棄弁１６０の起動は主コントローラ１７０によって制御され、該コントローラは装置１００の電源システム１３０、分離及び精製システム１４２及び種々のセンサ（図示せず）とも連通している。本実施例では、主コントローラ１７０は、本実施例ではマイクロプロセッサを有するプロセッサ回路１７２を含んだ制御コンピュータを備える。このプロセッサ回路１７２は、本実施例ではハード・ディスク・ドライブを含むコンピュータ読み取り可能な媒体１７４に格納された実行可能なコードによって構成されて、本実施例の種々の要素を制御して本明細書中に記載の機能を実行する。或いは、他の適したシステム・コントローラ、他のコンピュータ読み取り可能な媒体、或いは通信メディア又は搬送波において具現化される信号を生成して本明細書中に記載の機能を実行するようにコントローラに命令する他の方法に代えてよい。
【０１３１】
本実施例では、フィルタ１４４は液体から粒子汚染を濾過するように構成される。したがって、本実施例では、フィルタは２μｍもの小さい粒子を液体から濾過するように構成される。さらに具体的には、本実施例では、少なくとも１μｍもの小さい粒子を液体から濾過するように構成される。またさらに具体的には、本実施例では、フィルタは少なくとも０．５μｍもの小さい粒子を液体から濾過するように構成される。
【０１３２】
本実施例では、流体循環システム１４０の分離及び精製システム１４２は、エンベロープ１０４の内面１０２に沿った渦巻き状の液体の流れに必要な液体のほかカソード１０６用の冷却液を提供するために、流れ発生器１５０の液体入口１５４に液体を運ぶ主液体出口１８０を含む。この分離及び精製システム１４２は、流れ発生器１５０のガス入口１５６にガスを運ぶガス出口１８２及び第２のアノード収容部材１２２を介してアノード１０８にアノード冷却液を運ぶ第２の液体出口１８４をさらに含む。本システム１４２は、流れ発生器１５０の液体出口１５８を介してカソード１０６から冷却液を受け取る冷却液入口１８６及び廃棄弁１６０を介して排気チャンバ１１０から液体及びガスを受け取る主入口１８８をさらに含む。本システム１４２は、各フラッシュの後に廃棄弁１６０によって廃棄された量に取って代わる液体及びガスの補充供給を受け取るための、液体補充入口１９０及びガス補充入口１９２も含む。
【０１３３】
本実施例では、液体補充入口１９０は、渦巻き状の液体の流れ及び電極冷却液の両方として働く精製水の供給と連通している。さらに具体的には、本実施例では、この精製水は約１０μＳ／ｃｍ未満の導電率を有する。またさらに具体的には、本実施例では、精製水の導電率は約５〜約１０μＳ／ｃｍである。このような低導電率の水は良好な絶縁体として働き、したがって、水がエンベロープ１０４内の強電界に曝される本実施例で使用されるのに有利である。或いは、必要に応じて、特定の用途のために他の適した液体に代えてよい。
【０１３４】
本実施例では、ガス補充入口１９２は、本実施例ではアルゴンである不活性ガスの供給と連通する。本実施例では、キセノン又はクリプトンなどの他の不活性ガスと比べて、アルゴンは比較的低コストであるので好ましい。しかし別の場合には、必要に応じて、他の適したガス又はガス混合物に代えてよい。
【０１３５】
本実施例では、電源システム１３０はカソード１０６と連通する負極端子とアノード１０８と連通する正極端子１３４とを備える。さらに具体的には、本実施例では、負極端子１３２は流れ発生器１５０の電気的接続部１５２に接続されており、本実施例では、該負極端子は導体を含み、カソード１０６と電気的に連通する。同様に、本実施例では、正極端子１３４が第２のアノード収容部材１２２に接続されており、該正極端子も導体を含み、アノード１０８と電気的に連通している。この実施例では、正極端子１３４は電気的に接地され、任意の所定の電圧は接地された正極端子１３４に対して負極端子１３２の電位を下げることによって発生される。したがって、本実施例では、第２のアノード収容部材１２２及び反射器１１６など装置１００の外部に露出した導電性構成要素は同じ（接地）電位に維持される。
【０１３６】
カソード側
図１〜３を参照すると、装置１００のカソード側１１２が図３にさらに詳細に示されている。本実施例では、カソード側１１２は、本実施例では電気的に絶縁された流れ発生器１５０を備え、エンベロープ１０４の内面１０２に沿って液体の流れを発生するように構成されている。
【０１３７】
本実施例では、電気的に絶縁された流れ発生器１５０は導体を備える。さらに具体的には、本実施例では、流れ発生器１５０は真鍮から構成される。この点で、真鍮はフラッシュから生じる機械的応力に耐えるのに適した機械的強度を有し、カソード１０６と電源システム１３０との間で導電性経路として働く。この負極端子１３２は流れ発生器１５０に、その電気的接続部１５２において接続されている（図３に示した断面図の平面内にはないので、図２に示した電気的接続部１５２及び液体出口１５８は図３には示していない）。したがって、本実施例では、以下にさらに詳細に記載するような液体及びガスの渦巻き状の流れを発生させることに加え、流れ発生器１５０及びその電気的接続部１５２はカソード１０６への電気的接続部として働く。或いは、真鍮の代わりに、流れ発生器１５０は１つ又は複数の他の適した導体を含んでよい。
【０１３８】
或いは、さらに別の場合には、本実施例の場合のように絶縁性材料によって囲繞されるのではなく、流れ発生器１５０は電気絶縁性材料から構成されるか又は電気絶縁性材料を含んでいるという点によって電気的に絶縁され得る。この場合、必要に応じて、カソードへの電気的接続部が付加的な配線を通して設けられてよい。
【０１３９】
流れ発生器１５０が導体である本実施例では、カソード側１１２は流れ発生器１５０を囲繞する電気的絶縁部を含む。さらに具体的には、本実施例では、流れ発生器１５０を囲繞する電気的絶縁部はエンベロープ１０４を含み、絶縁性ハウジング１１８をさらに含む。図３に示したように、本実施例では、絶縁性ハウジング１１８はエンベロープ１０４の少なくとも一部を囲繞するか、又はさらに具体的には、エンベロープ１０４の端部部分３００を囲繞する。
【０１４０】
本実施例では、絶縁性ハウジング１１８は、プラスチック及びセラミックの少なくとも１つを含む。さらに具体的には、本実施例では、絶縁性ハウジング１１８はＵＬＴＥＭ（商標）プラスチックから構成される。或いは、例えば他の適したプラスチック又はセラミックなどの、他の適した絶縁性材料に代えてよい。
【０１４１】
本実施例では、エンベロープ１０４は透明な円筒管を含む。本実施例では、円筒管は少なくとも４ｍｍの厚さを有する。さらに具体的には、本実施例では、円筒管は少なくとも５ｍｍの厚さを有する。またさらに具体的には、本実施例では、円筒管は５ｍｍの厚さを有し、４５ｍｍの内径及び５５ｍｍの外径を有する。先に記載したように、従来のフラッシュランプの管におけるプラズマで加熱された内面と冷却された外面との間には温度勾配があるために、３ｍｍより厚い管は一般にフラッシュランプ用途には不適切であるとみなされていることが理解されよう。エンベロープ１０４の内面１０２に沿った渦巻き状の液体の流れはそのような温度勾配を低減させ、これによって、より厚い管をエンベロープ１０４として用いることが可能となる。したがって、本実施例のエンベロープ１０４は厚みがあるので、従来のフラッシュランプ管よりも高い機械的強度を有し、したがって、フラッシュによって生じる圧力の急激な変動に伴う機械的応力によりよく耐えることができる。
【０１４２】
本実施例では、エンベロープ１０４は精密内径円筒管を含む。さらに具体的には、本実施例では、この精密内径円筒管は少なくとも０．０５ｍｍほど小さい寸法公差を有する。この点で、このような精密内径はより信頼できるシールを提供して、フラッシュ中のエンベロープ内の高圧力に耐え易い。また、エンベロープの内面の滑らかさが増強されていることによって、エンベロープの内面に沿って流れる渦巻き状の液体の流れの性能は向上し易く、電極腐食を低減させ易くもなる。
【０１４３】
実施例では、エンベロープ１０４、すなわち具体的には精密内径円筒管は石英管を含む。さらに具体的には、本実施例では、先に記載したソラリゼーション／変色の問題を回避するために、石英管はセリウム酸化物でドープされたセリウム・ドープ石英管を含む。したがって、本実施例では、そのようなソラリゼーション／変色を回避することによって、装置１００によって生成されるフラッシュの出力スペクトルの一貫性及び再現性が改善される。或いは、エンベロープ１０４は例えば合成石英などの純粋石英を含み得る。これもソラリゼーション／変色の不利を回避し易い。しかし、別の場合には、エンベロープ１０４は、スペクトルの一貫性及び再現性が特定の用途にとって重要でない場合、例えば一般的な透明な融解石英などのソラリゼーションを被る材料を含み得る。さらに一般的には、必要があれば、特定の用途に必要な機械的及び熱的強固性に応じて、例えばサファイアなどの他の透明な材料に代えてよい。
【０１４４】
本実施例では、電気的絶縁部、つまりさらに具体的にはエンベロープ１０４及び絶縁性ハウジング１１８は、カソード１０６及び該カソードへの電気的接続部を囲繞する。上記のように、本実施例では、カソード１０６への電気的接続部は流れ発生器１５０及び電気的接続部１５２（図３の断面図の平面には示さず）を含む。カソード１０６はこの電気的接続部を通って図２に示した電源システム１３０の負極端子１３２に電気的に連通している。
【０１４５】
この実施例では、流れ発生器１５０を囲繞する電気的絶縁部は、絶縁性ハウジング１１８とエンベロープ１０４の端部部分３００との間の空隙にガスをさらに含む。さらに具体的には、本実施例では、装置１００は、絶縁性ハウジング１１８の内面３０６及びエンベロープ１０４の端部部分３００の外面３０８と協働して空隙にガスを密封する、１対の離間されたシール３０２及び３０４を含む。本実施例では、このガスは圧縮されている。さらに具体的には、本実施例では、ガスは圧縮窒素である。表面３０６及び表面３０８とシール３０２及び３０４との間の空隙を圧縮窒素で加圧するために、絶縁性ハウジング１１８は入口弁３１０及び出口弁３１２を備える。本実施例では、シール３０２と３０４との間の窒素圧は、エンベロープ１０４内の典型的な圧力よりも高く維持される。さらに具体的には、本実施例では、エンベロープ内の圧力は典型的には約２気圧であり、シール間の窒素ガス圧はこの圧力の約３倍、すなわち約６気圧に維持される。シール３０２と３０４との間の空隙にある加圧された絶縁は、空隙をきれいに且つ乾燥した状態に保ち、アークのための理想的な開始条件のセットを提供し易くすることが見出された。
【０１４６】
本実施例では、シール３０２及び３０４はＯ−リングを含むが、別の場合には、他の適したシールに代えてよい。
【０１４７】
図２、３、４及び５を参照すると、エンベロープ１０４の内面１０２上に液体の流れを発生させることに加え、本実施例では、流れ発生器１５０は、液体の流れから半径方向に内側にガスの流れを発生するようにも構成されている。したがって、本実施例では、排気チャンバ１１０はアノード１０８をはるかに越えて十分に延在して、排気チャンバ１１０内の液体の流れとガスの流れとの混ざり合いから生じる乱流からアノード１０８を絶縁する。
【０１４８】
図３、４及び５を参照すると、液体及びガスの流れを発生させるために、本実施例では、流れ発生器１５０は、ガス渦巻き流発生器３２２及び液体渦巻き流発生器３２４に螺合接続された流れ発生器コア３２０を含む。本実施例では、ガス渦巻き流発生器及び液体渦巻き流発生器は、渦巻き状の液体及びガスの流れとは反対方向に螺子絞めされているので、液体及びガスの流れからの反動的圧力は、ねじ締めされた接続部を緩めるのではなく締めつけ易い回転方向である。或いは、ガス渦巻き流発生器及び液体渦巻き流発生器をコアに接続する他の適した方法に代えてよい。
【０１４９】
本実施例では、固定リング３２１が、流れ発生器コア３２０が絶縁性ハウジング１１８で緩むのを阻止する。本実施例ではＯ−リングを含んだシール３２６が、流れ発生器コア３２０とエンベロープ１０４の内面１０２との間を密封する。
【０１５０】
また、本実施例では、ワッシャ３２９がエンベロープ１０４の外端部と絶縁性ハウジング１１８との間に挿置されている。本実施例では、ワッシャ３２９はＴｅｆｌｏｎを含むが、別の場合には、他の適した材料に代えてよい。
【０１５１】
さらなるシール３３０が流れ発生器コア３２０と液体渦巻き流発生器３２４との間を密封する。
【０１５２】
図２〜５を参照すると、本実施例では、エンベロープの１０４の内面１０２上に渦巻き状の液体の流れを発生させるために、流体循環システム１４０からの加圧された液体が、液体入口１５４を介して流れ発生器１５０で受け取られる。この加圧された液体は流れ発生器コア３２０内に定められた液体取込み通路３４０を移動する。液体の一部は、流れ発生器コア３２０の本体を通って流れ発生器コア３２０と液体渦巻き流発生器３２４との間に定められたマニホールド空間３４６へと延びている、３４２及び３４４で示したような複数の穴を通される。このマニホールド空間３４６から、液体は液体渦巻き流発生器３２４の本体を通って延びる３４８及び３５０で示したような複数の穴を通される（穴３５０は図３〜５の断面図の平面にはないが、その一部は図４のマニホールド空間３４６を通して見ることができる）。液体渦巻き流発生器３２４の本体を通っている、穴３４８及び３５０並びに他の同様の穴の各々は、液体が穴を通されるときに、エンベロープに対して半径方向及び軸方向の成分だけでなく、エンベロープの内面１０２の周縁部に対して接線方向の速度成分を持った速度を液体が得るように、角度がつけられている。したがって、加圧された液体が穴３４８、３５０及び他の類似する穴を出るとき、その液体は渦巻き状の液体の壁を形成し、アノード１０８に向かって軸方向にエンベロープを横断するときにエンベロープ１０４の内面１０２の周りを循環する。
【０１５３】
本実施例では、電極の各々は、そこを通る冷却液の流れを受け取る冷却液通路を含む。さらに具体的には、本実施例では、上記のような渦巻き状の液体の流れを形成するために穴３４２及び３４４を通って液体取込み通路３４０を出て行く入ってくる液体の部分に加え、液体取込み通路３４０を流れる液体の残りの部分はカソード冷却液通路３６０へと送られ、カソード１０６を冷却するための冷却液として働く。
【０１５４】
本実施例では、カソード１０６は本実施例では真鍮である中空のカソード・パイプ３６２を含む。カソード・パイプ３６２の開放された外端部は、カソード・パイプと流れ発生器コアとの間がシール３６３で密封された状態で、流れ発生器コア３２０を貫通して定められた開口部内に螺合されている。本実施例では真鍮でもあるカソード・インサート３６４はカソード・パイプ３６２の内端部と螺接されている。カソード１０６はカソード・パイプ３６２を囲繞するカソード・ボディ３７６をさらに含む。本実施例では真鍮であるカソード・ボディ３７６は、カソード・ボディと流れ発生器コアとの間がシール３７７で密封された状態で、流れ発生器コア３２０を貫通して定められた開口部のより幅広い部分内に螺合されている。本実施例では、カソード１０６は、カソード・ボディ３７６へ螺接され且つカソード・インサート３６４を囲繞するカソード・ヘッド３７０をさらに含む。カソード先端部３７２はカソード・ヘッド３７０へ取りつけられている。本実施例では、カソード・ヘッド３７０及びカソード先端部３７２は共に導体である。さらに具体的には、本実施例では、カソード・ヘッド３７０は銅を含み、カソード先端部３７２はタングステンを含む。したがって、図２〜４を参照すると、電気経路は電源システム１３０の負極端子１３２から電気的接続部１５２及び流れ発生器コア３２０を通り、カソード・ボディ３７６及びカソード・ヘッド３７０を通ってカソード先端部３７２まで形成されているので、電子を負極端子１３２からカソード先端部３７２まで流してカソード１０６とアノード１０８との間にアークを確立することが可能であることを理解されたい。
【０１５５】
必要に応じて、これら種々の螺合接続に代えて、他の適したタイプの接続部に代えてよい。例えば、必要に応じて、カソード・ヘッド３７０をカソード・ボディ３７６にはんだ付けするか又は溶接することができる。
【０１５６】
本実施例では、カソード冷却液通路３６０が中空のカソード・パイプ３６２内に定められている。冷却液は冷却液通路３６０を通って中空のカソード・インサート３６４内へと流れ続ける。この冷却液はカソード・インサート３６４を貫通して定められた穴３６６を通って、カソード・インサート３６４とカソード先端部３７２が設置されたカソード・ヘッド３７０との間に定められた空隙３６８へと移動する。したがって、冷却液が空隙３６８を移動するとき、冷却液はカソード・ヘッド３７０から、故にカソード先端部３７２から間接的に熱を除去する。アノード１０８の同様のヘッドに関連して以下でさらに詳細に考察するように、本実施例では、カソード・ヘッド３７０の内面（図示せず）は、冷却液の流れを所望の方向に方向付ける複数の平行な溝（図示せず）を有する。この冷却液は溝によって空隙３６８を通り、次いでカソード・パイプ３６２とカソード・ボディ３７６との間に定められた空隙３７４まで導かれる。この空隙３７４から、冷却液は流れ発生器コア３２０内に定められた冷却液出口通路（図３〜５の断面図の平面には示さず）に入る。この出口通路は図２に示した液体出口１５８へと通じており、冷却液はこの出口通路を介して流体循環システム１４０の分離及び精製システム１４２の冷却液入口１８６まで戻される。
【０１５７】
本実施例では、タングステン・カソード先端部３７２は少なくとも１ｃｍの厚さを有する。したがって、本明細書において先に考察したように、上記のようなカソード１０６の液体冷却と比較的厚いタングステン・カソード先端部３７２との組合せが、カソード１０６に従来の電極よりも長い寿命を提供し易いことは有利である。
【０１５８】
本実施例では、ガス渦巻き流発生器３２２は、液体渦巻き流発生器３２４が上記のような渦巻き状の液体の流れを発生させるのと同様の様式で、ガスの渦巻き状の流れを発生させる。本実施例では、加圧ガスは分離及び精製システム１４２のガス出口１８２から、流れ発生器１５０のガス入口１５６において受け取られる。加圧ガスは流れ発生器コア３２０内に定められたガス取込み通路３８０を移動し、最終的にはガス渦巻き流発生器３２２のボディを貫通して延びる３８２で示したような複数の穴を介してガス取込み通路を出て行く（この穴３８２は図３〜５の断面図の平面にはないが、図４に見ることができる）。加圧ガスは穴３８２及び同様の穴を通って出て行き、液体渦巻き流発生器３２４の内面３８４に衝突する。液体渦巻き流発生器３２４の穴３４８及び３５０と同様、出て行くガスがエンベロープに対して軸方向及び半径方向の速度成分を有するだけでなく、液体渦巻き流発生器３２４の内面３８４の周縁に対して接線方向の速度成分も有するように、ガス渦巻き流発生器３２２の穴３８２及び他の同様の穴は角度が付いている。したがって、ガスが穴３８２及び他の類似する穴を通って押し出されるとき、ガスは渦巻き状のガス流を形成し、ガスがエンベロープ１０４を軸方向に横断するときに周縁方向の周りを回る。本実施例では、ガス渦巻き流発生器３２２の穴３８２及び同様の穴の角度は、液体及びガスの渦巻きがそれらがエンベロープを横断するのと同じ方向に回転するように、液体渦巻き流発生器３２４の穴３４８及び３５０並びに同様の穴と同じ方向に角度付けられている。
【０１５９】
図３及び４に戻ると、本実施例では、カソード１０６は突出長を有し、これに沿ってエンベロープ内の装置の次の最も内側の構成要素を越えて、装置１００の中心に向かってエンベロープ１０４内で軸方向に内側に突出する。本実施例では、この次の最も内側の構成要素は流れ発生器１５０、又はさらに具体的には該流れ発生器の液体渦巻き流発生器３２４である。
【０１６０】
この本実施例では、カソードの突出長はカソード１０６の直径の２倍未満である。したがって、カソード１０６は従来のカソードのその直径に比べて短く、このことがフラッシュに関連する大きくて急激な圧力変動に耐えるためのさらに大きな剛性及び機械的強度をカソードに与えている。絶対的には、本実施例では、流れ発生器を越えるカソードの突出長は５ｃｍ未満である。
【０１６１】
しかし同時に、本実施例では、カソードとアノードの間ではなく、カソード１０６の突出長は流れ発生器１５０とアノード１０８との間に放電パルスが生じるのを阻止するのに十分な長さである。さらに具体的には、この実施例では、突出長は少なくとも３．５ｃｍである。
【０１６２】
本実施例では、カソード１０６のカソード先端部３７２は少なくとも１ｃｍの厚さを有する。したがって、本明細書において先に考察したように、以下に記載のようなカソード１０６の液体冷却と比較的厚いタングステン・カソード先端部３７２との組合せが、カソード１０６に従来の電極よりも長い寿命を提供し易いことは有利である。
【０１６３】
アノード側
図２及び７〜１０を参照すると、装置１００のアノード側１１４は図７にさらに詳細に示されている。全体的に、本実施例では、アノード側１１４はアノード１０８、反射器１１６、第１及び第２のアノード収容部材１２０及び１２２、並びに排気チャンバ１１０を備える。
【０１６４】
本実施例では、排気チャンバ１１０は内面７００を有し、本実施例では半径方向に内側にテーパー状であると同時にアノード１０８を越えて軸方向に外側に延びる、円錐台形状を有する。しかし、別の場合には、この内面は円筒形であり得るか、又は、内側ではなく外側にテーパー状になり得る。アークが確立されたときに、（ガス及び水の混合物ではなく）ガスをエンベロープ１０４内へと引き戻させることができるので、渦巻き状の液体が排気チャンバ１１０内の渦巻き状のガスの流れから分離され続けるように、排気チャンバ１１０の内面７００は、液体の流れをエンベロープ１０４を出た後に内面７００に沿って渦巻き状であり続けさせるように構成されるのが好ましい。
【０１６５】
本実施例では、排気チャンバ１１０は、本実施例ではステンレス鋼製取付部品である取付部品７０２に接続されている。本実施例ではＯ−リングを含んだシール７０３が排気チャンバ１１０の内面７００と取付部品７０２との間を密封する。取付部品７０２はホースに接続されており、排気チャンバ１１０を出る液体及びガスの渦巻き状の流れはそのホースを通って流体循環システム１４０に戻される。
【０１６６】
図７及び８を参照すると、実施例では、アノード１０８はカソード１０６に多少類似しているが、本実施例では、カソード１０６はアノード１０８よりも長さが短い。さらに具体的には、本実施例では、アノード１０８はアノード・パイプ７０４を含み、この外端部は第２のアノード収容部材１２２を貫通して定められた開口部に螺合されている。シール７０６はアノード・パイプ７０４の外端部と第２のアノード収容部材１２２との間を密封する。アノード１０８はアノード・ボディ７０８をさらに含み、アノード・ボディ７０８と第２のアノード・ハウジング１２２との間がシール７１０で密封された状態で、第２のアノード・ハウジング１２２を貫通して定められた開口部のより幅広い部分内に螺合されている。アノード・パイプ７０４はアノード・インサート７１２へ螺接され、アノード・ボディ７０８はアノード先端部７１６が設置されたアノード・ヘッド７１４に螺接されている。アノード・ボディ７０８及びアノード・ヘッド７１４は、アノード・パイプ７０４及びアノード・インサート７１２を囲繞する。また、カソードの場合のように、必要に応じて、上記の螺接に代わって、はんだ付け又は溶接のような他の適したタイプの接続に代えられてよい。
【０１６７】
本実施例では、アノード・パイプ７０４、アノード・ボディ７０８及びアノード・インサート７１２は真鍮から作製され、アノード・ヘッド７１４は銅から作製され、アノード先端部７１６はタングステンから作製される。別の場合には、必要に応じて他の適した材料に代えられてよい。本実施例では、タングステン・アノード先端部７１６は少なくとも１ｃｍの厚さを有する。したがって、本明細書中で先に考察したように、以下に記載のようなアノード１０８の液冷と比較的厚いタングステン・アノード先端部７１６とを組み合わせることによってアノード１０８に従来の電極よりもさらに長い寿命を与え易いことは有利である。
【０１６８】
図２、７、８及び１１〜１３を参照すると、アノード１０８に冷却液の流れを供給するために、本実施例では、装置１００のアノード側１１４は第２のアノード・ハウジング１２２に設置された図７に示した、液体入口７２０を備える。液体入口７２０は図２に示した分離及び精製システム１４２の液体出口１８４から加圧冷却液を受け取る。この冷却液は液体入口７２０を介して、第２のアノード・ハウジング１２２内に定められた冷却液導管７２２まで運ばれる。冷却液導管７２２はアノード・パイプ７０４の外面とアノード・ボディ７０８の内面との間に定められた空隙７３２に液体を運ぶ。
【０１６９】
図３の下半分に示した空隙７３２の第１の部分を移動する加圧冷却液の第１の部分は、アノード・インサート７１２とアノード・ヘッド７１４との間に定められた空隙７２８に入る。液体が空隙７２８を移動するとき、液体はアノード・ヘッド７１４から、故にアノード先端部７１６から熱を移動する。図１３に示したように、本実施例では、アノード・ヘッド７１４の内面７３０は冷却液を所望の方向に方向付ける複数の平行な溝を含む。図７に示したように、これらの溝は冷却液の第１の部分を空隙７２８から、アノード・インサート７１２を貫通して定められた穴７２６近傍の、図３の上半分に示した空隙７３２の第２の部分に導く。加圧冷却液の第２の部分は冷却液導管７２２から空隙７３２の第２の部分に沿って穴７２６の近傍まで直接移動する。次いで、加圧冷却液の両部分は、穴７２６を通って、アノード・パイプ７０４の内側に定められた冷却液通路７２４に入る。この冷却液はこの液体が排気チャンバ１１０に入るまで、冷却液通路７２４を通って外方向に移動し続ける。
【０１７０】
図２及び７〜１０を参照すると、上記のような冷却液通路を設けることに加えて、本実施例では、第２のアノード収容部材１２２もアノード１０８と電源システム１３０との間に電気的接続を提供する。本実施例では、第２のアノード収容部材１２２は導体を含む。さらに具体的には、本実施例では、第２のアノード収容部材１２２は真鍮から作製される。この第２のアノード収容部材１２２は図９及び１０に示した電気的接続部９００を介して、電源システム１３０の（本実施例では接地されている）正極端子１３４に接続されている。本実施例では、電気的接続部９００は４個の圧縮型のラグ・コネクタを含むが、別の場合には、他の適したタイプの電気的接続部に代えられてもよい。したがって、第２のアノード収容部材１２２は電気的接続を完成して、電子がアノード先端部７１６から、アノード・ヘッド７１４及びアノード・ボディ７０８を介して、第２のアノード収容部材１２２及びその電気的接続部９００に入ると共にこれらを通って、電源システム１３０の正極端子１３４まで流れるようにする。
【０１７１】
図２、９及び１０を参照すると、本実施例では、第２のアノード収容部材１２２は圧力トランスデューサ９０４をその中に受け取る圧力トランスデューサ・ポート９０２を含む。この圧力トランスデューサは図２に示したコントローラ１７０と連通している。該トランスデューサはエンベロープ１０４内の圧力を表す信号を該コントローラに送信する。
【０１７２】
図７及び９を参照すると、本実施例では、エンベロープ１０４は反射器１１６及び第１のアノード収容部材１２０それぞれの開口部を通って受け取られ、第２のアノード収容部材１２２内にぴったりと受け取られる。本実施例ではＯ−リングを含むシール７４０が、エンベロープ１０４の外面と第２のアノード収容部材１２２との間を密封する。本実施例ではＴｅｆｌｏｎ製ワッシャを含むワッシャ７４２はエンベロープ１０４の外端部と第２のアノード収容部材１２２との間に挿置されている。
【０１７３】
図７及び８を参照すると、第２のアノード収容部材１２２のさらなる図が図８に示されている。アノード・ボディ７０８が接続されている、第２のアノード収容部材１２２の中央部分８０２は、第２のアノード収容部材１２２を貫通して定められた開口部８０４の中央に設けられている。リップ８０６が中央部分８０２を第２のアノード収容部材１２２の残りの部分に連結し、開口部８０４内で中央部分８０２、故にアノード１０８を支持する。冷却液導管７２２はリップ８０６を介して、中央部分８０２を通って定められた開口部まで延びる。
【０１７４】
動作中、図２及び３に示した流れ発生器１５０によって発生される液体及びガスの渦巻き状の流れは、開口部８０４を通って、リップ８０６によって一部のみが遮断された排気チャンバ１１０内に移動する。この点で、リップ８０６の大きさは、各フラッシュ中に生じる大きな機械的応力に対してアノード１０８を支持するのに適した機械的強度を提供するように、十分な大きさであることが好ましいが、別の場合には、エンベロープ１０４の内面１０２上の渦巻き状の液体の流れとの干渉をできるだけ最小化するようになるのが好ましい。
【０１７５】
本実施例では、第１のアノード収容部材１２０はプラスチック、すなわちより具体的には、ＵＬＴＥＭ（商標）プラスチックを含む。或いは、例えばセラミックなどの他の適した材料に代えられてよい。第２のアノード収容部材１２２が接続された電源の正極端子が接地されている本実施例では、絶縁体はグラウンド・ループをなくすために第１のアノード収容部材１２０にとっては好ましいが、必要という訳ではない。したがって、別の場合には、第１のアノード収容部材は必要に応じて導体を含んでよい。
【０１７６】
反射器
図２及び１４を参照すると、導電性反射器１１６が図１４にさらに詳細に示されている。本実施例では、該反射器は導体、すなわちさらに具体的にはアルミニウムを含む。或いは、他の適した材料及び構成に代えられてよい。記載のように、本実施例では、反射器１１６は接地されている。本実施例では、反射器はエンベロープ１０４の外部にカソード１０６の近傍からアノード１０８の近傍まで延在する。
【０１７７】
電源
図２及び１５を参照すると、電源システム１３０が図１５にさらに詳細に示されている。本実施例では、電源システム１３０は、電極、すなわちさらに具体的にはカソード１０６及びアノード１０８と電気的に連通する複数の電源回路を備えている。
【０１７８】
またさらに具体的には、本実施例では、複数の電源回路は第１の電極と第２の電極との間に放電パルスを発生するように構成されたパルス供給回路１５００と、第１の電極と第２の電極との間にアイドル電流を発生するように構成されたアイドル電流回路１５０２と、第１の電極と第２の電極との間に開始電流を発生するように構成された開始回路１５０４と、第１の電極と第２の電極との間に維持電流を発生するように構成された維持回路１５０６とを備える。
【０１７９】
本実施例では、電源システム１３０は、複数の電源回路の少なくとも１つを複数の電源回路の少なくとも１つの他の電源回路から絶縁するように構成された、少なくとも１つの絶縁体を備える。さらに具体的には、本実施例では、第１の絶縁体は、開時にはアイドル電流回路１５０２及び維持回路１５０６の負極端子を開始回路１５０４の負極端子から絶縁するように働くメカニカル・スイッチ１５１０を備える。また、本実施例では、第２の絶縁体がアイドル電流回路１５０２及び維持回路１５０６をパルス供給回路１５００から絶縁するように構成された絶縁ダイオード１５１２を備える。本実施例では、メカニカル・スイッチ１５１０はＲＯＳＳ型のＧＤ６０−Ｐ６０−８００−２Ｃ−４０メカニカル・スイッチを備え、図２に示したコントローラ１７０からの制御信号に応答して電気的に起動可能である。本実施例では、絶縁ダイオード１５１２は、６ｋＶＲＲＭダイオードを備える。別の場合には、他の適した絶縁体に代えられてよい。
【０１８０】
本実施例では、アイドル電流回路１５０２、開始回路１５０４、及び維持回路１５０６は各々ＡＣ出力、すなわちさらに具体的には４８０Ｖ、６０Ｈｚの三相出力を受け取る。同様に、パルス供給回路１５００もＤＣ電源１５１４を備え、同様の４８０Ｖ／６０Ｈｚの出力を受け取って、以下に記載するようなパルス供給回路のコンデンサを充電するためにそれをＤＣ電圧に変換する。本実施例では、このＤＣ電源１５１４は最大４ｋＶまで所望のＤＣ充電電圧を発生するように調整可能である。図１５に示すように、本実施例では、図２に示した流体循環システム１４０の主ポンプ（図示せず）などの他の装置に給電するために、４８０Ｖ／６０ＨｚのＡＣ出力も使用される。同様に、本実施例では、４８０Ｖ／６０Ｈｚの出力も複数の変圧器にも供給され、この変圧器は１１０ＶのＡＣ出力を図２に示したコントローラ１７０のほか流体循環システム１４０の浄化装置（図示せず）にも供給する。必要があれば、２２０Ｖの電力を入ってくる４８０Ｖの電力から引き出すこともできる。
【０１８１】
本実施例では、アイドル電流回路１５０２は入ってくる４８０ＶのＡＣ電力を整流し、６００Ａまでの制御可能なＤＣ電流を生成する。本実施例では、アイドル電流回路１５０２の正極端子は電気的に接地されているため、ＤＣ電圧は接地に対して負極端子の電位を低下させることによって発生される。
【０１８２】
本実施例では、アイドル電流回路１５０２は、図２に示したコントローラ１７０と連通している。メカニカル・スイッチ１５１０が閉のとき、アイドル電流回路１５０２は所望のアイドル電流を指定するコントローラ１７０から受け取られたデジタル命令を受信し、これに応答して該アイドル電流回路は指定されたアイドル電流を装置１００のカソード１０６とアノード１０８との間に流す。本実施例では、アイドル電流回路１５０２は、米国マサチューセッツ州ケンブリッジのＳａｔＣｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの一部門である、カナダ国オンタリオ州バーリントンのＳａｔＣｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ社から市販されているＳａｔＣｏｎ型ＨＣＳＲ−４８０−１０００ＤＣ電源回路を備える。別の場合には、他の任意の適したタイプのアイドル電流回路に代えられてよい。
【０１８３】
本実施例では、カソード１０６とアノード１０８との間にアークを最初に確立するためだけに、開始回路１５０４が用いられる。これを達成するためには、本実施例では、開始回路１５０４は４８０Ｖ／６０ＨｚのＡＣ電力を受け取り、これを整流し、用いて複数の内部コンデンサ（図示せず）を充電する。その上昇する内部電圧が例えば３０ｋＶなどの所定の閾値に達すると、開始回路１５０４は電流（例えば、１０Ａ）のパルスを送り届けて、カソード１０６とアノード１０８との間にアークを確立する。
【０１８４】
本実施例では、維持回路１５０６は始動時及びその直後に使用されて、カソード１０６とアノード１０８との間にアークを持続させる。本実施例では、維持回路は４８０Ｖ／６０ＨｚのＡＣ電力を受け取り、これを整流して１５Ａの定電流のＤＣ出力を発生する。維持回路１５０６の正極端子は電源システム１３０の正極端子１３４と連通しており、故に、アノード１０８と連通している。維持回路１５０６の負極端子は、開始回路１５０４を介して間接的か、又はメカニカル・スイッチ１５１０を閉じることによって直接的かのいずれかによって、カソード１０６と電気的に連通させた状態で接地され得る。後者の直接接続は維持回路１５０６の負極端子から、磁気コア誘電子１５０８、絶縁ダイオード１５１２、スイッチ１５１０及び電源の負極端子１３２を順に介して、カソード１０６へと電子を流すことを可能にする。本実施例では、磁気コア誘電子１５０８は５０ミリヘンリーのインダクタンスを有するが、別の場合には他の適したインダクタンスに代えられてもよい。
【０１８５】
本実施例では、パルス供給回路１５００を用いて、カソード１０６とアノード１０８との間に、所望の放射線フラッシュを発生する放電パルスを発生する。これを達成するためには、パルス供給回路１５００は４８０Ｖ／６０ＨｚのＡＣ電力を受け取り、該電力はＤＣ電圧を発生するためのＤＣ電源１５１４によって整流され、複数のコンデンサを充電するために用いられる。さらに具体的には、本実施例では、コンデンサは並列接続された第１及び第２のコンデンサ１５２０及び１５２２を含む。本実施例では、第１及び第２のコンデンサの各々は７９００μＦのキャパシタンスを有するが、別の場合には、他の適したコンデンサに代えられてもよい。本実施例では、パルス供給回路１５００は、すべて図１５に示したように構成された、ダイオード１５２４及び１５２６、抵抗器１５２８、１５３０、１５３２及び１５３４、並びにダンプ・リレー１５３６をさらに備える。本実施例では、抵抗器１５２８、１５３０、１５３２及び１５３４は６０Ω、５Ω、２０ｋΩ、及び２０ｋΩの抵抗をそれぞれ有する。
【０１８６】
本実施例では、必要に応じて、コンデンサを放電し、放電パルスを発生させるために、パルス供給回路１５００は放電スイッチを備える。さらに具体的には、本実施例では、放電スイッチは図２に示したコントローラ１７０と連通しているシリコン制御整流器（ＳＣＲ）１５４０を備える。理解されるであろうが、ＳＣＲ１５４０は、ＳＣＲ１５４０が導通し始め且つそこを流れる電流がＳＣＲの固有の保持電流を超える間、導通し続けるのに応じて、ゲート電圧がコントローラ１７０によってＳＣＲ１５４０に印加されるまでは、導通しない。したがって、ＳＣＲ１５４０は、パルス供給回路のコンデンサが放電させられるのに応じ、ゲート電圧がコントローラ１７０によってＳＣＲ１５４０に印加されるまでは、パルス供給回路１５００のコンデンサを放電させない。この本実施例では誘電子１５４２を通して、本実施例では４．６マイクロヘンリーのインダクタンスを有する。別の場合には、他の適したタイプの放電スイッチに代えられてよい。
【０１８７】
動作
図２及び１５を参照すると、本実施例では、コントローラ１７０、又はさらに具体的にはそのプロセッサ回路１７２は、以下にさらに詳細に記載するように、コンピュータ読み取り可能な媒体１７４に格納された実行可能な命令コードを含むルーチンによって設定されて、流体循環システム１４０及び電源供給システム１３０の関連する構成要素と通信を行って装置１００を用いて放射線フラッシュを発生させる。
【０１８８】
図３〜５に関連して上にさらに詳細に記載したように、プロセッサ回路１７２はまず流体循環システム１４０に信号を送って装置に液体及びガスを循環させて、液体及びガスの渦巻き状の流れを発生させるように命令される。本実施例では、渦巻き状の液体の流れは約１７〜２０気圧の圧力で液体渦巻き流発生器３２４まで運ばれる。そのような高い圧力は得られるフラッシュ中にエンベロープが曝露される可能性を抑え易いことは有利である。
【０１８９】
次いで、プロセッサ回路１７２は電源システム１３０の種々の構成要素と通信を行って、そのような構成要素にカソード１０６とアノード１０８との間にアークを開始させること、そのアークを維持させること、アイドル電流を用いてフラッシュに先行すること、次に放電パルスを発生させて放射線フラッシュを生成することという順序を実行するように命令される。
【０１９０】
さらに具体的には、最初の始動時に、メカニカル・スイッチ１５１０は開位置にある。プロセッサ回路１７２は始動信号を開始回路１５０４、維持回路１５０６及びパルス供給回路１５００に送信してこれら装置の各々をオンさせるように命令される。このようにして、開始回路１５０４及びパルス供給回路１５００内のコンデンサは充電を開始する。維持回路１５０６はカソード１０６とアノード１０８との間にアークを確立するのに十分な電圧を発生しないので、アークが確立されるまでは必要とされない。アイドル電流供給１５０２はまだ電流を発生しておらず、プロセッサ回路１７２からの適した制御信号の受信を待っている。
【０１９１】
開始回路１５０４内の内部コンデンサが、本実施例では最大３０ｋＶであるアーク破壊（確立）のための閾値電圧に達するや、コンデンサは最大１０Ａの電流を運んでカソード１０６とアノード１０８との間にアークを確立する。アークが確立されるとすぐに、維持回路１５０６は開始回路１５０４を介して間接的に１５Ａの維持電流を送ってアークを維持することができる。装置１００の電流センサ（図示せず）はプロセッサ回路１７２に信号を送って、安定したアークが確立されたことを表示させる。そのような信号が受信されると、プロセッサ回路１７２は開始回路１５０４に信号を送ってそれ自体をオフにするように命令され、メカニカル・スイッチ１５１０の電気式アクチュエータに制御信号を送ってメカニカル・スイッチを閉じさせ、これによって維持回路１５０６が開始回路１５０４をバイパスできるようにさらに命令される。換言すれば、スイッチ１５１０を閉じることによって、磁気コア誘電子１５０８、絶縁ダイオード１５１２及びスイッチ１５１０を介して、維持回路１５０６の負極端子をカソード１０６と連通させる。したがって、スイッチ１５１０が閉じられると、維持回路１５０６は１５Ａの維持電流をカソード１０６とアノード１０８との間に流し続ける。
【０１９２】
フラッシュが望まれる場合、コントローラ１７０のプロセッサ回路１７２はまずアイドル電流回路１５０２に信号を送って適したアイドル電流を供給するように命令され、この後、このコントローラはパルス供給回路１５００に信号を送って放電パルスを発生させる。
【０１９３】
さらに具体的には、本実施例では、アイドル電流回路１５０２はアイドル電流を放電パルスに先行する時間間隔だけ発生するように構成される。この時間間隔は液体の流れがエンベロープ１０４を移動するのに必要な流体通過時間よりも長い。したがって、流体通過時間が約３０ミリ秒である実施例では、アイドル電流回路はアイドル電流を少なくとも３０ｍｓ間発生するように構成される。
【０１９４】
本明細書中で先に考察したように、本実施例では、アイドル電流回路１５０２はアイドル電流が典型的には１Ａ以下である従来のフラッシュランプよりもずっと高いアイドル電流を発生するように構成される。本明細書中で先に考察したように、そのような高いアイドル電流は、得られる放射線フラッシュの一貫性及び再現性を著しく改善するので有利である。さらに具体的には、本実施例では、アイドル電流回路は少なくとも約１００Ａのアイドル電流を発生するように構成される。
【０１９５】
またさらに具体的には、本実施例では、アイドル電流回路は少なくとも約４００Ａのアイドル電流を少なくとも約１００ｍｓの持続時間だけ有効に発生するように構成される。これを達成するために、本実施例では、プロセッサ回路１７２はアイドル電流回路１５０２に３８５Ａの所望の電流出力を指定するデジタル信号を送信するように支持される。このデジタル信号に応答して、アイドル電流回路１５０２は指定の電流３８５Ａを印加し始める。この電流が維持回路１５０６によって供給される１５Ａに加えられると、所望の４００Ａの電流がカソード１０６とアノード１０８に得られる。
【０１９６】
約１００ｍｓ後、プロセッサ回路１７２はゲート電圧をＳＣＲ１５４０に印加するように命令され、これによってパルス供給回路１５００のコンデンサに誘電子１５４２及び閉じられたメカニカル・スイッチ１５１０を介して放電させることによりカソード１０６とアノード１０８との間に所望の放電パルスを発生させ、したがって所望の放射線フラッシュを生成させる。本実施例では、フラッシュ中に装置１００から出力される放射線エネルギは約５０ｋＪである。
【０１９７】
パルス供給回路１５００が上記様式で放電すると、絶縁ダイオード１５１２はパルス供給回路からのその放電から、維持回路１５０６及びアイドル電流回路１５０２を保護する。高電圧装置である開始回路１５０４は、この時点では開始回路１５０４はオフであると共にメカニカル・スイッチ１５１０によって保護されてもいるので、この放電からの保護を必要としない。
【０１９８】
ゲート電圧がＳＣＲ１５４０に印加されてフラッシュを発生させるのとほぼ同時に、プロセッサ回路は制御信号を廃棄弁１６０に送信して廃棄弁に再循環出口１６４を閉じさせ且つ廃棄出口１６６を開放させて、フラッシュ時にエンベロープ１０４内の液体及びガスを廃棄させ始めるようにさらに命令される。プロセッサ回路１７２は分離及び精製システム１４２に信号を送って、液体補充入口１９０及びガス補充入口１９２を介して補充用の液体及びガスを受け取らせ始めて、廃棄出口１６６を介して排出された液体及びガスを交換するようにさらに命令される。このすぐ後に（本実施例では、エンベロープ１０４を横断する典型的な流体通過時間よりも著しく長い約１００ｍｓ）、プロセッサ回路１７２は廃棄弁に信号を送って再循環出口１６４を再開放させ且つ廃棄出口１６６を閉じさせるように命令され、同じく、分離及び精製システム１４２に信号を送って液体及びガス補充用入口１９０及び１９２を閉じるように命令される。したがって、フラッシュ時にエンベロープ１０４内に存在した微細な粒状物質で汚染の可能性のある液体の実質的に全部は廃棄されると同時に、システムからの液体及びガスの残りを再循環のために保持する。
【０１９９】
本実施例では、装置１００の連続又はＤＣ動作は多少類似した様式で起こるが、パルス供給回路１５００は必要とされない。開始回路１５０４及び維持回路１５０６は協働して上記のようにアークを確立及び維持する。次いで、アイドル電流回路１５０２は装置１００の連続動作のために主ＤＣ電源回路として使用され得る。上記のように、コントローラ１７０は所望の電流出力を指定するデジタル信号をアイドル電流回路１５０２に送信する。アイドル電流回路１５０２と維持回路１５０４との組み合わされた電流出力はカソード１０６とアノード１０８との間に供給されて所望の連続電流を発生させ、したがって、所望の連続放射線出力を生成させる。
【０２００】
代替例
本明細書に記載の装置１００は、フラッシュランプ又は連続アーク・ランプのいずれかとして２種類の動作が可能であるが、別の場合には、本発明の実施例は必要に応じてこれらの用途の１つのために、カスタマイズ又は特殊化されてよい。
【０２０１】
上記実施例はエンベロープ１０４の内面１０２上を流れる単一の水壁に関連するが、別の場合には、本発明は、例えば、本明細書に記載のフラッシュランプとして使用されるように二重液体壁式アーク・ランプを適合させるために、上記の同一の譲受人の米国特許第６６２１１９９号に開示されたものなどの二重液体壁式アーク・ランプにおいて具現化されてよい。
【０２０２】
図２及び１６を参照すると、装置１００に類似する複数の装置を備えたシステムが、図１６において全体的に１６００で示されている。さらに具体的には、本実施例では、システム１６００は、図２に示した装置１００に各々類似する第１、第２、第３及び第４の装置１６０２、１６０４、１６０６及び１６０８を備える。装置１６０２、１６０４、１６０６及び１６０８は一般的なターゲットに入射する複数の個々の放射線フラッシュを発生するように構成されている。
【０２０３】
本実施例では、装置１６０２、１６０４、１６０６及び１６０８は相互に平行に構成されている。さらに具体的には、本実施例では、装置１６０２、１６０４、１６０６及び１６０８の各々１つは、複数の装置の隣接する１つとは反対の方向に整列される。したがって、本実施例では、複数の装置の各々１つのカソードは、複数の装置の隣接する１つのアノードに隣接している。したがって、装置１６０２、１６０４、１６０６及び１６０８を用いて同時的なフラッシュを発生させる場合、４個のランプの放電パルスから生じる大きな磁界は互いに大きく打ち消す傾向があることは有利である。
【０２０４】
本実施例では、流れ発生器、カソード及び該カソードへの電気的接続部を囲繞する電気的絶縁部があるために、隣接する装置の間隔を近接させることが可能である。したがって、本実施例では、複数の装置１６０２、１６０４、１６０６及び１６０８の各々１つの第１の電極と第２の電極との間の軸線は、複数の装置の隣接する１つの第１の電極と第２の電極との間の軸線から１０ｃｍ未満離間されている。
【０２０５】
本実施例では、システム１６００は、複数の装置の各々の流れ発生器に液体を供給するように構成された単一の循環装置１６２０を備える。この循環装置１６２０は図２に示した流体循環システム１４０に概ね類似しており、図２に示した廃棄弁１６０に類似する廃棄弁１６２２を組み込んでいる。本実施例では、単一の循環装置１６２０は複数の装置各々の排出口から液体及びガスを受け取るように構成されており、ガスから液体を分離するように構成された分離器１６２４を備える。同じく、本実施例では、単一の循環装置１６２０は、本実施例では図２のフィルタ１４４に類似する、液体から粒子汚染を除去するフィルタ１６２６を備える。同様に、本実施例では、単一の循環装置１６２０は、図１６には示していない付加的な入口及び出口を備え、図２に関して記載したものに類似する廃棄出口、ガス補充用入口、及び液体補充用入口を含む。先の実施例の場合のように、液体補充用入口を介して循環装置１６２０によって受け取られた液体は、高絶縁性低導電性の精製水を含む。したがって、本実施例では、単一の循環装置１６２０は、約１０μＳ／ｃｍ未満の導電率を有する水を装置の各々の流れ発生器に供給するように構成されている。
【０２０６】
必要に応じて、装置１６０２、１６０４、１６０６及び１６０８は半導体ウエハに入射する複数の個々の放射線フラッシュを発生するように構成されてよい。したがって、例えば、システム１６００は、半導体ウエハのデバイス側を所望のアニール温度まで急速に加熱するために、同一の譲受人の米国特許第６５９４４４６号又は同一の譲受人の米国特許出願後公開第２００２／０１０２０９８Ａ１号に開示されたフラッシュランプに代えられてよい。このランプによって発生されたフラッシュは必要に応じて同時的であり得る。
【０２０７】
或いは、図２を再度参照すると、システム１６００に代えるよりも、単一の装置１００は必要に応じて、上記同一の譲受人の米国特許第６５９４４４６号又は米国特許公開第２００２／０１０２０９８Ａ１号に開示されたフラッシュランプに代えられてよい。
【０２０８】
同様に、必要に応じて、装置１００に類似する複数の装置は図１６に示したように配置されてよいが、連続放射線出力を供給するための連続ＤＣ電流で操作されてよい。このような装置の組合せ、又は別の場合には単一の装置１００は、必要に応じて、上記同一の譲受人の米国特許第６５９４４４６号又は米国特許公開第２００２／０１０２０９８Ａ１号における予備加熱装置として使用される連続アーク・ランプに代えられてよい。
【０２０９】
さらに一般的には、本発明の具体的な実施例を記載してきたが、添付の特許請求の範囲に従って解釈されるように、そのような実施例は本発明の単なる例示であって、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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