(57)【要約】  本発明は、レーザ・システム内における粒子のフィルタリングのため、およびガス流管理の補助のためのシステムと方法を提供する。一実施形態においては、レーザ装置（１００）が、チャンバ・キャビティ（１３０）を画定する細長いレーザ・チャンバ、およびその中に配置される電極構造（１４０）を含む。電極構造は、カソード（１４６）から離隔されるアノード（１４８）を含む。レーザは、レーザ・チャンバ内に配置される細長いバッフル（１７４）も含む。このバッフルは、チャンバ内において生成される複数の粒子を拘束するように適合されている。このようにすればバッフルが受動フィルタ・システムとして作用し、レーザの動作の間にチャンバ内において生成される粒子のフィルタリングを補助し、さらにガス流管理機能を提供することができる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長いレーザ・チャンバと、
カソードから離して配置されたアノードを含み、前記チャンバ内に配置された電極構造と、
前記チャンバ内において生成される複数の粒子を拘束するように適合され、前記レーザ・チャンバ内に配置された細長いバッフルと、
を含むレーザ装置。
【請求項２】
前記バッフルは、開放気泡発泡体を含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記開放気泡発泡体は、開放気泡金属発泡体を含む請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記開放気泡金属発泡体は、本質的にニッケル、アルミニウム、真鍮、スチール、および銅からなる金属発泡体のグループから選択される請求項３に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記バッフルは、開放気泡・セラミクスを含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記細長いバッフルは、前記レーザ・チャンバを少なくとも部分的に埋めるように適合される請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記電極構造は、さらに、複数の予備イオン化ピンを含み、前記複数の粒子の少なくともいくつかは、前記予備イオン化ピンによって生成される請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記複数の粒子の少なくともいくつかは金属を含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記レーザ・チャンバは、エキシマ・レーザを含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ・チャンバは、能動フィルタ・システムを持たない請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記細長いバッフルは、前記電極構造とほぼ平行である請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項１２】
さらに、前記電極構造の第１の端部に隣接して位置決めされる第１の端部バッフルと、前記電極構造の第２の端部に隣接して位置決めされる第２の端部バッフルを含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記第１と第２の端部バッフルは、開放気泡発泡体を含む請求項１２に記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記第１と第２の端部バッフルは、前記電極構造の前記第１と第２の端部に隣接するガス流パターンを制御するように適合される請求項１２に記載のレーザ装置。
【請求項１５】
さらに前記レーザ・チャンバの端部に配置される光学パッケージを含み、前記第１の端部バッフルは、前記ガス流パターンが前記光学パッケージの上の洗流を防止するように適合される請求項１４に記載のレーザ装置。
【請求項１６】
前記細長いバッフルは、さらに、音波を減衰するために適合される請求項１４に記載のレーザ装置。
【請求項１７】
レーザ・チャンバ・キャビティを形成するケーシングと、
前記レーザ・チャンバ・キャビティ内に配置される電極構造であって、対応する第１と第２のレーザ・チャンバの端部に隣接して配置される第１と第２の端部を有する電極構造と、
前記レーザ・チャンバ・キャビティ内においてガスを循環させるためのガス循環メカニズムと、
前記レーザ・チャンバ・キャビティ内に配置されるバッフル・システムであって、前記ガスを前記電極構造に向けるため、および乱流のないガス流を前記電極構造の第１と第２の端部に提供するために適合されたバッフル・システムと、
を含むレーザ装置。
【請求項１８】
前記バッフル・システムは、前記電極構造に対して概略平行に位置決めされる細長い主バッフルを含む請求項１７に記載のレーザ装置。
【請求項１９】
前記バッフル・システムは、前記第１の電極構造端部に隣接して位置決めされる第１の端部バッフルと、前記第２の電極構造端部に隣接して位置決めされる第２の端部バッフルを含む請求項１７に記載のレーザ装置。
【請求項２０】
前記バッフル・システムは、さらに、前記レーザ・チャンバ・キャビティ内において生成される複数の粒子を拘束するように適合される請求項１７に記載のレーザ装置。
【請求項２１】
さらに、前記第１のレーザ・チャンバ・端部に配置される光学パッケージを含み、前記バッフル・システムは、前記循環するガスが前記光学パッケージの上の洗流を防止するように適合される請求項１７に記載のレーザ装置。
【請求項２２】
前記バッフル・システムは開放気泡発泡体を含む請求項１７に記載のレーザ装置。
【請求項２３】
前記開放気泡発泡体は開放気泡金属発泡体を含む請求項２２に記載のレーザ装置。
【請求項２４】
前記バッフル・システムは前記レーザ・チャンバ・キャビティの約１パーセント（１％）より多くを占める請求項１７に記載のレーザ装置。
【請求項２５】
前記バッフル・システムは、前記レーザ装置が動作している間の前記レーザ・チャンバ・キャビティ内における音響エネルギの少なくとも一部を減衰するように適合される請求項１７に記載のレーザ装置。
【請求項２６】
レーザ装置内のガスから粒子をフィルタリングする方法であって、
チャンバ、前記チャンバ内に配置された電極構造、ガス循環システムを含むレーザ装置を用意するステップと、
前記レーザ・チャンバ内に、開放気泡発泡体を含むバッフル・システムを挿入するステップと、
前記ガス循環システムを係合して前記レーザ・チャンバ内の、複数の粒子を有する前記ガスを循環するステップと、
を含み、前記粒子の少なくともいくつかが前記バッフル・システムによって拘束される方法。
【請求項２７】
前記バッフル・システムは、開放気泡金属発泡体を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記レーザ装置は、さらに光学パッケージを含み、前記バッフル・システムは、さらに前記循環ガスが前記光学パッケージの上の洗流を防止するように適合され、かつ位置決めされる請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記バッフル・システムは、前記電極構造の第１と第２の端部に隣接してそれぞれ配置される第１と第２の端部バッフルを含み、第１と第２の端部バッフルは、前記電極構造の第１と第２の端部におけるガス流パターンを円滑にするように作用する請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
レーザ・チャンバと、
前記チャンバ内に配置されるレーザ用ガスと、
前記チャンバ内のレーザ電極の対と、
前記レーザの発射の間に前記チャンバ内に生成される粒子を収集するように前記チャンバ内に配置される開放気泡金属発泡体と、
を含むエキシマ・レーザ。
【請求項３１】
前記レーザの発射の間における前記電極間の前記ガスのレイジングが、屈折を矯正するように角膜組織の除去するために適した光剥離性のレーザ・ビームを生成する請求項３０に記載のエキシマ・レーザ。
【請求項３２】
前記レーザの発射の間における前記電極間の前記ガスのレイジングは、約１９３ｎｍの波長を有するパルス化されたレーザを生成する請求項３０に記載のエキシマ・レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してレーザ・システムに関し、より詳細に述べれば、レーザ・システム内における粒子のフィルタリングとガス流管理を補助するためのシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス放電レーザは、比較的コヒーレントな光の放電を生成するために、レーザ用ガスが電力源によって励起される分野において一般に知られている。代表的な構成においては、一対の主レーザ電極の間に形成されるレーザ放電ゾーンを有する実質的に密閉された容器またはハウジング内にレーザ用ガスが入れられる。レーザ用ガスは、比較的大きな電圧の印加によって励起され、その結果、適切な光学エレメントを介して指向され、集束される狭い、コヒーレントなビームを提供することの可能な光が生成される。レーザは、通常、選択された動作周波数の電力源に主電極回路を接続することによって、パルス化された態様で作動または発射される。レーザ・ハウジング内には、レーザ放電ゾーンを通るレーザ用ガスのフロー・スルー循環のために、一般に循環ファンが備えられる。
【０００３】
レーザの動作間、特にエキシマまたは横放電レーザにおいては、レーザが発射されるごとにレーザ・ハウジング内に塵粒が形成される。これらの塵粒は、主電極および／またはレーザ放電ゾーンの近傍の関連する予備イオン化ピン等の金属コンポーネントの腐食とレーザ用ガスによる化学化成の組み合わせによって生成される。時間が経つと、生成された塵粒が内部のレーザ・コンポーネントの表面に被着して適正なレーザ動作を妨げる可能性がある。それに加えて、塵粒が光学エレメント上に蓄積することがあり、その結果、レーザ・ハウジングから放出される光ビームの出力に潜在的に有意の低下をもたらす。
【０００４】
レーザの動作に対する塵粒の生成の影響を軽減する努力の中で、多様な塵粒捕集および／またはフィルタ・システムが提案されてきた。その種のシステムは、たとえば機械的なフィルタリングおよび／または電気沈殿のための外部フィルタ・デバイスや関連するガス循環システムを含み、レーザ用ガスから塵粒を除去した後にレーザ光学系とハウジングにフィルタリング済みガスを引き渡している。しかしながらこの種のシステムは、構造コンポーネントの組み立てと、レーザ・ハウジングに入出するレーザ用ガスの関連する循環に関して比較的複雑である。さらに、外部フィルタ・デバイスは、循環速度によってはレーザ用ガスに対する剪断効果を有する可能性があり、それによってガスを加熱し、特にエキシマもしくは横放電レーザ・システムに望ましくない影響を有することがある。
【特許文献１】米国特許出願第２００３／０００４５００号公報
【特許文献２】米国特許第５，３５９，６２０号
【特許文献３】米国特許第５，０２７，３６６号
【特許文献４】米国特許第５，０１８，１６２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ガス放電レーザの動作の間に生成される塵粒の捕集および／またはフィルタリングにおけるさらなる改良、特にレーザ・ハウジング内に直接取り付けるように適合されたコンパクトかつ機能的に効率的な捕集システムを求める継続的な要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、概してレーザ・システムに関し、より詳細に述べれば、レーザ・システム内における粒子のフィルタリングとガス流管理を補助するためのシステムと方法に関する。本発明のシステムならびに方法は、エキシマ・レーザ等の横放電レーザに特に有用であるが、その種のシステムに限定されることはない。
【０００７】
一実施態様においては、本発明のレーザ装置が細長いレーザ・チャンバと当該チャンバ内に配置された電極構造を含む。この電極構造は、カソードから離隔されたアノードを含む。装置は、レーザ・チャンバ内に配置された細長いバッフルを含む。このバッフルは、チャンバ内において生成される複数の粒子を拘束するように適合されている。このようにすれば、バッフルが受動フィルタ・システムとして機能し、レーザの動作の間にチャンバ内において生成された粒子のフィルタリングを補助する。
【０００８】
いくつかの側面においては、バッフルが開放気泡発泡体を含み、特定の側面においては、開放気泡金属発泡体を含む。金属発泡体は、限定する意図ではないがニッケル、アルミニウム、銅、真鍮、スチール、合金等を含む種々の金属から作ることができる。いくつかの実施態様は、カリフォルニア州オークランドに拠点を置くＥＲＧマテリアルズ・アンド・エアロスペース・コーポレーション（ＥＲＧ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ａｅｒｏｓｐａｓｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から商業的に入手可能なデュオセル（Ｄｕｏｃｅｌ）ブランドの開放気泡金属発泡体を使用する。別の側面においては、バッフルが開放気泡・セラミクス、あるいは開放気泡誘電体等を使用する。
【０００９】
いくつかの側面においては、電極構造が複数の予備イオン化ピンを含み、複数の粒子の少なくともいくつかは、この予備イオン化ピンによって生成される。粒子は広範な物質からなり、場合によっては、ニッケルまたは真鍮を含むこともある。これは、たとえば予備イオン化ピンがニッケルまたは真鍮からなるときに生じる。
【００１０】
いくつかの側面においては、レーザ・チャンバが能動フィルタ・システムを持たない。この場合、細長いバッフルが、受動フィルタまたは粒子蓄積システムとして作用する。通常、細長いバッフルは、レーザ・チャンバを少なくとも部分的に埋めるように適合され、特定実施態様においては、チャンバの１パーセントより多くを埋める。１つの側面において、細長いバッフルが電極構造と概略平行になる。その種の位置決めは、たとえばチャンバ内のガス流パターンの制御のはじめ、粒子の低減のために有用である。
【００１１】
特定の側面においては、レーザ装置が電極構造の第１の端部に隣接して位置決めされる第１の端部バッフルと、電極構造の第２の端部に隣接して位置決めされる第２の端部バッフルをさらに含む。これらの端部バッフルもまた金属発泡体等の開放気泡発泡体を含む。端部バッフルは、電極構造の第１と第２の端部に隣接するガス流パターンの制御をはじめ、粒子のフィルタリング機能を提供するように適合される。さらに別の側面においては、レーザ装置がレーザ・チャンバの端部に配置される光学パッケージを含み、端部バッフルの一方もしくは両方は、ガス流パターンが光学パッケージの上で洗流するのを防止する補助となるように適合される。このようにすれば、レーザのパフォーマンスを低下させることになる光学系が粒子物質に影響されなくなるか、あるいは実質的に影響されなくなる。
【００１２】
１つの側面においては、レーザ装置がエキシマ・レーザを含み、チャンバ内にレーザ用ガスが収められる。この装置は、一実施態様において角膜組織の除去するために適した光剥離性(photoablative)のレーザ・ビームを生成する。１つの側面において、角膜組織が除去されて屈折率が矯正される。別の側面においては、レーザが約１９３ｎｍの波長を有するパルス化されたレーザを生成する。このようにして本発明の装置を、視力矯正または向上手順に使用することができる。
【００１３】
本発明の別の実施態様においては、レーザ装置がレーザ・チャンバを形成するケーシングと、レーザ・チャンバ内に配置される電極構造を含む。またこの電極構造は、対応する第１と第２のレーザ・チャンバ端部に隣接して配置される第１と第２の端部を有する。レーザ装置は、レーザ・チャンバ内においてガスを循環させるためのガス循環メカニズムを含む。チャンバ内には、バッフル・システムが配置される。バッフル・システムは、ガスを電極構造に向けるため、および乱流のないガス流を電極構造の端部周囲に提供するように適合されている。これによれば、電極構造の端部の近くにおいて効率的なガス流が達成される。結果として、このほかの場合には生じることのあるミスファイア問題もしくはそのほかの放電の非一様性が低減されるか、排除される。
【００１４】
本発明はさらに、レーザ装置内のガスから粒子をフィルタリングする一例の方法を提供する。一実施態様においては、チャンバ、電極構造、ガス循環システムを有するレーザ装置が用意される。この方法は、レーザ・チャンバ内に開放気泡・バッフル・システムを挿入し、ガス循環システムに係合して、レーザ・チャンバ内のガスを循環することを含む。ガスは、その中に含まれる複数の粒子を有し、少なくともその粒子のいくつかは、バッフル・システムによって拘束される。一態様においては、バッフル・システムは第１と第２の電極構造端部において、ガス流パターンを円滑にするように作用する。
【００１５】
以上の要約は、本発明に従った実施態様の全般概要を与えるに過ぎない。本発明のこのほかの目的、特徴、および利点については、以下の詳細な説明、付随する特許請求の範囲、および添付図面から完全に明らかなものとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、レーザ・システム内における粒子のフィルタリングとガス流管理を補助するためのシステムと方法の例を提供する。本発明の一実施形態を図１に示すが、そこにはレーザ・システム内において使用するためのレーザ装置１００が示されている。レーザ装置１００は、第１の端部・プレート１１２と第２の端部板１１４に結合されたケーシング１１０を有する。ケーシング１１０と端部板１１２、１１４は、装置１００内におけるレーザ・チャンバのガス封じ込めキャビティ１３０の形成を助けている（図２参照）。レーザ装置１００は、端部１１２、１１４にそれぞれ配置された光学パッケージ１１６とそれに関連するミラー・アッセンブリ１５８を含む。さらに装置は、レーザ・ファン・モータ１２２を電源へ結合するための電源コネクタ１１８を含む。
【００１７】
図２は、ケーシング１１０を除いたレーザ装置１００を示しており、それによってレーザ・チャンバ・キャビティ１３０内に囲い込まれるガス循環デバイス１２０と電極構造１４０が示されている。一実施形態におけるガス循環デバイス１２０は、ファン１２０の周囲に沿って配置された複数のブレード１２８を有する回転ファンである。ファン１２０は、第１の端部板１１２に、またはその近くに配置された第１のヒンジまたはベアリング・ポイント１２４と第２の端部板１１４に、またはその近くに配置された第２のヒンジ・ポイント１２６の間に結合されている。モータ１２２が動作してファン１２０を回転させ、ファン１２０の回転がレーザ・チャンバ・キャビティ１３０内におけるガスの循環を生じさせる。ガス（図示せず）は、ハロゲン化希ガスを含む当業者が周知の広範なガスを含むことができる。たとえば、レーザ用ガスは、フッ素、塩素、クリプトン、アルゴン、キセノン、ヘリウム、ネオン等を含む。レーザ・チャンバ・キャビティ１３０内におけるガスの移送または循環が矢印１５６によって示されている。
【００１８】
循環デバイス１２０は、レーザ・チャンバ・キャビティ１３０内においてレーザ用ガスが電極構造１４０を通過するように振り向ける。一実施形態においては、循環デバイス１２０が概略で電極構造１４０の電極間にレーザ用ガスを振り向ける。電極構造１４０の端子間に電圧が印加され、レーザ技術の当業者に周知のとおり光が生成される。この光は、第２の端部板１１４の近くに配置されたミラー・アッセンブリ１５８と、端部１１２の近くに配置された光学パッケージ１１６の補助の下に向けられる。この光は、光学パッケージ１１６内のウインドウ（図示せず）を介してレーザ装置１００から放出される。レーザ・システムの動作について記した追加の詳細は、２００３年１月２日に公開され、本発明の譲受人に譲渡された『インターフェース・フォア・レーザ・アイ・サージャリ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｅｙｅ  Ｓｕｒｇｅｒｙ）』と題された特許文献１に開示されており、当該特許文献の完全な開示は、すべての目的について引用例としてここに援用される。
【００１９】
図３に示されているとおり、電極構造１４０は、表面に配置された１ないしは複数のハンドル１４４を有するベース・プレート１４２に結合されている。一実施形態においては、ベース・プレート１４２が、ケーシング１１０および／または端部板１１２、１１４に結合され、レーザ装置１００内でレーザ・チャンバ・キャビティ１３０を区画する。このようにすれば、ベース・プレート１４２と電極構造１４０をレーザ装置１００から取り外してチャンバ・キャビティ１３０にアクセスすることが可能になり、電極構造１４０の研ぎ直し等を行うことができる。ベース・プレート１４２は、ボルト、ねじ等によって結合される取付構造１５２を有する。電極構造１４０は、アノード１４８とカソード１４６を含み、これらは図４にもっともよく示されているとおり、互いに離隔されてその間にレイジング領域１６２を形成している。アノード１４８とカソード１４６は、レイジング領域１６２を通過するレーザ用ガスを横切る大電圧を印加するための複数の一次電極を含む。アノード１４８は、図３に示されているとおり、複数のグラウンド・ストリップ１５０を経由して取付構造１５２に接地される。
【００２０】
電極構造１４０は、さらに、図３、４から確認できるとおり複数の予備イオン化ピン１５４を含む。予備イオン化ピンは、好ましくは対として整列させられ、ピンの各対は、それらの間に小さいギャップを有する。一実施形態においては、このギャップが約１００分の４０（０．０４０インチ）台であるが、正確なギャップは、特定の実施形態に依存する。一実施形態においては、予備イオン化ピン１５４がニッケルからなるが、真鍮、銅、タングステン、貴金属、合金等を使用することもできる。予備イオン化ピン１５４は、アノード１４８とカソード１４６の間に高電圧パルスが印加される直前にレーザ用ガス内にアークを作る。この種の構成は、レーザ光を生成するための電気エネルギの滑らかな放電を助ける。
【００２１】
図５に示されているとおり、ファン１２０の端部と第１の端部板１１２の間にギャップ１６０が存在する。本発明以前においては、レーザ装置１００の動作が、矢印１６４によって示されるようなギャップ１６０内の乱流ガスをもたらしていた。この乱流ガスは、アノード１４８とカソード１４６の間に不安定な電気アークを招く。これは、アノード１４８とカソード１４６の端部の近傍にミスファイア領域１６６を形成する。その結果、ガス交換がクリーンかつ一様ではなくなり、アノード１４８とカソード１４６の間の電気アークが不安定になっていた。この問題の予備的な調査の間に、発明者らは、ギャップ１６０内にプレート状の構造を配置すると、より層状に近い流れが電極構造１４０の端部の近くにもたらされることを発見した。特に、ミスファイア領域１６６内のミスファイアが低減され、あるいは排除された。
【００２２】
一実施形態においては、改善されたガス流特性が、ギャップ１６０内に第１と第２の端部バッフル１７０、１７２を挿入することによって電極構造１４０の端部近傍で達成された。図６にもっともよく現れているが、一実施形態においては、第１の端部バッフル１７０と第２の端部バッフル１７２がギャップ１６０内の流れをブロックするための構造を含んでいる。別の実施形態においては、端部バッフル１７０、１７２が電極構造１４０の端部周りの流れを管理するための開放気泡構造を含む。これによれば、ギャップ１６０を埋めるか、実質的に埋めることによって、電極構造１４０の端部近傍の不安定な流れのパターンが低減されるか排除される。その結果としてガス交換がより一様になり、アノード１４８とカソード１４６の間の電気アークがより安定する。改善されたレーザ１００のパフォーマンスがもたらされる。
【００２３】
ガス流管理を用いた補助に加えて、端部バッフル１７０、１７２の開放気泡構造が、以下に詳細を述べるとおり、受動粒子蓄積システムを提供する。一実施形態においては、開放気泡構造がセラミクスまたは金属を含む。特定の実施形態においては、端部バッフル１７０、１７２の開放気泡構造が開放気泡金属発泡体を含む。いくつかの実施形態においては、開放気泡発泡体がアルミニウム、真鍮、銅、ニッケル、スチール、貴金属、これらの合金または組み合わせ、セラミクス、またはそのほかの誘電体等から選択される。
【００２４】
開放気泡は、種々の形状ならびに構成を有することが可能である。特定の実施形態においては、開放気泡が１２面体気泡構造を有するが、別の実施形態においては、気泡が不規則な形状を有する。その種の材料は、機械加工容易であり、切り取りと圧縮を介して、すべてが本発明の範囲内となる所望の形状と密度に成形可能である。いくつかの実施形態においては、バッフル１７０、１７２内のオープンすなわち気泡が形状および／またはサイズにおいてランダムである。特定の実施形態においては、バッフル１７０、１７２の全体的な気孔率が、概してバッフル全体を通じて一様である。このようにすれば、３次元においてガス流を遅らせ、または停止するようにバッフルを適合させることができる。一実施形態においては、バッフル１７０、１７２が連続する３次元の開放気泡のブロックまたはピースを含む。
【００２５】
第１と第２の端部バッフル１７０、１７２の開放気泡発泡体構造は、受動粒子蓄積システムを含む。レーザ装置１１０の作動は、チャンバ・キャビティ１３０内において複数の粒子を生成する。これらの粒子は、場合によっては、レーザ用ガスと予備イオン化ピン１５４の間の相互作用から発生する。たとえば、ニッケルを含む予備イオン化ピン１５４と、フッ素を含むレーザ用ガスは、チャンバ・キャビティ１３０内においてフッ化ニッケル（ＮｉＦ）粒子を生成する。これらの粒子は、フィルタリングがなされないと、光学パッケージ１１６、ミラー・アッセンブリ１５８、レーザ装置１００内部のそのほかの表面上に析出し、レーザ１００の動作を低下させる。またこれらの粒子は、一貫性のない電圧降伏と放電形成を招くことがあり、電極間もしくはそれらの近傍にトレース・パスを形成してミスファイア等を生じさせることがある。そのため、本発明のバッフル・システムは粒子を減ずるか、あるいは端部バッフル１７０、１７２内に拘束する手段を提供する。この種のバッフル・システムは、一例の受動粒子蓄積システムを提供し、従来のフィルタ・デバイスに対して多くの利点を提供する。
【００２６】
たとえば別のシステムは、レーザ・チャンバからレーザ用ガスの一部もしくは全部を引き込み、それをフィルタに通し、フィルタリング後のガスをレーザ・チャンバに戻す能動フィルタ・デバイスを含むことがある。そのデバイスは、レーザ・チャンバからガスを引き込み、フィルタに強制し、さらにチャンバにガスを戻す別体のブロアまたはファンを有することができる。別のフィルタ・デバイスにおいては、ブロアがチャンバの循環ファンに結合されるか、循環ファンと同一のモータを共有し、フィルタのブロアとチャンバのファンが同一もしくは類似の速度で動作する。この構成の１つの問題は、フィルタ・デバイスのブロアが、循環ファンに望まれるより高い速度での動作を必要とすることがあり得るという事実である。その種の場合、フィルタ・デバイスのブロアは、レーザ用ガスがフィルタと関連するブロアを通過するときにそれを剪断する傾向を有し、それがガスの温度を上昇させる。レーザ用ガスに対する熱の追加は望ましくなく、特に、レーザ装置１００を一例の実施形態とするエキシマ・レーザにおいては望ましくない。
【００２７】
以上とは対照的に本発明は受動粒子蓄積システムを採用している。その結果、一実施形態の循環ファン１２０は、チャンバ・キャビティ１３０内のレーザ用ガスの循環に最適な回転速度で動作する。たとえば一実施形態においては、循環ファン１２０が毎分約８００回転（８００ＲＰＭ）から約２８００ＲＰＭまでの間で動作し、特定の実施形態においては、約１８００ＲＰＭで動作する。一実施形態においては、本発明の受動粒子蓄積システムが、能動粒子フィルタ・デバイスを不要にする。その種の受動システムの利点には、限定する意図ではないが、レーザ１００のコスト削減、レーザ用ガス品質と安定性の改善、より短いレーザ・チャンバ・キャビティ１３０等の利点が含まれる。
【００２８】
本発明の別の利点は、端部バッフル１７０、１７２の潜在的用途が含まれ、光学パッケージ１１６を保護する。また端部バッフル１７０、１７２は、ミラー・アッセンブリ１５８（図２参照）のための保護も提供する。前述したとおり、能動ガス・フィルタリング・デバイスを有するシステムは、レーザ・チャンバ内の光学パッケージの上のガス流を洗流させる。これは、フィルタが順次粒子物質を蓄積し、その結果、通過するレーザ用ガスから粒子を充分にフィルタリングできなくなることから能動フィルタ・デバイスにおける問題となる可能性がある。能動フィルタ・デバイスの戻りガスは、光学パッケージの上をチャンバ・キャビティ１３０に戻される流れが減少する。光学パッケージのこの減少した流れの洗流は、チャンバ・キャビティ１３０内のほとんどフィルタリングされないレーザ用ガスが、クリーンなガスと置換されずに粒子物質で光学パッケージを曇らせ、あるいはぼやけるさせる。一実施形態においては、端部バッフル１７０、１７２がチャンバ・キャビティ１３０の端部の近傍における粒子の流れを抑える補助となり、ゲート付きバッフル・システムとともに使用することができる。光学系の洗流を抑えるか、あるいは排除するためのゲート付きバッフル・システムについての追加の詳細は、特許文献２、特許文献３、および特許文献４の中で提供されており、当該特許文献の完全な開示は、すべての目的について参照によりこれに援用されている。
【００２９】
本発明の一実施形態においては端部バッフル１７０、１７２が作用して光学パッケージ１１６にわたるレーザ用ガスの洗流を防止するか、あるいは防止する補助となる。これは、たとえば、内側のレーザ・チャンバの端部と循環ファン１２０の間に端部バッフル１７０、１７２を配置する結果として生じる。この構成は、受動フィルタ・システムを有するレーザ装置１００に有利である。別の実施形態においては、この装置が能動フィルタ・デバイスを有するレーザ・システムにも有利となる。
【００３０】
さらに、開放気泡端部バッフル１７０、１７２は、チャンバ・キャビティ１３０内の音響エネルギを減衰もしくは低下させる補助となる。装置１００の一般的な動作は、電極構造１４０のパルス化された着火からポッピング・ノイズを生成する。端部バッフル１７０、１７２は、レーザ１００の動作間に生成されるこのノイズの一部を吸収し、より静かなレーザ１００をもたらす。
【００３１】
本発明の別の実施形態においては、図７〜１０に示したとおり、装置１００が、主バッフル１７４を含むバッフル・システムを有する。もっともよくは図９に示されているが、主バッフル１７４は循環ファン１２０に隣接して位置決めされる細長いバッフルを構成する。主バッフル１７４は、循環ファン１２０の回転の間におけるチャンバ・キャビティ１３０内のガス流をさらに制御するように動作する。特定の実施形態においては、主バッフル１７４が、循環ファン１２０に対して概略で平行となるように位置決めされる。別の実施形態においては、主バッフル１７４がアノード１４８とカソード１４６に対して概略で平行となるように配置される。主バッフル１７４は、本発明に従って、サウンドをさらに減衰させる機能、粒子をさらに蓄積する機能、ガス流をさらに管理する特性を提供する。一実施形態においては、主バッフル１７４が開放気泡・バッフルを含み、特定の実施形態は、アルミニウム、銅、ニッケル、真鍮、スチール、貴金属、それらの合金または組み合わせ等からなる開放気泡金属バッフルを含む。また主バッフル１７４は、開放気泡のセラミクスまたはそのほかの誘電体等を含むこともできる。主バッフル１７４の気泡構造は、端部バッフル１７０、１７２について前述したものに類似もしくは同一とすることができる。
【００３２】
当業者は認識することになろうが、本発明の種々の実施形態は、異なるサイズと構成を有するバッフル・システムを使用することができる。たとえば、一実施形態においてはバッフル・システムが主バッフル１７４だけを含み、端部バッフル１７０、１７２を伴わない。その種の実施形態においては、主バッフルが、バッフル・システムがなければ空になるレーザ・チャンバ・キャビティ１３０の約１パーセント（１％）から約６０パーセント（６０％）までの間を占有する。別の実施形態においては端部バッフル１７０、１７２が主バッフル１７４とともに使用される。この場合においては、端部バッフル１７０、１７２と主バッフル１７４がレーザ・チャンバ・キャビティ１３０の約２パーセント（２％）から約９０パーセント（９０％）までの間を占有することになり、装置１００にバッフル・システムがなければそこは空になる。上記に加えて、バッフル・システムは、端部バッフル１７０、１７２だけを含むこともできる。この場合、端部バッフル１７０、１７２がギャップ１６０を埋めるか実質的に埋めるように作用し、それとともに、それらがないときは空となるレーザ・チャンバ・キャビティ１３０の約１パーセント（１％）から約８０パーセント（８０％）を埋める。チャンバを埋めるこのほかのパーセンテージについても、本発明の範囲内において可能である。さらに注意する必要があるが、ここに述べたパーセンテージは、バッフル１７０、１７２、１７４の多孔性の性質を考慮していない。むしろこれらのパーセンテージは、バッフル（１ないしは複数）の外寸によって計算されるとおりの全体的な体積を基礎としている。
【００３３】
単一の端部バッフル１７０または１７２だけを単独で、あるいは主バッフル１７４とともに使用する代替実施形態もまた本発明の範囲に含まれる。たとえば、一実施形態は、レーザ・チャンバ・キャビティ１３０内における粒子物質から光学パッケージ１１６を保護するため、または保護を補助するために端部バッフル１７０を有することだけを必要とする。
【００３４】
レーザ１００の効率的な動作の前に、レーザ・チャンバ・キャビティ１３０内のすべての構造の表面が、レーザ用ガスを用いた初期反応プロセスを通じて不活性化される。従来のデバイスは、通常、大きなマスまたは大きな表面積をレーザ・チャンバ内に導入することを避けていた。しかしながら本発明の発明者らは、バッフル１７０、１７２、および／または１７４の追加が不活性化の時間を有意に追加しないことを発見した。さらに一実施形態においては、レーザ装置１００が能動フィルタ・システムを含まず、いくつかの実施形態においては、それがより小さいレーザ装置１００をもたらす補助となる。
【００３５】
以上説明してきたが、それにもかかわらず多くのこのほかのシステム、機能、方法、およびそれらの組み合わせが本発明に従って可能である。したがって、本発明は、特定の実施形態ならびにその図面を参照して説明されているが、実施形態ならびに図面は単なる例示に過ぎず、本発明を限定することはない。むしろ本発明の範囲は、付随する特許請求の範囲によってのみ純粋に決定されるべきとする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に従ったレーザ装置の全体図である。
【図２】外側ハウジングの一部を取り除いた図１のレーザ装置の全体図である。
【図３】本発明のレーザ装置とともに使用するための電極構造の全体図である。
【図４】本発明に従ったレーザ・チャンバの内側を示した全体図である。
【図５】本発明に従ったレーザ・チャンバの端部ならびに電極構造の端部を示した上面図である。
【図６】本発明に従った第１と第２の端部バッフルを含むレーザ装置の全体図である。
【図７】レーザ・チャンバ内に位置決めされる端部バッフルおよび主バッフルの上面図である。
【図８】本発明に従った主バッフルを含むレーザ装置の中央断面図である。
【図９】図８のレーザ装置の等角断面図である。
【図１０】本発明に従ったバッフル・システムを示したレーザ装置の全体図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年6月2日(2005.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長いレーザ・チャンバと、
カソードから離して配置されたアノードを含み、前記チャンバ内に配置された電極構造と、
前記チャンバ内において生成される複数の粒子を拘束するように適合され、前記レーザ・チャンバ内に配置された細長いバッフルと、
を含み、前記細長いバッフルが前記レーザ・チャンバを少なくとも部分的に占めるように適合されているレーザ装置。
【請求項２】
前記バッフルは、オープンセル発泡体を含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記オープンセル発泡体は、オープンセル金属発泡体を含む請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記オープンセル金属発泡体は、本質的にニッケル、アルミニウム、真鍮、スチール、および銅からなる金属発泡体のグループから選択される請求項３に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記バッフルは、オープンセル・セラミクスを含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記電極構造は、さらに、複数の予備イオン化ピンを含み、前記複数の粒子の少なくともいくつかは、前記予備イオン化ピンによって生成される請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記複数の粒子の少なくともいくつかは金属を含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記レーザ・チャンバは、エキシマ・レーザを含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記レーザ・チャンバは、能動フィルタ・システムを持たない請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記細長いバッフルは、前記電極構造とほぼ平行である請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
さらに、前記電極構造の第１の端部に隣接して位置決めされる第１の端部バッフルと、前記電極構造の第２の端部に隣接して位置決めされる第２の端部バッフルを含む請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記第１と第２の端部バッフルは、オープンセル発泡体を含む請求項１２に記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記第１と第２の端部バッフルは、前記電極構造の前記第１と第２の端部に隣接するガス流パターンを制御するように適合される請求項１２に記載のレーザ装置。
【請求項１４】
さらに前記レーザ・チャンバの端部に配置される光学パッケージを含み、前記第１の端部バッフルは、前記ガス流パターンが前記光学パッケージの上の洗流を防止するように適合される請求項１４に記載のレーザ装置。
【請求項１５】
前記細長いバッフルは、さらに、音波を減衰するために適合される請求項１４に記載のレーザ装置。
【請求項１６】
レーザ・チャンバ・キャビティを形成するケーシングと、
前記レーザ・チャンバ・キャビティ内に配置される電極構造であって、対応する第１と第２のレーザ・チャンバの端部に隣接して配置される第１と第２の端部を有する電極構造と、
前記レーザ・チャンバ・キャビティ内においてガスを循環させるためのガス循環メカニズムと、
前記レーザ・チャンバ・キャビティ内に配置される、オープンセル発泡体を含むバッフル・システムであって、前記ガスを前記電極構造に向けるため、および乱流のないガス流を前記電極構造の第１と第２の端部に提供するために適合されたバッフル・システムと、
を含むレーザ装置。
【請求項１７】
前記バッフル・システムは、前記電極構造に対して概略平行に位置決めされる細長い主バッフルを含む請求項１６に記載のレーザ装置。
【請求項１８】
前記バッフル・システムは、前記第１の電極構造端部に隣接して位置決めされる第１の端部バッフルと、前記第２の電極構造端部に隣接して位置決めされる第２の端部バッフルを含む請求項１６に記載のレーザ装置。
【請求項１９】
前記バッフル・システムは、さらに、前記レーザ・チャンバ・キャビティ内において生成される複数の粒子を拘束するように適合される請求項１６に記載のレーザ装置。
【請求項２０】
さらに、前記第１のレーザ・チャンバ・端部に配置される光学パッケージを含み、前記バッフル・システムは、前記循環するガスが前記光学パッケージの上の洗流を防止するように適合される請求項１６に記載のレーザ装置。
【請求項２１】
前記オープンセル発泡体はオープンセル金属発泡体を含む請求項１６に記載のレーザ装置。
【請求項２２】
前記バッフル・システムは前記レーザ・チャンバ・キャビティの約１パーセント（１％）より多くを占める請求項１６に記載のレーザ装置。
【請求項２３】
前記バッフル・システムは、前記レーザ装置が動作している間の前記レーザ・チャンバ・キャビティ内における音響エネルギの少なくとも一部を減衰するように適合される請求項１６に記載のレーザ装置。
【請求項２４】
レーザ装置内のガスから粒子をフィルタリングする方法であって、
チャンバ、前記チャンバ内に配置された電極構造、ガス循環システムを含むレーザ装置を用意するステップと、
前記レーザ・チャンバ内に、オープンセル発泡体を含むバッフル・システムを挿入するステップと、
前記ガス循環システムを係合して前記レーザ・チャンバ内の、複数の粒子を有する前記ガスを循環するステップと、
を含み、前記粒子の少なくともいくつかが前記バッフル・システムによって拘束される方法。
【請求項２５】
前記バッフル・システムは、オープンセル金属発泡体を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記レーザ装置は、さらに光学パッケージを含み、前記バッフル・システムは、さらに前記循環ガスが前記光学パッケージの上の洗流を防止するように適合され、かつ位置決めされる請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記バッフル・システムは、前記電極構造の第１と第２の端部に隣接してそれぞれ配置される第１と第２の端部バッフルを含み、第１と第２の端部バッフルは、前記電極構造の第１と第２の端部におけるガス流パターンを円滑にするように作用する請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
レーザ・チャンバと、
前記チャンバ内に配置されるレーザ用ガスと、
前記チャンバ内のレーザ電極の対と、
前記レーザの発射の間に前記チャンバ内に生成される粒子を収集するように前記チャンバ内に配置されるオープンセル金属発泡体と、
を含むエキシマ・レーザ。
【請求項２９】
前記レーザの発射の間における前記電極間の前記ガスのレイジングが、屈折を矯正するように角膜組織の除去するために適した光剥離性のレーザ・ビームを生成する請求項３０に記載のエキシマ・レーザ。
【請求項３０】
前記レーザの発射の間における前記電極間の前記ガスのレイジングは、約１９３ｎｍの波長を有するパルス化されたレーザを生成する請求項３０に記載のエキシマ・レーザ。
【請求項３１】
前記細長いバッフルが前記レーザ・チャンバ・キャビティの約１パーセント（１％）から約６０パーセント（６０％）までの間を占める請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３２】
前記細長いバッフルが前記レーザ・チャンバ・キャビティの約１パーセント（１％）から約９０パーセント（９０％）までの間を占める請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３３】
前記オープンセル発泡体が不規則なサイズと形を持つ複数のオープンを含む請求項１６項記載のレーザ装置。
【国際調査報告】
2007507858.tif 000013
2007507858.tif 000014