(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
間にガスが満たされ該ガス中でパルス化放電を引き起こす二つの電極（１０１，１０２）と、軸線が前記放電の軸線と一致しているＸ線予備イオン化ビーム（１０４）を前記ガスに導くためのマスクとを備えたパルス化ガスレーザーであって、
少なくとも一つの前記電極（１０１）が、前記電界の横方向の増強を二つの前記電極の間で可能とするように、平坦部分と該平坦部分を挟んだ前記電極の両端部に設けられて前記平坦部分に対して隆起する二つの隆起した側方部分（１１１，１２１）とを備えるように形成され、
前記マスクはＸ線に関するプログレッシブマスク（１０３）として構成され、前記電界の増強によって前記放電の縁部に生じる前記放電の均一性の欠如を補うために、前記Ｘ線予備イオン化ビームを前記放電の中心から前記放電の縁部に向けて徐々に弱めることを特徴とするパルス化ガスレーザー。
【請求項２】
前記電極の前記平坦部分に対する前記隆起した前記側方部分（１１１，１２１）の高さは、前記二つの電極（１０１，１０２）の間の距離の１００分の１であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー。
【請求項３】
前記プログレッシブマスク（１０３）は、前記Ｘ線を吸収し、且つ前記Ｘ線の吸収が最大である前記二つの隆起した側方部分（１１１，１２１）に対向する位置から、前記Ｘ線の吸収がゼロである中心孔（１３３）に向けて、その厚みが徐々に薄くされているプレートにより形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザー。
【請求項４】
前記Ｘ線を吸収する前記プレート（１０３）の厚みは、前記Ｘ線の吸収曲線（１０６）の外形が前記二つの隆起した側方部分の間の前記電界の変化に適合するように徐々に薄くされていることを特徴とする請求項３に記載のレーザー。
【請求項５】
前記Ｘ線を吸収する前記プレート（１０３）は、その片方の表面の前記二つの隆起した側方部分に対応する領域からもう片方の表面に開口するように延びて前記Ｘ線予備イオン化ビームの最大の透過に対応する中心孔（１３３）を規定する２つの直線形の傾斜面（１１３，１２３）によってその厚みが薄くされていることを特徴とする請求項４に記載のレーザー。
【請求項６】
エキシマー型からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス化ガスレーザービーム、特にエキシマー型の大きくて、高強度のレーザーの空間的時間的均一性の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプのレーザーにおいては、前記レーザーにとって活性媒体となるプラズマを得るために、二つのほぼ平面の電極の間で、連続した短時間かつ反復的な放電により、好適なガスが励起される。ある程度までこの放電を促し、且つ制限するために、軸線が前記放電の軸線とほぼ一致しているＸ線予備イオン化ビームが、使用される。レーザー振動は、各放電に対応している。このタイプのレーザーの説明は、特に「Ｒａｐｉｄ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ−Ｐｕｍｐｅｄ  Ｗｉｄｅ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｐｒｅｉｏｎｉｓｅｄ  ＫｒＦ  Ｌａｓｅｒ（高速放電ポンピングされた広開口Ｘ線予備イオン化ＫｒＦ（フッ化クリプトン）レーザー）」と題され、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ  ５２，１９５〜１９９ページ（１９９１年）にて出版されたＨ．Ｍｉｚｏｇｕｃｈｉ他による論文に見つけることができる。
【０００３】
各放電にて得られる前記プラズマは、通常不安定であり、対応するレーザー振動に著しく影響する。そのため、この様に得られる前記レーザービームには、空間的および時間的に均一性が欠如している。
【０００４】
均一であるプラズマ、ひいてはレーザービームを得る目的で、少なくとも一つの前記電極の外形は、前記放電における前記電界を可能な限り均一とさせるべく、変形されるようにすることが提案される。この目的のために特別に設計された特別な形状の記述は、例えば、Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ  ４９（４），２７５〜２７７ページ（１９８４年）にて出版されたＧ．ＥＲＮＳＴによる「Ｕｎｉｆｏｒｍ−Ｆｉｅｌｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｗｉｄｔｈ（最小幅での均一電界電極）」なる論文や、Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．，４４（４），４０５〜４０７ページ（１９７３年）にて出版されたＴ．ＣＨＡＮＧによる「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｕｎｉｆｏｒｍ−Ｆｉｅｌｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｐｒｏｆｉｌｅｓ  ｆｏｒ  ＴＥＡ  Ｌａｓｅｒ  ａｎｄ  Ｈｉｇｈ−Ｖｏｌｔａｇｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（ＴＥＡレーザーおよび高電圧応用のための改善された均一電界電極形状）」なる論文に記述されている。
【０００５】
前記電界が概して不均一である位置または前記プラズマが前記表皮効果によって干渉を受ける位置において、前記放電の周辺部分をマスキングすることによって、前記Ｘ線ビームを形成することも提案されている。これらの方法は、上述されたＭｉｚｏｇｕｃｈｉレーザーにおいて特に用いられている。
【０００６】
前記レーザーヘッドから「生の」状態において出力される前記レーザービームの前記欠点のいくつかを修正する目的で補助的な光学装置を使用することも知られている。しかし、この方法は、このビームの不均一特性が、安定で且つ反復性であり、したがって、前記放電の一時的な不安定性によってもたらされる前記問題を克服しない。
【０００７】
比較的均一な初期電界をどのようにして得るかは広く知られているが、前記放電が誘発されるとすぐに、その放電は多かれ少なかれランダムに前記電界と、ひいては得られた前記プラズマの均一性を損なう。（例えば、上述された論文に記述された方法に従った）前記電極の外形形成が、可能な限り均一な初期電界が得られることを可能とし、前記放電は、前記電極の前記中心に向かって縮小する傾向があり、これによりレーザー振動が大きく低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記Ｘ線予備イオン化ビームは、ごく部分的にのみこの現象が克服されるのを可能とする。さらに、このビームが部分的にマスキングされた形態において、使用されたこのマスクは、例えば、前記放出されたエネルギーの変化を変更するために、前記レーザーの操作条件を変化させるたびに取り替えられなければならない。この作業は、かなりの長さの時間を要し、それに対応して前記レーザーの前記使用可能性を遅くする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの不都合を克服するため、本発明は、間にガスが満たされ該ガス中でパルス化放電を引き起こす二つの電極と、軸線が前記放電の軸線と一致しているＸ線予備イオン化ビームを前記ガスに導くためのマスクとを備えたパルス化ガスレーザーであって、少なくとも一つの前記電極が、前記電界の横方向の増強を二つの前記電極の間で可能とするように、平坦部分と該平坦部分を挟んだ前記電極の両端部に設けられて前記平坦部分に対して隆起する二つの隆起した側方部分とを備えるように形成され、前記マスクはＸ線に関するプログレッシブマスクとして構成され、前記電界の増強によって前記放電の縁部に生じる前記放電の均一性の欠如を補うために、前記Ｘ線予備イオン化ビームを前記放電の中心から前記放電の縁部に向けて徐々に弱めることを特徴とする。
【００１１】
他の特徴によれば、前記電極の前記平坦部分に対する前記隆起した前記側方部分の高さは、前記二つの電極の間の距離の１００分の１である。
【００１４】
他の特徴によれば、前記プログレッシブマスクは、前記Ｘ線を吸収し、且つ前記Ｘ線の吸収が最大である前記二つの隆起した側方部分に対向する位置から、前記Ｘ線の吸収がゼロである中心孔に向けて、その厚みが徐々に薄くされているプレートにより形成されている。
【００１５】
他の特徴によれば、前記Ｘ線を吸収する前記プレートの厚みは、前記Ｘ線の吸収曲線の外形が前記二つの隆起した側方部分の間の前記電界の変化に適合するように徐々に薄くされている。
【００１６】
他の特徴によれば、前記Ｘ線を吸収する前記プレートは、その片方の表面の前記二つの隆起した側方部分に対応する領域からもう片方の表面に開口するように延びて前記Ｘ線予備イオン化ビーム最大の透過に対応する中心孔を規定する２つの直線形の傾斜面によってその厚みが薄くされている。
【００１７】
他の特徴によれば、前記レーザーは、エキシマー型からなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の他の特徴および利点は、本発明のヘッドを有するレーザーの構成図を示す図１と、図１に描かれたレーザーヘッドの主要部の断面図である図２からなる添付図面を参照しつつ、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１９】
本発明による前記タイプのパルス化ガスレーザーの構造は、当該分野において非常によく知られており、且つこの明細書において上述したＭｉｚｏｇｕｃｈｉによるもののような、多数の論文に詳細に明確に述べられている。
【００２０】
そして、このタイプのレーザーは、図１に示されているように、３つのサブシステム、すなわち、高電圧電源１０、整流器２０および内部に放電が展開されるレーザーヘッド３０を備える。前記電源１０は、所望される放電を得るために充分な量のエネルギーが蓄積されることを可能とする。充分な量のエネルギーが蓄積されたとき、前記整流器２０は、前記放電をもたらす前記レーザーヘッドへ前記電源を接続する。この放電によって、前記レーザー空洞から射出される紫外光の閃光が得られる。
【００２１】
本発明に従って変更される要素のみが、この明細書の以下の部分において説明され且つ記述される。
【００２２】
図２に詳細に示されている本発明の前記レーザーヘッドは、形成された電極１０１および平面電極１０２を備えており、それらの間にプラズマ１０５を形成するパルス化放電を生じている。
【００２３】
前記装置の縦軸に沿って延びるＸ線ビーム１０４は、Ｘ線を吸収する材料、例えば銅から造られるプログレッシブマスク１０３を用いて前記電極間の前記空間に導かれる。この実施の形態においては、このマスクは、前記電極１０２の下方に且つ接触して配置されているが、その位置は、以下に説明する所望の効果をもたらすように異なっていてもよい。
【００２４】
従来技術において既知であり且つ広く使用されている構成においては、前記電極の形状は、上述された論文において述べられているように、可能な限り均一である電界を得る目的で検査される。
【００２５】
本発明は、この基本的な形状が、２つの隆起した側方部分１１１および１２１を備えるように形成された電極１０１を製造するために、変更されることを提案する。このために、例えば、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ  ４０（１２）  ｏｆ  １５ｔｈ  １９８２年６月，１０１８、１０１９ページにおいて、Ｅ．Ａ．ＳＴＡＰＰＡＥＲＴＳによって提案された計算方法を使用することが可能である。二つの隆起した側方部分は、前記電界が局所的に増強されることを可能とする。この局所増強の作用のもとで、前記放電は、これらの隆起した側方部分の領域において初期化されそして前記放電パルスの全期間の間、これらの隆起された側方部分の間の前記電極の表面全体にそれが拡大した後に、その位置に常に確保されるままとなる。したがって、前記放電の前記幅は、前記隆起した側方部分１１１および１２１の間の距離によってのみ決定される。この幅は、前記振動の全期間の間変化せず、そしてこれら隆起した側方部分の間の空間は、前記放電によって完全に満たされる。
【００２６】
本発明の望ましい構成においては、前記電極１０１の中心部分に対するこれら側方部分の隆起部分の高さは、前記電極１０１と１０２の間の距離のほぼ１００分の１である。
【００２７】
このような態様の実施の形態は、本発明を限定するものではなく、初期に取得され、且つ電気放電を維持し、且つパルスの全期間の間パルスによるこれら横方向の増強の間の全空間を満たす効果を有し、前記電界のそのような局所的横方向増強が得られる前記電極の他のいかなる形状も本発明の範囲内に含まれる。特に、前記二つの電極は特定の形状を持つことが可能である。
【００２８】
しかしながら、前記放電の強度は、前記電界の値に特に重要であるから、前記電界のこの局所的増強は、前記放電の均一性の劣化をもたらす。そしてその強度は、前記電極の中心に近付くにつれて減少するが、依然として安定さを保つ。
【００２９】
本発明によれば、この負の効果は、前記隆起部分１１１および１２１によって決定される前記放電の外側の領域からこの放電の中心部まで徐々に、前記Ｘ線予備イオン化ビーム１０４の強度を強めることによって補われる。
【００３０】
このために、前記Ｘ線ビームの前記コリメーションマスク１０３を形成するほぼ平面のプレートは、前記放電の外側領域においてほぼゼロであり、且つその縦方向軸線の領域において最大である、Ｘ線透過を有するように、外側から中心に向かって傾斜をつけて厚みが減少される。図において、この厚みの減少は、前記マスクの下側面から、最大の透過に対応する中心孔１３３を規定するようにその上側面に開口するように延びる、二つのほぼ直線形の傾斜面１１３および１２３によって概略的に図解されている。この場合において説明された実施の形態において、補整は完全ではないが、実際に遭遇する多数の例においては充分である。より良い補整を提供するためには、この厚みの減少の精密な形成が、前記二つの隆起した部分１１１と１２１の間の前記電界の変化に正確に対応して決定される。
【００３１】
このプログレッシブマスクの前記効果は、単に、おおよそ鐘の形状をなす前記曲線１０６によって前記図面に描かれている、前記Ｘ線ビームの強度の横方向の変化を決定することにある。このマスクの狭くなった形状が、前記電極１０１の形状に良好に適合したとき、この曲線１０６は、それ自体、前記放電の一方の縁部から他方の縁部への前記電界の変化を反比例した形で描かれる。
【００３２】
したがって、前記電界の変化および前記Ｘ線ビームの前記強度の効果は、放電を可能とし、そして前記二つの電極間で空間的時間的に均一であるプラズマが得られるように、互いに補い合う。
【００３３】
そして、このプラズマは、一定の寸法を維持し、且つそれを生じさせるための振動の全期間の間、均一性を維持する。この同一のプラズマからの誘導放出により得られる前記レーザービームは、それゆえ均一であり、且つ前記振動の全期間にわたっての一定の形状を有する。
【００３４】
さらに、前記レーザービームの前記形状は、それ自体、前記レーザーの動作条件に対する変更、特に前記放電電極の供給パラメータを変更することによって生成されるエネルギーの変化にかかわらず一定に維持される。これにより、前記レーザーの動作条件にかかわらず、前記レーザービームを補正するための既知の光学的装置の効率を、一定に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるヘッドを備えるレーザーのブロック図である。
【図２】図１に描かれたレーザーヘッドの重要部分の断面図である。
【図１】
0004481298.tif 000002
【図２】
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