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JPH07297472A - Pulsed gas laser device - Google Patents

Pulsed gas laser device

Info

Publication number
JPH07297472A
JPH07297472A JP12669094A JP12669094A JPH07297472A JP H07297472 A JPH07297472 A JP H07297472A JP 12669094 A JP12669094 A JP 12669094A JP 12669094 A JP12669094 A JP 12669094A JP H07297472 A JPH07297472 A JP H07297472A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
primary
primary capacitor
power supply
stray capacitance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12669094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Senbayashi
暁 千林
Shinichi Ideno
慎一 出野
Tamotsu Kawakita
有 川北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP12669094A priority Critical patent/JPH07297472A/en
Publication of JPH07297472A publication Critical patent/JPH07297472A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make a primary capacitor to generate strong arc discharging during the period of uniform pre-ionization and in the initial stage of pre- ionization by making the voltage applied across a gap for pre-ionization from the primary capacitor to steeply rise by eliminating the influence of a stray capacitance on the cable connecting the primary capacitor to a secondary capacitor. CONSTITUTION:A magnetic switch 12 is connected between the tip of a cable 15, one end of which is connected to a primary capacitor 13, and a feeder conductor 6 connected to a secondary capacitor 5 in a laser chamber l and the charging coil 14 of the primary capacitor is connected to the conductor 6. Since the primary capacitor is charged with a stray capacitance between the period from the turning on of a switching element 11 to the saturation of the switch 12, the cable 15 is not affected by the stray capacitance when the capacitance of the primary capacitor is transferred to the secondary capacitor 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、パルスガスレーザ装
置、特に紫外線自動予備電離容量移行形のパルスガスレ
ーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse gas laser device, and more particularly to a pulse gas laser device of the ultraviolet automatic preionization capacity transfer type.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のようにこの種パルスガスレーザ装
置は、レーザガスを放電励起するための放電を発生する
主電極の近傍に複数対の予備電離ギャップを設けてお
き、一次コンデンサから二次コンデンサへの容量移行時
に予備電離ギャップ間をアーク放電させることにより紫
外光を発生させ、この紫外光がレーザギャップ間のレー
ザガスを照射し、予備電離を行なうようにしてある。
2. Description of the Related Art As is well known, a pulse gas laser device of this type is provided with a plurality of pairs of preionization gaps in the vicinity of a main electrode which generates a discharge for exciting a laser gas so that a primary capacitor is connected to a secondary capacitor. At the time of capacity shift, ultraviolet light is generated by arc discharge between the preionization gaps, and this ultraviolet light irradiates the laser gas in the laser gap to perform preionization.

【0003】図3にその従来構成を示す。1はレーザチ
ャンバで、その内部にレーザガスが充填されてあり、
2、3は主電極、4は主電極2、3の近傍にあってその
長手方向に沿って配列されてある複数の予備電離用のギ
ャップ、5は各ギャップ4に直列に接続されてある二次
コンデンサである。6は給電導体で、これに主電極2お
よび各二次コンデンサ5の一端が接続されてある。7は
基板で、これに主電極3および各ギャップ4の一端が接
続されてある。8は給電導体6とレーザチャンバ1とを
絶縁する絶縁物である。
FIG. 3 shows the conventional configuration. Reference numeral 1 denotes a laser chamber, which is filled with laser gas,
2 and 3 are main electrodes, 4 is a plurality of gaps for pre-ionization arranged in the vicinity of the main electrodes 2 and 3 and arranged along the longitudinal direction thereof, and 5 is connected in series to each gap 4. The next capacitor. Reference numeral 6 denotes a feeding conductor, to which the main electrode 2 and one end of each secondary capacitor 5 are connected. Reference numeral 7 denotes a substrate, to which the main electrode 3 and one end of each gap 4 are connected. Reference numeral 8 is an insulator that insulates the power supply conductor 6 from the laser chamber 1.

【0004】10は一次回路ボックスで、その内部にサ
イラトロンのような高速のスイッチ素子11、可飽和リ
アクトルにより構成されている磁気スイッチ12、一次
コンデンサ13および充電コイル14が収納されてい
る。一次コンデンサ13は給電ケーブル15を介して給
電導体6に接続されている。一次回路ボックス10はレ
ーザチャンバ1と同様に接地されている。なお図の構成
例は、給電導体6の両端側より二次コンデンサ5ならび
に主電極2、3に給電する方式である。
Reference numeral 10 denotes a primary circuit box in which a high-speed switching element 11 such as a thyratron, a magnetic switch 12 composed of a saturable reactor, a primary capacitor 13 and a charging coil 14 are housed. The primary capacitor 13 is connected to the power feeding conductor 6 via the power feeding cable 15. The primary circuit box 10 is grounded like the laser chamber 1. The configuration example in the figure is a system in which power is supplied to the secondary capacitor 5 and the main electrodes 2 and 3 from both ends of the power supply conductor 6.

【0005】図4は図3の構成の回路図である。同図に
よって動作を説明すると、直流高電圧電源16により充
電コイル14を介して一次コンデンサ13が充電され
る。この充電あとスイッチ素子11をオンとすることに
よりレーザ発生のための動作が開始される。ここではス
イッチ素子11の安定なスイッチング動作およびスイッ
チ素子の保護、長寿命化のために磁気スイッチ12が使
用されており、これはスイッチ素子11に直列に接続さ
れている。
FIG. 4 is a circuit diagram of the configuration of FIG. The operation will be described with reference to FIG. 1. The DC high voltage power supply 16 charges the primary capacitor 13 via the charging coil 14. After this charging, the switch element 11 is turned on to start the operation for laser generation. Here, the magnetic switch 12 is used for stable switching operation of the switch element 11, protection of the switch element, and prolongation of life, and this is connected in series to the switch element 11.

【0006】すなわちスイッチ素子11のオン直後の比
較的高インピーダンスの状態(スイッチ素子11が完全
にオンとなっていない状態)の数10nsの間は、スイ
ッチ素子11に大電流が流れないように、磁気スイッチ
12により数10ns間をブロックする。
That is, during a few 10 ns in a relatively high impedance state (a state in which the switch element 11 is not completely turned on) immediately after the switch element 11 is turned on, a large current is prevented from flowing through the switch element 11. The magnetic switch 12 blocks for several tens of ns.

【0007】スイッチ素子11をオンとしたあと、磁気
スイッチ12が飽和してオンとなった以後に、一次コン
デンサ13が有する電圧は給電ケーブル15を介してギ
ャップ4に加わる。なおLは一次コンデンサ13から二
次コンデンサ5、ギャップ4に至る回路のインダクタン
スを示す。
After the switch element 11 is turned on and the magnetic switch 12 is saturated and turned on, the voltage of the primary capacitor 13 is applied to the gap 4 via the power feeding cable 15. L represents the inductance of the circuit from the primary capacitor 13 to the secondary capacitor 5 and the gap 4.

【0008】このようにギヤップ4に電圧が加わること
により、ギヤップ4間が絶縁破壊を起こし、予備電離が
開始されるとともに、一次コンデンサ13により二次コ
ンデンサ5はパルス充電され、二次コンデンサ5へと容
量移行が開始される。この容量移行がほぼ終了した時点
で、二次コンデンサ5が有する電圧により、主電極2と
主電極3との間が絶縁破壊に至り、主電極2、3間でレ
ーザ励起のための放電が開始され、レーザ発振に至る。
By applying a voltage to the gearups 4 in this way, dielectric breakdown occurs between the gearups 4 and preionization is started, and the secondary capacitor 5 is pulse-charged by the primary capacitor 13 to the secondary capacitor 5. And capacity transfer is started. At the time when this capacitance transfer is almost completed, the voltage between the main electrodes 2 and 3 causes a dielectric breakdown due to the voltage of the secondary capacitor 5, and the discharge for laser excitation is started between the main electrodes 2 and 3. Then, laser oscillation occurs.

【0009】しかしながらこの構成においては、一次コ
ンデンサ13から二次コンデンサ5に至る回路において
浮遊容量CS1が存在し、またギャップ4の回路におい
ても浮遊容量CS2が存在する。この場合浮遊容量CS
1に対して二次コンデンサ5の容量が十分大きいので、
スイッチ素子11、磁気スイッチ12がオンしたとき
に、二次コンデンサ5が充電される以前に、浮遊容量C
S1、CS2が充電されてしまう。
However, in this structure, the stray capacitance CS1 exists in the circuit from the primary capacitor 13 to the secondary capacitor 5, and the stray capacitance CS2 also exists in the circuit of the gap 4. In this case stray capacitance CS
Since the capacity of the secondary capacitor 5 is sufficiently larger than that of 1,
When the switch element 11 and the magnetic switch 12 are turned on, before the secondary capacitor 5 is charged, the stray capacitance C
S1 and CS2 will be charged.

【0010】そのため両浮遊容量および回路インダクタ
ンスLによる時定数によって、一次コンデンサ13の電
圧がかかることになり、その電圧の立ち上がりがなまっ
てしまう。そのときの時定数τは、τ1≒π√{L(C
S1+CS2)}であり、数10ns〜100ns程度
である。このようにギャップ4への印加電圧がなまるこ
とにより、各ギャップ4間における点灯時刻にバラツキ
が生じ、時間的に均一な予備電離が得られない。
Therefore, the voltage of the primary capacitor 13 is applied due to the time constant due to both stray capacitances and the circuit inductance L, and the rise of the voltage becomes blunt. The time constant τ at that time is τ1≈π√ {L (C
S1 + CS2)}, which is about several tens to 100 ns. Since the voltage applied to the gaps 4 is dulled in this manner, the lighting times among the gaps 4 vary, and temporally uniform preionization cannot be obtained.

【0011】また予備電離効果を高めるためにはギャッ
プ4の破壊電圧を高くとり、ギャップ4の点灯初期に強
いアーク放電を発生させて、強い紫外光を得ることが重
要であるが、前記のようにギャップ4への印加電圧がな
まるときは、ギャップ4の点灯初期に強いアーク放電を
発生することができない。
Further, in order to enhance the preionization effect, it is important to increase the breakdown voltage of the gap 4 and generate a strong arc discharge at the initial lighting of the gap 4 to obtain a strong ultraviolet light. When the voltage applied to the gap 4 is blunt, a strong arc discharge cannot be generated at the beginning of lighting of the gap 4.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、一次コンデ
ンサから二次コンデンサに至る回路に浮遊容量が存在す
る場合であっても、一次コンデンサから予備電離用のギ
ャップへの印加電圧の立ち上がりを急峻にし、均一な予
備電離ならびに予備電離初期に強力なアーク放電を発生
させることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, even when there is a stray capacitance in the circuit from the primary capacitor to the secondary capacitor, the voltage applied to the gap for preionization from the primary capacitor rises sharply. The purpose is to generate a uniform preionization and a strong arc discharge at the initial stage of preionization.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、一端が一次コ
ンデンサに接続されたケーブルの先端と、レーザチャン
バ内の二次コンデンサが接続されている給電導体との間
に、磁気スイッチを接続し、かつ給電導体に一次コンデ
ンサ用の充電コイルを接続したことを特徴とする。
According to the present invention, a magnetic switch is connected between a tip of a cable, one end of which is connected to a primary capacitor, and a feeding conductor, to which a secondary capacitor in a laser chamber is connected. In addition, a charging coil for the primary capacitor is connected to the feeding conductor.

【0014】[0014]

【作用】この構成では、一次コンデンサとケーブルを含
む浮遊容量を磁気スイッチにより絶縁していない。した
がって一次コンデンサが充電されたあとに、スイッチ素
子がオンとなってから磁気スイッチが飽和するまでの時
間に、前もってケーブルを含む浮遊容量は一次コンデン
サからの容量移行により充電されてしまう。
In this structure, the stray capacitance including the primary capacitor and the cable is not insulated by the magnetic switch. Therefore, after the primary capacitor is charged, the stray capacitance including the cable is charged in advance during the time from when the switching element is turned on to when the magnetic switch is saturated due to the capacitance transfer from the primary capacitor.

【0015】このあと一次コンデンサは、スイッチ素子
のオンによって二次コンデンサを充電するように放電さ
れるが、この放電の際には前記浮遊容量に影響されるこ
とはない。これにより予備電離用のギャップへの電圧の
立ち上がりを急峻にすることができる。
After that, the primary capacitor is discharged so as to charge the secondary capacitor when the switching element is turned on, but the stray capacitance is not affected during this discharge. This makes it possible to make the rise of the voltage to the gap for preionization steep.

【0016】[0016]

【実施例】本発明の実施例を図1、図2によって説明す
る。なお図3、図4と同じ符号を付した部分は同一また
は対応する部分を示す。本発明にしたがい、磁気スイッ
チ12を、レーザチャンバ1の外部において、給電ケー
ブル15の端部と給電導体6との間に接続する。また充
電コイル14も給電導体6に接続する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 3 and 4 indicate the same or corresponding portions. According to the invention, the magnetic switch 12 is connected outside the laser chamber 1 between the end of the feed cable 15 and the feed conductor 6. The charging coil 14 is also connected to the power supply conductor 6.

【0017】図2は図1の回路図であり、直流高電圧電
源16に対して、一次コンデンサ13、給電ケーブル1
5の回路インダクタンスL、磁気スイッチ12および充
電コイル14を直列に接続する。充電コイル14に並列
にギャップ4と二次コンデンサ5との直列回路を接続す
る。この直列回路に並列に主電極1、2を接続すること
は従来構成と同じである。
FIG. 2 is a circuit diagram of FIG. 1, in which a DC high voltage power source 16 is connected to a primary capacitor 13 and a power feeding cable 1.
The circuit inductance L of 5, the magnetic switch 12 and the charging coil 14 are connected in series. A series circuit including the gap 4 and the secondary capacitor 5 is connected in parallel to the charging coil 14. Connecting the main electrodes 1 and 2 in parallel to this series circuit is the same as the conventional configuration.

【0018】直流高電圧電源16により一次コンデンサ
13が充電された後に、スイッチ素子11がオンとなる
が、この構成では一次コンデンサ13と浮遊容量CS1
の間に磁気スイッチ12がなく、したがって磁気スイッ
チ12の未飽和時にも導通状態である。以上によりスイ
ッチ素子11のオンの後、磁気スイッチ12の未飽和時
に、一次コンデンサ13から浮遊容量CS1への容量移
行が開始され、浮遊容量CS1への充電が始まる。浮遊
容量CS1が充電された後に、磁気スイッチ12が浮遊
容量CS1に加わる電圧により飽和する。磁気スイッチ
12の飽和後に二次コンデンサ5への充電が開始される
が、以上の作用によりこの時点で浮遊容量CS1はすで
に充電されている。
After the primary capacitor 13 is charged by the DC high voltage power supply 16, the switch element 11 is turned on. In this configuration, the primary capacitor 13 and the stray capacitance CS1
There is no magnetic switch 12 between the two, and therefore the magnetic switch 12 is in a conductive state even when it is not saturated. As described above, after the switching element 11 is turned on, when the magnetic switch 12 is not saturated, the capacitance transfer from the primary capacitor 13 to the stray capacitance CS1 is started, and the stray capacitance CS1 is charged. After the stray capacitance CS1 is charged, the magnetic switch 12 is saturated by the voltage applied to the stray capacitance CS1. Charging of the secondary capacitor 5 is started after the magnetic switch 12 is saturated, but the stray capacitance CS1 is already charged at this point due to the above operation.

【0019】この場合浮遊容量CS1の影響はなく、ギ
ャップ4の電圧の立ち上がりは急峻となる。このときの
時定数τ2は、τ2≒π√(L・CS2)となる。図
4、図2に示す回路例における各回路定数はおおよそ、
一次コンデンサ13の容量=40nF、二次コンデンサ
5の容量=30nF、充電コイル14のインダクタンス
=600nH、浮遊容量CS1=100pF、浮遊容量
CS2=50pFである。図3、図4に示す構成ではギ
ャップ4の電圧立ち上がりの時定数τ1はおおよそ30
nSとなるが、図1、図2に示す構成では時定数τ2
は、おおよそ17nSとなり、従来構成に比較して電圧
の立ち上がりを倍近くにまで急峻にすることができる。
In this case, there is no influence of the stray capacitance CS1 and the voltage of the gap 4 rises sharply. The time constant τ2 at this time is τ2≈π√ (L · CS2). The circuit constants in the circuit examples shown in FIG. 4 and FIG.
The capacitance of the primary capacitor 13 = 40 nF, the capacitance of the secondary capacitor 5 = 30 nF, the inductance of the charging coil 14 = 600 nH, the stray capacitance CS1 = 100 pF, and the stray capacitance CS2 = 50 pF. In the configurations shown in FIGS. 3 and 4, the time constant τ1 of the voltage rise of the gap 4 is about 30.
nS, but with the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the time constant τ2
Becomes about 17 nS, and the rise of the voltage can be steep to nearly double as compared with the conventional configuration.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、予
備電離用のギャップに印加される一次コンデンサからの
電圧の立ち上がりを、従来構成に比較して急峻にするこ
とができ、これにより予備電離用のギャップにおける点
灯の時間的バラツキを低減することができ、かつこのギ
ャップの破壊電圧の向上、したがって強度の予備電離が
得られる効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the rising of the voltage from the primary capacitor applied to the gap for preionization can be made steeper than that of the conventional configuration, and the preliminary It is possible to reduce the temporal variation of lighting in the ionization gap, and to improve the breakdown voltage of the gap, and thus to obtain a strong preliminary ionization.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of FIG.

【図3】従来例の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional example.

【図4】図3の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザチャンバ 2 主電極 3 主電極 4 予備電離用のギャップ 5 二次コンデンサ 6 給電導体 11 スイッチ素子 12 磁気スイッチ 13 一次コンデンサ 14 充電コイル 15 給電ケーブル 16 直流高電圧電源 1 Laser Chamber 2 Main Electrode 3 Main Electrode 4 Gap for Preionization 5 Secondary Capacitor 6 Feeding Conductor 11 Switch Element 12 Magnetic Switch 13 Primary Capacitor 14 Charging Coil 15 Feeding Cable 16 DC High Voltage Power Supply

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザチャンバの内部に、レーザガス励
起用の放電が発生される主電極と、前記主電極の近傍に
配置されてある予備電離用の複数のギャップと、各前記
ギャップに直列接続されている二次コンデンサと、前記
主電極および前記ギャップと二次コンデンサとの直列回
路が接続されてある給電導体を設け、一次回路ボックス
には、直流高電圧電源によって充電される一次コンデン
サと、給電ケーブルを介して前記一次コンデンサによる
前記二次コンデンサのパルス充電を開始するためのスイ
ッチ素子を設けるとともに、前記給電ケーブルと前記給
電導体との間に、前記スイッチ素子の保護用の、可飽和
リアクトルからなる磁気スイッチを接続し、更に前記給
電導体に、前記一次コンデンサ用の充電コイルを接続し
てなるパルスガスレーザ装置。
1. A main electrode for generating a discharge for exciting a laser gas, a plurality of gaps for pre-ionization arranged near the main electrode, and a series connection to each of the gaps inside the laser chamber. A secondary capacitor, and a power supply conductor to which a series circuit of the main electrode and the gap and the secondary capacitor is connected, the primary circuit box, a primary capacitor charged by a DC high voltage power supply, and a power supply A switch element for starting pulse charging of the secondary capacitor by the primary capacitor via a cable is provided, and between the power supply cable and the power supply conductor, for protecting the switch element, from a saturable reactor. A pulse switch with a magnetic switch, and a charging coil for the primary capacitor connected to the feeding conductor. User equipment.
JP12669094A 1994-04-27 1994-04-27 Pulsed gas laser device Pending JPH07297472A (en)

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