[go: up one dir, main page]

JP2003283017A - Magnetic compression circuit and discharge excitation gas laser device - Google Patents

Magnetic compression circuit and discharge excitation gas laser device

Info

Publication number
JP2003283017A
JP2003283017A JP2002085000A JP2002085000A JP2003283017A JP 2003283017 A JP2003283017 A JP 2003283017A JP 2002085000 A JP2002085000 A JP 2002085000A JP 2002085000 A JP2002085000 A JP 2002085000A JP 2003283017 A JP2003283017 A JP 2003283017A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
reset
current
capacitor
switch
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
JP2002085000A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasufumi Kawasuji
康文 川筋
Toyoji Inoue
豊治 井上
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.)
Gigaphoton Inc
Original Assignee
Gigaphoton Inc
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 Gigaphoton Inc filed Critical Gigaphoton Inc
Priority to JP2002085000A priority Critical patent/JP2003283017A/en
Publication of JP2003283017A publication Critical patent/JP2003283017A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of a pre-pulse voltage which worsens the compression efficiency of a magnetic compression circuit and a residual voltage which exerts a bad influence on main discharge. <P>SOLUTION: The magnetic compression circuit constitutes a two-stage magnetic pulse compression circuit by a first magnetic switch SR2 and a second magnetic switch SR3. Discharge operation is executed at a prescribed repeating frequency by the switching operation of a solid-state switch SW and the pulse compression operation of the two-stepped magnetic pulse compression circuit. A reset circuit to reset the magnetic switches SR2, SR3 is provided, a reset current to be Ir=Hs×Ln/n (L is magnetic passage length and n is a number of turns of a reset winding.) is fed to the reset windings LR2, LR3 of the magnetic switches SR2, SR3 by the reset circuit, and the reset is executed so as to make an absolute value of the magnetic field strength H to become almost equal to the saturation magnetic field strength Hs. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、露光用に使用され
る放電励起ガスレーザ装置等に用いられる磁気圧縮回路
および放電励起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 magnetic compression circuit and a discharge excitation gas laser device used in a discharge excitation gas laser device used for exposure.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の微細化、高集積化につ
れて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向
上が要請されている。このため、露光用光源から放出さ
れる露光光の短波長化が進められており、半導体露光用
光源として、従来の水銀ランプから波長248nmのK
rFエキシマレーザ装置が用いられている。さらに、次
世代の半導体露光用光源として、波長193nmのAr
Fエキシマレーザ装置及び波長157nmのフッ素(F
2 )レーザ装置等の紫外線を放出するガスレーザ装置が
有力である。KrFエキシマレーザ装置においては、フ
ッ素(F2 )ガス、クリプトン(Kr)ガス及びバッフ
ァーガスとしてのネオン(Ne)等の希ガスからなる混
合ガス、ArFエキシマレーザ装置においては、フッ素
(F2 )ガス、アルゴン(Ar )ガス及びバッファーガ
スとしてのネオン(Ne)等の希ガスからなる混合ガ
ス、フッ素(F2 )レーザ装置においては、フッ素(F
2 )ガス及びバッファーガスとしてヘリウム(He )等
の希ガスからなる混合ガスであるレーザガスが数百KP
aで封入されたレーザチェンバの内部で放電を発生させ
ることにより、レーザ媒質であるレーザガスが励起され
る。
2. Description of the Related Art With the miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, it is required to improve the resolution in a projection exposure apparatus for manufacturing the same. For this reason, the wavelength of the exposure light emitted from the exposure light source is being shortened, and as a light source for semiconductor exposure, a K having a wavelength of 248 nm from a conventional mercury lamp is used.
An rF excimer laser device is used. Furthermore, as a light source for next-generation semiconductor exposure, Ar with a wavelength of 193 nm
F excimer laser device and fluorine (F
2 ) Gas laser devices that emit ultraviolet rays such as laser devices are promising. In the KrF excimer laser device, a mixed gas of fluorine (F 2 ) gas, krypton (Kr) gas and a rare gas such as neon (Ne) as a buffer gas, and in the ArF excimer laser device, fluorine (F 2 ) gas , A mixed gas of argon (Ar) gas and a rare gas such as neon (Ne) as a buffer gas, and fluorine (F 2 ) in a fluorine (F 2 ) laser device.
2 ) Hundreds of KP of laser gas, which is a mixed gas of a rare gas such as helium (He) as a gas and a buffer gas
A laser gas, which is a laser medium, is excited by generating a discharge inside the laser chamber sealed with a.

【0003】レーザチェンバ内部には、レーザガスを励
起するための一対の主放電電極が、レーザ発振方向に垂
直な方向に所定の距離だけ離間して対向配置されてい
る。この一対の主放電電極には高電圧パルスが印加さ
れ、主放電電極間にかかる電圧がある値(ブレークダウ
ン電圧)に到達すると、主放電電極間のレーザガスが絶
縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ
媒質が励起される。よって、このような露光用ガスレー
ザ装置は主放電の繰返しによるパルス発振を行い、放出
するレーザ光はパルス光となる。現状、露光に用いられ
ているレーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は2K
Hz程度であるが、近年、スループットの増大、露光量
のバラツキの減少のため、繰返し周波数4KHz以上が
要請されている。
Inside the laser chamber, a pair of main discharge electrodes for exciting the laser gas are arranged facing each other with a predetermined distance therebetween in the direction perpendicular to the laser oscillation direction. A high voltage pulse is applied to the pair of main discharge electrodes, and when the voltage applied between the main discharge electrodes reaches a certain value (breakdown voltage), the laser gas between the main discharge electrodes is dielectrically broken down and main discharge starts. The laser medium is excited by this main discharge. Therefore, such an exposure gas laser device performs pulse oscillation by repeating main discharge, and the emitted laser light becomes pulsed light. At present, the laser pulse repetition frequency of the laser device used for exposure is 2K.
Although it is about Hz, in recent years, a repetition frequency of 4 KHz or higher has been requested in order to increase throughput and reduce variations in exposure amount.

【0004】次に上記ガスレーザ装置における放電回路
(以下では高電圧発生装置ともいう)について説明す
る。上記した露光用ガスレーザ装置において、上記した
ようにレーザチェンバ内で放電を発生させレーザガスを
励起させるための放電回路の例を図4に示す。図4の高
電圧パルス発生回路は、可飽和リアクトルからなる3個
の磁気スイッチSR1、SR2、SR3を用いた2段の
磁気パルス圧縮回路からなる。磁気スイッチSR1はI
GBT等の半導体スイッチング素子である固体スイッチ
SWでのスイッチングロスの低減用のものであり、磁気
アシストとも呼ばれる。第1の磁気スイッチSR2と第
2の磁気スイッチSR3により2段の磁気パルス圧縮回
路を構成している。ここで、図4(a)は昇圧トランス
を用いずに固体スイッチSWのスイッチ動作と、コンデ
ンサC0の充電用のリアクトルL1により電圧を昇圧す
る回路、図4(b)は昇圧トランスTrを含む回路の例
である。
Next, a discharge circuit (hereinafter also referred to as a high voltage generator) in the gas laser device will be described. FIG. 4 shows an example of the discharge circuit for generating the discharge in the laser chamber and exciting the laser gas in the exposure gas laser device described above. The high-voltage pulse generation circuit of FIG. 4 is composed of a two-stage magnetic pulse compression circuit using three magnetic switches SR1, SR2, SR3 made of a saturable reactor. Magnetic switch SR1 is I
This is for reducing switching loss in the solid-state switch SW, which is a semiconductor switching element such as GBT, and is also called magnetic assist. The first magnetic switch SR2 and the second magnetic switch SR3 form a two-stage magnetic pulse compression circuit. Here, FIG. 4A is a circuit that boosts the voltage by the switching operation of the solid state switch SW and the reactor L1 for charging the capacitor C0 without using the step-up transformer, and FIG. 4B is a circuit including the step-up transformer Tr. Is an example of.

【0005】以下、図4(a)にしたがって回路の構成
と動作を説明する。高電圧電源HVの電圧は所定の値V
inに調整されている。最初固体スイッチSWはonであ
り、主コンデンサC0、磁気アシストSR1、リアクト
ルL1の直列回路には電圧は印加されない。なお高電圧
電源HVの内部インピーダンスは充分大きいとし、固体
スイッチSWには短絡電流は流れない。固体スイッチS
Wがoffになると、高電圧電源HVから主コンデンサ
C0、磁気アシストSR1、リアクトルL1の直列回路
に電圧が印加される。磁気アシストSR1の両端にかか
る電圧の時間積分値が磁気アシストSR1の特性で決ま
る限界値に達すると、磁気アシストSR1が飽和して磁
気スイッチが入り、主コンデンサC0、磁気アシストS
R1、リアクトルL1のループに電流が流れ、主コンデ
ンサC0が充電される。主コンデンサC0の充電が完了
したのち、固体スイッチSWがonになると、固体スイ
ッチSW両端にかかる電圧は主に磁気アシストSR1の
両端にかかる。そして、磁気アシストSR1の両端にか
かる主コンデンサC0の充電電圧Vc0の時間積分値が
磁気アシストSR1の特性で決まる限界値に達すると、
磁気スイツチSR1が飽和して磁気スイッチが入り、主
コンデンサC0、磁気アシストSR1、リアクトルL
1、固体スイッチSWのループに電流が流れ、主コンデ
ンサC0が放電する。上記放電電流によりリアクトルL
1にエネルギーが蓄積され、主コンデンサC0の電圧が
0になっても、電流は流れ続け主コンデンサC0は逆方
向に充電される。主コンデンサC0の充電が完了したの
ち、固体スイッチSWがoffになると、高電圧電源H
VとコンデンサC0に充電された電圧の和がコンデンサ
C1に印加され、コンデンサC1が充電される。
The structure and operation of the circuit will be described below with reference to FIG. The voltage of the high voltage power supply HV is a predetermined value V
It has been adjusted to in. Initially, the solid-state switch SW is on, and no voltage is applied to the series circuit of the main capacitor C0, the magnetic assist SR1, and the reactor L1. It is assumed that the internal impedance of the high-voltage power supply HV is sufficiently large, and no short circuit current flows through the solid switch SW. Solid switch S
When W is turned off, a voltage is applied from the high-voltage power supply HV to the series circuit of the main capacitor C0, the magnetic assist SR1, and the reactor L1. When the time integrated value of the voltage applied to both ends of the magnetic assist SR1 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic assist SR1, the magnetic assist SR1 is saturated and the magnetic switch is turned on, and the main capacitor C0 and the magnetic assist S
A current flows through the loop of R1 and reactor L1, and the main capacitor C0 is charged. When the solid state switch SW is turned on after the charging of the main capacitor C0 is completed, the voltage applied across the solid state switch SW is mainly applied across the magnetic assist SR1. When the time integrated value of the charging voltage Vc0 of the main capacitor C0 applied to both ends of the magnetic assist SR1 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic assist SR1,
The magnetic switch SR1 is saturated and the magnetic switch is turned on, and the main capacitor C0, the magnetic assist SR1, the reactor L
1. Current flows in the loop of the solid switch SW, and the main capacitor C0 is discharged. Due to the above discharge current, reactor L
Even if energy is stored in 1 and the voltage of the main capacitor C0 becomes 0, the current continues to flow and the main capacitor C0 is charged in the opposite direction. After the main capacitor C0 is charged and the solid state switch SW is turned off, the high voltage power supply H
The sum of V and the voltage charged in the capacitor C0 is applied to the capacitor C1 to charge the capacitor C1.

【0006】この後、コンデンサC1における電圧Vc
1の時間積分値が磁気スイッチSR2の特性で決まる限
界値に達すると、磁気スイッチSR2が飽和して磁気ス
イッチが入り、コンデンサC1、コンデンサC2、磁気
スイッチSR3のループに電流が流れ、コンデンサC1
に蓄えられた電荷が移行してコンデンサC2に充電され
る。さらにこの後、コンデンサC2における電圧Vc2
の時間積分値が磁気スイッチSR3の特性で決まる限界
値に達すると、磁気スイッチSR3が飽和して磁気スイ
ッチが入り、コンデンサC2、ピーキングコンデンサC
p、磁気スイッチSR3のループに電流が流れ、コンデ
ンサC2に蓄えられた電荷が移行してピーキングコンデ
ンサCpが充電される。予備電離のためのコロナ放電
は、第1電極11が挿入されている誘電体チューブ12
と第2電極13とが接触している個所を基点として誘電
体チューブ12の外周面に発生するが、ピーキングコン
デンサCpの充電が進むにつれてその電圧Vcpが上昇
し、Vcpが所定の電圧になるとコロナ予備電離部の誘
電体チューブ12表面にコロナ放電が発生する。このコ
ロナ放電によって誘電体チューブ12の表面に紫外線が
発生し、主放電電極E、E間のレーザ媒質であるレーザ
ガスが予備電離される。
After this, the voltage Vc at the capacitor C1
When the time integrated value of 1 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR2, the magnetic switch SR2 is saturated and the magnetic switch is turned on, and a current flows through the loop of the capacitor C1, the capacitor C2, and the magnetic switch SR3, and the capacitor C1
The electric charge stored in the capacitor is transferred and charged in the capacitor C2. Further after this, the voltage Vc2 at the capacitor C2
When the time integrated value of the magnetic switch SR3 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR3, the magnetic switch SR3 is saturated and the magnetic switch is turned on.
p, a current flows through the loop of the magnetic switch SR3, the electric charge stored in the capacitor C2 is transferred, and the peaking capacitor Cp is charged. Corona discharge for preionization is performed by the dielectric tube 12 in which the first electrode 11 is inserted.
It is generated on the outer peripheral surface of the dielectric tube 12 with a point where the second electrode 13 and the second electrode 13 are in contact with each other as a base point, but as the charging of the peaking capacitor Cp progresses, the voltage Vcp thereof rises and when Vcp reaches a predetermined voltage, the corona Corona discharge occurs on the surface of the dielectric tube 12 in the preionization part. Ultraviolet rays are generated on the surface of the dielectric tube 12 by this corona discharge, and the laser gas as the laser medium between the main discharge electrodes E is preionized.

【0007】ピーキングコンデンサCpの充電がさらに
進むにつれて、ピーキングコンデンサCpの電圧Vcp
が上昇し、この電圧Vcpがある値(ブレークダウン電
圧)Vbに達すると、主放電電極E、E間のレーザガス
が絶縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレ
ーザ媒質が励起され、レーザ光が発生する。このような
放電動作が固体スイッチSWのスイッチング動作、高電
圧電源動作によって繰り返し行なわれることにより、所
定の繰り返し周波数でのパルスレーザ発振が行われる。
ここで、磁気スイッチSR2、SR3及びコンデンサC
1、C2で構成される各段の容量移行型回路のインダク
タンスを後段に行くにつれて小さくなるように設定する
ことにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次
狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、主放電電極
E、E間に短パルスの強い放電が実現される。
As the charging of the peaking capacitor Cp progresses further, the voltage Vcp of the peaking capacitor Cp is increased.
Rise, and when this voltage Vcp reaches a certain value (breakdown voltage) Vb, the laser gas between the main discharge electrodes E, E is dielectrically broken down to start main discharge, and the main discharge excites the laser medium, Laser light is generated. Such discharge operation is repeatedly performed by the switching operation of the solid-state switch SW and the high-voltage power supply operation, whereby pulse laser oscillation is performed at a predetermined repetition frequency.
Here, the magnetic switches SR2 and SR3 and the capacitor C
By setting the inductance of the capacitance transfer type circuit of each stage composed of 1 and C2 so as to become smaller toward the subsequent stage, a pulse compression operation is performed in which the pulse width of the current pulse flowing through each stage is gradually narrowed. That is, a strong short pulse discharge is realized between the main discharge electrodes E.

【0008】図4(b)の回路は昇圧トランスを用いて
昇圧する点を除き、他の動作は図4(a)と同様であ
る。すなわち、固体スイッチSWはoffになると、高
電圧電源HVにより主コンデンサC0が充電される。主
コンデンサC0の充電が完了し、固体スイッチSWがo
nとなり、磁気アシストSR1の両端にかかる主コンデ
ンサC0の充電電圧Vc0の時間積分値が磁気アシスト
SR1の特性で決まる限界値に達すると、磁気アシスト
SR1が飽和して磁気スイッチが入り、主コンデンサC
0、磁気アシストSR1、インダクタンスLL、昇圧ト
ランスTr1の1次側、固体スイッチSWのループに電
流が流れる。同時に、昇圧トランスTr1の2次側、コ
ンデンサC1のループに電流が流れ、主コンデンサC0
に蓄えられた電荷が移行してコンデンサC1に充電され
る。なお、ここでは、回路ループのインダクタンスと主
コンデンサC0の寄生インダクタンスを合成したものを
インダクタンスLとして表している。コンデンサC1
が充電されると、前記したように、2段の磁気圧縮回路
によりパルス圧縮動作が行われ、ピーキングコンデンサ
Cpが充電される。そして、前記したように、この電圧
Vcpがある値(ブレークダウン電圧)Vbに達する
と、主放電電極E、E間のレーザガスが絶縁破壊されて
主放電が開始し、この主放電によりレーザ媒質が励起さ
れ、レーザ光が発生する。
The operation of the circuit of FIG. 4 (b) is the same as that of FIG. 4 (a) except that the step-up transformer is used for boosting. That is, when the solid state switch SW is turned off, the high voltage power supply HV charges the main capacitor C0. The charging of the main capacitor C0 is completed, and the solid switch SW turns o.
n, and when the time integrated value of the charging voltage Vc0 of the main capacitor C0 applied to both ends of the magnetic assist SR1 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic assist SR1, the magnetic assist SR1 is saturated and the magnetic switch is turned on, and the main capacitor C
0, the magnetic assist SR1, the inductance LL, the primary side of the step-up transformer Tr1, and the current flows through the loop of the solid switch SW. At the same time, current flows in the loop of the capacitor C1 on the secondary side of the step-up transformer Tr1 and the main capacitor C0
The electric charge stored in the capacitor is transferred and charged in the capacitor C1. Note that, here, a combination of the inductance of the circuit loop and the parasitic inductance of the main capacitor C0 is represented as the inductance L L. Capacitor C1
Is charged, as described above, the pulse compression operation is performed by the two-stage magnetic compression circuit, and the peaking capacitor Cp is charged. Then, as described above, when the voltage Vcp reaches a certain value (breakdown voltage) Vb, the laser gas between the main discharge electrodes E and E is dielectrically broken down to start the main discharge, and the main discharge causes the laser medium to be discharged. When excited, laser light is generated.

【0009】ここで磁気スイッチの動作について、もう
少し詳しく説明する。 (1)図5に磁気スイッチを構成する可飽和リアクトル
の構成、図6に磁気スイッチを構成する可飽和リアクト
ルのコアの磁化曲線を示す。 (2)まず、コアに巻かれたリセット巻線LRに流れる
リセット電流により、コアの動作点が図6の”0”点か
ら(5) 点に移動する。 (3)可飽和リアクトルの前段のコンデンサ(SR2の
場合C1、SR3の場合C2)からコアの主巻線に電流
(励磁電流)が流れると、磁界強度Hが増加し、可飽和
リアクトルのコアの動作点は図6の(5) 点から(4) 点を
通り(1) 点に向かって移動する。 (4)励磁電流により動作点が(1) に達すると、可飽和
リアクトルのコア内の磁束密度が飽和磁束密度以上とな
り、可飽和リアクトルは飽和する。このとき可飽和リア
クトルのインダクタンスが急激に低下するため、前段の
コンデンサ(SR2の場合C1、SR3の場合C2)か
ら飽和状態にある可飽和リアクトルを介して、電流が後
段のコンデンサ(SR2の場合C2、SR3の場合Cp
)に流れこみ、これを充電する。
Now, the operation of the magnetic switch will be described in more detail. (1) FIG. 5 shows the structure of the saturable reactor that constitutes the magnetic switch, and FIG. 6 shows the magnetization curve of the core of the saturable reactor that constitutes the magnetic switch. (2) First, the operating current of the core moves from the “0” point in FIG. 6 to the (5) point by the reset current flowing in the reset winding LR wound around the core. (3) When a current (excitation current) flows from the capacitor (C1 for SR2, C2 for SR3) in the preceding stage of the saturable reactor to the main winding of the core, the magnetic field strength H increases and the The operating point moves from point (5) to point (4) in FIG. 6 toward point (1). (4) When the operating point reaches (1) due to the exciting current, the magnetic flux density in the core of the saturable reactor becomes equal to or higher than the saturation magnetic flux density, and the saturable reactor is saturated. At this time, the inductance of the saturable reactor drops sharply, so that the current from the previous stage capacitor (C1 for SR2, C2 for SR3) passes through the saturable reactor in the saturated state to the capacitor for the subsequent stage (C2 for SR2). , SR3 Cp
) Flow into and charge this.

【0010】(5)可飽和リアクトルが飽和していると
きのコアの動作点は、(1) よりもはるかに磁界の力Hが
大きいところにあるが、電流の減少とともにHが小さい
方に移動して(2) 点に至る。このとき可飽和リアクトル
のインダクタンスが急激に増加するので、可飽和リアク
トルに流れる電流は急激に減少する。電流が0となった
ときの動作点は(2)となり、ここで停止して磁束が残る
(残留磁束)。 (6)ここで、(2) 点にコアの動作点がある状態で再び
図4のコンデンサC0に充電し、スイッチSWを投入す
ると、コアの動作点は(2) から(1) 点の方向に移動する
が、この場合の磁束密度変化量は小さいため非飽和時の
可飽和リアクトルのインダクタンスが十分大きくなら
ず、磁気パルス圧縮はほとんど行えなくなる。 (7)よって、磁気パルス圧縮を行った後はコアの動作
点を図6の(3) 点を介して(5) 点に戻すように磁気リセ
ットを行う。 (8)磁気リセットには様々な方法があるが、最も簡単
なものの一つとして、コアにリセット巻線を設け、主巻
線とは逆方向に直流電流を流すリセット回路を設け、こ
のリセット回路により電流(リセット電流)を流してお
き、コアの動作点が(5) 点となるようにしておくものが
ある。
(5) The operating point of the core when the saturable reactor is saturated is that the magnetic field force H is much larger than in (1), but it moves to the smaller H side as the current decreases. Then reach point (2). At this time, since the inductance of the saturable reactor rapidly increases, the current flowing through the saturable reactor sharply decreases. The operating point when the current becomes 0 is (2), where it stops and the magnetic flux remains (residual magnetic flux). (6) Here, when the capacitor C0 of FIG. 4 is charged again with the core operating point at point (2) and the switch SW is turned on, the core operating point is in the direction from point (2) to point (1). However, since the amount of change in the magnetic flux density in this case is small, the inductance of the saturable reactor at the time of non-saturation does not become sufficiently large, and magnetic pulse compression can hardly be performed. (7) Therefore, after performing the magnetic pulse compression, magnetic reset is performed so that the operating point of the core is returned to the point (5) through the point (3) in FIG. (8) There are various methods for magnetic reset, but as one of the simplest methods, a reset winding is provided in the core, and a reset circuit that allows a direct current to flow in the opposite direction to the main winding is provided. There is a method in which a current (reset current) is supplied so that the operating point of the core becomes point (5).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記リセット電流は、
コアの磁路長、飽和磁界強度(Hs)、巻線の巻数(t
urn数)に依存する。このリセット電流としては、一
般に可飽和リアクトルのコア材料(例えば、フェライ
ト)を取扱うメーカー推奨値等のリセット電流を用い
る。しかし、リセット電流として、上記メーカー推奨値
を用いると、このリセット巻線に流したときの磁界強度
Hの絶対値は図6のA点となり、飽和磁界強度Hsの絶
対値より大きい場合が多い。本出願の発明者らは、リセ
ット巻線に流したときの磁界強度Hが上記のように飽和
磁界強度Hsの絶対値より大きいと、以下の問題が生ず
ることを見いだした。磁界強度Aから−Hsの領域(図
6の(5) →(3) →(4) )は飽和領域であるため、可飽和
リアクトルの前段のコンデンサ(SR2の場合C1、S
R3の場合C2)から、電流が後段のコンデンサ(SR
2の場合C2、SR3の場合Cp)に流れる電流が発生
する。以下、前記図4の磁気スイッチSR2を例にとっ
て説明する。
The above reset current is
Magnetic path length of core, saturation magnetic field strength (Hs), number of winding turns (t
urn number). As the reset current, a reset current such as a manufacturer's recommended value for handling the core material of the saturable reactor (for example, ferrite) is generally used. However, if the manufacturer's recommended value is used as the reset current, the absolute value of the magnetic field strength H when flowing through the reset winding is point A in FIG. 6, and is often larger than the absolute value of the saturation magnetic field strength Hs. The inventors of the present application have found that if the magnetic field strength H when flowing through the reset winding is larger than the absolute value of the saturation magnetic field strength Hs as described above, the following problems occur. Since the region from the magnetic field strength A to -Hs ((5) → (3) → (4) in Fig. 6) is the saturated region, the capacitor in the preceding stage of the saturable reactor (in the case of SR2, C1, S
In the case of R3, from C2), the current is the latter stage capacitor (SR
A current flows through C2 in the case of 2 and Cp) in the case of SR3. Hereinafter, the magnetic switch SR2 of FIG. 4 will be described as an example.

【0012】図7にコンデンサC1、コンデンサC2に
かかる電圧波形Vc1,Vc2、および、コンデンサC
1、コンデンサC2、磁気スイッチSR2のループに流
れる電流波形i1を示す。磁界強度Aから−Hs の領域
(図6の(5) →(3) →(4) )は飽和領域であるため、電
流i1は急激に立ち上がり、そして可飽和リアクトルが
飽和するまで(図6の(4) →(1) )緩やかに増加してい
く。一般に、コンデンサC0から電荷がコンデンサC1
に移動して、コンデンサC1にかかる電圧Vc1が最大
となったときに、磁気スイッチSR2の可飽和リアクト
ルが飽和して電流i1が流れて、コンデンサC2にかか
る電圧Vc2が立ちあがり始めるのが理想的である。し
かしながら、実際は、上記したように、可飽和リアクト
ルが図6の(1) の動作点で飽和する前にもコンデンサC
2に電流が流れている。よって、磁気スイッチSR2が
ONするとき(可飽和リアクトルが図6の(1) の動作点
で飽和するとき)には、コンデンサC2にはある程度の
電圧(プリパルス電圧)が生じる。すなわち、磁界強度
Aから−Hsの領域(図6の(5) →(3) )に流れた電流
により、磁気スイッチSR2がONする前に、プリパル
ス電圧(電流波形の斜線部分の面積に相当)が生じる。
FIG. 7 shows voltage waveforms Vc1 and Vc2 applied to the capacitors C1 and C2, and the capacitor C.
1, the current waveform i1 flowing through the loop of the capacitor C2 and the magnetic switch SR2 is shown. Since the region from the magnetic field strength A to −Hs ((5) → (3) → (4) in FIG. 6) is the saturated region, the current i1 rises rapidly and the saturable reactor is saturated (see FIG. 6). (4) → (1)) It will gradually increase. Generally, the charge is transferred from the capacitor C0 to the capacitor C1.
Ideally, when the voltage Vc1 applied to the capacitor C1 becomes maximum, the saturable reactor of the magnetic switch SR2 saturates, the current i1 flows, and the voltage Vc2 applied to the capacitor C2 starts to rise. is there. However, as a matter of fact, as described above, even before the saturable reactor is saturated at the operating point of (1) in FIG.
Current is flowing through 2. Therefore, when the magnetic switch SR2 is turned on (when the saturable reactor is saturated at the operating point (1) in FIG. 6), a certain voltage (prepulse voltage) is generated in the capacitor C2. That is, the pre-pulse voltage (corresponding to the shaded area of the current waveform) before the magnetic switch SR2 is turned on by the current flowing from the magnetic field strength A to the −Hs region ((5) → (3) in FIG. 6). Occurs.

【0013】プリパルス電圧が生じるため、また、コン
デンサC1の最大電圧が、コンデンサC2に漏れて低下
することにより、さらに、コンデンサC2に電荷が充電
されるため、コンデンサC1からコンデンサC2への電
荷転送効率が低下する。すなわち、コンデンサC1の電
圧がコンデンサC2に移行する(漏れる)と、コンデン
サのC1の最大電圧が低下し、かつ、コンデンサC2が
充電される。電荷の転送量は、コンデンサC2の電圧と
コンデンサC1の電圧の差により定まるので、上記のよ
うにコンデンサC1の電圧がコンデンサC2に漏れる
と、その分だけ電荷の転送量が少なくなり、電荷転送効
率が低下する。一方、磁気スイッチON後、コンデンサ
C2への電流i1が増加し、その後減少して可飽和リア
クトルの動作点が図6の(1) の方へ移動し(2) を超える
と、可飽和リアクトルは非飽和状態となる。
Since the pre-pulse voltage is generated and the maximum voltage of the capacitor C1 leaks to the capacitor C2 and drops, the capacitor C2 is further charged with electric charge, so that the charge transfer efficiency from the capacitor C1 to the capacitor C2 is increased. Is reduced. That is, when the voltage of the capacitor C1 shifts (leaks) to the capacitor C2, the maximum voltage of the capacitor C1 decreases and the capacitor C2 is charged. The amount of charge transfer is determined by the difference between the voltage of the capacitor C2 and the voltage of the capacitor C1. Therefore, if the voltage of the capacitor C1 leaks to the capacitor C2 as described above, the amount of charge transfer decreases, and the charge transfer efficiency increases. Is reduced. On the other hand, after the magnetic switch is turned on, the current i1 to the capacitor C2 increases, then decreases and the operating point of the saturable reactor moves toward (1) in Fig. 6 and exceeds (2). It becomes unsaturated.

【0014】リセット回路により、リセット巻線にリセ
ット電流が流れているので、可飽和リアクトルの動作点
は、図6の(2) →(3) →(5) に至る。この場合、(2) →
(3) においては可飽和リアクトルは非飽和状態であるの
で、この期間は、磁気スイッチSR2の可飽和リアクト
ルの電流は高インダクタンスで流れ続けるため、コンデ
ンサC2に残留電圧(電流波形の斜線部分の面積に相
当)が残る。この残留電圧が、主放電発生後、短時間内
に主放電電極E、E間に電圧が印加され、主放電に悪影
響を及ぼす問題があった。このようなプリパルス電圧、
残留電圧の問題は、昇圧トランスTr、磁気スイツチS
R1、SR3においても同様に発生する。本発明は上記
問題点を解決するためになされたものであって、本発明
の目的は、上記した圧縮効率を悪化させるプリパルス電
圧、主放電に悪影響を及ぼす残留電圧の発生を抑制する
ことである。
Since the reset circuit causes a reset current to flow in the reset winding, the operating point of the saturable reactor reaches (2) → (3) → (5) in FIG. In this case, (2) →
In (3), the saturable reactor is in a non-saturated state, and during this period, the current of the saturable reactor of the magnetic switch SR2 continues to flow with high inductance, so that the residual voltage (area of the shaded area of the current waveform) flows in the capacitor C2. Equivalent to) remains. This residual voltage has a problem that a voltage is applied between the main discharge electrodes E and E within a short time after the occurrence of the main discharge, which adversely affects the main discharge. Such pre-pulse voltage,
The problem of residual voltage is that the step-up transformer Tr, the magnetic switch S
The same occurs in R1 and SR3. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to suppress the generation of the prepulse voltage that deteriorates the compression efficiency and the residual voltage that adversely affects the main discharge. .

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明においては、以下
のようにして前記課題を解決する。 (1)リセット巻線を有し、該リセット巻線にリセット
電流を流すことにより、コアを逆励磁して磁気リセット
を行う可飽和リアクトルからなる磁気スイッチを備えた
磁気圧縮回路において、磁気スイッチの可飽和リアクト
のコアの磁路長をLn、飽和磁界強度をHs、上記リセ
ット巻線の巻数をn、上記リセット電流をIrとすると
き、上記磁気スイッチのリセット電流の電流値Irを以
下の式で規定する。 Ir=Hs×Ln/n (2)上記磁気圧縮回路は、リセット巻線を有し、該リ
セット巻線にリセット電流を流すことにより、コアを逆
励磁して磁気リセットを行う昇圧トランスを備え、上記
昇圧トランスのコアの磁路長をLn、飽和磁界強度をH
s、上記リセット巻線の巻数をn、上記リセット電流を
Irとするとき、上記昇圧トランスのリセット電流の電
流値Irを以下の式で規定する。 Ir=Hs×Ln/n (3)上記(1)(2)において、各段の磁気スイッ
チ、もしくは、各段の磁気スイッチおよび昇圧トランス
に流す各リセット電流値Irが等しい値になるように、
各磁気スイッチ、もしくは各磁気スイッチおよび昇圧ト
ランスの磁路長Ln、飽和磁界強度Hs、リセット巻線
の巻数nが設定し、各段の磁気スイッチ、もしくは、各
段の磁気スイッチおよび昇圧トランスのリセット巻線を
直列に接続して、上記リセット電流値Irを流す。 (4)放電励起ガスレーザ装置に上記(1)〜(3)の
磁気圧縮回路を設ける。以上のように、本発明の請求項
1〜4の発明においては、磁気スイッチ、昇圧トランス
のリセット回路に流すリセット電流の値を、そのときの
磁界強度Hの絶対値が、飽和磁界強度Hsとほぼ等しく
なるように、メーカー推奨値のリセット電流よりも小さ
くしているので、昇圧トランス、可飽和リアクトルが前
記図6の(1) の動作点で飽和する前にピーキングコンデ
ンサCpに電流が流れることがほとんど無くなる。この
ため、磁気スイッチSR3がONするとき(可飽和リア
クトルが図6の(1) の動作点で飽和するとき)には、ピ
ーキングコンデンサCpにはプリパルス電圧がほとんど
生じない。また、電荷転送後の可飽和リアクトルの電流
値が高いまま非飽和状態に移行しないので電荷転送後、
次段のコンデンサに大きな残留電圧が留まることはな
い。このため、磁気圧縮回路の圧縮効率を悪化させるプ
リパルス電圧、主放電に悪影響を及ぼす残留電圧の発生
を抑制することができる。
In the present invention, the above problems are solved as follows. (1) In a magnetic compression circuit having a reset winding and a magnetic switch made of a saturable reactor that reversely excites the core to perform magnetic reset by causing a reset current to flow in the reset winding, When the magnetic path length of the core of the saturable reactor is Ln, the saturation magnetic field strength is Hs, the number of turns of the reset winding is n, and the reset current is Ir, the current value Ir of the reset current of the magnetic switch is expressed by the following equation. Stipulate in. Ir = Hs × Ln / n (2) The magnetic compression circuit has a reset winding, and includes a step-up transformer that reversely excites the core to perform a magnetic reset by causing a reset current to flow in the reset winding. The magnetic path length of the core of the step-up transformer is Ln, and the saturation magnetic field strength is H.
s, the number of turns of the reset winding is n, and the reset current is Ir, the current value Ir of the reset current of the step-up transformer is defined by the following formula. Ir = Hs × Ln / n (3) In the above (1) and (2), the reset switch currents Ir flowing through the magnetic switches of the respective stages, or the magnetic switches of the respective stages and the step-up transformer have equal values.
The magnetic path length Ln of each magnetic switch or each magnetic switch and the step-up transformer, the saturation magnetic field strength Hs, and the number of turns n of the reset winding are set, and the magnetic switch of each stage or the reset of the magnetic switch and the step-up transformer of each stage is set. The windings are connected in series to flow the reset current value Ir. (4) The discharge excitation gas laser device is provided with the magnetic compression circuit of the above (1) to (3). As described above, in the first to fourth aspects of the present invention, the value of the reset current flowing through the reset circuit of the magnetic switch and the step-up transformer is the absolute value of the magnetic field strength H at that time, and the saturation magnetic field strength Hs. Since the reset current is smaller than the manufacturer's recommended value so that they are almost equal, the current flows through the peaking capacitor Cp before the step-up transformer and the saturable reactor are saturated at the operating point (1) in FIG. Is almost gone. Therefore, when the magnetic switch SR3 is turned on (when the saturable reactor is saturated at the operating point of (1) in FIG. 6), almost no prepulse voltage is generated in the peaking capacitor Cp. In addition, since the current value of the saturable reactor after charge transfer does not shift to the unsaturated state while the current value is high, after charge transfer,
A large residual voltage does not remain in the next-stage capacitor. Therefore, it is possible to suppress generation of a pre-pulse voltage that deteriorates the compression efficiency of the magnetic compression circuit and a residual voltage that adversely affects the main discharge.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施例を示
す図であり、本実施例は、前記図4(a)に示した放電
回路にリセット回路を設け、このリセット回路によるリ
セット電流を、リセット時に磁界強度Hの絶対値が、飽
和磁界強度Hsとほぼ等しくなるように、前記したメー
カー推奨値より小さくしたものである。図1に示す放電
回路は、前記図4(a)に示したものと同様、昇圧トラ
ンスを含まない回路を本発明に適用した場合の回路構成
を示す図であり、可飽和リアクトルからなる3個の磁気
スイッチSR1、SR2、SR3を備え、第1の磁気ス
イッチSR2と第2の磁気スイッチSR3により2段の
磁気パルス圧縮回路を構成しており、前記したように固
体スイッチSWのスイッチング動作と、2段の磁気パル
ス圧縮回路のパルス圧縮動作により、所定の繰り返し周
波数で放電動作を行わせる。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a reset circuit is provided in the discharge circuit shown in FIG. The reset current is made smaller than the above-mentioned manufacturer recommended value so that the absolute value of the magnetic field strength H at the time of reset becomes substantially equal to the saturation magnetic field strength Hs. The discharge circuit shown in FIG. 1, like the one shown in FIG. 4 (a), is a diagram showing a circuit configuration when a circuit not including a step-up transformer is applied to the present invention, and is composed of three saturable reactors. Magnetic switches SR1, SR2, and SR3, and the first magnetic switch SR2 and the second magnetic switch SR3 constitute a two-stage magnetic pulse compression circuit, and as described above, the switching operation of the solid state switch SW, The discharge operation is performed at a predetermined repetition frequency by the pulse compression operation of the two-stage magnetic pulse compression circuit.

【0017】また、上記磁気スイッチSR1,SR2,
SR3をリセットするためのリセット回路RCが設けら
れており、該リセット回路RCにより、上記磁気スイッ
チSR1,SR2,SR3を磁界強度Hの絶対値が、飽
和磁界強度Hsとほぼ等しくなるようにリセットする。
すなわち、磁気スイッチSR1,SR2、SR3のコア
には、前記図5に示したようにリセット巻線LR1,L
R2,LR3が巻かれており、リセット巻線LR1,L
R2,LR3はリアクトルL、抵抗R、直流電源Eに直
列に接続され、抵抗R、直流電源Eの直列回路には並列
にダイオードDが接続されている。そして、上記リセッ
ト巻線LR1,LR2,LR3にリセット電流Irを流
して磁気スイッチSR1,SR2,SR3をリセットす
る。このリセット電流Irは、直流電源Eの電圧、抵抗
Rの抵抗値を選定することにより調整される。
Further, the magnetic switches SR1, SR2,
A reset circuit RC for resetting SR3 is provided, and the reset circuit RC resets the magnetic switches SR1, SR2, SR3 such that the absolute value of the magnetic field strength H becomes substantially equal to the saturation magnetic field strength Hs. .
That is, as shown in FIG. 5, the reset windings LR1, L are provided in the cores of the magnetic switches SR1, SR2, SR3.
R2 and LR3 are wound, and reset windings LR1 and L
R2 and LR3 are connected in series to the reactor L, the resistor R, and the DC power source E, and the diode D is connected in parallel to the series circuit of the resistor R and the DC power source E. Then, a reset current Ir is passed through the reset windings LR1, LR2, LR3 to reset the magnetic switches SR1, SR2, SR3. The reset current Ir is adjusted by selecting the voltage of the DC power source E and the resistance value of the resistor R.

【0018】ここでダイオードDはリセット電流Irに
対しては阻止状態であるが、磁気スイッチSR1,SR
2,SR3が動作時に発生する誘導電流に対しては順方
向状態である。このダイオードDとリアクトルLによ
り、上記誘導電流は直流電源Eに流れこむことがなく、
磁気スイッチSR2,SR3のリセット巻線、ダイオー
ドD、リアクトルLを循環する。すなわち、ダイオード
D,リアクトルLにより、直流電源Eは磁気スイッチS
R1,SR2,SR3が動作時に発生する誘導電流から
保護される。本実施例においては、上記リセット電流I
rを磁気スイッチSR1,SR2,SR3を構成する可
飽和リアクトルのコアの飽和磁界強度がHsになるよう
に、以下の(1)式に基づき定めた。 Ir=Hs×Ln/n…(1) ここで、Lは磁路長、nはリセット巻線の巻数である。
なお、通常、メーカー推奨値のリセット電流を磁気スイ
ッチSR1,SR2,SR3のリセット巻線に流したと
きの磁界強度Hは、前記図6で説明したように、H>H
sであった。
Here, the diode D is in a blocking state against the reset current Ir, but the magnetic switches SR1 and SR
2, SR3 is in the forward direction with respect to the induced current generated during operation. Due to the diode D and the reactor L, the above-mentioned induced current does not flow into the DC power source E,
It circulates through the reset winding of the magnetic switches SR2 and SR3, the diode D, and the reactor L. That is, the DC power source E is connected to the magnetic switch S by the diode D and the reactor L.
R1, SR2 and SR3 are protected from the induced current generated during operation. In the present embodiment, the reset current I
r was determined based on the following equation (1) so that the saturation magnetic field strength of the core of the saturable reactor forming the magnetic switches SR1, SR2, SR3 would be Hs. Ir = Hs × Ln / n (1) Here, L is the magnetic path length, and n is the number of turns of the reset winding.
Normally, the magnetic field strength H when a reset current of the manufacturer's recommended value is applied to the reset windings of the magnetic switches SR1, SR2, SR3 is H> H as described in FIG.
It was s.

【0019】また、磁気スイッチSR1,SR2、SR
3は、各々圧縮比が異なるため、飽和磁界強度Hs、磁
路長Lnが異なる。そのため、リセット巻線LR1,L
R2、LR3に流すリセット電流は相違する。よって、
従来は各磁気スイッチ毎にリセット回路を設けることが
一般的であった。本実施例では、磁気スイッチSR1,
SR2、SR3の磁路長、飽和磁界強度、リセット巻線
の巻数を調整し、一つのリセット回路で磁気スイッチS
R1,SR2、SR3をリセットできるように構成し
た。すなわち、磁気スイッチSR1に流すリセット電流
Ir1は、以下の(2)式で表され、磁気スイッチSR
2に流すリセット電流Ir2は、以下の (3) 式で表さ
れ、磁気スイッチSR3に流すリセット電流Ir3は、
以下の(4)式で表される。 Ir1=Hs1×L1/n1…(2) Ir2=Hs2×L2/n2…(3) Ir3=Hs3×L3/n3…(4) ここで、Ir1,Ir2,Ir3はそれぞれ磁気スイッ
チSR1,SR2,SR3のリセット電流、Hs1,H
s2,Hs3はそれぞれ磁気スイッチSR1,SR2,
SR3の磁路長、n1,n2,n3はそれぞれ磁気スイ
ッチSR1,SR2,SR3のリセット巻線の巻数であ
る。上記磁路長Hs1,Hs2,Hs3、リセット巻線
の巻数n1,n2,n3を調整すれば、Ir1=Ir2
=Ir3とすることができ、これにより、一つのリセッ
ト回路で磁気スイッチSR1,SR2,SR3をリセッ
トすることができる。
Further, the magnetic switches SR1, SR2, SR
Since No. 3 has a different compression ratio, the saturation magnetic field strength Hs and the magnetic path length Ln are different. Therefore, the reset windings LR1, L
The reset currents flowing through R2 and LR3 are different. Therefore,
In the past, it was general to provide a reset circuit for each magnetic switch. In this embodiment, the magnetic switches SR1,
The magnetic path S, the saturation magnetic field strength, and the number of turns of the reset winding of SR2 and SR3 are adjusted, and the magnetic switch S is adjusted by one reset circuit.
The configuration is such that R1, SR2, and SR3 can be reset. That is, the reset current Ir1 flowing through the magnetic switch SR1 is expressed by the following equation (2),
The reset current Ir2 flowing in 2 is expressed by the following equation (3), and the reset current Ir3 flowing in the magnetic switch SR3 is
It is expressed by the following equation (4). Ir1 = Hs1 × L1 / n1 (2) Ir2 = Hs2 × L2 / n2 (3) Ir3 = Hs3 × L3 / n3 (4) Here, Ir1, Ir2 and Ir3 are magnetic switches SR1, SR2 and SR3, respectively. Reset current, Hs1, H
s2 and Hs3 are magnetic switches SR1, SR2, respectively.
The magnetic path lengths of SR3, n1, n2, and n3 are the numbers of turns of the reset windings of the magnetic switches SR1, SR2, and SR3, respectively. If the magnetic path lengths Hs1, Hs2, Hs3 and the number of turns n1, n2, n3 of the reset winding are adjusted, Ir1 = Ir2
= Ir3, whereby the magnetic switches SR1, SR2, SR3 can be reset by one reset circuit.

【0020】以下、図2により本実施例の動作を、図1
の磁気スイッチSR2を例にとって説明する。なお、磁
気スイッチSR3についても同様である。図2に、本実
施例においてコンデンサC1、コンデンサC2にかかる
電圧波形Vc1,Vc2、および、コンデンサC1、コ
ンデンサC2、磁気スイッチSR2のループに流れる電
流波形i1を示す。なお、同図の(1) 〜(4) は前記図6
の(1) 〜(4) に対応している。上記のように磁気スイッ
チSR2,SR3のリセット電流Ir2,Ir3を設定
することにより、リセット時の磁界強度は図6の(3) と
なり、磁界強度は(3)→(4) →(1) と移動し、可飽和リ
アクトルが前記図6の(1) の動作点で飽和する前にコン
デンサC2 (磁気スイッチSR3の場合、ピーキングコ
ンデンサCp)に電流が流れることがほとんど無くな
る。このため、従来においては図2の点線に示すよう
に、磁気スイッチSR2,SR3がONするとき(可飽
和リアクトルが図6の(1) の動作点で飽和するとき)、
コンデンサC2、ピーキングコンデンサCpには前記し
たプリパルス電圧が生ずるが、本実施例においては、磁
気スイッチSR2,SR3がONするとき、コンデンサ
C2、ピーキングコンデンサCpにはプリパルス電圧が
ほとんど生じない(同図の実線参照)。
The operation of this embodiment will be described below with reference to FIG.
The magnetic switch SR2 will be described as an example. The same applies to the magnetic switch SR3. FIG. 2 shows voltage waveforms Vc1 and Vc2 applied to the capacitors C1 and C2, and a current waveform i1 flowing in the loop of the capacitors C1 and C2 and the magnetic switch SR2 in the present embodiment. In addition, (1) to (4) of FIG.
It corresponds to (1) to (4) of. By setting the reset currents Ir2 and Ir3 of the magnetic switches SR2 and SR3 as described above, the magnetic field strength at the time of reset becomes (3) in FIG. 6, and the magnetic field strength is (3) → (4) → (1). Before the saturable reactor moves and saturates at the operating point of (1) in FIG. 6, current hardly flows through the capacitor C2 (in the case of the magnetic switch SR3, the peaking capacitor Cp). Therefore, conventionally, as shown by the dotted line in FIG. 2, when the magnetic switches SR2 and SR3 are turned on (when the saturable reactor is saturated at the operating point of (1) in FIG. 6),
The above-mentioned pre-pulse voltage is generated in the capacitor C2 and the peaking capacitor Cp, but in the present embodiment, when the magnetic switches SR2 and SR3 are turned on, almost no pre-pulse voltage is generated in the capacitor C2 and the peaking capacitor Cp (see the same figure). See the solid line).

【0021】また、コンデンサC1にあった残留電荷が
コンデンサC2に移行することもほとんど無くなるの
で、放電後もコンデンサC1に残留電圧がほとんど残ら
ない。このため、コンデンサC1からC2への電荷転送
効率が低下することを防ぐことができる。以上のよう
に、本実施例によれば、圧縮効率を悪化させるプリパル
ス電圧、主放電に悪影響を及ぼす残留電圧の発生を抑制
することができる。
Further, since the residual electric charge in the capacitor C1 is hardly transferred to the capacitor C2, almost no residual voltage remains in the capacitor C1 after discharging. Therefore, it is possible to prevent the efficiency of charge transfer from the capacitors C1 to C2 from decreasing. As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the generation of the pre-pulse voltage that deteriorates the compression efficiency and the residual voltage that adversely affects the main discharge.

【0022】以上説明した実施例は、前記図4(a)の
放電回路を本発明を適用した場合であるが、前記図4
(b)に示した昇圧トランスを含む放電回路に適用し、
リセット回路により、磁気スイッチSR1,SR2,S
R3および昇圧トランスTr1をリセットするようにし
てもよい。図3は、上記昇圧トランスを備えた前記図4
(b)に示した放電回路に本発明を適用した本発明の第
2の実施例を示している。図3に示す放電回路は、前記
図4(b)に示したものと同様、昇圧トランスを備えた
ものであり、昇圧トランスTrにより昇圧し、後段に接
続された磁気パルス圧縮回路に印加する。磁気圧縮回路
は、前記図1と同様、可飽和リアクトルからなる3個の
磁気スイッチSR1、SR2、SR3から構成され、前
記したように固体スイッチSWのスイッチング動作と、
2段の磁気パルス圧縮回路のパルス圧縮動作により、所
定の繰り返し周波数で放電動作を行わせる。
In the embodiment described above, the discharge circuit of FIG. 4A is applied to the present invention.
Applied to the discharge circuit including the step-up transformer shown in (b),
The reset circuit allows magnetic switches SR1, SR2, S
The R3 and the step-up transformer Tr1 may be reset. FIG. 3 shows the above-mentioned FIG.
The 2nd Example of this invention which applied this invention to the discharge circuit shown to (b) is shown. The discharge circuit shown in FIG. 3 is provided with a step-up transformer as in the case shown in FIG. 4 (b). The step-up transformer Tr boosts the voltage and applies it to a magnetic pulse compression circuit connected to the subsequent stage. The magnetic compression circuit is composed of three magnetic switches SR1, SR2, and SR3 each made of a saturable reactor as in the case of FIG. 1, and as described above, the switching operation of the solid state switch SW,
The discharge operation is performed at a predetermined repetition frequency by the pulse compression operation of the two-stage magnetic pulse compression circuit.

【0023】本実施例においては、上記磁気スイッチS
R1,SR2,SR3に加え、昇圧トランスTr1をリ
セットするためのリセット回路RCが設けられており、
該リセット回路RCにより、上記磁気スイッチSR1,
SR2,SR3および昇圧トランスTrを磁界強度Hの
絶対値が、飽和磁界強度Hsとほぼ等しくなるようにリ
セットする。すなわち、昇圧トランスTr1、磁気スイ
ッチSR1,SR2、SR3のコアには、図1に示した
ものと同様、リセット巻線TR1,LR1,LR2,L
R3が巻かれており、このリセット巻線TR1,LR
1,LR2,LR3にリセット電流Irを流して、昇圧
トランスTr1、磁気スイッチSR1,SR2,SR3
をリセットする。このリセット電流Irは、抵抗Rの値
を選定することにより、前記第1の実施例と同様、以下
の(1)式になるように選定される。 Ir=Hs×Ln/n…(1) ここで、Lnは磁路長、nはリセット巻線の巻数であ
る。
In the present embodiment, the magnetic switch S
In addition to R1, SR2 and SR3, a reset circuit RC for resetting the step-up transformer Tr1 is provided,
The reset circuit RC causes the magnetic switches SR1,
SR2, SR3 and the step-up transformer Tr are reset so that the absolute value of the magnetic field strength H becomes substantially equal to the saturation magnetic field strength Hs. That is, in the cores of the step-up transformer Tr1 and the magnetic switches SR1, SR2, SR3, the reset windings TR1, LR1, LR2, L are provided as in the case shown in FIG.
R3 is wound, and this reset winding TR1, LR
1, LR2 and LR3 are supplied with a reset current Ir so that the step-up transformer Tr1 and the magnetic switches SR1, SR2 and SR3.
To reset. The reset current Ir is selected by selecting the value of the resistor R so as to satisfy the following equation (1), as in the first embodiment. Ir = Hs × Ln / n (1) Here, Ln is the magnetic path length, and n is the number of turns of the reset winding.

【0024】なお、本実施例でも第1の実施例と同様、
昇圧トランスTr1、磁気スイッチSR1,SR2、S
R3の磁路長、飽和磁界強度、リセット巻線の巻数を調
整し、一つのリセット回路で昇圧トランスTr1、磁気
スイッチSR1,SR2、SR3をリセットできるよう
に構成した。本実施例においては、第1の実施例と同
様、磁気スイッチSR2,SR3がONするとき、ピー
キングコンデンサCpにはプリパルス電圧がほとんど生
じず、また、コンデンサC1にあった残留電荷がコンデ
ンサC2に移行することもほとんど無くなる。このた
め、コンデンサC1からC2への電荷転送効率が低下す
ることを防ぐことができ、また、主放電に悪影響を及ぼ
す残留電圧の発生が抑制することができる。さらに、昇
圧トランスTr1を上記リセット電流でリセットしてい
るので、コンデンサC1に残留電荷が発生するのを抑制
することができる。
In this embodiment as well, as in the first embodiment,
Step-up transformer Tr1, magnetic switches SR1, SR2, S
The magnetic path length of R3, the saturation magnetic field strength, and the number of turns of the reset winding are adjusted so that the step-up transformer Tr1 and the magnetic switches SR1, SR2, and SR3 can be reset by one reset circuit. In this embodiment, as in the first embodiment, when the magnetic switches SR2 and SR3 are turned on, almost no pre-pulse voltage is generated in the peaking capacitor Cp, and the residual charge in the capacitor C1 is transferred to the capacitor C2. There is almost nothing to do. Therefore, it is possible to prevent the charge transfer efficiency from the capacitors C1 to C2 from being lowered, and it is possible to suppress the generation of the residual voltage which adversely affects the main discharge. Furthermore, since the step-up transformer Tr1 is reset by the reset current, it is possible to suppress the generation of residual charge in the capacitor C1.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように、本発明においては、磁気
スイッチ、昇圧トランスのリセット回路に流すリセット
電流の値を、そのときの磁界強度Hの絶対値が、飽和磁
界強度Hsとほぼ等しくなるようにしたので、昇圧トラ
ンス、可飽和リアクトルが前記図6の(1) の動作点で飽
和する前にピーキングコンデンサに電流が流れることが
ほとんど無くなる。このため、磁気スイッチがONする
とき(可飽和リアクトルが図6の(1) の動作点で飽和す
るとき)には、ピーキングコンデンサにはプリパルス電
圧がほとんど生じない。また、電荷転送後の可飽和リア
クトルの電流値が高いまま非飽和状態に移行しないの
で、電荷転送後次段のコンデンサに大きな残留電圧が留
まることはない。このため、磁気圧縮回路の圧縮効率を
悪化させるプリパルス電圧、主放電に悪影響を及ぼす残
留電圧の発生が抑制することができる。
As described above, in the present invention, the absolute value of the magnetic field strength H at that time of the value of the reset current flowing through the reset circuit of the magnetic switch and the step-up transformer becomes substantially equal to the saturation magnetic field strength Hs. As a result, almost no current flows through the peaking capacitor before the step-up transformer and the saturable reactor are saturated at the operating point (1) in FIG. Therefore, when the magnetic switch is turned on (when the saturable reactor is saturated at the operating point (1) in FIG. 6), almost no prepulse voltage is generated in the peaking capacitor. Further, since the current value of the saturable reactor after the charge transfer is not high and does not shift to the non-saturated state, a large residual voltage does not remain in the capacitor of the next stage after the charge transfer. Therefore, it is possible to suppress generation of a pre-pulse voltage that deteriorates the compression efficiency of the magnetic compression circuit and a residual voltage that adversely affects the main discharge.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明のおける電圧波形Vc1,Vc2および
電流波形i1を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing voltage waveforms Vc1 and Vc2 and a current waveform i1 according to the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】放電回路(高電圧パルス発生装置)の構成例を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a discharge circuit (high-voltage pulse generator).

【図5】磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルの構
成例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a saturable reactor that constitutes a magnetic switch.

【図6】磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルのコ
アの磁化曲線を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a magnetization curve of a core of a saturable reactor that constitutes a magnetic switch.

【図7】従来の放電回路における電圧波形Vc1,Vc
2および電流波形i1を示す図である。
FIG. 7: Voltage waveforms Vc1 and Vc in a conventional discharge circuit
2 is a diagram showing 2 and a current waveform i1. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

C0 主コンデンサ HV 高電圧電源 SW 固体スイッチ L1 リアクトル SR1,SR2,SR3 磁気スイッチ LL インダクタンス Tr1 昇圧トランス C1,C2,C3 コンデンサ Cp ピーキングコンデンサ 11 第1電極 12 誘電体チューブ 13 第2電極 E,E 主放電電極 TR1,LR2,LR3 リセット巻線 L リアクトル R 抵抗 E 直流電源 D ダイオード C0 main capacitor HV high voltage power supply SW solid state switch L1 reactor SR1, SR2, SR3 Magnetic switch LL inductance Tr1 step-up transformer C1, C2, C3 capacitors Cp peaking capacitor 11 First electrode 12 Dielectric tube 13 Second electrode E, E Main discharge electrode TR1, LR2, LR3 reset winding L reactor R resistance E DC power supply D diode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リセット巻線を有し、該リセット巻線に
リセット電流を流すことにより、コアを逆励磁して磁気
リセットを行う可飽和リアクトルからなる磁気スイッチ
を備えた磁気圧縮回路であって、 上記磁気スイッチの可飽和リアクトのコアの磁路長をL
n、飽和磁界強度をHs、上記リセット巻線の巻数を
n、上記リセット電流をIrとするとき、 上記磁気スイッチのリセット電流の電流値Irを以下の
式で規定した Ir=Hs×Ln/n ことを特徴とする磁気圧縮回路。
1. A magnetic compression circuit having a reset winding and comprising a magnetic switch made of a saturable reactor for reversely exciting a core to magnetically reset the core by supplying a reset current to the reset winding. , The magnetic path length of the core of the saturable reactor of the above magnetic switch is L
When n is the saturation magnetic field strength, H is the number of turns of the reset winding, and Ir is the reset current, the current value Ir of the reset current of the magnetic switch is defined by the following equation: Ir = Hs × Ln / n A magnetic compression circuit characterized in that.
【請求項2】 上記磁気圧縮回路は、リセット巻線を有
し、該リセット巻線にリセット電流を流すことにより、
コアを逆励磁して磁気リセットを行う昇圧トランスを備
え、 上記昇圧トランスのコアの磁路長をLn、飽和磁界強度
をHs、上記リセット巻線の巻数をn、上記リセット電
流をIrとするとき、 上記昇圧トランスのリセット電流の電流値Irを以下の
式で規定した Ir=Hs×Ln/n ことを特徴とする請求項1の磁気圧縮回路。
2. The magnetic compression circuit has a reset winding, and by applying a reset current to the reset winding,
When a step-up transformer that reversely excites the core to perform magnetic reset is provided, and the magnetic path length of the core of the step-up transformer is Ln, the saturation magnetic field strength is Hs, the number of turns of the reset winding is n, and the reset current is Ir. The magnetic compression circuit according to claim 1, wherein the current value Ir of the reset current of the step-up transformer is Ir = Hs × Ln / n defined by the following equation.
【請求項3】 上記磁気圧縮回路は、m段の磁気圧縮部
を備えたものであって、 各段の磁気スイッチ、もしくは、各段の磁気スイッチお
よび昇圧トランスに流す各リセット電流値Irが等しい
値になるように、各磁気スイッチ、もしくは各磁気スイ
ッチおよび昇圧トランスの磁路長Ln、飽和磁界強度H
s、リセット巻線の巻数nが設定されており、 各段の磁気スイッチ、もしくは、各段の磁気スイッチお
よび昇圧トランスのリセット巻線が直列に接続され、該
直列回路に上記リセット電流値Irを流すことを特徴と
する請求項1または請求項2の磁気圧縮回路。
3. The magnetic compression circuit is provided with m stages of magnetic compression sections, and the reset current values Ir flowing through the magnetic switches of each stage, or the magnetic switches of each stage and the step-up transformer are equal. The magnetic path length Ln and the saturation magnetic field strength H of each magnetic switch or each magnetic switch and the step-up transformer are adjusted so that
s, the number of turns n of the reset winding is set, the magnetic switch of each stage, or the magnetic switch of each stage and the reset winding of the step-up transformer are connected in series, and the reset current value Ir is supplied to the series circuit. The magnetic compression circuit according to claim 1 or 2, wherein the magnetic compression circuit flows.
【請求項4】 請求項1,2または請求項2の磁気圧縮
回路を備えた放電励起ガスレーザ装置。
4. A discharge excitation gas laser device provided with the magnetic compression circuit according to claim 1, 2, or 2.
JP2002085000A 2002-03-26 2002-03-26 Magnetic compression circuit and discharge excitation gas laser device Pending JP2003283017A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002085000A JP2003283017A (en) 2002-03-26 2002-03-26 Magnetic compression circuit and discharge excitation gas laser device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002085000A JP2003283017A (en) 2002-03-26 2002-03-26 Magnetic compression circuit and discharge excitation gas laser device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003283017A true JP2003283017A (en) 2003-10-03

Family

ID=29232114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002085000A Pending JP2003283017A (en) 2002-03-26 2002-03-26 Magnetic compression circuit and discharge excitation gas laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003283017A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007258558A (en) * 2006-03-24 2007-10-04 Komatsu Ltd Gas laser device power supply circuit
JP2008192974A (en) * 2007-02-07 2008-08-21 Komatsu Ltd Discharge excitation gas laser discharge circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007258558A (en) * 2006-03-24 2007-10-04 Komatsu Ltd Gas laser device power supply circuit
JP2008192974A (en) * 2007-02-07 2008-08-21 Komatsu Ltd Discharge excitation gas laser discharge circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6744060B2 (en) Pulse power system for extreme ultraviolet and x-ray sources
JP7325635B2 (en) pulse power supply
JPH10323057A (en) Method and apparatus for removing reflection energy by stage mismatching in nonlinear magnetic compressing module
JPH08132321A (en) Discharge excitation pulse laser device
US20050200304A1 (en) Arrangement for generating pulsed currents with a high repetition rate and high current strength for gas discharge pumped radiation sources
KR100505084B1 (en) ArF excimer laser apparatus and fluorine laser apparatus
JP2010073948A (en) Power supply device for pulse laser
JP3127405B2 (en) Converter
JP4573455B2 (en) High voltage pulse generator and exposure-excited gas laser apparatus for exposure
JP4750053B2 (en) Discharge excitation gas laser discharge circuit
JP2003283017A (en) Magnetic compression circuit and discharge excitation gas laser device
JP5075775B2 (en) Power supply for pulse laser
JP4702889B2 (en) Gas laser device power supply circuit
JP4093769B2 (en) Regenerative circuit in high voltage pulse generator.
JP3755577B2 (en) ArF, KrF excimer laser apparatus and fluorine laser apparatus for exposure
JP4060144B2 (en) RESET CURRENT CIRCUIT, MAGNETIC COMPRESSION CIRCUIT, AND GAS LASER DEVICE HAVING THE MAGNETIC COMPRESSION CIRCUIT
JP4038927B2 (en) Pulse power supply
CN117441274A (en) Electronic module for magnetic switching network for generating pulses of a pulsed output beam
US20240396284A1 (en) Gas laser device and electronic device manufacturing method
TWI829207B (en) Pulsed power systems with controlled reactor reset
JP3985379B2 (en) Pulse power supply
JP2004064935A (en) High-voltage pulse generator and discharge-excited gas laser using the same
JP2002270935A (en) Gas laser for exposure
JP3090279B2 (en) Magnetic pulse compression circuit
JP3907092B2 (en) Power supply for pulse laser

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061226

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070529