JP2000133408A - レーザ誘導放電発生装置および同放電発生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電極の耐久性向上と同時に、安定かつ良好な始
動性を確保することができるスイッチング素子としての
レーザ誘導放電発生装置およびレーザ誘導放電発生方法
を提供する。 【解決手段】レーザ光通過孔を設けた一方の電極１と、
これと対向する他方の電極２と、これら一対の電極１，
２を取り囲む放電管筺体３とを備える。両電極１，２間
に高圧電源から電圧を印加するとともに、レーザ装置１
１から光学系１３，１４を介し、レーザ光を一方の電極
のレーザ光通過孔を通過させて他方の電極の表面に照射
してレーザプラズマ１５を生成し、両電極１，２間を放
電により橋絡させる。一対の電極のうち、他方の電極に
粉体金属または液体金属１７を適用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ誘導放電に
おける電気エネルギの流れを制御するパルスパワー技術
に係り、特に高電圧、高速電流立ち上り時間、低ジッタ
と高い性能が必要とされる装置、例えば核融合装置、加
速器、レーザ装置、あるいはレーザを併用したアーク溶
接装置、また放電応用装置などに対して、パルス電源の
スイッチング素子として適用される、レーザ誘導放電発
生装置および同放電発生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レーザ誘導放電を発生させて高
熱利用を行う上記の各種装置においては、最初にその放
電を立上らせる場合、レーザ光を金属電極表面に集束す
るスイッチング素子としてレーザ誘導放電発生装置を使
用する方法が採られている。

【０００３】図１１は、このようなレーザ誘導放電発生
装置の従来例を示している。

【０００４】この図１１に示したレーザ誘導放電発生装
置は、主にレーザ光通過孔を設けた電極１と、これと対
向する側面に設置された電極２と、これら電極１，２を
取り囲む絶縁性の放電管筺体３とから構成されている。
この放電管筺体３の内部にバッファガスを、ガスボンベ
４、減圧弁５および流量調節弁６を介して供給する。ま
た、電極１，２間には、直流高圧電源７、充電抵抗８お
よびコンデンサ９により電圧が印加される。

【０００５】この状態のときに、レーザ駆動用電源１０
により駆動されるレーザ装置１１から出射されたパルス
レーザ光１２を伝送光学系１３を用いて伝送し、集束光
学系１４を通過させて電極２の表面に集束して照射する
と、電極２の材料である金属が蒸発または電離し、同時
にレーザプラズマ１５が生成され、このレーザプラズマ
１５からの紫外線照射による空間電離とプラズマの膨張
による電界ひずみのために電極１，２間が放電により橋
絡される。

【０００６】そして、例えばアーク溶接装置等は、電極
２から導出される配線２ａに接続された状態で設けら
れ、前記電極１，２間の放電によりスイッチオンとなっ
て溶接等の作業を開始する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
誘導放電発生装置およびこれを用いたレーザ誘導放電発
生方法においては、レーザの集束点が直接、電極２の表
面に照射されるので、レーザ光または放電による電極２
の損傷が大きく、また電極２の損傷により焦点位置が変
化し、これに接続される各種装置の稼動立上りが不安定
となる等の課題があった。

【０００８】本発明はかかる従来の事情に対処してなさ
れたものであり、電極の耐久性向上と同時に、安定かつ
良好な始動性を確保することができるスイッチング素子
としてのレーザ誘導放電発生装置およびレーザ誘導放電
発生方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、レーザ光通過孔を設けた一方
の電極と、これと対向する他方の電極と、これら一対の
電極を取り囲む放電管筺体とを備え、前記両電極間に高
圧電源から電圧を印加するとともに、レーザ装置から光
学系を介し、レーザ光を前記一方の電極のレーザ光通過
孔を通過させて前記他方の電極の表面に照射してレーザ
プラズマを生成し、前記両電極間を放電により橋絡させ
るレーザ誘導放電発生装置において、前記一対の電極の
うち、他方の電極に粉体金属または液体金属を適用した
ことを特徴とするレーザ誘導放電発生装置を提供する。

【００１０】請求項２の発明では、レーザ光通過孔を設
けた一方の電極と、これと対向する他方の電極と、これ
ら一対の電極を取り囲む放電管筺体とを備え、前記両電
極間に高圧電源から電圧を印加するとともに、レーザ装
置から光学系を介し、レーザ光を前記一方の電極のレー
ザ光通過孔を通過させて前記他方の電極の表面に照射し
てレーザプラズマを生成し、前記両電極間を放電により
橋絡させるレーザ誘導放電発生装置において、前記光学
系は、前記電極の表面近傍あるいは前記電極間にレーザ
光を２点以上集束して放電を誘導する多焦点光学系を有
することを特徴とするレーザ誘導放電発生装置を提供す
る。

【００１１】請求項３の発明では、請求項１または２記
載のレーザ誘導放電発生装置において、放電管筺体に金
属を適用し、これを他方の電極に接続したことを特徴と
するレーザ誘導放電発生装置を提供する。

【００１２】請求項４の発明では、請求項３記載のレー
ザ誘導放電発生装置において、他方の電極を陽電極とし
たことを特徴とするレーザ誘導放電発生装置を提供す
る。

【００１３】請求項５の発明では、請求項１または２記
載のレーザ誘導放電発生装置において、光学系は、レー
ザ装置から放電管筺体までのレーザ光の伝送路の一部ま
たは全部を光ファイバによって構成したものであること
を特徴とするレーザ誘導放電発生装置を提供する。

【００１４】請求項６の発明では、請求項１または２記
載のレーザ誘導放電発生装置において、電極の少なくと
もいずれかを絶縁物で覆い、その絶縁物にレーザ光およ
び放電通過用の開孔を設けたことを特徴とするレーザ誘
導放電発生装置を提供する。

【００１５】請求項７の発明では、請求項１または２記
載のレーザ誘導放電発生装置において、放電管電圧の波
形および電流波形ならびにレーザ光のパルス波形に基づ
いて、レーザ光照射時刻から放電開始時刻までの時間が
短く、または一定になるようにレーザ焦点位置を制御す
る制御機構を有することを特徴とするレーザ誘導放電発
生装置を提供する。

【００１６】請求項８の発明では、請求項１記載のレー
ザ誘導放電発生装置において、放電管筺体の外部に、粉
体金属または液体金属を放電管筺体内のレーザ焦点位置
へ自由落下により供給する貯蔵用タンクを設けたことを
特徴とするレーザ誘導放電発生装置を提供する。

【００１７】請求項９の発明では、請求項１または２記
載のレーザ誘導放電発生装置において、両電極間に電圧
をパルス的に印加するパルス充電回路およびタイミング
制御器を設けたことを特徴とするレーザ誘導放電発生装
置を提供する。

【００１８】請求項１０の発明では、請求項１から９ま
でのいずれかに記載のレーザ誘導放電発生装置におい
て、放電管筺体および電極からなる複数の放電管と、こ
の各放電管へのパルスレーザ光照射により電流が流れる
トランス１次巻線とを直列に接続したものを、２ユニッ
ト以上並列接続する一方、前記トランス１次巻線に対応
する各トランス２次巻線を直列接続したことを特徴とす
るレーザ誘導放電発生装置を提供する。

【００１９】請求項１１の発明では、レーザ光通過孔を
設けた一方の電極と、これと対向する他方の電極と、こ
れら一対の電極を取り囲む放電管筺体とを使用して、前
記両電極間に高圧電源から電圧を印加するとともに、レ
ーザ装置から光学系を介し、レーザ光を前記一方の電極
のレーザ光通過孔を通過させて前記他方の電極の表面に
照射してレーザプラズマを生成し、前記両電極間を放電
により橋絡させるレーザ誘導放電発生方法において、前
記一対の電極のうち、他方の電極に粉体金属または液体
金属を設置し、レーザ光を前記粉体金属または液体金属
に照射して放電を誘導することを特徴とするレーザ誘導
放電発生方法を提供する。

【００２０】請求項１２の発明では、レーザ光通過孔を
設けた一方の電極と、これと対向する他方の電極と、こ
れら一対の電極を取り囲む放電管筺体とを使用して、前
記両電極間に高圧電源から電圧を印加するとともに、レ
ーザ装置から光学系を介し、レーザ光を前記一方の電極
のレーザ光通過孔を通過させて前記他方の電極の表面に
照射してレーザプラズマを生成し、前記両電極間を放電
により橋絡させるレーザ誘導放電発生方法において、前
記電極表面近傍あるいは両電極間にレーザ光を２点以上
集束して放電を誘導することを特徴とするレーザ誘導放
電発生方法を提供する。

【００２１】請求項１３の発明では、請求項１１または
１２記載のレーザ誘導放電発生方法において、放電管電
圧波形および電流波形、レーザ光パルス波形信号を測定
し、レーザ光照射時刻から放電開始時刻までの時間が短
く、または一定になるようにレーザ焦点位置を制御する
ことを特徴とするレーザ誘導放電発生方法を提供する。

【００２２】請求項１４の発明では、請求項１０記載の
装置を使用するレーザ誘導放電発生方法であって、放電
管の接続個数の設定により、トランス１次巻線とトラン
ス２次巻線との比を小さくして放電の立上りを速めるこ
とを特徴とするレーザ誘導放電発生方法を提供する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るレーザ誘導放
電発生装置およびレーザ誘導放電発生方法の実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施
形態において、従来例と同様の構成については図１１と
同一の符号を付して説明する。また、第２実施形態以降
について、第１実施形態と同様の部分については、図１
と同一の符号を付して、重複する構成および作用の説明
を省略する。

【００２４】第１実施形態（図１） 図１は、本発明の第１実施形態を示している。

【００２５】本実施形態のレーザ誘導放電発生装置は、
主にレーザ光通過孔を設けた電極１と、これと対向する
側面に設置された電極２と、これら電極１，２を取り囲
む絶縁性の放電管筺体３とから構成されている。この放
電管筺体３の内部にバッファガスを、ガスボンベ４、減
圧弁５および流量調節弁６を介して供給する。また、電
極１，２間には、直流高圧電源７、充電抵抗８およびコ
ンデンサ９により電圧が印加される。

【００２６】この状態のときに、レーザ駆動用電源１０
により駆動されるレーザ装置１１から出射されたパルス
レーザ光１２を伝送光学系１３を用いて伝送し、集束光
学系１４を通過させて電極２の表面に集束して照射する
と、電極２の材料である金属が蒸発または電離し、同時
にレーザプラズマ１５が生成され、このレーザプラズマ
１５からの紫外線照射による空間電離とプラズマの膨張
による電界ひずみのために電極１，２間が放電により橋
絡される。

【００２７】そして、例えばアーク溶接装置等は、電極
２から導出される配線２ａに接続された状態で設けら
れ、前記電極１，２間の放電によりスイッチオンとなっ
て溶接等の作業を開始する。

【００２８】このものにおいて、本実施形態では、電極
２を、容器１６に収容した粉体金属または液体金属１７
によって構成してある。

【００２９】このような構成によれば、電極２が流体状
態であることから、その表面は常に一定の高さ位置に保
たれる。しかも、パルスレーザ光１２の集束点でのレー
ザプラズマ１５による電極２の損傷が少ない。

【００３０】したがって、本実施形態によれば、常に一
定の焦点位置での電極２に対するパルスレーザ光１２の
照射が可能となるため、放電の発生が安定かつ良好な状
態に維持できるとともに、電極２の損傷防止により、そ
の長寿命化が図れるようになる。

【００３１】第２実施形態（図２） 図２は、本発明の第２実施形態を示している。

【００３２】本実施形態でも基本的な構成は第１実施形
態と略同様であるが、第１実施形態の集束光学系１４に
代えて、多焦点光学系１８を設け、パルスレーザ光１２
を複数点に集束させることができるようにしてある。

【００３３】また、電極２は、パルスレーザ光１２を透
過させることができるレーザ光透過孔１９を有する構成
としてある。

【００３４】本実施形態においては、放電管筺体３の内
部にバッファガスがバッファガスボンベ４、減圧弁５お
よび流量調節弁６を介して供給される。また、電極１，
２間には直流高圧電源７、充電抵抗８およびコンデンサ
９により電圧が印加される。この状態のときに、レーザ
駆動用電源１０により駆動されるレーザ装置１１から出
射されたパルスレーザ光１２が伝送光学系１３を用いて
伝送され、多焦点光学系１７を通過して電極１，２の表
面近傍、あるいは両電極１，２間に２点以上集束され
る。

【００３５】これにより、電極１，２の表面近傍のバッ
ファガスが電離し、同時にレーザプラズマ１５が２点以
上に生成され、これらのレーザプラズマ１５からの紫外
線照射による空間電離とプラズマの膨張による電界ひず
みのために電極１，２間が放電により橋絡される。

【００３６】このような本実施形態によれば、２点以上
のプラズマ間で放電が起こるとともに、電極２にはパル
スレーザ光１２が透過するレーザ光透過孔１９を設けた
ので、電極２の構成材の表面にパルスレーザ光１２が直
接集束照射されることがなく、電極２の損傷が少ない。
また、多焦点光学系１８により生成された２点以上のレ
ーザプラズマ１５により、安定で良好な放電路が形成さ
れる。したがって、安定な放電の発生を長寿命で行うこ
とができる。

【００３７】第３実施形態（図３） 図３は、本発明の第３実施形態を示している。

【００３８】本実施形態では、放電管筺体３の全体が絶
縁物ではなく、周壁部３ａおよび底壁部３ｂを金属製と
してある。そして、この部分３ａ，３ｂを電極２と接続
し、電極２と同電位となるようにしてある。また、放電
管筺体３の上壁部３ｃは絶縁物製とし、これにより電極
１と金属製の周壁部３ａとを絶縁物を介して接続する構
成としてある。なお、本実施形態では、電極２を第２実
施形態と同様のレーザ光透過孔１９付きとし、また多焦
点光学系１８を採用している。

【００３９】このように構成された本実施形態において
は、全体が同軸構造となるので、幾何インダクタンスが
低減する。この幾何インダクタンスは放電電流の立ち上
りを制限するため、本実施形態によれば立ち上りの速い
放電電流の発生が可能となる。したがって、例えば溶接
装置等のスイッチング回路として適用した場合には、迅
速な稼動開始が図れる等の利点が得られる。

【００４０】なお、図３には第２実施形態と同様の電極
２を示したが、第１実施形態と同様の粉体金属または液
体金属１７を使用した構成としてもよい。また、多焦点
光学系１８ではなく、通常の集束光学系１４を採用して
もよい。これらの点は、本発明の趣旨に反しない範囲
で、以下の実施形態でも同様である。

【００４１】第４実施形態（図４） 図４は、本発明の第４実施形態を示している。

【００４２】本実施形態は、基本的に第３実施形態と略
同様であるが、一方の電極１の極性を陰電極とし、他方
の電極２の極性を陽電極とし、この陽電極２を放電管筺
体３の底壁部３ｂおよび周壁部３ａに接続した構成とし
てある。

【００４３】このように構成された本実施形態において
は、放電中のイオンによる一方の電極１の表面からのス
パッタによる飛散物が、陽極性となっている放電管筺体
３の周壁部３ａおよび底壁部３ｂに付着することにな
る。

【００４４】一般に、スパッタによる飛散物は電気的に
導体であるため、絶縁物に付着すると絶縁耐力が低下す
るが、本実施形態によれば、放電管筺体３の周壁部３ａ
および底壁部３ｂが金属製であるため、絶縁耐力低下の
抑制が可能となる。

【００４５】第５実施形態（図５） 図５は、本発明の第５実施形態を示している。

【００４６】本実施形態は、基本的に第１実施形態と略
同様であるが、伝送光学系１３の一部または全部に光フ
ァイバ２０を適用するとともに、この光ファイバ２０に
入射光学系２１と出射光学系２２とを設けた構成として
ある。

【００４７】このように構成された本実施形態において
は、光ファイバ２０の長さ設定および曲折等が容易に行
えるので、レーザ装置１１および放電管筺体３等の配置
の自由度が大きくなる。

【００４８】このため、本実施形態によれば、レーザ装
置１１と放電管筺体３との遠隔配置、あるいは狭隘な場
所への放電管筺体３の設置等が容易に行える。

【００４９】なお、本実施形態では、第１実施形態を基
本構成としたが、上述した第２〜第４実施形態、および
後述する第６〜第１０実施形態等についても応用するこ
とができる。

【００５０】第６実施形態（図６） 図６は、本発明の第６実施形態を示している。

【００５１】本実施形態は、放電管筺体３内において、
全ての電極１，２が、パルスレーザ光および放電通過用
の開孔２３ａを有する絶縁物２３で覆われた構成として
ある。この絶縁物２３は、例えば上下に分かれた有底筒
状のもので、その底部が互いに接近した配置で放電管筺
体３の内部に設けられている。

【００５２】上記構成の本実施形態においては、レーザ
照射または放電による電極１，２の材料の放電管筺体３
の内壁面や他の電極への飛散を防止することができる。

【００５３】一般に、飛散物は電気的に導体であるた
め、本実施形態の構成によれば、放電管筺体３の内部で
の絶縁耐力低下の抑制が可能となる。

【００５４】本実施形態も第１実施形態を基本構成とし
てあるが、他の実施形態にも応用できる。

【００５５】第７実施形態（図７） 図７は、本発明の第７実施形態を示している。

【００５６】本実施形態は、電極１，２間に印加された
電圧を測定するための高電圧プローブ２４と、放電電流
を測定するためのカレントプローブ２５と、レーザ光パ
ルスを測定するためのサンプリングミラー２６および光
電管２７と、これら高電圧プローブ２４、カレントプロ
ーブ２５および光電管２７からの出力信号を受け、電
圧、放電電流およびレーザ光パルスを測定する測定器２
８を備えている。また、集束光学系は駆動機構付き集光
光学系２９として構成してある。そして、測定器２８か
ら出力される測定信号を受けて演算を行い、駆動機構付
き集光光学系２９を制御する制御機構３０を備えてい
る。

【００５７】このように構成された本実施形態におい
て、光電管２７により測定されたレーザ光パルス波形
と、高電圧プローブ２４およびカレントプローブ２５に
より測定された電極間電圧波形および放電電流波形か
ら、レーザ光パルス照射時刻と放電開始時刻の時間差が
判定できる。この時間差は照射されるパルスレーザ光１
２の焦点位置に依存することから、制御機構３０により
時間差が短く、または一定となるように、駆動機構付き
集光光学系２９に制御信号が与えられ、パルスレーザ光
１２の焦点位置の制御が行われる。

【００５８】このような本実施形態の構成によれば、レ
ーザ光パルス照射時刻と放電開始時刻との時間差が短
く、または一定に制御されるので、安定かつタイミング
ジッタの小さい放電を得ることが可能となる。

【００５９】本実施形態も第１実施形態を基本構成とし
てあるが、他の実施形態にも応用できる。

【００６０】第８実施形態（図８） 図８は、本発明の第８実施形態を示している。

【００６１】本実施形態は、第１実施形態の応用例であ
り、図１に示した放電管筺体３の外部に設けられた粉体
金属または液体金属１７の貯蔵用タンク３１と、この貯
蔵用タンク３１と容器１６との間で粉体金属または液体
金属１７を循環させる管路３１ａと、この管路３１ａに
設けられたポンプ等の循環器３２および流量調節弁３３
とを備えた構成としてある。

【００６２】このように構成された本実施形態において
は、粉体金属または液体金属１７を貯蔵用タンク３１か
ら流量調節弁３３を介してレーザ光焦点位置に所定量循
環させることにより、粉体金属または液体金属１７、す
なわち電極材料の表面を、常に一定高さ位置に自動的に
保持することができる。

【００６３】したがって、本実施形態によれば、レーザ
光焦点位置の一定保持機能をさらに向上させ、一層安定
した放電を得ることが可能となる。

【００６４】本実施形態の構成は、第１実施形態のほ
か、第５〜第７および第９実施形態等にも適用できる。

【００６５】第９実施形態（図９） 図９は、本発明の第９実施形態を示している。

【００６６】本実施形態は、例えば第１実施形態の構成
に、パルス充電回路３４およびタイミング制御器３５を
加えた構成としてある。パルス充電回路３４は例えば充
電抵抗８とコンデンサ９との間に設けられ、タイミング
制御器３５は、パルス充電回路３４とレーザ駆動用電源
１０とを接続し、電圧波形をレーザ駆動用電源１０に供
給するようになっている。

【００６７】このように構成された本実施形態において
は、電極１，２間の充電時に印加される電圧波形がパル
ス形状となり、パルス充電完了後にパルスレーザ光１２
を照射することとなる。

【００６８】直流充電と比較してパルス充電の場合にお
いては、電極１，２間の自己破壊電圧が上昇する。した
がって、本実施形態によれば、小型の放電管で高電圧、
電流を伴う放電を得ることが可能となる。

【００６９】なお、本実施形態の構成も第２〜第８実施
形態に応用できる。

【００７０】第１０実施形態（図１０） 図１０は、本発明の第１０実施形態を示している。

【００７１】本実施形態は、前記各実施形態で説明した
放電管筺体３および電極１，２からなる放電管３６と、
この各放電管３６へのパルスレーザ光１２の照射により
電流が流れるトランス１次巻線３７とを直列に接続した
ものを、２ユニット以上並列に接続する一方、各トラン
ス１次巻線３７に対応する２次巻線３８を直列に接続し
た構成としてある。接続装置等は、この２次巻線３８に
接続される。

【００７２】このように構成された本実施形態におい
て、直流高圧電源７から各放電管３６の電極１，２間に
同電圧を印加し、その後パルスレーザ光１２を各放電管
３６に同時に照射することで、各トランス１次巻線３７
に同時に電流が流れる。このとき、各放電管３６の電極
１，２間に印加した電圧をＶpri とし、各トランス１次
巻線３７と２次巻線３８との間の巻線比をＡとし、放電
管３６の個数をＢとした場合、トランス２次巻線３８の
両端に生じる電圧Ｖsec は、

【数１】Ｖsec ＝Ｖpri ×Ａ×Ｂ ……（１） となる。

【００７３】一般に、高い１次，２次間の巻線比を有す
るパルストランスを使用した昇圧では、トランス２次巻
線３８の両端に生じる電圧波形の立上り時間は遅くな
る。

【００７４】これに対し、本実施形態によれば、巻線比
（Ｖsec ／Ｖpri ）が一定の場合、放電管３６の個数Ｂ
を多くすることで、上記の（１）式より明らかな如く、
トランス１次，２次間巻線比Ａを小さくすることができ
るので、速い立上り時間を維持しつつ電圧上昇を行うこ
とが可能となり、適用する溶接装置等の高効率化が図れ
るようになる。

【００７５】

【発明の効果】以上で詳述したように、請求項１および
１１記載の発明によれば、電極の表面状態が常に一定に
保たれ、レーザ光の集束点での電極の損傷が少なく、常
に同じ焦点位置での電極への照射が可能となるので、安
定な放電の発生を長寿命で行うことができる。

【００７６】請求項２および１２記載の発明によれば、
電極表面にレーザ光を直接集束照射しないので電極の損
傷が少なく、生成された２点以上のプラズマにより安定
で良好な放電路が形成けれることにより、安定な放電の
発生を長寿命で行うことができる。

【００７７】請求項３記載の発明によれば、放電管が同
軸構造であり、幾何インダクタンスが低減するので、立
ち上りの速い放電電流の発生が可能となる。

【００７８】請求項４記載の発明によれば、電極からの
スパッタによる飛散物を金属製の放電管筺体に付着させ
ることにより、放電管の絶縁部の絶縁耐力低下の抑制が
可能となる。

【００７９】請求項５記載の発明によれば、レーザ装置
は放電管との配置の自由度が大きくなり、レーザ装置と
放電管との遠隔配置や狭い場所への放電管の設置等が可
能となる。

【００８０】請求項６記載の発明によれば、レーザ照射
または放電による電極材料の飛散を防ぐことができ、放
電管の絶縁耐力低下の抑制が可能となる。

【００８１】請求項７および１３記載の発明によれば、
レーザ光照射時刻と放電開始時刻の時間差が短く、また
は一定に制御できるので、安定でかつタイミングジッタ
の小さい放電を得ることが可能となる。

【００８２】請求項８記載の発明によれば、レーザ光焦
点位置を一定に保つことができるので、安定した放電を
得ることが可能となる。

【００８３】請求項９記載の発明によれば、パルス充電
により電極間の自己破壊電圧が上昇するので、小型の放
電管で高い電圧、電流を伴う放電を得ることが可能とな
る。

【００８４】請求項１０および１４記載の発明によれ
ば、放電管の個数を多くすることで、トランスの１次巻
線と２次巻線との間の巻線比を小さくすることができる
ので、速い立上り時間を維持して電圧の昇圧が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態によるレーザ誘導放電発
生装置の構成を示す説明図。

【図２】本発明の第２実施形態によるレーザ誘導放電発
生装置の構成を示す説明図。

【図３】本発明の第３実施形態によるレーザ誘導放電発
生装置の構成を示す説明図。

【図４】本発明の第４実施形態によるレーザ誘導放電発
生装置の構成を示す説明図。

【図５】本発明の第５実施形態によるレーザ誘導放電発
生装置の構成を示す説明図。

【図６】本発明の第６実施形態によるレーザ誘導放電発
生装置の構成を示す説明図。

【図７】本発明の第７実施形態によるレーザ誘導放電発
生装置の構成を示す説明図。

【図８】本発明の第８実施形態によるレーザ誘導放電発
生装置の構成を示す説明図。

【図９】本発明の第９実施形態によるレーザ誘導放電発
生装置の構成を示す説明図。

【図１０】本発明の第１０実施形態によるレーザ誘導放
電発生装置の構成を示す説明図。

【図１１】従来のレーザ誘導放電発生装置を示す説明
図。

【符号の説明】

１，２ 電極 ２ａ 配線 ３ 放電管筺体 ３ａ 周壁部 ３ｂ 底壁部 ３ｃ 上壁部 ４ ガスボンベ ５ 減圧弁 ６ 流量調節弁 ７ 直流高圧電源 ８ 充電抵抗 ９ コンデンサ １０ レーザ駆動用電源 １１ レーザ装置 １２ パルスレーザ光 １３ 伝送光学系 １４ 集束光学系 １５ レーザプラズマ １６ 容器 １７ 粉体金属または液体金属 １８ 多焦点光学系 １９ レーザ光透過孔 ２０ 光ファイバ ２１ 入射光学系 ２２ 出射光学系 ２３ 絶縁物 ２３ａ 開孔 ２４ 高電圧プローブ ２５ カレントプローブ ２６ サンプリングミラー ２７ 光電管 ２８ 測定器 ２９ 集光光学系 ３０ 制御機構 ３１ 貯蔵用タンク ３１ａ 管路 ３２ 循環器 ３３ 流量調節弁 ３４ パルス充電回路 ３５ タイミング制御器 ３６ 放電管 ３７ トランス１次巻線 ３８ ２次巻線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 徳康 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 3C059 AA01 AB01 CF09 4E082 EA02 EB01 EB11 5F072 YY20

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光通過孔を設けた一方の電極と、
   これと対向する他方の電極と、これら一対の電極を取り
   囲む放電管筺体とを備え、前記両電極間に高圧電源から
   電圧を印加するとともに、レーザ装置から光学系を介
   し、レーザ光を前記一方の電極のレーザ光通過孔を通過
   させて前記他方の電極の表面に照射してレーザプラズマ
   を生成し、前記両電極間を放電により橋絡させるレーザ
   誘導放電発生装置において、前記一対の電極のうち、他
   方の電極に粉体金属または液体金属を適用したことを特
   徴とするレーザ誘導放電発生装置。
2. 【請求項２】 レーザ光通過孔を設けた一方の電極と、
   これと対向する他方の電極と、これら一対の電極を取り
   囲む放電管筺体とを備え、前記両電極間に高圧電源から
   電圧を印加するとともに、レーザ装置から光学系を介
   し、レーザ光を前記一方の電極のレーザ光通過孔を通過
   させて前記他方の電極の表面に照射してレーザプラズマ
   を生成し、前記両電極間を放電により橋絡させるレーザ
   誘導放電発生装置において、前記光学系は、前記電極の
   表面近傍あるいは前記電極間にレーザ光を２点以上集束
   して放電を誘導する多焦点光学系を有することを特徴と
   するレーザ誘導放電発生装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のレーザ誘導放電
   発生装置において、放電管筺体に金属を適用し、これを
   他方の電極に接続したことを特徴とするレーザ誘導放電
   発生装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のレーザ誘導放電発生装置
   において、他方の電極を陽電極としたことを特徴とする
   レーザ誘導放電発生装置。
5. 【請求項５】 請求項１または２記載のレーザ誘導放電
   発生装置において、光学系は、レーザ装置から放電管筺
   体までのレーザ光の伝送路の一部または全部を光ファイ
   バによって構成したものであることを特徴とするレーザ
   誘導放電発生装置。
6. 【請求項６】 請求項１または２記載のレーザ誘導放電
   発生装置において、電極の少なくともいずれかを絶縁物
   で覆い、その絶縁物にレーザ光および放電通過用の開孔
   を設けたことを特徴とするレーザ誘導放電発生装置。
7. 【請求項７】 請求項１または２記載のレーザ誘導放電
   発生装置において、放電管電圧の波形および電流波形な
   らびにレーザ光のパルス波形に基づいて、レーザ光照射
   時刻から放電開始時刻までの時間が短く、または一定に
   なるようにレーザ焦点位置を制御する制御機構を有する
   ことを特徴とするレーザ誘導放電発生装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載のレーザ誘導放電発生装置
   において、放電管筺体の外部に、粉体金属または液体金
   属を放電管筺体内のレーザ焦点位置へ自由落下により供
   給する貯蔵用タンクを設けたことを特徴とするレーザ誘
   導放電発生装置。
9. 【請求項９】 請求項１または２記載のレーザ誘導放電
   発生装置において、両電極間に電圧をパルス的に印加す
   るパルス充電回路およびタイミング制御器を設けたこと
   を特徴とするレーザ誘導放電発生装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から９までのいずれかに記載
    のレーザ誘導放電発生装置において、放電管筺体および
    電極からなる複数の放電管と、この各放電管へのパルス
    レーザ光照射により電流が流れるトランス１次巻線とを
    直列に接続したものを、２ユニット以上並列接続する一
    方、前記トランス１次巻線に対応する各トランス２次巻
    線を直列接続したことを特徴とするレーザ誘導放電発生
    装置。
11. 【請求項１１】 レーザ光通過孔を設けた一方の電極
    と、これと対向する他方の電極と、これら一対の電極を
    取り囲む放電管筺体とを使用して、前記両電極間に高圧
    電源から電圧を印加するとともに、レーザ装置から光学
    系を介し、レーザ光を前記一方の電極のレーザ光通過孔
    を通過させて前記他方の電極の表面に照射してレーザプ
    ラズマを生成し、前記両電極間を放電により橋絡させる
    レーザ誘導放電発生方法において、前記一対の電極のう
    ち、他方の電極に粉体金属または液体金属を設置し、レ
    ーザ光を前記粉体金属または液体金属に照射して放電を
    誘導することを特徴とするレーザ誘導放電発生方法。
12. 【請求項１２】 レーザ光通過孔を設けた一方の電極
    と、これと対向する他方の電極と、これら一対の電極を
    取り囲む放電管筺体とを使用して、前記両電極間に高圧
    電源から電圧を印加するとともに、レーザ装置から光学
    系を介し、レーザ光を前記一方の電極のレーザ光通過孔
    を通過させて前記他方の電極の表面に照射してレーザプ
    ラズマを生成し、前記両電極間を放電により橋絡させる
    レーザ誘導放電発生方法において、前記電極表面近傍あ
    るいは両電極間にレーザ光を２点以上集束して放電を誘
    導することを特徴とするレーザ誘導放電発生方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１または１２記載のレーザ誘
    導放電発生方法において、放電管電圧波形および電流波
    形、レーザ光パルス波形信号を測定し、レーザ光照射時
    刻から放電開始時刻までの時間が短く、または一定にな
    るようにレーザ焦点位置を制御することを特徴とするレ
    ーザ誘導放電発生方法。
14. 【請求項１４】 請求項１０記載の装置を使用するレー
    ザ誘導放電発生方法であって、放電管の接続個数の設定
    により、トランス１次巻線とトランス２次巻線との比を
    小さくして放電の立上りを速めることを特徴とするレー
    ザ誘導放電発生方法。