JP2001302213A - マイクロ波放電型励起酸素発生器とマイクロ波放電型励起酸素発生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギー効率を良くして、マイクロ波を有
効に空洞共振チャンバーのプラズマに供給する。マイク
ロ波を供給する部分をコンパクトにする。 【解決手段】 マイクロ波放電型励起酸素発生器は、内
部に空洞共振チャンバー１を設けている外部導体２と、
空洞共振チャンバー１を区画してガス室３を設ける閉鎖
隔壁４と、ガス室３内に配設している電極５と、空洞共
振チャンバー１にマイクロ波を供給する同軸伝送線路６
と、ガス室３にＯ2ガスを供給するガス供給源７とを備
える。さらに、励起酸素発生器は、空洞共振チャンバー
１を柱状とし、この空洞共振チャンバー１の中心部分
に、軸方向に延長して一対の電極５を対向して配設し
て、一対の電極５と外部導体２とで同軸型空洞共振チャ
ンバーを形成している。ガス室３に供給されるＯ2ガス
を、電極５の先端部のプラズマで励起して励起酸素とし
てガス室３から排出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてヨウ素レ
ーザー装置に供給される励起酸素を発生させるマイクロ
波放電型励起酸素発生器と励起酸素発生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヨウ素レーザーは、光の質が良く、ファ
イバー導光が良いことより、産業用レーザーとしての利
用が期待されている。

【０００３】従来、ヨウ素レーザーは、図１および図２
に示す化学励起酸素発生器２１を有するヨウ素レーザー
装置により発振されている。この化学励起酸素生成器２
１においては、図１および図２に示すように、過酸化水
素水に水酸化ナトリウム溶液を加え、この混合溶液中に
塩素ガスがバブリングされて一重項励起酸素（Ｏ2（1
Δ））（以下、単に励起酸素ということもある）が生成
される。この生成された励起酸素は、湿式法により生成
されるので、生成された励起酸素には水分が含まれてい
る。そのため、水蒸気トラップ２２が設けられて励起酸
素中の水分の除去がなされている。

【０００４】この水蒸気トラップ２２は、図２にその概
略が示されるように、回転ディスク２３に励起酸素中に
含まれている水蒸気を氷結させて、それをスクレイパー
（図示せず）により掻き落とすことにより水蒸気を除去
するものである。このため、この水蒸気トラップ２２内
には多数枚の回転ディスク２３が設けられている。その
結果、この水蒸気トラップ２２は大型化するとともに、
回転ディスク２３の冷却に要するエネルギーやその回転
に要するエネルギーの消費も相当なものとなる。そのた
め、当然のことながら設備費およびランニングコストが
増大する。また、原料として使用される塩素ガス、過酸
化水素水および水酸化ナトリウム水溶液も高価であるた
め、これによってもランニングコストが増大する。

【０００５】それに加えて、励起酸素を生成するために
用いられている塩素ガスがバブリングされた水溶液は、
化学反応によりＮａＣｌが生成し、未反応の過酸化水素
水および水酸化ナトリウム水溶液を循環使用するため
に、廃液処理設備が必要となる。また、塩素ガスのバブ
リングの際の余剰の塩素ガスやバブリングの過程で副産
物として生成される塩化水素ガスも有害ガスであるた
め、その排ガス処理設備も必要となる。この各処理設備
が必要なことも、この化学励起酸素発生器を有するヨウ
素レーザー装置の大型化およびコストの増大を助長して
いる。

【０００６】このように、化学励起酸素発生器を有する
ヨウ素レーザー装置は、かかる問題を有しているため
に、本発明者等は、化学励起酸素発生器を用いない、い
わゆる乾式のＲＦ放電型励起酸素発生器を有するヨウ素
レーザー装置を開発した（特開平７−２５４７３８号公
報）。このヨウ素レーザー装置を図３に示す。

【０００７】この図に示すＲＦ放電型励起酸素発生器２
５は、ＲＦ放電において、ホローカソードの形態を適当
に選択するとともに、ホローカソードを通過する酸素ガ
スの流速、ホロー内圧力、投入電力などを適当に選択し
てＲＦ放電を行って、プラズマ化されていない中性酸素
とグロー部との間におけるアフターグロープラズマ層に
おいて励起酸素を生成させるものである。

【０００８】このＲＦ放電型励起酸素発生器２５で生成
された一重項励起酸素は、レーザー発振器２６におい
て、ヨウ素原子へエネルギー移乗しレーザー発振する。
このヨウ素レーザー装置は、ＲＦ放電型励起酸素発生器
２５と、このＲＦ放電型励起酸素発生器２５の下流に設
けられているレーザー発振器２６と、該レーザー発振器
２６の下流に設けられているヨウ素トラップ２７と、該
ヨウ素トラップ２７の下流に設けられているガス循環ブ
ロワー２８と、前記レーザー発振器２６にヨウ素原子を
供給するヨウ素気化器２９と、レーザー発振器２６内を
一定の真空圧に保つための真空ポンプ３０とを備える。
ＲＦ放電型励起酸素発生器２５により一重項励起酸素が
生成され、レーザー発振器２６において、ヨウ素気化器
２９からのヨウ素原子に前記一重項励起酸素のエネルギ
ー移乗がなされてレーザー発振がなされる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、以上のＲ
Ｆ放電型励起酸素発生器を備えるヨウ素レーザー装置を
試作した。しかしながら、図に示すＲＦ放電型励起酸素
発生器を備えるヨウ素レーザー装置では、実際にヨウ素
レーザーを発振することができなかった。それは、ＲＦ
放電型励起酸素発生器が効率よく一重項励起酸素を生成
できなかったからである。

【００１０】本発明の重要な目的は、エネルギー効率を
良くしながら、マイクロ波を有効に空洞共振チャンバー
のプラズマに供給でき、さらに、空洞共振チャンバーに
マイクロ波を供給する部分を著しくコンパクトにできる
マイクロ波放電型励起酸素発生器を提供することにあ
る。

【００１１】さらに、本発明は、簡単な構造でマイクロ
波の漏れを確実に阻止できる構造に設計できるマイクロ
波放電型励起酸素発生器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波放電
型励起酸素発生器は、内部に空洞共振チャンバー１を設
けている外部導体２と、この外部導体２の空洞共振チャ
ンバー１を区画してガス室３を設ける閉鎖隔壁４と、こ
の閉鎖隔壁４のガス室３内に配設している電極５と、空
洞共振チャンバー１にマイクロ波を供給する同軸伝送線
路６と、ガス室３にＯ2ガスを供給するガス供給源７と
を備える。閉鎖隔壁４は、マイクロ波を透過させるが気
体を透過させないマイクロ波透過材で、空洞共振チャン
バー１にガス室３を区画している。電極５は、ガス室３
に対向して配設されて、先端部でプラズマを発生させ
る。同軸伝送線路６は、結合器１２を介して空洞共振チ
ャンバー１に結合されて、空洞共振チャンバー１にマイ
クロ波を供給する。

【００１３】さらに、本発明のマイクロ波放電型励起酸
素発生器は、外部導体２の内部に設けている空洞共振チ
ャンバー１を柱状とし、この空洞共振チャンバー１の中
心部分に、軸方向に延長して一対の電極５を対向して配
設して、一対の電極５と外部導体２とで同軸型空洞共振
チャンバーを形成している。この励起酸素発生器は、ガ
ス室３に供給されるＯ2ガスを、電極５の先端部のプラ
ズマで励起して励起酸素としてガス室３から排出する。

【００１４】本発明の励起酸素発生器は、好ましくは、
空洞共振チャンバー１を形成する外部導体２の内壁面２
Ａを、プラズマで発生する電磁波の反射面とする。さら
に好ましくは、この外部導体２の内壁面２Ａを、プラズ
マから放射される電磁波を乱反射させない平滑な鏡面と
する。電磁波の反射面である空洞共振チャンバーは、プ
ラズマの光子エネルギーを効率よく反射する。反射した
光子エネルギーは、反射を繰り返すうちに再びプラズマ
中に取り込まれてエネルギー効率をアップさせる。

【００１５】さらに、本発明の励起酸素発生器は、好ま
しくは、空洞共振チャンバー１の端部に同軸伝送線路６
を連結する。さらに、本発明の励起酸素発生器は、同軸
型空洞共振チャンバーの長さを、マイクロ波の波長λの
λ／２、またはその整数倍とする。

【００１６】ガス供給源７は、たとえは、Ｏ2ガスとＮ2
ガスとＮＯガスを混合している混合ガスを空洞共振チャ
ンバー１に供給して、励起酸素を発生させる。

【００１７】閉鎖隔壁４は、筒状のガラスとすることが
できる。さらに、本発明の励起酸素発生器は、筒状の閉
鎖隔壁４の上下端を気密に外部導体２に連結して、閉鎖
隔壁４の内部にガス室３を設ける。

【００１８】ガス室３で発生する励起酸素は、一方の電
極５を軸方向に貫通して設けられた排気路１３でもっ
て、ガス室３から排出できる。さらに、本発明の励起酸
素発生器は、排気路１３に、不活性な冷却用ガスのイン
ジェクタ孔１８を配設することもできる。不活性な冷却
用ガスには、アルゴン、ヘリウム、窒素ガス等が使用で
きる。不活性な冷却用ガスのインジェクタ孔１８には、
ＮＯ2ガスの供給源を連結することもできる。

【００１９】本発明のマイクロ波放電型励起酸素発生方
法は、内部に円柱状の空洞共振チャンバー１を有する外
部導体２を設け、この外部導体２の空洞共振チャンバー
１内に、マイクロ波を透過させるが気体を透過させない
マイクロ波透過材である閉鎖隔壁４を配設して、空洞共
振チャンバー１の内部に閉鎖されたガス室３を設ける。
さらに、この閉鎖隔壁４内のガス室３に、対向する先端
部でプラズマを発生させる一対の電極５を配設して、一
対の電極５を空洞共振チャンバー１の中心部分に軸方向
に延長して配設して、電極５と外部導体２とで同軸型空
洞共振チャンバーを形成する。この空洞共振チャンバー
１に結合器１２を介してマイクロ波を供給すると共に、
ガス室３にＯ2ガスを含むガスを供給して、電極５の先
端部のプラズマでＯ2ガスを励起して励起酸素としてい
る。

【００２０】本発明の励起酸素発生方法は、好ましく
は、空洞共振チャンバー１の端部に同軸伝送線路６を連
結して、空洞共振チャンバー１の端部にマイクロ波を供
給する。さらに、本発明の励起酸素発生方法は、同軸型
空洞共振チャンバーの長さを、マイクロ波の波長λのλ
／２、またはその整数倍とすることができる。さらにま
た、本発明の励起酸素発生方法は、ガス室３に、Ｏ2ガ
スとＮＯガスを混合してなる混合ガスを供給する。

【００２１】さらに、本発明の励起酸素発生方法は、好
ましくは、一方の電極５を軸方向に貫通して設けている
排気路１３から励起酸素を排気する。排気路１３には、
アルゴン、ヘリウム、窒素ガス等の不活性な冷却用ガス
を供給し、あるいは、ＮＯ2ガスを供給することができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するためのマイクロ波放電型励起酸
素発生器を例示するものであって、本発明はマイクロ波
放電型励起酸素発生器を下記のものに特定しない。

【００２３】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決す
るための手段の欄」に示される部材に付記している。た
だ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に
特定するものでは決してない。

【００２４】図４に示すマイクロ波放電型励起酸素発生
器は、内部に空洞共振チャンバー１を設けている外部導
体２と、この外部導体２の空洞共振チャンバー１に配設
されて、区画されたガス室３を設ける閉鎖隔壁４と、こ
のガス室３に配設している一対の電極５と、空洞共振チ
ャンバー１にマイクロ波を供給する同軸伝送線路６と、
ガス室３にガスを供給するガス供給源７とを備えてい
る。

【００２５】外部導体２はアルミニウムやステンレス等
の金属製で、内部に筒状の空洞共振チャンバー１を設け
ている。空洞共振チャンバー１は、内部に配設する一対
の電極５とで同軸型空洞共振チャンバーを構成する。し
たがって、空洞共振チャンバー１は、円柱状に形成され
る。空洞共振チャンバー１を形成する外部導体２の内壁
面２Ａは、プラズマから光子エネルギーとして放射され
る電磁波を反射させる反射面とし、さらに好ましくは、
この反射面を平滑な鏡面とする。

【００２６】外部導体２は、空洞共振チャンバー内で発
生するプラズマの状態を観察するための覗き窓２Ｂを開
口している。覗き窓２Ｂは、スリット状で、空洞共振チ
ャンバー１の縦方向に延長して設けている。覗き窓２Ｂ
は、対向する電極５の先端部で発生するプラズマの状態
を観察するものであるから、電極５の先端部の近傍に開
口される。さらに、覗き窓２Ｂは、使用しないときに塞
ぎ蓋２０で閉塞される。塞ぎ蓋２０は、空洞共振チャン
バー１に挿入される先端面を電磁波の反射面、さらに好
ましくは鏡面とし、かつ、空洞共振チャンバー１の内壁
面２Ａと同一面に形成している。塞ぎ蓋２０の先端面
を、空洞共振チャンバー１の内壁面２Ａと同一面とする
ために、塞ぎ蓋２０は後端にストッパ２０Ａを設けてお
り、このストッパ２０Ａを外部導体２の外側面に当て
て、塞ぎ蓋２０の挿入位置を特定している。この構造の
外部導体２は、塞ぎ蓋２０で覗き窓２Ｂを閉塞する状態
で、光子エネルギーを覗き窓２Ｂから外部に漏らすこと
なく、効率よく反射できる。

【００２７】さらに、空洞共振チャンバー１は、図にお
いて上下方向の長さ（Ｌ）を、マイクロ波の波長λの約
半分、すなわちλ／２、あるいはその整数倍とする。マ
イクロ波を内部で共振させるためである。周波数が２．
４５ＧＨｚであるマイクロ波の波長は約１２２ｍｍとな
る。したがって、このマイクロ波のλ／２は約６１ｍｍ
となる。したがって、供給するマイクロ波の周波数を
２．４５ＧＨｚとする場合、同軸型空洞共振チャンバー
の長さを約６１ｍｍとする。ただし、同軸型空洞共振チ
ャンバーの長さは、この長さの整数倍とすることもでき
る。

【００２８】ただし、空洞共振チャンバー１における波
長の長さは、プラズマの状態と種類によって波長短縮さ
れる影響を受ける。したがって、同軸型空洞共振チャン
バーの長さは、正確には、波長短縮を考慮して最適値に
決定する。また、空洞共振チャンバー１の内径は、前述
の周波数において３８．８ｍｍとする。

【００２９】空洞共振チャンバー１は、上下の両端面
に、閉鎖隔壁４を嵌入する環状溝８を設けている。環状
溝８にはＯリング９を入れて、閉鎖隔壁４を気密に連結
している。さらに、図の外部導体２は、同軸型空洞共振
チャンバーの一端（図において上端）に、同軸伝送線路
６を構成する筒体１０を直線状に連結している。筒体１
０は、外部導体２に一体構造として設けられ、あるいは
導電性の金属で外部導体と別に製作して連結される。筒
体１０内部の中空部は、同軸型空洞共振チャンバーの一
端に連結されて、ここに同軸伝送線路６の中心導体１１
を配設している。この同軸伝送線路６は、筒体１０と中
心導体１１とでマイクロ波を同軸型空洞共振チャンバー
に供給する。

【００３０】同軸伝送線路６が効率よくマイクロ波を同
軸型空洞共振チャンバーに供給できるように、中心導体
１１の先端を湾曲させて結合器１２とし、同軸伝送線路
６と同軸型空洞共振チャンバーとのインピーダンスを整
合させる。さらに、結合器１２は、電極５の先端部でプ
ラズマを発生させる状態として、もっともマイクロ波を
同軸型空洞共振チャンバーに供給できるように調整され
る。

【００３１】同軸型空洞共振チャンバーの内部に、気密
に閉塞されたガス室３を設けるために、同軸型空洞共振
チャンバーに閉鎖隔壁４を配設している。閉鎖隔壁４
は、マイクロ波を透過させて、気体を透過させないガラ
ス等のマイクロ波透過材で製作される。閉鎖隔壁４にガ
ラスのように透光性の材料を使用する装置は、外部導体
２を貫通して、同軸型空洞共振チャンバーに連通する覗
き孔を設けて、電極先端のプラズマ状態を観察できる。
この覗き孔は、マイクロ波が漏れない大きさに開口され
る。ただ、閉鎖隔壁は、透光性のないセラミック材等で
製作することもできる。閉鎖隔壁４は、内部に電極５を
配設するので、電極５の太さよりも内形の大きい円筒
状、あるいは多角筒状に形成される。

【００３２】一対の電極５は、ガス室３に配設されて対
向する先端部でプラズマを発生させる。対向する電極５
の先端で放電させてプラズマを発生させるので、一対の
電極５は先端を非接触な状態で接近させている。電極５
は、筒形である空洞共振チャンバー１の中心部分に軸方
向に延長して配設される。この構造の電極５と、空洞共
振チャンバー１を形成している外部導体２とが、同軸型
空洞共振チャンバーを形成する。すなわち、電極５が同
軸型空洞共振チャンバーの内部導体となって、その外側
に外部導体２が配設される構造となる。

【００３３】一対の電極５は、同軸型空洞共振チャンバ
ーの両端に電気的に接続される。図において、下の電極
５は、同軸型空洞共振チャンバーの下端面を形成する外
部導体２に接続され、上の電極５は同軸型空洞共振チャ
ンバーの上端面を形成している外部導体２に接続され
る。上の電極５は、下の電極５との間隔を調整できるよ
うに、上下に移動できるように外部導体２に連結され
る。

【００３４】さらに、電極５は、対向する先端部で放電
しやすいように、先端に向かって次第に細くしている。
上の電極５は先端を尖らせてなる円錐状に加工してい
る。下の電極５は、先端部を円錐状に加工して中心に排
気路１３を開口している。下の電極５の排気路１３の中
心に、上の電極５の先端を配設している。

【００３５】さらに、一対の電極５は、先端部分のプラ
ズマ発生部を、同軸型空洞共振チャンバーのほぼ中央に
位置させる。この構造の電極５は、同軸型空洞共振チャ
ンバーに供給されるマイクロ波で、効率よく電極先端部
にプラズマを発生できる。

【００３６】電極５は、先端部においてプラズマ状態で
放電させるので、相当に加熱される。電極５を冷却する
ために、上の電極５は中心に二重の冷却水路１４を設け
ている。この冷却水路１４に冷却水を流して、上の電極
５が冷却される。さらに、下の電極５は外部導体２に接
触する部分に冷却水路１５を設け、ここに冷却水を流し
て冷却される。

【００３７】電極５は、外部導体２を貫通して、外部導
体２に気密に連結される。電極５と外部導体２とのガス
漏れを阻止するために、外部導体２は電極５を挿通する
貫通孔の内面に環状溝１６を設け、ここにＯリング１７
を入れている。

【００３８】電極５に設けた排気路１３は、排出部に外
側から内側に貫通してインジェクタ孔１８を開口してい
る。インジェクタ孔１８は、図において排気路１３の下
部に開口している。さらに、図のインジェクタ孔１８
は、排気路１３を半径方向に貫通するように開口してい
る。インジェクタ孔１８は、ひとつまたは複数に設けら
れる。

【００３９】インジェクタ孔１８からは、ＮＯ2ガスま
たは不活性な冷却用ガスのいずれかまたは両方が排気路
１３の内部に噴射される。インジェクタ孔１８は、好ま
しくはＮＯ2ガスと不活性な冷却用ガスの両方を排気路
１３の内部に噴射する。ＮＯ2ガスと不活性な冷却用ガ
スの両方を噴射する排気路１３は、複数のインジェクタ
孔１８を開口して、ＮＯ2ガスと不活性な冷却用ガスと
を別々に噴射する。ただし、インジェクタ孔は、ＮＯ2
ガスと不活性な冷却用ガスとを混合して噴射することも
できる。

【００４０】インジェクタ孔１８から排気路１３の内部
に噴射されるＮＯ2ガスは、排気路１３に含まれるＯを
除去する。排気路１３のＯは、これがオゾンとなって励
起酸素を減少させる。ＮＯ2ガスでＯを除去すると、オ
ゾン量が少なくなって、励起酸素の含有量を多くでき
る。

【００４１】さらに、インジェクタ孔１８から排気路１
３の内部に噴射される不活性な冷却用ガスは、排気路１
３の内部を冷却して励起酸素の含有量を多くできる。し
たがって、不活性な冷却用ガスを噴射する構造も、励起
酸素の含有量を多くできる。不活性な冷却用ガスには、
アルゴンを使用する。ただし、このガスには、ヘリウム
やＮ2ガス等も使用できる。

【００４２】インジェクタ孔１８は、図示しないガス供
給源に連結されて、ＮＯ2ガスや不活性な冷却用ガスを
排気路１３の内部に噴射する。この図のマイクロ波放電
型励起酸素発生器は、ＮＯ2ガスの流量の流量を、好ま
しくは１０ｓｃｃｍ、不活性な冷却用ガスの流量は、好
ましくは２０ｓｃｃｍとする。ただし、流量を示すｓｃ
ｃｍは、１５℃、７５０ｔｏｒｒにおける１分間の流量
をｃｃで表したものである。

【００４３】ガス供給源７は、ガス室３の上部に、ガス
供給源７からＯ2ガスとＮＯガスの混合ガス、あるいは
Ｏ2ガスとＮＯガスとＮ2ガスの混合ガスを供給する。ガ
ス室３に混合ガスを供給するために、上の電極５と外部
導体２との間にガス供給隙間１９を設けている。ガス供
給隙間１９は、上の電極５と外部導体２との間であっ
て、Ｏリング１７よりもガス室３側、図においてＯリン
グ１７よりも下方に設けている。Ｏリング１７でガスが
外部に漏れるのを阻止するためである。ガス供給隙間１
９は、外部導体２の貫通孔に連結されて、貫通孔をガス
供給源７に連結している。さらに、図のガス供給源７
は、インジェクタ孔１８にＮＯ2ガスと不活性な冷却用
ガスを供給するために、インジェクタ孔１８にも連結し
ている。

【００４４】マイクロ波を同軸型空洞共振チャンバーに
供給する状態で、ガス室３に混合ガスが供給されて、マ
イクロ波電源から電力が供給されると、電極５の先端部
でプラズマ放電が発生する。プラズマ放電は、ガス室３
に供給される酸素分子に電子からのエネルギー移乗を起
こさせて、ここで一重項励起酸素を生成させる。マイク
ロ波放電型励起酸素発生器で生成された一重項励起酸素
は、ヨウ素レーザー発生装置に供給されてヨウ素レーザ
ーを発振させる。

【００４５】図４の実施例において、Ｏ2ガスの流量を
１００ｓｃｃｍ、ＮＯガスの流量を２０ｓｃｃｍとし、
ガス室３の圧力を２０Ｔｏｒｒ、マイクロ波電源の出力
を１００Ｗ、マイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚとし
て、効率よく一重項励起酸素が得られる。Ｏ2ガスとＮ
Ｏガスに加えてＮ2ガスを供給する場合、Ｎ2ガスの流量
は１ｓｃｃｍとする。

【００４６】

【発明の効果】本発明のマイクロ波放電型励起酸素発生
器とマイクロ波放電型励起酸素発生方法は、マイクロ波
を有効に空洞共振チャンバーに供給して、マイクロ波で
もって効率よく励起酸素を発生できる特長がある。それ
は、本発明のマイクロ波放電型励起酸素発生器と励起酸
素発生方法が、電極を配設している空洞共振チャンバー
を、電極と外部導体とで同軸型空洞共振チャンバーとし
ているからである。

【００４７】さらに、本発明のマイクロ波放電型励起酸
素発生器は、外部導体の内部に同軸型空洞共振チャンバ
ーを設けているので、同軸型空洞共振チャンバーの内壁
面でプラズマから放射される可視光を含む電磁波を反射
する構造にできる。この構造の空洞共振チャンバーは、
プラズマから放射される電磁波を内壁面で反射し、さら
に、反射を繰り返すことによって、光子エネルギーをプ
ラズマ中に取り込むことができるので、エネルギー効率
を向上できる。このことは、マイクロ波を有効に空洞共
振チャンバーに供給できることと相乗して、全体のエネ
ルギー効率を著しく向上できる。したがって、装置全体
を小形化して、多量の励起酸素を発生できる特長が実現
できる。

【００４８】また、本発明のマイクロ波放電型励起酸素
発生器と励起酸素発生方法は、空洞共振チャンバーにマ
イクロ波を供給する部分もコンパクトにできる。それ
は、本発明のマイクロ波放電型励起酸素発生器と励起酸
素発生方法が、従来のように導波管の途中に空洞共振チ
ャンバーを設けた構造とするのではなくて、同軸型空洞
共振チャンバーに、導波管に代わって同軸伝送線路を連
結して、同軸伝送線路でもって同軸型空洞共振チャンバ
ーにマイクロ波を供給するからである。マイクロ波の供
給部分をコンパクトにできることは、多数の励起酸素発
生器を並列に連結する構造において、装置全体をコンパ
クトにできる特長もある。

【００４９】さらに、本発明のマイクロ波放電型励起酸
素発生器と励起酸素発生方法は、簡単な構造でマイクロ
波の漏れを確実に阻止できる構造にできる特長がある。
それは、本発明のマイクロ波放電型励起酸素発生器と励
起酸素発生方法が、導波管の途中に空洞共振チャンバー
を設ける従来の構造に代わって、外部導体の内部に空洞
共振チャンバーを設けているからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の化学励起酸素発生器を有するヨウ素レー
ザー装置の概略構成図

【図２】図１に示すヨウ素レーザー装置の斜視図

【図３】本発明者が先に開発したヨウ素レーザー装置の
概略構成図

【図４】本発明の実施例のマイクロ波放電型励起酸素発
生器の断面図

【符号の説明】

１…空洞共振チャンバー ２…外部導体 ２Ａ…内壁面 ２
Ｂ…覗き窓 ３…ガス室 ４…閉鎖隔壁 ５…電極 ６…同軸伝送線路 ７…ガス供給源 ８…環状溝 ９…Ｏリング １０…筒体 １１…中心導体 １２…結合器 １３…排気路 １４…冷却水路 １５…冷却水路 １６…環状溝 １７…Ｏリング １８…インジェクタ孔 １９…ガス供給隙間 ２０…塞ぎ蓋 ２０Ａ…ストッパ ２１…化学励起酸素生成器 ２２…水蒸気トラップ ２３…回転ディスク ２５…高周波放電型励起酸素発生器 ２６…レーザー発振器 ２７…ヨウ素トラップ ２８…ガス循環ブロワー ２９…ヨウ素気化器 ３０…真空ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 洋郎 徳島県阿南市見能林町大坪26 合同宿舎阿 南住宅１−303 (72)発明者 岡村 実 徳島県阿南市辰己町１番地38 藤崎電機株 式会社内 (72)発明者 吉谷 英司 徳島県阿南市辰己町１番地38 藤崎電機株 式会社内 (72)発明者 工藤 稔 埼玉県新座市野火止４丁目18番３号 ミク ロ電子株式会社内 (72)発明者 谷山 記一 埼玉県新座市野火止４丁目18番３号 ミク ロ電子株式会社内 Ｆターム(参考） 4G042 BA07 BB02 CA01 CC05 CC08 CC10 CD04 CE04 4G075 AA03 CA15 CA24 CA26 CA47 DA02 EB01 EC21 FC11 5F072 AC10

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に空洞共振チャンバー(1)を有する
   外部導体(2)と、空洞共振チャンバー(1)内に閉鎖された
   ガス室(3)を区画して設けており、かつ、マイクロ波を
   透過させるが気体を透過させないマイクロ波透過材であ
   る閉鎖隔壁(4)と、この閉鎖隔壁(4)内のガス室(3)に配
   設されて対向する先端部でプラズマを発生させる一対の
   電極(5)と、空洞共振チャンバー(1)に結合器(12)を介し
   て連結されて空洞共振チャンバー(1)にマイクロ波を供
   給する同軸伝送線路(6)と、ガス室(3)にＯ2ガスを含む
   ガスを供給するガス供給源(7)とを備え、 外部導体(2)の内部に設けている空洞共振チャンバー(1)
   が柱状で、この空洞共振チャンバー(1)の中心部分に軸
   方向に延長して一対の電極(5)を対向して配設してお
   り、電極(5)と外部導体(2)とで同軸型空洞共振チャンバ
   ーを形成しており、 ガス室(3)に供給されるＯ2ガスを、電極(5)の先端部の
   プラズマで励起して励起酸素としてガス室(3)から排出
   するようにしてなるマイクロ波放電型励起酸素発生器。
2. 【請求項２】 外部導体(2)が空洞共振チャンバー(1)を
   形成する内壁面(2A)をプラズマで発生する電磁波の反射
   面としている請求項１に記載のマイクロ波放電型励起酸
   素発生器。
3. 【請求項３】 外部導体(2)が空洞共振チャンバー(1)を
   形成する内壁面(2A)を平滑な反射面である鏡面としてい
   る請求項２に記載のマイクロ波放電型励起酸素発生器。
4. 【請求項４】 同軸伝送線路(6)が、空洞共振チャンバ
   ー(1)の端部に連結されてなる請求項１に記載のマイク
   ロ波放電型励起酸素発生器。
5. 【請求項５】 同軸型空洞共振チャンバーの長さが、マ
   イクロ波の波長λのλ／２、またはその整数倍である請
   求項１に記載のマイクロ波放電型励起酸素発生器。
6. 【請求項６】 ガス供給源(7)が、Ｏ2ガスとＮ2ガスと
   ＮＯガスを混合してなる混合ガスを供給する請求項１に
   記載のマイクロ波放電型励起酸素発生器。
7. 【請求項７】 閉鎖隔壁(4)が筒状のガラスである請求
   項１に記載のマイクロ波放電型励起酸素発生器。
8. 【請求項８】 閉鎖隔壁(4)が筒状で、閉鎖隔壁(4)の上
   下端を気密に外部導体(2)に連結して、閉鎖隔壁(4)の内
   部にガス室(3)を設けてなる請求項１に記載のマイクロ
   波放電型励起酸素発生器。
9. 【請求項９】 一方の電極(5)を軸方向に貫通して励起
   酸素の排気路(13)を設けている請求項１に記載のマイク
   ロ波放電型励起酸素発生器。
10. 【請求項１０】 排気路(13)に、不活性な冷却用ガスの
    インジェクタ孔(18)を配設している請求項９に記載のマ
    イクロ波放電型励起酸素発生器。
11. 【請求項１１】 不活性な冷却用ガスがアルゴン、ヘリ
    ウム、窒素ガスのいずれかである請求項１０に記載のマ
    イクロ波放電型励起酸素発生器。
12. 【請求項１２】 不活性な冷却用ガスのインジェクタ孔
    (18)に、ＮＯ2ガスの供給源を連結している請求項１０
    に記載のマイクロ波放電型励起酸素発生器。
13. 【請求項１３】 内部に円柱状の空洞共振チャンバー
    (1)を有する外部導体(2)を設け、この外部導体(2)の空
    洞共振チャンバー(1)内に、マイクロ波を透過させるが
    気体を透過させないマイクロ波透過材である閉鎖隔壁
    (4)を配設して、空洞共振チャンバー(1)の内部に閉鎖さ
    れたガス室(3)を設け、さらに、この閉鎖隔壁(4)内のガ
    ス室(3)に、対向する先端部でプラズマを発生させる一
    対の電極(5)を配設して、一対の電極(5)を空洞共振チャ
    ンバー(1)の中心部分に軸方向に延長して配設して、電
    極(5)と外部導体(2)とで同軸型空洞共振チャンバーを形
    成し、この、空洞共振チャンバー(1)に結合器(12)を介
    してマイクロ波を供給すると共に、ガス室(3)にＯ2ガス
    を含むガスを供給して、電極(5)の先端部のプラズマで
    Ｏ2ガスを励起して励起酸素とするマイクロ波放電型励
    起酸素発生方法。
14. 【請求項１４】 同軸伝送線路(6)を空洞共振チャンバ
    ー(1)の端部に連結して、空洞共振チャンバー(1)の端部
    にマイクロ波を供給する請求項１３に記載のマイクロ波
    放電型励起酸素発生方法。
15. 【請求項１５】 同軸型空洞共振チャンバーの長さをマ
    イクロ波の波長λのλ／２、またはその整数倍として、
    同軸型空洞共振チャンバーで励起酸素を発生させる請求
    項１３に記載のマイクロ波放電型励起酸素発生方法。
16. 【請求項１６】 ガス室(3)に、Ｏ2ガスとＮＯガスを混
    合してなる混合ガスを供給する請求項１３に記載のマイ
    クロ波放電型励起酸素発生方法。
17. 【請求項１７】 一方の電極(5)を軸方向に貫通して設
    けている排気路(13)から励起酸素を排気する請求項１３
    に記載のマイクロ波放電型励起酸素発生方法。
18. 【請求項１８】 排気路(13)に、不活性な冷却用ガスを
    供給する請求項１７に記載のマイクロ波放電型励起酸素
    発生方法。
19. 【請求項１９】 不活性な冷却用ガスに、アルゴン、ヘ
    リウム、窒素ガスのいずれかを使用する請求項１８に記
    載のマイクロ波放電型励起酸素発生方法。
20. 【請求項２０】 排気路(13)にＮＯ2ガスを供給する請
    求項１７に記載のマイクロ波放電型励起酸素発生方法。