JP2002510883A

JP2002510883A - アーク抑圧手段を含む電極アセンブリを有するレーザー

Info

Publication number: JP2002510883A
Application number: JP2000542833A
Authority: JP
Inventors: マーレイ，マイケル・ダブリュー; ディッケンソン，ケヴィン・エム
Original assignee: アーガス・フォトニクス・グループ，インコーポレイテッド
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2002-04-09
Also published as: WO1999052184A1; CN1296654A; EP1070369A1; US6052402A; EP1070369A4

Abstract

(57)【要約】グローからアークへの移行の発生を低減する電極アセンブリを有するレーザー。本発明の電極アセンブリは、陽極サブアセンブリ２０４に対向して位置する陰極サブアセンブリ２０２を含み、主要な放電領域が、これら二つの間に形成されている。陰極アセンブリは、陰極プレート２０６と電気的に接触されている電極２１２を含み、陰極プレート２０６は、負の温度係数（ＮＴＣ）材料から成る。陽極アセンブリは、陽極を含み、陽極には少なくとも１つの構造部材が、主要な放電領域から離れた位置に取付けられている。この構造部材は、アークが発生する間隙だけ、陰極プレートのエッジから離れて位置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】＜発明の技術分野＞本発明は、横方向励起（ＴＥ）すなわち横方向励起大気圧レーザーに関し、特
には、上記レーザー内で使用して、グローからアークへの移行を抑制することが
可能な電極アセンブリに関する。横方向励起（ＴＥ）すなわち横方向励起大気圧レーザーは、レーザーガスが横
方向に励起されるガス放電レーザーである。最初のＴＥレーザーは、最初に、１
９７０年代初期に製造され、光共振器の長さに沿って延びる列で配置され安定抵
抗器を有する金属ピンのアレイから成る。最初のＴＥレーザーは、励起パルスが
、非常に短い時間間隔、通常、数マイクロ秒に制限されていることが必要である
、直流（ＤＣ）放電装置である。励起パルスの持続時間は、制限されている、何
故ならば、励起パルスの開始時に存在した大容量グロー放電状態は、わずか数マ
イクロ秒後、収縮して、アーク放電となるからである。

【０００２】グロー放電とは異なり、アーク放電は、レーザーの全容積をポンピングするこ
とができず、出力ビームのひずみ及び出力変動を惹起する。従来、これらの問題
は、「グローからアークへの移行」が発生することが可能となる前に、励起パル
スをオフにすることにより、最小化される。アーク放電の形成が最小に維持され
る別の1つの方法は、レーザー利得媒体の圧力を制限することにある。しかし、
この制限の当然の結果は、レーザー出力量が制限されることにある。

【０００３】ＴＥレーザーの改善に関する主要な課題は、このようにして、最高圧レーザー
混合物内で、大容量で長い持続時間を有するグロー放電を発生させ、一方、グロ
ーからアークへの移行の発生を最小化することにある。グローからアークへの移
行の頻度及び重大度に影響する多数の要因が存在するので、この課題は、困難な
課題である。

【０００４】レーザー放電に影響するパラメーターは、放電空間内の電場分布、放電容積内
のレーザーガス混合物内の自由電子分布、電極表面状態、及び放電容積内のガス
温度分布を含む。大容量のグロー放電を発生するための主要な目的は、これらの
パラメーターの均一性を保証することにある。

【０００５】アーク放電は、レーザー放電空間内の、プラズマ分布が均一でない個所で発生
する傾向を有する。このような非均一性は、放電空間に印加されている電場が均
一でない場合に発生する確率がより高い。しかし、プラズマと電場との相互作用
は、一方向性でなく、１つの個所におけるプラズマの非均一性は、増大し、集中
し、最終的に、その周りの電場を歪ませる可能性がある。印加電場と、プラズマ
との間の相互作用により、グロー放電の容積が崩壊されて、アーク放電となる可
能性がある。しばらくの研究後、このようなグローからアークへの移行の頻度は
、初期のＴＥレーザーで使用されるピンのアレイの代りに、異形材電極の使用に
より低減されることが発見された。

【０００６】異形材電極は、均一の電場を有する大容量放電を発生させるように設計されて
いる。異形材電極は、電極の有限の境界に存在する周縁場の効果に起因して、放
電容積内の電場の歪を最小化するように設計されている。最も普通に収容されて
いる電極異形材は、Ｒｏｇｏｗｓｋｉ異形材として知られている。

【０００７】異形材電極により放電の均一性は、高められるが、コストは、増大する。電極
は、製造コストが大きく、しかも、従来の電極と同様、アーク放電が頻繁に発生
すると損傷される。さらに、異形材電極のみでは、アーク形成を阻止することは
可能でない。

【０００８】アーク形成は、依然として、発生する、何故ならば、電圧パルスが印加される
と、グロー放電は、２つの異形材電極の間でさえも、放電容積全体にわたり、自
然に形成されることはないからである。通常、自由電子は、放電容積内の１つの
個所で破壊を誘発し、これにより、放電容積は、急速にアーク放電となる。

【０００９】さらに、このようなアークが発達するのを阻止するために、容積の前期イオン
化が使用されることが可能である。前期イオン化は、例えば、紫外線（ＵＶ）な
どの放射線が、電場を印加する前に、グロー放電容積全体にわたり、ガスをイオ
ン化するのに使用される。すなわち、前期イオン化は、異形材電極と異形材電極
との間の全容積を、自由電子により充填し、このようにして、いかなる１つの特
定の電子も、アーク放電を発生させる機会を有しないようにする。

【００１０】前期イオン化放射線の発生は、通常、放射線源及び付加的電子装置を必要とす
るので、レーザーのコストを増大させるものの、前期イオン化及び異形材電極の
組み合わせは、アーク放電形成を大幅に低減する。しかし、この組合せは、それ
を完全に阻止することはできない。従って、グローからアークへの移行における
他の要因が、対処されなければならない。

【００１１】１つのこのような要因は、異形材電極、特に、陰極の表面状態の均一性である
。ＴＥレーザーはＤＣ放電装置であり、陰極の二次的放射特性は、グロー放電容
積全体を通過する電流分布に影響する。陰極表面における１つの特定のスポット
が、放電電流の向上された伝導を優先すると、放電は、そのスポットに集中する
傾向を有し、これにより、電場が歪められて、グローからアークへの移行が形成
される。

【００１２】１つの特定のスポットにおける伝導の向上は、電極表面のいずれかの以上から
発生する。電極表面における異常性により、１つの特定のスポットにおける伝導
が向上されると、レーザーの主要な放電領域内の電場が変化され、これにより、
グローからアークへの移行が発生する。

【００１３】従って、異形材電極の表面は、研磨され、洗浄され、異常性を除去されなけれ
ばならず、電極がアークを発生させることなしに動作するまで低減されたパルス
エネルギーレベルによって該電極を作動することにより、コンディショニングさ
れなければならない。

【００１４】ＴＥレーザー電極の表面状態に影響する別の１つの要因は、アークの結果とし
てのホットスポットの形成に抗する電極材料の能力である。アークは、表面にピ
ットを形成するのに充分なエネルギーを、電極表面の１つの特定のスポットに集
中する能力を有する。その結果の電場は、ピットの領域内で非均一的であり、同
一の個所での付加的なアークの形成を惹起し、アークの形成問題を恒久化する。
問題の重大度は、レーザーの繰返し率の上昇とともに増加するが、１Ｈｚという
低い繰返し率周波数においてさえも存在する。従って、異形材ＴＥレーザー電極
は、かなり研磨されるなければならないだけでなく、アークによる表面損傷に抗
する、例えば、ニッケルまたはステンレススチールなどの、高い温度係数の金属
または材料から成る必要がある。

【００１５】ＴＥレーザーにおける、グローからアークへの移行を惹起する、別の１つの要
因は、レーザーガスの非均一的加熱である。レーザーガス内の１つの特定の領域
における温度が、周囲の領域に比して上昇されると、その領域内の相対的イオン
化率が上昇し、これにより、放電が非均一になる。

【００１６】前述のように、いったん、放電の非均一性が、確立されると、電場の歪が増加
して、グローからアークへの移行プロセスが急速に発生する。

【００１７】温度上昇に起因する放電非均一性を克服するために、レーザーの光軸に対して
横方向の方向に、異形材電極と異形材電極との間の空間を介してレーザーガスを
急速に流す技術が開発された。この技術により、ＴＥレーザーは、数千Ｈｚの繰
返し率で動作することが可能となる。

【００１８】グローからアークへの移行プロセスを抑圧する前述の方法は、ＴＥレーザーの
回路内に安定抵抗を設ける必要性がもはや存在しない程度に成功した。前述のよ
うに、初期のＴＥレーザーは、安定抵抗器を有する金属電極ピンのアレイを使用
した。安定抵抗は、各電極ピンの間の電流を均一に分布させることを試みたが、
放電の均一性の欠如が惹起されて、レーザー動作の効率が低下した。

【００１９】前述の方法は、高価である。そして、グローからアークへの移行を大部分抑圧
することが可能であるＴＥレーザーは、前述の方法のすべてを採用しなければな
らない。従って、必要なのは、グローからアークへの移行を抑圧することが可能
である低コストのＴＥレーザーである。

【００２０】先行の米国明細書は、ＴＥレーザー内に均一な放電を形成する問題を克服する
課題に対処した。例えば、米国特許第３，９８６，１３９号は、均一な前期イオ
ン化を実現するために、電極領域内のガス媒体を部分的にイオン化する放射線源
を内蔵するＴＥレーザーを開示している。

【００２１】米国特許第４，９０５，２５１号明細書は、前期イオン化を有する抵抗性電極
アセンブリを利用するＴＥレーザーを開示しているが、この明細書は抵抗性電極
を形成する方法を適切に開示していない。提案されている密封されレーザーに適
する化学的に不活性の半導体材料は、市販されておらず、かつ、一般に存在しな
い。

【００２２】均一にドープされ、広いシートとして形成されているチタン酸バリウムは、市
販されておらず、製造することが可能であると仮定しても、非常に高価な電極材
料であり、コスト的に許容されない。

【００２３】米国特許第３，７４３，８８１号は、電流密度の変化に応答して、電位の変化
を補償する抵抗を有したバルク材料を利用するレーザーを開示している。しかし
、この特許は、例えば、印加電場の均一性を維持するなどの、グローからアーク
への移行を惹起する他の要因に取り組んでいない。

【００２４】米国特許第４，１１６，９８６号は、複数の個別の安定抵抗器を利用するレー
ザーを開示している。しかし、ピンのアレイが電場の局所的歪を惹起して、次い
で、グローからアークへの移行が惹起される。

【００２５】密封されたＴＥレーザー内の抵抗性電極を製造する場合の主要な注意点のうち
の一つは、頻繁にレーザーガスと化学反応する抵抗性電極のための材料の選択で
ある。抵抗性電極と、レーザーガスとの間の化学反応はレーザーガス組成を変化
させ、これにより、レーザーガスはレーザーガス媒体として機能しなくなる。

【００２６】異形材金属電極ＴＥレーザーのための抵抗性電極材料の選択は、電極材料の表
面特性により制限される。抵抗性電極材料は、例えば、Ｔ．Ａ．Ｊｏｈｎｓ及び
Ｊ．Ａ．Ｎａｔｉｏｎ，”ＡＲｅｓｉｓｔｉｖｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅ，Ｈｉ
ｇｈＥｎｅｒｇｙ，ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＬａｓｅｒＤｉｓｃｈａｒｇｅ
，”Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．２，Ｐｇ．１６
９に示されている放電写真に明瞭に見られるホットスポットなどの、陰極上のホ
ットスポットが回避される均一な二次的放射特性を有しなければならない。

【００２７】必要なのは、グローからアークへの放電を抑圧することが可能である低コスト
ＴＥレーザーである。

【００２８】＜発明の概要＞本発明は、レーザー、特に、横方向励起レーザーのための電極アセンブリに関
する。このアセンブリは、陰極サブアセンブリ及び陽極サブアセンブリを含み、
均一なレーザー放電を実現する。陰極サブアセンブリは、一般に、温度上昇とと
もに抵抗が低下する負の温度係数（ＮＴＣ）の固有抵抗材料の層から成る陰極プ
レートを有する。陰極サブアセンブリは、陰極プレートと電気的に接続されてい
る金属電極も有する。好ましくは、金属電極と陰極プレートとの間の電極接触は
、金属化コーティングを有した金属電極に隣接する陰極プレートの表面の全体ま
たは一部をカバーすることにより改善することが可能である。

【００２９】陰極プレートは、レーザーの光軸に対して平行な長手方向面と、光軸に対して
垂直な横方向面とを備えることもある。陰極プレートの下面は、本発明のＴＥレ
ーザーの主要な放電領域の上面を形成する。

【００３０】本発明の電極アセンブリの陽極サブアセンブリは、陽極プレート及び伝導性側
面プレートを含むこともある。好ましくは、導電性側面プレートは、アークが、
レーザー動作の間、プレートと陰極プレートとの間に発生することが可能である
ように、陰極サブアセンブリの陰極プレートの長手方向エッジに充分に近く保持
されている。これらのアークは、レーザー媒体をイオン化する放射線を放出し、
次いで、グロー放電電流がレーザー媒体を通過する。これは、グローからアーク
への移行の形成を抑制する。導電性側面プレートは、恒久的に、陽極プレートま
たはその一部に固定されることも可能であるが、好ましくは、導電性側面プレー
トは、底部プレートに取付けられ、底部プレートと電気的に共通である取付けア
センブリ内に保持される。これにより、レーザーのアセンブリの間、陰極プレー
トに導電性側面プレートを位置合せすることが容易になる。

【００３１】陽極サブアセンブリは、導電性終端プレートも含み、導電性終端プレートは、
好ましくは、陰極サブアセンブリの陰極プレートの横方向エッジに隣接しかつそ
れより僅かに上方に保持されている。終端プレートは、陽極プレートまたはその
一部に、恒久的に固定することも可能であるが、好ましくは、終端プレートも、
底部プレートに固定され、かつ、それと電気的に共通である取付けアセンブリ内
に保持される。これにより、レーザーを組立てる間、終端プレートを陰極プレー
トと位置合せすることが容易になる。

【００３２】終端プレートは、陰極プレートの横方向エッジに充分に近く配置され、このよ
うにして、電流が終端プレートと、陰極プレートとの間に流れることを可能にし
、これにより、陰極プレートの横方向エッジに沿って発生するいかなるアークも
レーザービームの経路から引張り遠ざけられる。

【００３３】本発明の電極アセンブリが、約２０Ｈｚより大きい繰返し率で動作するレーザ
ー内で使用される場合、または、連続波（ＣＷ）レーザーとして動作するレーザ
ー内で使用される場合、好ましくは、前述の陰極サブアセンブリの簡単な陰極プ
レートは、温度補償積層電極により置換される。

【００３４】本発明の温度補償積層電極は、ＮＴＣ材料の１つの層と、正の温度係数（ＰＴ
Ｃ）の固有抵抗材料の１つの層とを含む。ＰＴＣ特性とＮＴＣ特性との正味の効
果は、ＰＴＣ材料を優先して、積層電極全体が単一のＰＴＣ材料として挙動する
ようにする。従って、電流が、積層電極を通過すると、その正味の固有抵抗は、
その温度が上昇すると増加する。

【００３５】＜好ましい実施例の説明＞同一所有米国特許第５，７４０，１９５号の内容は、本発明を理解するのに必
要な程度に、引用することにより本明細書の一部を成すものとする。

【００３６】本明細書において、「横方向励起レーザー」との用語は、横方向励起レーザー
として、または、横方向励起大気圧レーザーとして特徴付けされることが可能で
あるレーザーを意味する。

【００３７】本明細書において、「主要な放電領域」との用語は、レージング媒体を含む、
横方向励起レーザーの領域を意味する。

【００３８】本明細書において、「電極アセンブリ」との用語は、レージング媒体の励起に
使用される電流が通過する横方向励起レーザーの任意の部分を意味し、任意の部
分は、主要な放電領域を含む。この用語は、何らかの方法でレージング媒体の温
度状態またはエネルギー状態に影響する横方向励起レーザーの部分も含む。

【００３９】本明細書において、「陰極サブアセンブリ」との用語は、レーザー動作の間、
電極アセンブリの陰極とほぼ同一の電位に保持されている電極アセンブリの任意
の部分を意味する。

【００４０】本明細書において、「陽極サブアセンブリ」との用語は、レーザー動作の間、
電極アセンブリの陽極とほぼ同一の電位に保持されている、電極アセンブリの任
意の部分を意味する。

【００４１】「陰極」及び「陽極」との用語は、従来、印加電圧の極性に関連する。しかし
、本明細書において、これらの用語は、特定の極性を必要としない。本開示にお
いて、これらの用語は、単に差電圧が印加されている２つの電極を意味する。こ
の差電圧は、任意の極性でよく、例えば、交流が２つの電極に印加されている場
合の交番極性でもよい。

【００４２】本明細書において、「導電性終端プレート」との用語は、電極アセンブリの主
要な放電領域の上面により形成されている平面の上方に位置する、または、電極
アセンブリの主要な放電領域の底部により形成されている平面の下方に位置する
陽極サブアセンブリの一部であって、陰極サブアセンブリの一部に充分に近く位
置することによって、アークが、レーザー動作の間、前記２つの一部の間で発生
することを可能にする一部を意味する。

【００４３】本明細書において、「前期イオン化構造」との用語は、電極アセンブリの主要
な放電領域の上面により形成されている平面の下方に位置する、または、電極ア
センブリの主要な放電領域の底部により形成されている平面の上方に位置する、
陽極サブアセンブリの一部であって、陰極サブアセンブリの一部に充分に近く位
置することによって、アークがレーザー動作の間、前記２つの一部の間に発生す
ることを可能にする一部を意味する。図１は、従来のＴＥレーザーの電極アセン
ブリにおいて使用される異形材電極を示す。これらの異形材電極は、それらのエ
ッジにおいて大きい曲率半径を有し、従って、寸法が大きい。対照的に、本発明
の電極アセンブリは、このような嵩張る電極を利用しないようにして、従来のも
のに比してよりコンパクトなレーザー構造を可能にする。

【００４４】本発明の電極アセンブリは、連続波（ＣＷ）内で使用されることが可能であり
、低繰返し率パルス化レーザーは、約５Ｈｚより低い率で動作し、媒体繰返し率
レーザーは、約５Ｈｚ〜約２０Ｈｚの率で動作し、高繰返し率レーザーは、約２
０Ｈｚより高い率で動作する。電極アセンブリは、本発明が使用されているタイ
プにおいても、いくつかのグローからアークへの移行抑圧手段のうちの少なくと
も一つを採用することにより、均一なレーザー放電を促進する。これらの手段は
、１）レーザーの主要な放電領域内の均一な電場を維持することと、２）主要な
放電領域内のガスを前期イオン化することと、３）電極アセンブリの固有抵抗に
おける温度誘発性変化を制限されることを含むが、これらに制限されない。

【００４５】図２は、本発明の電極アセンブリの第１の実施例２００を内蔵するＴＥレーザ
ー１００を示す。発振器または増幅器として使用されることが可能であるレーザ
ーは、フェースプレート１０４内のアパーチュア１０２を有し、アパーチュア１
０２を通過してレーザービームが放射される。フェースプレート１０４は、レー
ザー１００のフレーム１０６に取付けられ、フレーム１０６は、横方向面１０８
、上面１１０、及び底面１１２から成る。レーザー１００の上面１１０は、通常
、上面カバー２１０によりカバーされている。図２においては、レーザー１００
の横方向面１０８、上面１１０、及び上面カバー２１０を切取ることによって本
発明の電極アセンブリの第１の実施例２００を示している。

【００４６】電極アセンブリの実施例２００は、低繰返し率ＴＥレーザーで使用されるのに
適し、電極の局所化された加熱に起因したグローからアークへの移行の形成は頻
繁でない。実施例２００は、陰極サブアセンブリ２０２及び陽極サブアセンブリ
２０４を有する。陽極サブアセンブリ２０４は、陽極プレート２１６と、導電性
取付け部２２４内に保持されている導電性終端プレート２２２とを有する。この
実施例において、陰極サブアセンブリ２０２は、支持部材２０８によりレーザー
１００の上面カバー２１０から懸架されている。陽極サブアセンブリ２０４は、
レーザー１００のフレーム１０６の底面１１２に取付けられている。

【００４７】図３は、本発明の電極アセンブリの第１の実施例２００の横断面形状の図を示
す。図示のように、陰極サブアセンブリ２０２は、電極２１２と、通常は負の温
度係数（ＮＴＣ）の固有抵抗を有する材料から成る陰極プレート２０６から成る
。ＮＴＣ材料の固有抵抗は、温度上昇とともに減少するので、ＮＴＣ材料は、電
極材料として望ましくない、何故ならば、レーザー動作中に頻繁に発生する局所
化された電極ホットスポットは、局所化された電流の増加を惹起し、これにより
、アークが電極アセンブリ２００内に形成される。しかし、これは、通常、低繰
返し率レーザーにおいて発生する問題ではない。さらに、正の温度係数（ＰＴＣ
）の固有抵抗を有する僅かな数の材料は、陰極サブアセンブリ２０２内で使用す
るのに必要な特性を有する。これらの特性は、通常、低コスト、耐食性及び高温
、及び例えばヘリウムなどのガスに対する不透性を含む。

【００４８】図４は、図３の実施例を４―４線に沿って切断して示す横断面図を示す。図示
のように、ＮＴＣ材料から成る陰極プレート２０６は、通常はガスであるレージ
ング媒体２２０と直接に接触されている。陰極プレート２０６は、好ましくは、
ＮＴＣ材料からなる広い面積の連続シートから形成されている。

【００４９】レージング媒体２２０がＣＯ₂である場合、好ましいＮＴＣ材料は、約２０〜
２００Ωｃｍの範囲内の固有抵抗を有するシリコンである。エキシマーレーザー
の場合のように、レージング媒体２２０がフッ素を含む場合、陰極プレート２０
６は、好ましくは、１〜１０Ωｃｍの領域内の固有抵抗を有するシリコンカーバ
イドから成る。

【００５０】陰極プレート２０６は、シリコンまたはシリコンカーバイドから成ることが好
ましいが、当業者に自明なように、他の材料から形成することが可能である。適
切な材料は、高い耐高温性を有し、ヘリウムに対する不透性を有し、レーザーに
おいて使用される他の材料に対する化学的不活性を有しなければならない。理想
的には、陰極プレート２０６は、少なくとも１４．７ｐｓｉの耐圧性を有する材
料から成る、広く、構造的に強いシートから構成される。

【００５１】陰極サブアセンブリ２０２の陰極プレート２０６の上面２６４は、好ましくは
、金属化層２１４によりコーティングされ、金属化層２１４は、陰極プレート２
０６と電極２１２との間の電極接触を改善する。陰極プレート２０６と電極２１
２との間に金属化層２１４が設けられている理由は、大部分の有用なＮＴＣ材料
の表面は、電気的の抵抗性の酸化物コーティングを形成するからである。これら
のコーティングは、電極２１２と陰極プレート２０６との間の電流を、いくつか
の局所化された点に制限し、グローからアークへの移行を惹起する。陰極プレー
ト２０６は、当業者に自明の１つ以上の技術により、金属化されることが可能で
ある。これらの技術は、スパッタコーティング、蒸着コーティング、電気めっき
、化学的析出すなわち化学的沈着、及び有機金属または導電性ペイントによるペ
インティングを含むが、これらに制限されない。

【００５２】陰極プレート２０６は、好ましくは、約０．０５〜０．１５インチの厚さを有
する。陰極プレート２０６の正確な厚さは、前述の明細書に記載のように、陰極
サブアセンブリ２０２の端部から端部にわたる所望の電圧降下により決定される
。陰極サブアセンブリ２０２の端部から端部にわたる電圧降下は、好ましくは、
レーザー全体の端部から端部にわたる電圧降下の約５〜２０％の範囲内にある。
パーセントは、陰極プレート２０６を形成する材料の体抵抗と、陰極プレート２
０６の厚さとの積を調整することにより制御することが可能である。陰極プレー
ト２０６の底部２６２と、陽極プレート２０６の上面２７２との間の１ｃｍ放電
間隙を有する雰囲気圧力ＣＯ２レーザーの場合、好ましくは、２０〜２００Ωｃ
ｍのオーダの体積抵抗率を有する、０．１インチの厚さのシリコンが使用される
。

【００５３】陰極プレート２０６は、幅ｗ６を有し、電極２１２は、ｗ２により示されるよ
り狭い幅を有する。図４に示されているように、電極２１２は、陰極プレート２
０６の上に幅方向でセンタリングされている。陰極プレート幅ｗ６は、電極２１
２の両側のそれぞれの側にいて、距離ｄ８だけ選択された幅ｗ２を上回る。この
距離ｄ８は、電極２１２の両側のそれぞれの側において、電極２１２の長手方向
エッジ２７４から、陰極プレート２０６の長手方向エッジ２５０へ延びる。図４
に従って実施される１つの実施例において、ｗ６は、３．２５インチ、ｗ２は、
０．４インチ、及びｄ８は、１．４２５インチである。しかし、これらの寸法の
正確な大きさは、前述の理由に起因して、重要でない。

【００５４】図４の実施例において、導電性側面プレート２３８は、陰極プレート２０６の
両側のそれぞれの側に設けられている。陽極２１６と電気的に共通の導電性側面
プレート２３８は、取付け部２４０により、適所に保持されている。導電性側面
プレート２３８は、ほぼ、１陰極プレート２０６の長手方向長に沿って延びる。
導電性側面プレート２３８の長手方向エッジ２５４は、陰極プレート２０６の長
手方向エッジ２５０に対して平行に保持され、そこから、アーク間隙ｄ４だけ、
間隔を置いて位置する。

【００５５】アーク間隙ｄ４は、互いに対向して位置するそれぞれの長手方向エッジ２５０
、２５４の全長に沿ってほぼ同一である。陰極プレート２０６の長手方向エッジ
２５０と、導電性側面プレート２３８の長手方向エッジ２５４との間の間隙ｄ４
のサイズは、０．０５〜０．１５インチのオーダである。導電性側面プレート２
３８は、陰極プレート２０６と同一の長さを有し、通常、０．０５〜０．１イン
チのオーダの厚さを有する。導電性側面プレート２３８の有効幅ｗ８は、側面プ
レート２３８の長手方向エッジ２５４から、導電性側面プレート２３８が取付け
部２４０と電極接触する点２７０として定義され、有効幅ｗ８は、約０．５〜１
．０インチである。

【００５６】導電性側面プレート２３８は、好ましくは、フィンガーストック２４４により
、適所に保持されている。フィンガーストック２４４は、導電性側面プレート２
３８が載置している取付け部サポート２４２にねじにより取付けられている上面
プレート２４６により、圧縮されている。ねじ２４８は、上面プレート２４６を
、適所に保持する。これらのねじは、取付け部サポート２４２を貫通して走行し
て、陽極サブアセンブリ２０４の底部プレート２１６内に入ることが可能である
。好ましくは、しかし、別個のねじが、取付け部２４０を、陽極プレート２１６
に取付けるのに使用される。

【００５７】好ましくは、フィンガーストック２４４は、従来のボルトまたはクランプの代
りに、導電性側面プレート２３８を適所に保持するのに使用される。これは、フ
ィンガーストックが、プレート２３８と取付け部２４０との間の電極接触を改善
し、一方、任意の１つの場所で、プレート２３８に過剰な機械的力を印加するこ
となしに、適所にプレート２３８をクランプする。これは、特に、導電性側面プ
レート２３８が、例えばシリコンまたはシリコンカーバイドなどの脆性材料から
成る場合に望ましい。

【００５８】他の手段が、伝導性側面プレート２３８と取付け部２４０との間の電極接触を
改善するのに使用されることが可能である。例えば、導電性側面プレート２３８
、フィンガーストック２４４、取付け部上面プレート２４６、または取付け部サ
ポート２４２の接触表面が、金属化されることが可能である。インジウムリボン
により、フィンガーストック２４４を置換することも可能である。インジウムリ
ボンが、取付け部２４れを適所に保持するねじ２４８を締付けることにより、圧
縮されている場合、インジウムは、導電性側面プレート２３８、取付け部サポー
ト２４２、及び上面プレート２４６上の任意の金属化部に結合する。リボンが圧
縮されると、インジウムは、拡がる傾向を有し、このようにして、均一な機械的
負荷が、導電性側面プレート上に維持される。

【００５９】陽極サブアセンブリ２０４の導電性側面プレート２３８は、好ましくは、陰極
サブアセンブリ２０２の陰極プレート２０６を形成する材料と同一の材料から成
る。プレート２３８は、耐高温性を有し、レーザー内で使用されるガスに対する
化学的不活性を有する任意の導電材料から成る。これらは、シリコン、シリコン
カーバイド、チタン酸バリウム、ゲルマニウム、及び他の半導体材料を含む。

【００６０】導電性側面プレート取付け部２４０は、好ましくは、本発明がＣＯ₂レーザー
として使用される場合、アルミニウムから成る。取付け部２４０は、例えばステ
ンレススチール、金めっきされたベリリウム・銅、及びシリコンカーバイドなど
の他の材料から成ることも可能である。フィンガーストック２４４は、好ましく
は、金めっきされたベリリウム・銅から成る。

【００６１】図４の実施例を内蔵するレーザーの動作中、第１の電場は、主要な放電領域２
１８内に形成される。この第１の電場の強さは、ほぼ、電極２１２に印加されて
いる電圧対放電間隙ｄ６の比である。第２の電場は、主要な放電領域２１６の両
側のそれぞれの側において、陰極プレート２０６の底面２６２の僅か下方に形成
されている。この第２の電場の強さは、ほぼ、でき２１２に印加されている電圧
対距離合計ｄ８＋ｗ８の比である。この距離合計は、ほぼ、電極２１２のエッジ
２７４と、導電性側面プレート２３８が取付け部２４０と電極接触する点との間
の物理的距離である。第１の電場は、第２の電場に比して、より大きくなければ
ならない。さもなければ、ガスは、陰極プレート２０６の底面２６２の僅か下方
でイオン化し、陰極プレートの下面に沿って水平方向に走行し、これにより、レ
ーザー性能を劣化する。従って、好ましくは、ｄ６＜（ｄ８＋ｗ８）。この場合
、本発明が、ｗ２、ｄ６、ｄ８及びｗ８に関して、ある程度の融通性を提供する
ことが容易に分かる。

【００６２】伝導性側面プレート２３８の使用は、多数の利点を提供する。１つの利点は、
導電性側面プレート２３８の効果的な作用により、陰極プレート２０６は、付加
された有効幅ｗ８に起因して、あたかも陰極プレート２０６はｗ６だけより大幅
に幅広であるかのように機能する。これは、より幅広でより高コストのＮＴＣプ
レートに対する必要性を除去する。

【００６３】導電性側面プレートにより提供される別の１つの利点は、主要な放電領域２１
８に間隙ｄ４が近いことにある。本発明の電極アセンブリを使用するＴＥレーザ
ーが作動される場合、間隙ｄ４は、小さいアークにより充填される。これらのア
ークは、紫外線を放射し、紫外線は、アセンブリの主要な放電領域２１８内に放
射し、その中のレーザー媒体２２０を前期イオン化する主要な放電領域２１８に
スパークが近いので、アークは、そうでない場合に比して、より大きい紫外線線
量を提供する。

【００６４】導電性側面プレート２３８の別の１つの利点は、導電性側面プレート２３８は
、陰極プレート２０６の長手方向エッジ２５０における電場の均一性を改善する
ことにある。この均一性は、主要な放電領域２１８内のグローからアークへの移
行の形成を消滅させる。電極アセンブリが、前期イオン化が不要である、ＣＷ
ＴＥレーザー内で使用される場合、導電性側面プレート２３８の使用は、このよ
うにして、依然として望ましいこともある。

【００６５】前期イオン化は、通常、パルス化放電ＴＥレーザーが、高電圧パルスが印加さ
れると、領域全体にわたりグロー放電を発生させるために、主要な放電領域内の
初期条件をバイアスするためにのみ、必要とされる。前期イオン化放電は、主要
な放電が確立された後、主要な放電領域内の放電に影響しない。

【００６６】図５は、図３を５―５線に沿って切断して、一部を切取って示す断面図である
。図５には、電極アセンブリをＴＥレーザー内に取付けるための手段も、示され
ている。陰極サブアセンブリ２０２の陰極プレート２０６は、好ましくは、ガラ
ス、プラスチックまたはセラミック材料から成る絶縁カバー２１０に取付けられ
ているサポート２０８により、陽極プレート２１６の上方に懸架されている。カ
バー２１０は、ＴＥレーザーのフレーム１０６に取付けられ、カバー２１０とフ
レーム１０６との間の気密性は、好ましくは、Ｖｉｔｏｎなどの不活性材料から
成るＯリング１１６を用いて維持される。

【００６７】当業者に知られている任意の非導電性手段が、サポート２０８に陰極プレート
２０６を取付けるのに使用されることが可能である。例えば、陰極プレート２０
６は、サポート２０８に接着されるか、または、非導電性ハードウェアを用いて
サポート２０８に機械的にクランプされることが可能である。接着剤が使用され
る場合、接着剤は、レーザーガスと化学反応してはならず、または、レーザーガ
ス内に化学的汚染物を導入してはならない。さらに、接着剤による接合個所は接
着剤と、ガス放電に関連する任意のイオン化ガスとの間の接触を可能にしてはな
らない。接着剤の使用は、陰極プレート２０６が、レーザーガスのためのガス密
閉じ込め容器の一部を形成するの使用されるレーザー設計において適切である。

【００６８】図５に示されているように、陰極プレート２０６は、レーザーガス閉じ込め容
器の一部である。このようにして、陰極プレート２０６は、主要な放電領域２１
８値内のレーザーガスを陰極プレート２０６の上面上の空気から分離する。その
結果、陰極プレートの上面に電極接触するために提供されている任意のハードウ
ェア（例えば、金属化材料、注封材料など）は、レーザーガスを汚染しない、何
故ならば、任意のハードウェアは、ガスと接触しないからである。しかし、レー
ザーは、本発明に従って形成され、陰極プレートが、ガス閉じ込め容器の一部を
成さず、代わりに、単に、このような容器内に収容されている構造であることも
可能であることに注意されたい。

【００６９】電極アセンブリの第１の実施例の陽極サブアセンブリ２０４は、導電性終端プ
レート２２２を有することも可能である。終端プレート２２２は、陰極プレート
２０６の横方向エッジ２５６に対して平行にかつ僅かに上方に保持されている。
終端プレート２２２の横方向エッジ２５８は、間隙ｄ２だけ、陰極プレート２０
６の横方向エッジ２５６から分離されている。終端プレート２２２は、陽極サブ
アセンブリ２０４の底部プレート２１６に取付けられかつこれと電気的に共通の
取付け部２２４により、陰極プレート２０６に対して平行に保持されている。

【００７０】導電性終端プレート２２２の底部２６６は、通常、陽極サブアセンブリ２０２
の陰極プレート２０６の底部２６２の上方０．０５〜０．１２５インチの個所に
位置する。陰極プレート２０６の横方向エッジ２５６と、終端プレート２２２の
横方向エッジ２５８との間の間隙ｄ２のサイズは、ほぼ、寸法ｄ４と同一である
。終端プレート２２２は、好ましくは、陰極プレート１０６に比してより厚くは
なく、終端プレート２２２の長さは、好ましくは、陰極プレート２０６の幅と同
一である。導電性終端プレート２２２の有効幅ｗ４は、対称性を維持するために
、導電性側面プレート２３８の有効幅ｗ８と同一である。しかし、これは、絶対
必要ではない。

【００７１】導電性終端プレート２２２は、好ましくは、陰極プレート２０６を形成する材
料と同一の材料から成る。終端プレート２２２は、しかし、耐高温性を有し、レ
ーザー内で使用されるガスに対する化学的不活性を有する任意の導電材料から成
ることが可能である。

【００７２】高圧パルスが、陰極サブアセンブリ２０２に印加されると、陰極プレート２０
６の横方向エッジ２５６と、終端プレート２２２の横方向エッジ２５８との間の
間隙は、アークにより充填される。終端プレート２２２は、電力が陽極プレート
２１６へ流れる際の経路を提供する。これは、陰極プレート２０６の横方向エッ
ジ２５６の近傍の電場歪を低減する、すなわち、このような電場歪は、主要な放
電領域２１８内のグローからアークへの移行を促進するのである。

【００７３】終端プレート２２２の底部２６６は、陰極プレート２０６の底部２６２の上方
に位置するので、間隙ｄ２内に発生するアークは、レーザービームが走行する経
路内に存在しない。このようにして、アークは、レーザービームの均一性を妨害
しない。

【００７４】陽極サブアセンブリ２０４の導電性終端プレート２２２も、陰極サブアセンブ
リ２０２に電圧パルスを印加した場合に、滑らかで線形の電圧移行を可能にする
ので、グローからアークへの移行を抑圧する。

【００７５】電圧が陰極プレート２０６に印加されると、電流が陰極プレート２０６の横方
向エッジ２５６から導電性終端プレート２２２へ流れ、さらに、終端プレート取
付け部２２４を経て陽極プレート２１６へ流れる。前期イオン化電流が流れ始め
た後、グロー放電が陰極プレート２０６と陽極プレート２１６との間の主要な放
電領域２１８内に発生する。グロー放電電流は、陰極プレート２０６の狭幅寸法
を通過して流れ、この狭幅寸法は最小電気抵抗の経路を提供する。しかし、いく
らかの電流は、導電性終端プレート２２２を通過して流れるので、パルスを印加
すると、線形の電圧移行が発生する。これは、グロー放電内の電場の歪を最小化
して、グローからアークへの移行を抑圧する。

【００７６】導電性終端プレート２２２は、取付け部２２４内に保持される。取付け部２２
４は、設計上、導電性側面プレート取付け部アセンブリに類似であり、１つの相
違点は、終端プレート取付け部サポート２２８が、レーザービームが妨害されず
に通過するアパーチュア２２６を含むことにある。

【００７７】導電性終端プレートは、好ましくは、取付け部サポート２２８にねじにより取
付けられた上面プレート２３２により圧縮されたフィンガーストック２３０によ
り保持されているが、インジウムストリップまたは金属化などの他の接続手段が
、使用されることも可能である。ねじ２３４は、上面プレート２３２を適所に保
持する。所望の場合、ねじ２３４は、取付け部サポート２２８を通過して走行し
、陽極サブアセンブリ２０４の底部プレート２１６内に入ることが可能である。
しかし、好ましくは、別個のねじが、陽極プレート２１６に取付け部サポート２
２８を取付けるのに使用される。

【００７８】図６は、本発明の電極アセンブリの第２の実施例の斜視図である。低繰返し率
パルス化ＴＥレーザーでの使用に適するこの第２の実施例は、前期イオン化ロッ
ド３４０のアレイ３３８を用いて、ガスを前期イオン化する。

【００７９】図７は、図６を７―７線に沿って切断して示す横断面図である。図示のように
、前期イオン化ロッド３４０は、陽極プレート３１６に取付けられ、これと電気
的に共通である。ロッド３４０は、好ましくは、陰極プレート３０６の長手方向
エッジ３５０に密に配置され、かつ、これの僅か上方に配置されている。

【００８０】陰極プレート３０６は、幅ｗ１６を有し、電極３１２は、ｗ１２により示され
る、より狭幅な幅を有する。図７に示されているように、電極３１２は、陰極プ
レート３０６の上に幅方向でセンタリングされている。陰極プレート幅ｗ１６は
、電極３１２の両側のそれぞれの側において、距離ｄ１８だけ、選択された幅ｗ
１２を上回る。この距離ｄ１８は、電極３１２の両側のそれぞれの側において、
電極３１２のエッジから、陰極プレート３０６の長手方向エッジ３５０へ延びる
。

【００８１】前述のように、ロッド３４０は、長手方向エッジ３５０の近傍に配置されてい
る。このようにして、ロッドは、主要な放電領域から約距離ｄ１８だけ離れて位
置する。従って、ｄ１８が放電間隙ｄ１６を上回らないかぎり、アーク形成は、
陰極プレート３０６の底面３６２に沿って発生することが可能である。このよう
にして、図６及び７の実施例は、図３〜５の実施例に示されている導電性側面プ
レート２３８の有効幅から利益を得ない。しかし、図６及び７の実施例は、より
簡単な構造を有する。

【００８２】電圧パルスが、陰極サブアセンブリ３０２に印加されている場合、前期イオン
化電流は、陰極プレート３０６の長手方向エッジ３５０と、ロッド３４０との間
の各間隙ｄ１４の個所に集中する。その結果のアークは、紫外線を放射し、紫外
線は、レーザーの主要な放電領域３１８内のレーザー媒体３２０を前期イオン化
する。より少数のアークが、導電性側面プレートが使用されている場合に比して
、間隙ｄ１４内で形成されるので、この実施例のアークは、通常、第１の実施例
のアークに比してより輝度が高く、従って、レーザー媒体３２０の前期イオン化
が増加される。

【００８３】グロー放電の前のレーザー媒体のイオン化を増加することにより、抵抗性プレ
ート前期イオン化を使用する場合に比して、一般に、エネルギー入力量がより大
きくなり、レーザー放電出力量がより大きくなる。しかし、前期イオン化ロッド
の使用に伴う、別の１つの欠点は、主要なグロー放電領域３１８内の電場の歪の
発生である。このような歪は、導電性側面プレートが使用される場合、存在しな
い。

【００８４】電極アセンブリのこの実施例が、ＣＯ₂レーザー内で使用される場合、ロッド
３４０の頂部３４４と、陰極プレート３０６の長手方向エッジ３５０との間の間
隙ｄ１６のサイズは、０．１〜０．３インチのオーダである。間隙ｄ１４のサイ
ズは、広い領域の値をとることが可能であるにもかかわらず、間隙ｄ１４の端部
から端部にわたるアーク形成の均一性は、通常、間隙ｄ１４のサイズが、０．３
インチを上回ると、減少する。さらに、間隙ｄ１４のサイズが、０．１インチを
下回ると、個別のロッド３４０の間の電流分布は、均一でなくなる。

【００８５】図８は、図６を８―８線に沿って切断して示す断面図である。図示のように、
前期イオン化アレイ３３８は、底部プレート３１６に取付けられ、かつ、これに
対して垂直に配置される。各ロッド３４０間の間隔ｗ１７は、通常、約０．５〜
約１．０インチの範囲内であり、アレイ３３８内のロッド３４０の数は、放電領
域３１８の長さｗ１０に比例する。ロッド３４０は、好ましくは、アレイ３３８
の端部が、主要な放電領域３１８の横方向エッジ３６８と位置合せされるように
配置されている。

【００８６】好ましくは、ロッド３４０はねじから成り、ねじの頂部３４４は、半球状であ
り、互いに同一である。これにより、各ロッド３４０間の均一なアーク形成が保
証される。ロッド３４０は、好ましくは、陽極プレート３１６全体にわたり形成
されているねじ付穴３８２を介して陽極プレート３１６内に取付けられる。ロッ
ド３４０を形成するねじのヘッド３８０は、好ましくは、ロッド３４０の代りに
、正確な位置決め及びロッキングを容易にするワッシャ３４６及びロックナット
３４８により、陽極プレート３１６の底部３７４から離れて位置する。

【００８７】ステンレススチールねじが、優先されるにもかかわらず、前期イオン化ロッド
３４０は、任意の形状でよく、例えばタングステン、モリブデン、またはタング
ステン・銅合金などの、任意の高融点導電材料から成ることが可能である。いく
つかの場合、例えば、ＴＥレーザーで使用されるガスが、化学的に活性である場
合、ロッド３４０は、好ましくは、チタン酸バリウムまたはアルミナセラミック
などの誘電体材料から成る。

【００８８】誘電体材料が使用される場合、間隙ｄ１４内で発生する前期イオン化アークは
、主要な放電領域３１８に最も近く位置するロッド３４０の側面３８４に沿って
走行し、これにより、さらに、レーザー媒体３２０の前期イオン化が容易になる
。ロッド３４０の側面に沿ってのアーク形成が望ましくない場合には、ロッド３
４０は、誘電材料から成り、ガラスまたは酸化ベリリウムセラミックなどの絶縁
体によりコーティングされることが可能である。絶縁は、ロッド３４０が荷電さ
れる際、ロッド３４０を流れる電流を制限する。これにより、陰極プレート３０
６の底面３６２に沿って発生する可能性があるアークが抑圧され、絶縁されない
誘電体ロッドの場合に比して、僅かにより広幅の主要な放電領域が可能となる。

【００８９】本発明の電極アセンブリの第１及び第２の実施例は、陰極プレート３０６の加
熱が、グローからアークへの移行を惹起するには小さすぎる、低繰返し率ＴＥレ
ーザーでの使用に適する。しかし、これらの実施例は、中間繰返し率ＴＥレーザ
ーでの使用に適応されることが可能である。１つのこのような適応は、陰極プレ
ート３０６の上面にヒートシンクを取付けることにある。ヒートシンクは、ファ
ンと組合せて、レーザー動作により発生される過剰の熱を消散させることが可能
であり、グローからアークへの移行の発生を抑制することを支援する。ヒートシ
ンクとして、金属から成る確率が高く、このようにして、良好な導電体であるの
で、ヒートシンク３１３は、図７に示されているように、電極３１２の一部を形
成する。従って、任意のこのようなヒートシンクは、好ましくは、陰極プレート
の金属化領域を越えて延びてはならない。前述の同一所有特許明細書に記載の温
度補償積層電極を含む、他のグローからアークへの移行の抑圧手段も、本発明の
電極アセンブリにより採用されることが可能である。

【００９０】図９は、温度補償積層電極５００を有する陰極サブアセンブリ４０２の斜視図
である。このような温度補償電極を具備することにより、本発明の電極アセンブ
リは、ＣＷ及び高繰返し率パルス化ＴＥレーザーで使用されることが可能である
。

【００９１】高繰返し率またはＣＷ動作条件下で、局所化されたホットスポットが、陰極プ
レート４０６内に発生する可能性がある。陰極プレートは、温度上昇とともに低
下する固有抵抗を有するＮＴＣ材料から成るので、陰極プレート４０６のみは、
電極材料として、望ましくない。これは、局所化された電極ホットスポットが発
生すると、グローからアークへの移行が、散在する個所で、レーザーガス内で発
生し、局所的電極固有抵抗が低下する。従って、より多量の電流が、電極ホット
スポットにおける放電を通過してアーク放電を惹起する。

【００９２】グローからアークへの移行プロセスを促進する傾向を有するＮＴＣ材料とは異
なり、正の温度係数（ＰＴＣ）材料は、放電均一性に対して反対の作用を有する
。ＰＴＣ抵抗性電極の温度が、１つの局所化され分離された個所で増加すると、
固有抵抗は、その個所で増加し、その個所での放電電流を減少させる。ＰＴＣに
起因して、グローからアークへの移行プロセスは、低減されるまたは終了される
。このようにして、ＰＴＣ材料は、抵抗性電極ＴＥレーザーのために使用される
最良の材料である。

【００９３】現在入手可能のＰＴＣ材料の大部分は、しかし、それらの材料がレーザー媒体
４２０と直接に接触することを許容しない、ガス浸透性及び他の制限要因を有す
る。しかし、前述のように、そして、前述の明細書に記載のように、ＮＴＣ及び
ＰＴＣ材料の積層電極は、ＰＴＣ材料の電気特性と同様の電気特性を有すること
が可能であることが分かった。このような複数の積層電極は、陰極サブアセンブ
リまたは陽極サブアセンブリまたは双方のいずれかで使用されることが可能であ
るが、好ましくは、ただ一つの積層電極が、陰極サブアセンブリ内で使用される
。

【００９４】様々なＰＴＣ材料が、そのＰＴＣ材料が経済的であり、そのＰＴＣ材料の全域
にわたり均一な電気特性を有することを前提として、ＰＴＣ層のために使用され
ることが可能である。本発明の抵抗性電極アセンブリで使用されることが可能で
あるＰＴＣ材料の１つの例は、ストロンチウムによりドープされたチタン酸バリ
ウムである。この材料は、サーミスタの生産で広く使用されている。

【００９５】図９は、積層電極５００が、ＰＴＣ層５０２に加えて、陰極サブアセンブリ４
０２の陰極プレート４０６及び電極４１２を含むことを示す。ＰＴＣ材料５０２
の層は、陰極プレート４０６及びレーザー媒体４２０に隣接し、かつ、これらの
外部に位置し、このようにして、ＰＴＣ層５０２は、本質的にレーザー媒体４２
０から密封されている。電極４１２は、ＰＴＣ層５０２に隣接し、かつ、これの
外部に位置する。

【００９６】ＰＴＣ５０２は、ＰＴＣ材料の連続シートから製造される。その代わりに、Ｐ
ＴＣ層５０２は、複数のＰＴＣ材料タイル５０４から成ることも可能であり、こ
の場合、タイル５０４は、マトリクス状に配置され、タイル５０４は、互いに密
に接近して配置されている。非導電性注封材料５１０は、ＰＴＣタイル５０４の
タイルとタイルとの間の間隙５１６を充填する。好ましくは、注封材料は、例え
ば、ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｒｉＣｏ．Ｅｐｏｘｙにより製造されるＲ
ＴＶ１１などのシリコーンゴムから成るか、または、当業者に自明な他の材料が
、使用されることも可能である。

【００９７】使用される製造技術及び材料に依存して、陰極プレート４０６は、ＰＴＣ層５
０２と直接に接触されていることもあり、電極４１２は、ＰＴＣ層５０２と直接
に接触されていることもある。好ましくは、しかし、金属化パッチ５０６が、陰
極プレート４０６の上面４６４と、ＰＴＣ層５０２の底部５１８を被覆する。さ
らに、好ましくは、ＰＴＣ層５０２の上面５０２は、金属化され、このようにし
て、金属化層５０８は、ＰＴＣ層５０２と、電極４１２との間に位置するように
する。

【００９８】金属化が使用される理由は、大部分のＰＴＣ材料は、ＮＴＣ材料と同様、電気
的に抵抗性の酸化物コーティングを形成することにある。これらのコーティング
は、金属化されていないＮＴＣ／ＰＴＣインターフェースの個所での電流を制限
し、このようにして、良好な電極接触が、僅かな数の個所でのみ形成されるよう
にする。ＰＴＣ金属化コーティング５０８は、このようにして、ＰＴＣ層５０２
全体にわたり、電流の均一な分布を促進する。

【００９９】陰極プレート４０６の上面４６４と、ＰＴＣ層５０２の底部５１８とにおける
金属化金属化５０６は、好ましくは、単離されているパッチである。この形態は
、電流が、陰極プレート４０６と、ＰＴＣ層５０２との間の平面内の任意のかな
りの距離を流れることを阻止し、一方、それらの間に、多数の低固有抵抗接触点
を提供する。

【０１００】理想的には、陰極プレート４０６の上面４６４と、ＰＴＣ層の底面５１８とに
おける金属化パッチは、可能なかぎり、小さく、多数である必要がある。しかし
、金属化パターンの微細度に対する実際的な制限は、製造及びアライメントが過
度のコストにならないことにある。しかし、好ましくは、パッチサイズは、ＮＴ
Ｃ（陰極プレート）及びＰＴＣ基板の厚さに比して小さく、これにより、電流は
、該電流が基板を流れる際に拡がる傾向を有し、隣接するパッチからの電流と融
合するようにする。陰極プレート４０６全体にわたる及びレーザー媒体４２０内
に流入する全体的に均一な分布に近似するのに充分なパッチが存在しなければな
らない。パッチサイズが、陰極プレート４０６の厚さｗ２０より厚い場合、電流
は、基板が僅かに低い固有抵抗を有する、パッチの１つの領域に集中する可能性
がある。

【０１０１】図１０Ａ及び１０Ｂは、陰極プレート４０６の金属化パッチ６０６と、ＰＴＣ
層５０２のタイル５０４とのアライメントを示す。これは、層のエッジに対して
パッチパターンをインデキシングし、次いで、互いに対して、基板のエッジをア
ライメントすることにより達成される。パッチパターンのインデキシングは、写
真平板術を使用することにより達成することが可能である。

【０１０２】本発明の電極アセンブリは、温度補償電極を作用することも可能であり、この
場合、陰極プレートは、ＰＴＣタイル５０４に比して僅かに大きい金属化パッチ
により被覆される。ＰＴＣタイル５０４の両側は、次いで、均一に金属化される
。これにより、容易で、低コストな製造及びアライメントが実現される。しかし
、このような手段が採用される場合、金属化パッチのサイズは、好ましくは、陰
極プレートの底部と陽極プレートの上面との間の放電間隙のサイズ以下である。

【０１０３】本発明の電極アセンブリのこの実施例の構造は、陰極プレート金属化パッチ５
０６が、１．３×１．３ｃｍより僅かに大きく、幅が０．１ｃｍ以下の非金属化
領域により分離されている。金属化パッチ５０６は、３×１１アレイを形成し、
このようにして、アセンブリは、３３のＰＴＣタイル５０４を使用する。

【０１０４】前述の実施例は、本発明を制限するものではない。さらに、本発明の電極アセ
ンブリは、前述の明細書に記載の線形及び折畳み形のものを含むが、これらに制
限されない、様々な異なるタイプのＴＥレーザーで、及び、異なるレーザー構造
で、使用されことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の電極アセンブリの光軸に沿って見た横断面図である。

【図２】本発明の電極アセンブリを示す、ＴＥレーザーを一部切取って示す斜視図であ
る。

【図３】本発明の電極アセンブリの第１の実施例の斜視図である。

【図４】電極アセンブリの光軸に沿って見た、図３の４―４による横断面図である。

【図５】電極アセンブリの光軸に対して垂直に見て示し、ハウジングと関連して示す、
図３の５―５による横断面図である。

【図６】本発明の電極アセンブリの第２の実施例の斜視図である。

【図７】電極アセンブリの光軸に沿って見て、ハウジングと関連して示す、図６の７―
７線による断面図である。

【図８】電極アセンブリの光軸に対して垂直に見た、図６の８―８線による横断面図で
ある。

【図９】温度補償積層電極の１つの実施例の斜視図である。

【図１０Ａ】温度補償積層電極のＰＴＣ部分における金属化を示す。

【図１０Ｂ】温度補償積層電極のＮＴＣ部分における金属化を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F071 AA05 AA06 CC01 CC03 EE02 JJ05 JJ08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー用の電極センブリであって、前記アセンブリは、陰極サブアセンブリおよび陽極サブアセンブリを具備し、前記陰極サブアセンブリは、長手方向長と、第1、第2の陰極表面と、前記長手
方向長に沿って延びる一対の陰極エッジとを有する陰極プレートを含み、前記陽極サブアセンブリは、陽極プレートおよび少なくとも１つの導電部材を
具備し、前記陽極プレートは、前記第１の陰極表面に対向し、かつ、所定の高さだけ前
記第１の陰極表面から間隔を置いて位置した第１の陽極表面を有し、前記少なくとも１つの導電部材は、前記陽極プレートと電気的に接続され、前
記少なくとも１つの導電部材は、前記長手方向陰極エッジのうちの少なくとも一
つの陰極エッジの少なくとも１つの部分区間に沿って延びるとともに、終端部分
を有し、前記終端部分は、前記所定の高さよりかなり短い寸法を有する所定の間
隔だけ、前記長手方向陰極のうちの少なくとも１つから間隔を置いて位置し、前記少なくとも１つの導電部材及び前記所定の間隔は、前記陰極プレートと前
記陽極プレートとの間に差電圧を最初に印加した場合に、前記少なくとも１つの
長手方向陰極と前記端部部分との間に電気アークを形成することを可能にするよ
うに形成及び寸法決めされていることを特徴とする電極アセンブリ。
【請求項２】前記少なくとも１つの導電部材が、一対の導電性側面プレー
トを含み、前記各側面プレートは、前記長手方向長に沿って延びるとともに、そ
れぞれの終端部分が前記長手方向陰極エッジの1つの対応する終端部分の近傍に
位置し、前記導電性側面プレートは、前記陰極プレートに取外し可能に取付けら
れていることを特徴とする請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項３】前記導電性側面プレートのそれぞれが、前記陽極プレートに
固定されている支持部材を介して前記陽極プレートに取外し可能に取付けられ、
前記陰極プレート及び陽極プレート及び、対応する前記支持部材を有する前記導
電性側面プレートは、前記長手方向長に沿って、前記電極アセンブリ内に放電領
域を形成することを特徴とする請求項２に記載の電極アセンブリ。
【請求項４】前記陰極プレートが、前記第１及び第２の長手方向陰極エッ
ジを接続する第１及び第２の横方向陰極エッジを有し、前記電極アセンブリは、
さらに、前記陽極プレートと電気的に接続されている第１及び第２の導電性終端
プレートを有し、前記第１及び第２の導電性終端プレートは、対応する第１及び
第２の横方向陰極エッジの少なくとも１つの部分区間に沿って延びるとともに、
前記少なくとも１つの部分区間から間隔を置いて位置する終端部分を有すること
を特徴とする請求項２に記載の電極アセンブリ。
【請求項５】前記導電性側面プレート及び前記第１の電極が、それぞれ、
ＮＴＣ材料から形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電極アセンブ
リ。
【請求項６】前記少なくとも１つの導電部材が、互いに間隔を置いて位置
するロッドから成る第１及び第２の列を有し、前記互いに間隔を置いて位置する
ロッドの各列は、前記長手方向長に沿って延びるとともに、各列内の前記ロッド
の終端部分が、前記長手方向陰極エッジの１つの対応する終端部分の近傍に位置
し、前記ロッドは、前記陽極プレートに取外し可能に取付けられていることを特
徴とする請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項７】前記陰極サブアセンブリ、前記陰極プレート、前記陰極プレ
ートの前記第２の陰極表面の上に位置する第１の金属化層、前記第１の金属化層
の上に位置する正の温度係数層、及び、前記正の温度係数層の上に位置する前記
金属電極を有し、前記陰極プレートが負の温度係数材料から成ることを特徴とす
る請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項８】さらに、前記正の温度係数層と、前記金属電極との間に形成
された第２の金属化層を有することを特徴とする請求項７に記載の電極アセンブ
リ。
【請求項９】前記第１の金属化層が、互いに間隔を置いて位置する金属化
パッチのアレイを有することを特徴とする請求項７に記載の電極アセンブリ。
【請求項１０】前記間隔寸法が、前記所定の高さの約１５〜２５％である
ことを特徴とする請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項１１】前記間隔寸法が、０．０２〜０．２５インチの範囲内にあ
り、前記所定の高さが、０．１〜１．２５インチの範囲内にあることを特徴とす
る請求項１０に記載の電極アセンブリ。
【請求項１２】前記少なくとも１つの導電材料が、シリコン及びシリコンカ
ーバイドから成る群のうちの一つから形成されていることを特徴とする請求項１
に記載の電極アセンブリ。
【請求項１３】レーザーであって、フレームと、該フレーム内に取付けられている電極アセンブリと、前記電極ア
センブリが、陰極サブアセンブリおよび陽極サブアセンブリを具備し、前記陰極サブアセンブリは、長手方向長と、第1、第2の陰極表面と、前記長手
方向長に沿って延びる一対の陰極エッジとを有する陰極プレートを含み、前記陽極サブアセンブリは、陽極プレートおよび少なくとも１つの導電部材を
具備し、前記陽極プレートは、前記第１の陰極表面に対向し、かつ、所定の高さだけ前
記第１の陰極表面から間隔を置いて位置した第１の陽極表面を有し、前記少なくとも１つの導電部材は、前記陽極プレートと電気的に接続され、前
記少なくとも１つの導電部材は、前記長手方向陰極エッジのうちの少なくとも一
つの陰極エッジの少なくとも１つの部分区間に沿って延びるとともに、終端部分
を有し、前記終端部分は、前記所定の高さよりかなり短い寸法を有する所定の間
隔だけ、前記長手方向陰極のうちの少なくとも１つから間隔を置いて位置し、前記少なくとも１つの導電部材と前記所定の間隔は、前記陰極プレートと前記
陽極プレートとの間に差電圧を最初に印加した場合に、前記少なくとも１つの長
手方向陰極と前記端部部分との間に電気アークを形成することを可能にするよう
に形成及び寸法決めされ、前記陽極プレートと前記陽極プレートとの間のレーザー媒体を備えることを特
徴とするレーザ。
【請求項１４】前記レーザーがパルス化され、横方向に励起される（Ｔ
Ｅ）レーザーである請求項１３に記載のレーザー。
【請求項１５】レージング媒体が、ＣＯ₂及びＣＯ、及びそれらの混合物
から成る群のうちの一つであることを特徴とする請求項１３に記載のレーザー。
【請求項１６】前記レーザーが、エキシマーレーザーであり、レージング
媒体は、ＡｒＦ、ＫｒＦ及びＸｅＣｌであることを特徴とする請求項１３に記載
のレーザー。