JP2004534231A - リング・レーザ・ジャイロスコープのスパッタ寿命を延ばす電極設計 - Google Patents

Abstract

リング・レーザ・ジャイロスコープなどのガス放電管がブロックを含む。陰極が、ブロックと係合する内側に延びるフットを有する。加えて、または別法として、ブロック内のプラズマと陰極のフランジとの間の短絡を抑制するように絶縁体が配置される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスレーザやリング・レーザ・ジャイロスコープなどのガス放電管用の陰極に関する。
【背景技術】
【０００２】
リング・レーザ・ジャイロスコープは、飛行機、ロケット、戦車、船、潜水艦、掘削装置などの様々な乗物を誘導および操縦する目的で角速度を感知するのに頻繁に使用される。図１に示すように、リング・レーザ・ジャイロスコープ１０は通常、熱膨張係数が小さいＺｅｒｏｄｕｒ（Ｒ）などの材料のブロック１２で形成される。したがって、ブロック１２は、広い温度範囲にわたって耐膨張性がある。ブロック１２は、ブロック１２の各コーナの開口と連通する内部通路１４を備える。鏡１６、１８、および２０が各コーナに設けられ、鏡１６、１８、および２０のうちの１つが読出し装置として使用される。内部通路１４と、鏡１６、１８、および２０とにより、閉じたレーザ共振経路の形のプラズマチャンバが画定される。
【０００３】
陰極２２と、陽極２４および２６とは、ブロック１２の対応する各面と、ブロック１２の各面を貫く開口のところで係合する。陰極２２と、陽極２４および２６とは、内部通路１４中にレーザプラズマを形成する目的で、ガスを励振するように電気源２８に結合される。
【０００４】
図２に示す陰極２２は標準的陰極である。陰極２２は、ドーム３０および円筒壁３２を有する。ドーム３０および円筒壁３２は、リング・レーザ・ジャイロスコープ１０のプラズマ放電の一部である穴３４を形成する。したがって、プラズマの一部は穴３４に進入する。円筒壁３２は、陰極２２をリング・レーザ・ジャイロスコープ１０のブロック１２に取り付けるのに使用される。陰極２２は、ガスを内部通路１４内に入れるためにシール３６によってブロック１２に対して適切に封止される。シール３６は、例えばインジウムシールでよい。陽極２４および２６を、ブロック１２に対して同様に封止することができる。
【０００５】
ガスイオンは、リング・レーザ・ジャイロスコープ１０での放電の実行中に陰極２２に衝突する。このイオン衝突により、陰極２２から金属がスパッタリングされる。さらに、ガスイオンは当初、電気源２８からのバイアスのために陰極２２の表面上に一時的に保たれる。陰極２２からスパッタリングされた金属は、陰極２２のより冷たい領域と、陰極２２の隣のブロック１２とに再付着する。陰極２２からスパッタリングされた金属が陰極２２上に再付着するとき、その金属は、陰極２２の表面上に保たれるガスイオンを覆う。このガスの捕獲により、レイジングおよび放電を維持するのに利用可能なガスが欠乏するので、リング・レーザ・ジャイロスコープ１０の寿命が低下しやすくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ガス放電管のスパッタ寿命を向上させるために、ガス放電管の陰極上の電流密度を低減し、したがってスパッタ速度を低減する陰極設計を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、ガス放電管が、ブロックおよび陰極を備える。陰極は、内側に延びるフットを有し、内側に延びるフットは、ブロックと係合するソールを有する。
本発明の別の態様によれば、リング・レーザ・ジャイロスコープが、ブロック、陽極、および陰極を備える。ブロックはプラズマ支持通路を有する。陽極および陰極は通路に結合される。陰極は、ソールを有する内側に延びるフットを有し、ソールはブロックに係合する。
【０００８】
本発明のさらに別の態様によれば、ガス放電管が、ブロック、陽極、および陰極を備える。ブロックはプラズマキャビティを有する。陽極および陰極はプラズマキャビティに結合される。陰極は、ソールおよび内側に延びるトー(toe)を有するフットを有し、ソールはブロックに係合する。
【０００９】
上記およびその他の特徴および利点は、図面と共に行われる本発明の詳細な考察から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明による陰極４０を図３に示す。陰極４０は、リング・レーザ・ジャイロスコープ１０に対して使用することができるものであり、ドーム４２および円筒壁４４を有する。ドーム４２および円筒壁４４は、リング・レーザ・ジャイロスコープのプラズマ放電の一部である穴４６を形成する。
【００１１】
円筒壁４４は、内向きのトー５２およびソール５４を有するフット５０を備える。フット５０のソール５４は、シール５６を介してブロック１２に当接する。シール５６はインジウムシールでよい。内向きのトー５２を有するフット５０により、円筒壁４４の内径を、図２に示す陰極２２の円筒壁３２の内径よりも大きくすることが可能となる。陰極２２と４０との比較を図４に示す。円筒壁４４のこの内径が大きいことにより、陰極２２と比べて、陰極４０の電流密度と、得られるスパッタ速度とが低下し、したがって陰極４０のスパッタ寿命が延びる。
【００１２】
同時に、内向きのトー５２を有するフット５０により、陰極４０が、陰極２２とほぼ同一の封止領域を有することが可能となり、したがってシール５６の寿命が維持される。さらに、陰極４０の円筒壁４４の周りの外径を、陰極２２の円筒壁３２の周りの外径とほぼ同一にすることができる。したがって、本明細書で論じる利点を得ると共に、陰極４０を限られた空間で使用することができる。
【００１３】
加えて、または別法として、図５に示すようにブロック１２から穴４６に延びる絶縁体５８を設けることができる。絶縁体５８は、リング・レーザ・ジャイロスコープ１０の放電におけるプラズマと、フット５０の内向きのトー５２との間の短絡を低減する。図５に示すように、絶縁体５８は、ブロック１２のリング型の延長として形成することができる。さらに、図５に示すように、フット５０の内向きのトー５２は、空間によって絶縁体５８から分離される。
【００１４】
あるいは、図６に示すように、リング・レーザ・ジャイロスコープ１０のブロック１２に穴６０を形成することもできる。この穴６０は、陰極４０の円筒壁４４の端部のフット５０を受け、その結果、ブロック１２の穴６０で囲まれる部分６２が、プラズマとフット５０の内向きのトー５２との間の短絡を低減または抑制する目的で穴４６に十分延びる。
【００１５】
上述の陰極４０により、陰極４０の表面のガスイオンの電流密度が減少することによってスパッタ速度が低下し、それによってリング・レーザ・ジャイロスコープ１０のスパッタ寿命が延びる。したがって、スパッタ速度が低下し、それによってガスの捕獲が減少し、それによってスパッタ寿命が延びる。
【００１６】
本発明の一定の修正形態を上記で論じた。本発明の技術分野の技術者は、その他の修正形態を思い浮かぶであろう。例えば、ブロック１２は図１および６に示すような三角形の形状である必要はなく、その代わりに、正方形や長方形の形状などのその他の形状を有することもできる。
【００１７】
さらに、上記では、特にリング・レーザ・ジャイロスコープの状況で本発明を説明した。しかし、本発明は、ガスレーザなどのその他のガス放電管の状況で実施することもできる。
【００１８】
さらに、上記では、円筒形陰極によって本発明を説明した。しかし、本発明は、球形陰極、楕円形陰極などのその他の陰極にも当てはまる。
したがって、本発明の説明は、単に例示と解釈すべきであり、本発明を実施する最良の形態を当業者に教示するためのものである。本発明の精神から実質的に逸脱することなく、細部を変更することができ、添付の特許請求の範囲内のすべての修正形態の独占的使用権が留保される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術のリング・レーザ・ジャイロスコープを示す図である。
【図２】図１のリング・レーザ・ジャイロスコープと共に使用される従来技術の陰極を示す図である。
【図３】本発明による陰極を示す図である。
【図４】図２の陰極と図３の陰極とを比較した図である。
【図５】図３の陰極とリング・レーザ・ジャイロスコープのプラズマとの間の短絡を低減する絶縁体を示す図である。
【図６】図４に示す絶縁体の代替実施形態を示す図である。

Claims (29)

1. ブロックと、
   内側に延びるフットを有する陰極であって、前記内側に延びるフットが前記ブロックと係合するソールを有する陰極とを備えるガス放電管。
2. 前記陰極が円筒壁を有し、前記内側に延びるフットが、前記円筒壁の端部で環状である請求項１に記載のガス放電管。
3. 前記内側に延びる環状フットにより、前記陰極が、標準的陰極と比べてより大きな内径を有することが可能となる請求項２に記載のガス放電管。
4. 前記内側に延びるフットにより、前記陰極が、標準的陰極と比べてより長い内周を有することが可能となる請求項１に記載のガス放電管。
5. 前記内側に延びるフットに隣接する絶縁体をさらに備え、前記絶縁体が、プラズマと前記内側に延びるフットとの間の短絡を抑制するように構成される請求項１に記載のガス放電管。
6. 前記内側に延びるフットがトーを有し、前記絶縁体と前記トーが空間的に分離する請求項５に記載のガス放電管。
7. 前記絶縁体が、前記ブロックの延長である請求項５に記載のガス放電管。
8. 前記ブロックが、前記絶縁体を画定する穴を有し、前記内側に延びるフットが、前記ブロックの前記穴で受けられる請求項５に記載のガス放電管。
9. 前記陰極が円筒壁を有し、前記内側に延びるフットが、前記円筒壁の端部で環状である請求項５に記載のガス放電管。
10. 前記内側に延びるフットにより、前記陰極が、標準的陰極と比べてより大きな内径を有することが可能となる請求項５に記載のガス放電管。
11. 前記ソールと前記ブロックの間にシールをさらに備える請求項１に記載のガス放電管。
12. プラズマ支持通路を有するブロックと、
    前記通路に結合された陽極と、
    前記通路に結合された陰極であって、ソールを有する内側に延びるフットを有し、前記ソールが前記ブロックと係合する陰極とを備えるリング・レーザ・ジャイロスコープ。
13. シールをさらに備え、前記ソールが、前記シールを介して前記ブロックと係合する請求項１２に記載のリング・レーザ・ジャイロスコープ。
14. 前記陰極が円筒壁を有し、前記内側に延びるフットが、前記円筒壁の端部で環状である請求項１３に記載のリング・レーザ・ジャイロスコープ。
15. 前記内側に延びるフットにより、前記陰極が、標準的陰極と比べてより大きな内径と、ほぼ同一のシール領域とを有することが可能となる請求項１３に記載のリング・レーザ・ジャイロスコープ。
16. 前記内側に延びるフットにより、前記陰極が、標準的陰極と比べてより長い内周を有することが可能となる請求項１２に記載のリング・レーザ・ジャイロスコープ。
17. 前記内側に延びるフットに隣接する絶縁体をさらに備え、前記絶縁体が、プラズマと前記内側に延びるフットとの間の短絡を抑制するように構成される請求項１２に記載のリング・レーザ・ジャイロスコープ。
18. 前記内側に延びるフットがトーを有し、前記絶縁体と前記トーが空間的に分離する請求項１７に記載のリング・レーザ・ジャイロスコープ。
19. 前記絶縁体が、前記ブロックの延長である請求項１７に記載のリング・レーザ・ジャイロスコープ。
20. 前記ブロックが、前記絶縁体を画定する穴を有し、前記内側に延びるフットが、前記ブロックの前記穴で受けられる請求項１７に記載のリング・レーザ・ジャイロスコープ。
21. 前記陰極が円筒壁を有し、前記内側に延びるフットが、前記円筒壁の端部で環状である請求項１７に記載のリング・レーザ・ジャイロスコープ。
22. 前記内側に延びるフットにより、前記陰極が、標準的陰極と比べてより大きな内径を有することが可能となる請求項１７に記載のリング・レーザ・ジャイロスコープ。
23. プラズマキャビティを有するブロックと、
    前記プラズマキャビティに結合された陽極と、
    前記プラズマキャビティに結合された陰極であって、ソールおよび内側に延びるトーを有するフットを有し、前記ソールが前記ブロックと係合する陰極とを備えるガス放電管。
24. 前記陰極が円筒壁を有し、前記内側に延びるフットが、前記円筒壁の端部で環状である請求項２３に記載のガス放電管。
25. 前記環状フットにより、前記陰極が、標準的陰極と比べてより大きな内径を有することが可能となる請求項２４に記載のガス放電管。
26. 前記フットにより、前記陰極が、標準的陰極と比べてより長い内周を有することが可能となる請求項２３に記載のガス放電管。
27. 前記内側に延びるフットに隣接する絶縁体をさらに備え、前記絶縁体が、プラズマと前記フットの前記トーとの間の短絡を抑制するように構成される請求項２３に記載のガス放電管。
28. 前記絶縁体と前記トーが空間的に分離する請求項２７に記載のガス放電管。
29. シールをさらに備え、前記ソールが、前記シールを介して前記ブロックと係合する請求項２３に記載のガス放電管。