JP2538590B2 - 金属蒸気レ−ザ装置 - Google Patents
金属蒸気レ−ザ装置Info
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- insulating material
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/031—Metal vapour lasers, e.g. metal vapour generation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は金属蒸気をレーザ媒質とする金属蒸気レーザ
装置に係り、特に、レーザ発振管の断熱材を改良した金
属蒸気レーザ装置に関する。
装置に係り、特に、レーザ発振管の断熱材を改良した金
属蒸気レーザ装置に関する。
（従来の技術） 一般に、金属蒸気をレーザ媒質とする金属蒸気レーザ
装置は発振波長が510mmと578mmの２波長を有し、高出
力、高効率のレーザ装置として、例えばウランの同位体
分離装置等に応用されている。
装置は発振波長が510mmと578mmの２波長を有し、高出
力、高効率のレーザ装置として、例えばウランの同位体
分離装置等に応用されている。
従来、この種の金属蒸気レーザ装置は第２図に示すよ
うに構成され、レーザ発振管１は真空排気される真空外
管２内に放電管３を同軸状に収容している。
うに構成され、レーザ発振管１は真空排気される真空外
管２内に放電管３を同軸状に収容している。
放電管３内には銅粒４が内蔵され、放電管３の左右両
端部には陽極５と陰極６とが対向して配設され、各電極
5,6には駆動電源７が接続されており、両電極5,6間で放
電されることにより放電間３内で銅粒４を加熱蒸発せし
めて銅蒸気を発生させるようになっている。
端部には陽極５と陰極６とが対向して配設され、各電極
5,6には駆動電源７が接続されており、両電極5,6間で放
電されることにより放電間３内で銅粒４を加熱蒸発せし
めて銅蒸気を発生させるようになっている。
各電極5,6の後方に位置する真空外管２の各端部に
は、ブリュースタ窓8,9がそれぞれ配設され、これらブ
リュースタ窓8,9に対向してレーザ発振器ミラー10,11が
真空外管２の外部にてそれぞれ配置されている。
は、ブリュースタ窓8,9がそれぞれ配設され、これらブ
リュースタ窓8,9に対向してレーザ発振器ミラー10,11が
真空外管２の外部にてそれぞれ配置されている。
また、真空外管２の左右端部にはバッファガス供給装
置12と、真空排気ポンプ13とがそれぞれ接続され、真空
外管２の一端部より放電管３内へ例えばヘリウム（He）
やネオン（Ne）等のバッファガスが供給される一方、真
空外管２の他端部より真空外管２および放電管３の内部
を真空排気するようになっている。
置12と、真空排気ポンプ13とがそれぞれ接続され、真空
外管２の一端部より放電管３内へ例えばヘリウム（He）
やネオン（Ne）等のバッファガスが供給される一方、真
空外管２の他端部より真空外管２および放電管３の内部
を真空排気するようになっている。
放電管３の外周面と真空外管２の内周面とで画成され
る真空断熱室14には熱遮蔽板15が収容され、しかも、真
空排気ポンプ16により真空排気され、放電管３からの熱
を熱遮蔽板15と真空断熱室14により断熱するようになっ
ている。
る真空断熱室14には熱遮蔽板15が収容され、しかも、真
空排気ポンプ16により真空排気され、放電管３からの熱
を熱遮蔽板15と真空断熱室14により断熱するようになっ
ている。
なお、第２図中符号17は真空断熱室14を気密に仕切る
ベローズであり、18は絶縁体である。
ベローズであり、18は絶縁体である。
そして、このように構成された金属蒸気レーザ装置の
駆動電源７より電圧が数KV〜十数KVで、繰り返し周波数
が数KHz〜十数KHzのパルス電圧がレーザ発振管１の陽極
５と陰極６とに加えられると、両電極5,6間でパルス放
電が発生し、この放電プラズマの熱により放電管３内の
銅粒４が加熱蒸気化される。
駆動電源７より電圧が数KV〜十数KVで、繰り返し周波数
が数KHz〜十数KHzのパルス電圧がレーザ発振管１の陽極
５と陰極６とに加えられると、両電極5,6間でパルス放
電が発生し、この放電プラズマの熱により放電管３内の
銅粒４が加熱蒸気化される。
この銅蒸気は放電管３内に例えば1014〜1016n/cm3の
密度で一様に分布し、放電プラズマの電子により励起さ
れ、励起光を発光させる。
密度で一様に分布し、放電プラズマの電子により励起さ
れ、励起光を発光させる。
励起光はレーザ共振器ミラー8,9間で共振増幅されて
からレーザ光として出力される。
からレーザ光として出力される。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の金属蒸気レーザ装置
では両電極5,6の放電時に真空断熱室14が昇温して熱遮
蔽板15の表面よりアウトガスが放出されて真空度が低下
し、また、熱遮蔽板15の材質が高融点金属（モリブデ
ン、タンタル等）よりなるために、この熱遮蔽板15に放
電が飛んで異常放電が発生し、放電管内の放電が拡散し
て、レーザ光出力と効率が低下するという問題がある。
では両電極5,6の放電時に真空断熱室14が昇温して熱遮
蔽板15の表面よりアウトガスが放出されて真空度が低下
し、また、熱遮蔽板15の材質が高融点金属（モリブデ
ン、タンタル等）よりなるために、この熱遮蔽板15に放
電が飛んで異常放電が発生し、放電管内の放電が拡散し
て、レーザ光出力と効率が低下するという問題がある。
また、金属蒸気レーザ装置のレーザ光発振運転中は熱
遮蔽板15の内側が例えば1400〜1500℃程度に加熱される
一方、レーザ光発振運転中でないときには熱遮蔽板15が
室温にまで低下するので、このようなヒートサイクルと
高温運転との繰り返しにより熱遮蔽板15に割れ等を生
じ、断熱性能を著しく劣化させ、レーザ発振管１の寿命
を短かくするという問題もある。
遮蔽板15の内側が例えば1400〜1500℃程度に加熱される
一方、レーザ光発振運転中でないときには熱遮蔽板15が
室温にまで低下するので、このようなヒートサイクルと
高温運転との繰り返しにより熱遮蔽板15に割れ等を生
じ、断熱性能を著しく劣化させ、レーザ発振管１の寿命
を短かくするという問題もある。
そこで本発明の目的は、レーザ光出力および効率の向
上を図ることができる金属蒸気レーザ装置を提供するこ
とにある。
上を図ることができる金属蒸気レーザ装置を提供するこ
とにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、セラミックファイバ製断熱材の優れた断熱
特性と電気特性とに着目してなされたものであり、金属
蒸気源を内蔵する放電管を、真空排気させる真空外管内
に収容するレーザ発振管を有する金属蒸気レーザ装置に
おいて、上記放電管の外周をセラミックファイバ製の断
熱材により被覆すると共に、この断熱材の設置空間を真
空排気し、この断熱材の密度を内周部で高くする一方、
外周部で低くしたことを特徴とする。
特性と電気特性とに着目してなされたものであり、金属
蒸気源を内蔵する放電管を、真空排気させる真空外管内
に収容するレーザ発振管を有する金属蒸気レーザ装置に
おいて、上記放電管の外周をセラミックファイバ製の断
熱材により被覆すると共に、この断熱材の設置空間を真
空排気し、この断熱材の密度を内周部で高くする一方、
外周部で低くしたことを特徴とする。
（作用） 金属蒸気レーザ装置のレーザ光出力運転時に高温昇温
する放電管はセラミックファイバ製断熱材により断熱さ
れる。
する放電管はセラミックファイバ製断熱材により断熱さ
れる。
この断熱材の内周部は高密度で断熱材中の気泡が少な
いために、断熱効果が若干低下するが、断熱材の気泡中
に含まれるバッファガスが少ないので、このバッファガ
スが電離されて放電パルスを形成して異常放電が発生す
るのを防止することができる。
いために、断熱効果が若干低下するが、断熱材の気泡中
に含まれるバッファガスが少ないので、このバッファガ
スが電離されて放電パルスを形成して異常放電が発生す
るのを防止することができる。
したがって、放電管内の放電の拡散を防止して放電管
内に放電エネルギを集中させることができるので、レー
ザ光出力および効率の向上を図ることができる。
内に放電エネルギを集中させることができるので、レー
ザ光出力および効率の向上を図ることができる。
また、断熱材の外周部の密度が内周部のものよりも低
いので、断熱効果が高く、放電管の熱を断熱することが
できる。
いので、断熱効果が高く、放電管の熱を断熱することが
できる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図（Ａ），（Ｂ）に基
づいて説明する。なお、第１図（Ａ），（Ｂ）中、第２
図と共通する部分には同一符号を付している。
づいて説明する。なお、第１図（Ａ），（Ｂ）中、第２
図と共通する部分には同一符号を付している。
第１図（Ａ）は本発明の一実施例の全体構成図であ
り、図において、放電管３の外周面にはセラミックファ
イバ製の断熱材21がほぼ全長に亘って被覆される。
り、図において、放電管３の外周面にはセラミックファ
イバ製の断熱材21がほぼ全長に亘って被覆される。
断熱材21は第１図（Ｂ）に示すように放電管３の外周
面を直接被覆する内層（内周部）21Aと、この内層21Aの
外周面をほぼ全長に亘って被覆する外層（外周部）21B
との２層構造よりなり、内層21Aの断熱材密度は例えば
0.6〜0.7g/ccであり、外層21Bの断熱材密度0.4〜0.5g/c
cよりも高密度になっている。
面を直接被覆する内層（内周部）21Aと、この内層21Aの
外周面をほぼ全長に亘って被覆する外層（外周部）21B
との２層構造よりなり、内層21Aの断熱材密度は例えば
0.6〜0.7g/ccであり、外層21Bの断熱材密度0.4〜0.5g/c
cよりも高密度になっている。
このように断熱材21の密度を高くするのは断熱材21で
の異常放電の発生を防止するためである。
の異常放電の発生を防止するためである。
すなわち、断熱材21の断熱効果は断熱材密度を高める
と、その分、断熱材中の気泡が減少して低下するのであ
るが、気泡中にはバッファガス供給装置12から真空外管
２および放電管３供給されたバッファガスが包含され、
しかも、このバッファガスが放電管３の放電時に電離さ
れて異常放電を発生させる原因となるので、断熱材密度
を高くすることにより気泡数を減少させて、気泡中に包
含されるバッファガス量を減少させて、異常放電の発生
の防止を図ったのである。
と、その分、断熱材中の気泡が減少して低下するのであ
るが、気泡中にはバッファガス供給装置12から真空外管
２および放電管３供給されたバッファガスが包含され、
しかも、このバッファガスが放電管３の放電時に電離さ
れて異常放電を発生させる原因となるので、断熱材密度
を高くすることにより気泡数を減少させて、気泡中に包
含されるバッファガス量を減少させて、異常放電の発生
の防止を図ったのである。
一方、断熱材21の密度を低くするのは、断熱材中の気
泡数を増加させることにより、断熱効果を高めるためで
ある。
泡数を増加させることにより、断熱効果を高めるためで
ある。
断熱材21の外層21Bの外周には第１図（Ａ）に示すよ
うに例えばガラス製で円管状の保護管22が外嵌され、外
層21Bの外周面より剥離物が剥離するのを防止し、割れ
の防止と長寿命化を図っている。
うに例えばガラス製で円管状の保護管22が外嵌され、外
層21Bの外周面より剥離物が剥離するのを防止し、割れ
の防止と長寿命化を図っている。
また、保護管22の両端部は真空外管２内の両端部によ
り支持されている。
り支持されている。
次に、本実施例の作用について述べる。
駆動電源７より所要のパルス電圧がレーザ発振管の陽
極５の陰極６とに加えられると、両電極管5,6間のパル
ス放電が発生し、この放電プラズマの熱により放電管３
が高温に加熱されると共に、その内部の銅粒４が加熱蒸
気化される。
極５の陰極６とに加えられると、両電極管5,6間のパル
ス放電が発生し、この放電プラズマの熱により放電管３
が高温に加熱されると共に、その内部の銅粒４が加熱蒸
気化される。
この銅蒸気が放電プラズマによって励起されて、励起
光を発光し、励起光はレーザ共振器ミラー10,11により
共振増幅されてからレーザ光として出力される。
光を発光し、励起光はレーザ共振器ミラー10,11により
共振増幅されてからレーザ光として出力される。
このようなレーザ光出力運転中には放電管３が高温に
加熱されるが、その熱は放電管３の外周を覆う断熱材21
により断熱され、断熱材21を収容する真空断熱室14は真
空排気ポンプ16により真空排気されて断熱する。
加熱されるが、その熱は放電管３の外周を覆う断熱材21
により断熱され、断熱材21を収容する真空断熱室14は真
空排気ポンプ16により真空排気されて断熱する。
また、放電が行なわれる放電管３に近接する断熱材21
の内層21Aは断熱材密度が高く、気泡数が少ないので、
この気泡中に包含されるバッファガス供給装置12からの
バッファガスの包含量が減少し、このバッファガスの電
離により内層21Aに異常放電が発生して放電管３内の放
電が拡散するのを防止することができ、放電管３内に放
電エネルギを集中させることができる。
の内層21Aは断熱材密度が高く、気泡数が少ないので、
この気泡中に包含されるバッファガス供給装置12からの
バッファガスの包含量が減少し、このバッファガスの電
離により内層21Aに異常放電が発生して放電管３内の放
電が拡散するのを防止することができ、放電管３内に放
電エネルギを集中させることができる。
このために、レーザ光出力と効率の向上を図ることが
できる。
できる。
また、断熱材21の外層21Bはその内層21Aからの熱をさ
らに断熱し、この外層21Bからの断熱材特有の剥離物の
剥離は保護管22により防止することができる。
らに断熱し、この外層21Bからの断熱材特有の剥離物の
剥離は保護管22により防止することができる。
なお、上記実施例では断熱材21を内層21Aと外層21Bと
の２層構造にした場合について述べたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば３層以上でもよい。
の２層構造にした場合について述べたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば３層以上でもよい。
以上説明したように本発明は、放電管の熱を断熱する
断熱材をセラミックファイバにより形成すると共に、こ
の断熱材の設置空間を真空排気し、この断熱材の密度を
内周部で高くする一方、外周部で低くした。
断熱材をセラミックファイバにより形成すると共に、こ
の断熱材の設置空間を真空排気し、この断熱材の密度を
内周部で高くする一方、外周部で低くした。
したがって、本発明によれば、断熱材の内周部での異
常放電を防止して放電管内の放電の拡散を防止し、放電
管内に放電エネルギを集中させることができるので、レ
ーザ光出力と効率の向上とを図ることができる。
常放電を防止して放電管内の放電の拡散を防止し、放電
管内に放電エネルギを集中させることができるので、レ
ーザ光出力と効率の向上とを図ることができる。
しかも、断熱材内周部の熱はその外周部で断熱するこ
とができる。
とができる。
第１図（Ａ）は本発明に係る金属蒸気レーザ装置の一実
施例の全体構成図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のＢ−
Ｂ線断面図、第２図は従来の金属蒸気レーザ装置の全体
構成図である。 １……レーザ発振管、２……真空外管、３……放電管、
４……銅粒、14……真空断熱室、21……断熱材（セラミ
ックファイバ製）、21A……内層（内周部）、21B……外
層（外周部）、22……保護管。
施例の全体構成図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のＢ−
Ｂ線断面図、第２図は従来の金属蒸気レーザ装置の全体
構成図である。 １……レーザ発振管、２……真空外管、３……放電管、
４……銅粒、14……真空断熱室、21……断熱材（セラミ
ックファイバ製）、21A……内層（内周部）、21B……外
層（外周部）、22……保護管。
Claims (2)
- 【請求項１】金属蒸気源を内蔵する放電管を、真空排気
される真空外管内に収容するレーザ発振管を有する金属
蒸気レーザ装置において、上記放電管の外周をセラミッ
クファイバ製の断熱材により被覆すると共に、この断熱
材の設置空間を真空排気し、この断熱材の密度を内周部
で高くする一方、外周部で低くしたことを特徴とする金
属蒸気レーザ装置。 - 【請求項２】断熱材の密度が内周部で0.60〜0.7g/cc、
外周部で0.4〜0.5g/ccである特許請求の範囲第１項に記
載の金属蒸気レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8566187A JP2538590B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 金属蒸気レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8566187A JP2538590B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 金属蒸気レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252489A JPS63252489A (ja) | 1988-10-19 |
| JP2538590B2 true JP2538590B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=13865009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8566187A Expired - Fee Related JP2538590B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 金属蒸気レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2538590B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01161350U (ja) * | 1988-04-27 | 1989-11-09 | ||
| JP2525044B2 (ja) * | 1988-09-27 | 1996-08-14 | 大阪府 | 金属蒸気レ―ザ―発振装置 |
-
1987
- 1987-04-09 JP JP8566187A patent/JP2538590B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63252489A (ja) | 1988-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |