JP2604020B2 - Laser diagnostic equipment - Google Patents

Laser diagnostic equipment

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JP2604020B2 JP25542788A JP25542788A JP2604020B2 JP 2604020 B2 JP2604020 B2 JP 2604020B2 JP 25542788 A JP25542788 A JP 25542788A JP 25542788 A JP25542788 A JP 25542788A JP 2604020 B2 JP2604020 B2 JP 2604020B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0014Monitoring arrangements not otherwise provided for

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  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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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) 本発明はレーザ装置を複数台用いるプラント等に適用
するレーザ診断装置に係り、特にメンテナンス後の性能
確認等の診断を短時間で能率よく行なえるレーザ診断装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a laser diagnostic apparatus applied to a plant or the like using a plurality of laser apparatuses, and particularly to a short diagnostic for performance confirmation after maintenance. The present invention relates to a laser diagnostic apparatus that can perform efficiently in a short time.

(従来の技術) レーザ装置は、素材切削加工、光通信、医療技術、原
子力産業など広い分野で使用されている。特に原子力産
業においては、複数のウラン同位体混合物から特定の同
位体を選択的に励起し分離するレーザ法によるウラン同
位体の濃縮技術の中核をなしている。
(Prior Art) Laser devices are used in a wide range of fields such as material cutting, optical communication, medical technology, and the nuclear power industry. In the nuclear industry in particular, the core of the uranium isotope enrichment technology by a laser method that selectively excites and separates a specific isotope from a plurality of uranium isotope mixtures.

ウラン同位体の濃縮において使用する金属蒸気レーザ
装置としては、高効率で最も高出力のレーザが得られる
銅蒸気レーザ装置が一般に採用されている。
As a metal vapor laser device used for enrichment of uranium isotopes, a copper vapor laser device capable of obtaining a laser with high efficiency and the highest output is generally adopted.

第3図はこの種の金属蒸気レーザ装置の構成を示す断
面図である。レーザ管本体1の中心部には耐熱性を有す
る放電管としての炉心管2が収容される。この炉心管2
の両端部には、陽電極3および陰電極4が対向して配設
され、これらの電極3,4はそれぞれ電極支持フランジ5,6
によって支持され、この電極間に形成される放電空間7
においてパルス二極放電が行なわれる。炉心管2の内底
部には、金属蒸気を生成する例えば銅粒などの金属蒸気
源8が配置される。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of this type of metal vapor laser device. A furnace tube 2 as a heat-resistant discharge tube is housed in the center of the laser tube body 1. This core tube 2
A positive electrode 3 and a negative electrode 4 are disposed opposite to each other at both ends, and these electrodes 3 and 4 are connected to electrode support flanges 5 and 6 respectively.
And a discharge space 7 formed between the electrodes.
, A pulse bipolar discharge is performed. A metal vapor source 8 that generates metal vapor, such as copper particles, for example, is arranged on the inner bottom of the furnace tube 2.

また炉心管2の外周には、アルミナファイバ等の材料
から成る断熱層9が形成され、その断熱層9を所定位置
に固定し保護するために、石英等で形成した保護管10が
断熱層9の外周に設けられている。保護管10と、その外
側に配設された外部真空容器11との間には真空断熱室12
が形成される。この真空断熱室12および炉心管2内の放
電空間7は排気装置13に接続されて、内部が真空状態に
維持される。
A heat insulating layer 9 made of a material such as alumina fiber is formed on the outer periphery of the furnace tube 2. A protective tube 10 made of quartz or the like is used to fix and protect the heat insulating layer 9 at a predetermined position. Is provided on the outer periphery. A vacuum insulation chamber 12 is provided between the protection tube 10 and an external vacuum container 11 disposed outside the protection tube 10.
Is formed. The vacuum insulation chamber 12 and the discharge space 7 in the furnace tube 2 are connected to an exhaust device 13 so that the inside is maintained in a vacuum state.

また、陽電極3と陰電極4とを絶縁し、良好な放電を
得るために、外部真空容器11と電極支持フランジ6との
間に、セラミックまたはガラス等の絶縁材で形成したブ
レーク管14が介装されている。
In order to insulate the positive electrode 3 and the negative electrode 4 and obtain a good discharge, a break tube 14 made of an insulating material such as ceramic or glass is provided between the external vacuum vessel 11 and the electrode support flange 6. It is interposed.

レーザ光を発振させる場合は、まず排気装置13を作動
させて真空断熱室12および放電空間7内を排気し、続い
て、バッファガス供給源15から放電空間7内にNe等のバ
ッファガスを導入し、内部を一定圧力に保持する。
When oscillating laser light, first, the exhaust device 13 is operated to exhaust the inside of the vacuum adiabatic chamber 12 and the discharge space 7, and then a buffer gas such as Ne is introduced into the discharge space 7 from the buffer gas supply source 15. And maintain the inside at a constant pressure.

この状態で高電圧電源16、パルス回路17、パルスドラ
イブ電源18を起動すると、陽電極3と陰電極4との間に
パルス状高電圧が印加されて放電空間7において放電プ
ラズマが生起する。この放電プラズマ中の自由電子に浮
遊状態の金属蒸気が衝突して金属蒸気が励起され、励起
された金属蒸気が低エネルギ順位に遷移する際に所定波
長のレーザ光が発生する。放電空間7内で発生したレー
ザ光はブリュースタ窓19,20を通過し、さらにレーザ光
共振器21を構成する出力ミラー22および全反射ミラー23
で反射する間にその振幅が増大し、出力ミラー22から発
振する。
When the high voltage power supply 16, the pulse circuit 17, and the pulse drive power supply 18 are activated in this state, a pulsed high voltage is applied between the positive electrode 3 and the negative electrode 4, and discharge plasma is generated in the discharge space 7. The floating metal vapor collides with free electrons in the discharge plasma to excite the metal vapor, and a laser beam of a predetermined wavelength is generated when the excited metal vapor transitions to a low energy order. The laser light generated in the discharge space 7 passes through Brewster windows 19 and 20, and further forms an output mirror 22 and a total reflection mirror 23 constituting a laser light resonator 21.
The amplitude increases while the light is reflected by the mirror, and oscillates from the output mirror 22.

ところで、上述した金属蒸気レーザ装置は例えば第4
図に示すように、レーザ管本体1、高圧電源16、パルス
回路17および高圧電源16を含むレーザ単体ユニット24と
して基台25上に組込まれている。そして、大型プラント
等では第5図に示すように、レーザ単体ユニット24が光
学系26を介して複数継続されて用いられ、100W等の大出
力を得るようになっている。
By the way, the above-mentioned metal vapor laser device is, for example, a fourth type.
As shown in the figure, the laser tube main body 1, the high-voltage power supply 16, the pulse circuit 17 and the high-voltage power supply 16 are assembled on a base 25 as a single laser unit 24. In a large plant or the like, as shown in FIG. 5, a plurality of laser single units 24 are continuously used via an optical system 26 to obtain a large output of 100 W or the like.

(発明が解決しようとする課題) 上述した金属蒸気レーザ装置では、一定期間の使用後
に、金属蒸気源8の補給、断熱材9、炉心管2、ブリュ
ースタ窓19,20またはパルス回路17内素子の交換等のメ
ンテナンスが行なわれる。この場合、従来では各レーザ
単体ユニット24が第5図に示す配置で固定設置されてい
る。このため、メンテナンス時には全システムを一時停
止し、その場で分解、交換作業等を行なった後、必要な
計器により再稼動に支障が無いことを確認するという手
間と労力が必要であった。したがって、一部分の故障修
復のために全システムを停止させなければならないとい
う問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above-described metal vapor laser device, after a certain period of use, replenishment of the metal vapor source 8, heat insulating material 9, furnace tube 2, Brewster windows 19 and 20, or elements in the pulse circuit 17 Maintenance, such as replacement of the battery, is performed. In this case, conventionally, each laser unit 24 is fixedly installed in the arrangement shown in FIG. Therefore, at the time of maintenance, it is necessary to temporarily stop the entire system, perform disassembly and replacement work on the spot, and then check the necessary instruments to confirm that there is no obstacle to re-operation. Therefore, there is a problem that the entire system must be stopped to repair a part of the failure.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、メ
ンテナンス後の性能確認までの作業の流れの自動化と時
間の短縮化が図れ、かつ機器の管理運営等の簡便化が有
効的に図れるレーザ診断装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of such circumstances, and a laser capable of automating a work flow until performance confirmation after maintenance, shortening time, and effectively simplifying management and operation of equipment. It is an object to provide a diagnostic device.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明に係るレーザ診断装置は、レーザ管本体、パル
スドライブ電源およびパルス回路を一体的に含むレーザ
装置カートリッジと、このレーザ装置カートリッジを着
脱可能に保持する架台と、この架台に設けられ前記レー
ザ装置カートリッジから診断用データを取込む計測ヘッ
ドと、この計測ヘッドによって取込まれた診断用データ
に基づいて前記レーザ装置カートリッジの各種機能診断
を行なう診断部と、この診断部による診断を自動連続的
に行なわせる制御部を備えたことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) A laser diagnostic apparatus according to the present invention includes: a laser device cartridge integrally including a laser tube main body, a pulse drive power supply, and a pulse circuit; and a mount for detachably holding the laser device cartridge. A measuring head provided on the mount for taking in diagnostic data from the laser device cartridge, a diagnostic unit for performing various functional diagnoses of the laser device cartridge based on the diagnostic data taken in by the measuring head, A control unit for automatically and continuously performing the diagnosis by the diagnosis unit is provided.

(作用) レーザ装置のメンテナンスに際しては、そのレーザ装
置を分解する作業を伴うため、炉心管内に空気が混入
し、メンテナンス後の再起動時の放電作用の悪影響を及
ぼす。このため、再起動の際の立ち上げ運転方法として
は、通常モードと異ならせ、一時的に放電を停止し、ま
た、放電バッファガスを一時全部排気して脱ガス等の運
転方法をとらざるを得ない。
(Operation) Since maintenance of the laser device involves an operation of disassembling the laser device, air is mixed into the furnace tube, which has an adverse effect on the discharge operation upon restarting after maintenance. For this reason, as a startup operation method at the time of restart, it is different from the normal mode, the discharge is temporarily stopped, and an operation method such as degassing by temporarily exhausting all the discharge buffer gas is required. I can't get it.

本発明によれば、レーザ装置カートリッジを用いると
ともに、診断作用を制御部によってシーケンス通りに行
ない、これにより非常に正確に、かつ最小時間で診断を
行なうことが可能となる。また、通常モードまで立ち上
がったレーザ装置の内部機器が正常に機能しているかを
診断し、不具合点等を所定の診断プログラムによりチェ
ックすることにより、診断の確実性を高め、人為的な診
断ミスからなる再故障を未然に防止できる。
According to the present invention, the diagnosis operation is performed in a sequence by the control unit while using the laser device cartridge, thereby making it possible to perform diagnosis very accurately and in a minimum time. In addition, by diagnosing whether the internal device of the laser device that has started up to the normal mode is functioning normally, and checking the faulty points and the like with a predetermined diagnostic program, the reliability of the diagnosis is increased, and the possibility of an artificial diagnosis error is increased. The re-failure can be prevented.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図および第2図を参照
して説明する。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 and FIG.

この実施例ではレーザ装置カートリッジ31を備えてい
る。このレーザ装置カートリッジ31はレーザ管本体31a
とともにパルスドライブ電源およびパルス回路を一体的
に含む構成のもので、図示しないレーザ装置に対して着
脱自在としている。診断装置部は、レーザ装置カートリ
ッジ31を着脱可能に保持する架台32と、この架台32に設
けられレーザ装置カートリッジ31から診断用データを取
込む計測ヘッド32aと、この計測ヘッド32aによって取込
まれた診断用データに基づいてレーザ装置カートリッジ
31の各種機能診断を行なう診断部33と、この診断部33に
よる診断を自動連続的に行なわせる制御部34とを備えて
いる。
In this embodiment, a laser device cartridge 31 is provided. The laser device cartridge 31 includes a laser tube main body 31a.
In addition, a pulse drive power supply and a pulse circuit are integrally included, and are detachable from a laser device (not shown). The diagnostic device section includes a gantry 32 that detachably holds the laser device cartridge 31, a measurement head 32a provided on the gantry 32, and that captures diagnostic data from the laser device cartridge 31, and a diagnostic head 32a that is fetched by the measurement head 32a. Laser device cartridge based on diagnostic data
A diagnostic unit 33 for performing various functional diagnoses 31 and a control unit 34 for automatically and continuously performing diagnostics by the diagnostic unit 33 are provided.

計測ヘッド32aで取込む診断用データは、例えばレー
ザ装置運転時に使用される電圧、電流、ガス圧力、レー
ザ出力等とされる。
The diagnostic data captured by the measurement head 32a is, for example, a voltage, a current, a gas pressure, a laser output, and the like used during operation of the laser device.

また、診断部33はレーザ装置カートリッジ31を模擬運
転状態とするため、電源35、リーク検出器36、真空ガス
コントローラ37、冷却機38等を有するとともに、運転状
態下で診断用データ信号のノイズカットを行なうフォト
アイソレータ、デジタル信号への変換用A/D変換器39、
レーザ出力等を計測する計測器40、計測値に基づいて機
能診断を行なう診断用コンピュータ41およびインタフェ
ース等を有する構成としている。
The diagnostic unit 33 includes a power supply 35, a leak detector 36, a vacuum gas controller 37, a cooler 38, and the like in order to put the laser device cartridge 31 into a simulated operation state. Photo isolator, A / D converter 39 for conversion to digital signal,
The configuration includes a measuring instrument 40 for measuring laser output and the like, a diagnostic computer 41 for performing function diagnosis based on the measured values, an interface, and the like.

さらに制御部34はレーザ装置カートリッジ31の立上げ
運転を行なわせる自動運転用コンピュータ42を備えてい
る。
Further, the control unit 34 includes an automatic operation computer 42 for performing the start-up operation of the laser device cartridge 31.

なお、以上の診断部33および制御部34は大型コンピュ
ータ43に接続し、診断解析のバックアップを行なえるよ
うにするとともに、磁気ディスク装置44およびプリンタ
45を備え、これによりデータ出力を行なえるようにして
いる。
The diagnostic unit 33 and the control unit 34 are connected to a large-sized computer 43 so that a backup of the diagnostic analysis can be performed.
45, which enables data output.

次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.

まず、レーザ装置カートリッジ31を例えば第5図に示
したようなレーザシステムのラインから抜き出し、トレ
ーラ等で運搬し、架台32上に取り付ける。そして、計測
ヘッド32aから診断部33内の計測器40にデータ信号を送
り、さらにA/D変換器39によりデジタル信号に変えて診
断用コンピュータ41に伝送する。診断作用は、リーク検
出器36によるリークチェックから始まり、実際にレーザ
出力が定格になった時の機器の健全性を診断部33内の診
断用コンピュータ41によって診断させる。
First, the laser device cartridge 31 is taken out of the line of the laser system as shown in FIG. 5, transported by a trailer or the like, and mounted on the gantry 32. Then, a data signal is transmitted from the measuring head 32a to the measuring device 40 in the diagnostic unit 33, and further converted into a digital signal by the A / D converter 39 and transmitted to the diagnostic computer 41. The diagnostic operation starts with a leak check by the leak detector 36, and causes the diagnostic computer 41 in the diagnostic unit 33 to diagnose the soundness of the device when the laser output is actually rated.

なお、得られたデータから不具合点を見出す必要が生
じた場合は、大型コンピュータ43により詳細な解析を行
ない、データの保存等は、磁気ディスク装置44およびプ
リンタ45等によって蓄積し、管理する。
If it is necessary to find a defect from the obtained data, a detailed analysis is performed by the large-sized computer 43, and the storage of the data is accumulated and managed by the magnetic disk device 44, the printer 45 and the like.

以上の実施例によれば、複数のレーザ装置から構成さ
れるレーザ増幅システムまたはプラント等において、メ
ンテナンス時あるいは故障時の対処後、試運転を自動化
し、かつ性能確認を診断用コンピュータによって行なう
ことにより、労力低減と時間短縮に多大の効果が奏さ
れ、また、人為的な判断ミスによる再故障の防止も有効
に図れ、システム、プラントの稼動率を高め、管理運営
の簡便化に寄与できる。
According to the above-described embodiment, in a laser amplification system or a plant including a plurality of laser devices, at the time of maintenance or troubleshooting, by automating test operation and performing performance confirmation by a diagnostic computer, A great effect is achieved in reducing labor and time, and it is also possible to effectively prevent re-failure due to a human error, thereby increasing the operating rates of systems and plants and contributing to simplified management and operation.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、本発明によればレーザ装置のメンテナ
ンス後の性能確認までの作業の流れの自動化と、時間短
縮が図れるとともに、機器管理運営等の簡便化が図れる
等の効果が奏される。
As described above, according to the present invention, effects such as automation of a work flow until performance confirmation after maintenance of a laser device, reduction of time, and simplification of device management and operation can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は第1
図の左側面図、第3図はレーザ装置の構成例を示す断面
図、第4図は第3図の主要部を示す斜視図、第5図はレ
ーザ増幅システムを示す構成図である。 31……レーザ装置カートリッジ、32……架台、32a……
計測ヘッド、33……診断部、34……制御部。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device, FIG. 4 is a perspective view showing a main part of FIG. 3, and FIG. 5 is a configuration diagram showing a laser amplification system. 31 ... Laser unit cartridge, 32 ... Stand, 32a ...
Measuring head, 33 ... Diagnosis unit, 34 ... Control unit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ管本体、パルスドライブ電源および
パルス回路を一体的に含むレーザ装置カートリッジと、
このレーザ装置カートリッジを着脱可能に保持する架台
と、この架台に設けられ前記レーザ装置カートリッジか
ら診断用データを取込む計測ヘッドと、この計測ヘッド
によって取込まれた診断用データに基づいて前記レーザ
装置カートリッジの各種機能診断を行なう診断部と、こ
の診断部による診断を自動連続的に行なわせる制御部を
備えたことを特徴とするレーザ診断装置。
A laser device cartridge integrally including a laser tube main body, a pulse drive power supply, and a pulse circuit;
A pedestal for detachably holding the laser device cartridge, a measuring head provided on the pedestal for taking diagnostic data from the laser device cartridge, and a laser device based on the diagnostic data taken by the measuring head A laser diagnostic apparatus comprising: a diagnostic unit for performing various functions of a cartridge; and a control unit for automatically and continuously performing a diagnosis by the diagnostic unit.
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