JP2692977B2 - 金属蒸気レーザ装置 - Google Patents
金属蒸気レーザ装置Info
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- JP2692977B2 JP2692977B2 JP20797889A JP20797889A JP2692977B2 JP 2692977 B2 JP2692977 B2 JP 2692977B2 JP 20797889 A JP20797889 A JP 20797889A JP 20797889 A JP20797889 A JP 20797889A JP 2692977 B2 JP2692977 B2 JP 2692977B2
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- Japan
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- discharge
- tube
- gas
- laser
- laser device
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-
- H—ELECTRICITY
- 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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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は金属蒸気レーザ装置に係り、特にレーザ立上
げ運転を自動化した金属蒸気レーザ装置に関する。
げ運転を自動化した金属蒸気レーザ装置に関する。
（従来の技術） 例えば、レーザ加工、光反応プロセス、同位体原子の
選択励起イオン化等に使用される金属蒸気レーザ装置
は、レーザ管をまず十分に排気して真空にし、その後に
バッファガス（通常NeまたはHe等）を充填し放電加熱し
てレーザ管を十分に加熱し、レーザ管内の金属が蒸気化
した後、レーザ発振するものである。このとき、レーザ
管の真空排気およびバッファガスの充填作業は人手に依
存していた。
選択励起イオン化等に使用される金属蒸気レーザ装置
は、レーザ管をまず十分に排気して真空にし、その後に
バッファガス（通常NeまたはHe等）を充填し放電加熱し
てレーザ管を十分に加熱し、レーザ管内の金属が蒸気化
した後、レーザ発振するものである。このとき、レーザ
管の真空排気およびバッファガスの充填作業は人手に依
存していた。
また、上記放電状態は目視により監視しており、もし
放電状態が悪いまま運転を続行すると、電気部品やレー
ザ管に損傷を与えることが多かった。そして、放電状態
が悪い場合は運転を中止し、レーザ管を十分に真空排気
し、その後再度バッファガス充填し直す必要があった。
放電状態が悪いまま運転を続行すると、電気部品やレー
ザ管に損傷を与えることが多かった。そして、放電状態
が悪い場合は運転を中止し、レーザ管を十分に真空排気
し、その後再度バッファガス充填し直す必要があった。
（発明が解決しようとする課題） すなわち、上記従来の金属蒸気レーザ装置では、運転
立上げ時のレーザ管の真空排気作業、バッファガス充填
作業および放電状態の監視が人手に依存しており、通常
レーザ装置立上げに要する時間（約１〜２時間）はレー
ザ装置に人がついて運転状態を監視しなければならず、
もしこの監視を行なわないと、レーザ管を破壊したり、
電気部品を損傷させてしまう問題点があった。
立上げ時のレーザ管の真空排気作業、バッファガス充填
作業および放電状態の監視が人手に依存しており、通常
レーザ装置立上げに要する時間（約１〜２時間）はレー
ザ装置に人がついて運転状態を監視しなければならず、
もしこの監視を行なわないと、レーザ管を破壊したり、
電気部品を損傷させてしまう問題点があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、レーザ
立上げ運転の自動化を図った金属蒸気レーザ装置を提供
することを目的とする。
立上げ運転の自動化を図った金属蒸気レーザ装置を提供
することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明による金属蒸気レーザ装置は、金属粒子を内蔵
する放電管にバルブを介して放電用バッファガスを供給
し、かつ上記放電管に高圧電源より高電圧を印加して放
電させる金属蒸気レーザ装置において、上記放電管に並
列に接続された抵抗と、この抵抗に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、この電流検出手段の電流値が設定値
を超えた場合にその旨の信号を入力して上記高圧電源を
オフにするとともに、上記放電管内のバッファガスを入
れ替えるようにバルブ操作を制御する制御手段とを具備
したものである。
する放電管にバルブを介して放電用バッファガスを供給
し、かつ上記放電管に高圧電源より高電圧を印加して放
電させる金属蒸気レーザ装置において、上記放電管に並
列に接続された抵抗と、この抵抗に流れる電流を検出す
る電流検出手段と、この電流検出手段の電流値が設定値
を超えた場合にその旨の信号を入力して上記高圧電源を
オフにするとともに、上記放電管内のバッファガスを入
れ替えるようにバルブ操作を制御する制御手段とを具備
したものである。
（作用） 上記の構成を有する本発明において、放電を開始し、
放電管の温度が上昇してくると、放電管内の構成物に吸
着された不純物が放電ガス中に流れ込み、放電管の放電
開始電圧が上昇してくる。そして、この放電開始電圧が
上昇し所定電圧以上になると、放電管内の絶縁物が絶縁
破壊して放電管が破壊したり、あるいは放電管に高電圧
を印加する電気部品も破壊してしまうことになる。
放電管の温度が上昇してくると、放電管内の構成物に吸
着された不純物が放電ガス中に流れ込み、放電管の放電
開始電圧が上昇してくる。そして、この放電開始電圧が
上昇し所定電圧以上になると、放電管内の絶縁物が絶縁
破壊して放電管が破壊したり、あるいは放電管に高電圧
を印加する電気部品も破壊してしまうことになる。
このような状態になる前に、放電管と並列に接続され
た抵抗に流れる電流値が増加する。この電流値がある設
定値を超えた場合に、高圧電源をオフにし、放電管内の
バッファガスを入れ替えるようにしたバルブ操作を制御
することによって放電管等を破壊することなく、立上げ
動作を行なうことが可能となる。
た抵抗に流れる電流値が増加する。この電流値がある設
定値を超えた場合に、高圧電源をオフにし、放電管内の
バッファガスを入れ替えるようにしたバルブ操作を制御
することによって放電管等を破壊することなく、立上げ
動作を行なうことが可能となる。
（実施例） 以下、本発明を図示する実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例による金属蒸気レーザ装置
を示す。この図に示すように、放電管としてのレーザ管
１には円筒状に形成したセラミック管２内に金属粒子３
を設置して放電部４を形成している。セラミック管２の
外部には同軸上に断熱材５が筒状に配置され、その周囲
にガラス管６が配置され、さらにＯリング７で外部とガ
スシールが施されている。また、セラミック管２の両端
部近傍には陽極８と陰極９とを対向配置し、これら両電
極8,9間に高電圧を印加させるため絶縁ブレーク10によ
って高圧側と低圧側とが分割されている。
を示す。この図に示すように、放電管としてのレーザ管
１には円筒状に形成したセラミック管２内に金属粒子３
を設置して放電部４を形成している。セラミック管２の
外部には同軸上に断熱材５が筒状に配置され、その周囲
にガラス管６が配置され、さらにＯリング７で外部とガ
スシールが施されている。また、セラミック管２の両端
部近傍には陽極８と陰極９とを対向配置し、これら両電
極8,9間に高電圧を印加させるため絶縁ブレーク10によ
って高圧側と低圧側とが分割されている。
レーザ管１には高電圧パルスを印加するための高圧パ
ルス電源回路11が接続され、このパルス電源回路11は高
圧電源12にチョークコイル13、ダイオード14、充電用コ
ンデンサ15および抵抗16を順次接続して構成される充電
回路と、スイッチング素子としてのサイラトロン17、ト
リガー回路18および放電用コンデンサ19から構成される
放電回路とを有し、高圧電源12からの電圧はチョークコ
イル13、ダイオード14および抵抗16により充電用コンデ
ンサ15に充電される。
ルス電源回路11が接続され、このパルス電源回路11は高
圧電源12にチョークコイル13、ダイオード14、充電用コ
ンデンサ15および抵抗16を順次接続して構成される充電
回路と、スイッチング素子としてのサイラトロン17、ト
リガー回路18および放電用コンデンサ19から構成される
放電回路とを有し、高圧電源12からの電圧はチョークコ
イル13、ダイオード14および抵抗16により充電用コンデ
ンサ15に充電される。
ここで、高圧電源12に主として５〜15KVの電圧を印加
し、トリガー回路18より１〜10KHzの繰返しのトリガー
信号をサイラトロン17に印加すると、サイラトロン17の
両端には高圧電源12より印加された電圧の倍の電圧が印
加される。この高電圧によってレーザ管１が断続的に放
電し、断熱材５の作用によりセラミック管２内に配置さ
れた金属粒子３を加熱する。このように、金属粒子３は
放電プラズマと接触してセラミック管２が非常な高温状
態に加熱されて金属粒子３が蒸発することにより、レー
ザ媒質となる金属蒸気が生成される。
し、トリガー回路18より１〜10KHzの繰返しのトリガー
信号をサイラトロン17に印加すると、サイラトロン17の
両端には高圧電源12より印加された電圧の倍の電圧が印
加される。この高電圧によってレーザ管１が断続的に放
電し、断熱材５の作用によりセラミック管２内に配置さ
れた金属粒子３を加熱する。このように、金属粒子３は
放電プラズマと接触してセラミック管２が非常な高温状
態に加熱されて金属粒子３が蒸発することにより、レー
ザ媒質となる金属蒸気が生成される。
レーザ管１と並列に接続された抵抗16に流れる電流
は、電流検出手段としての電流検出回路20により検知さ
れ、この電流値がある設定値を超えた場合にはその旨の
信号を制御手段としてのプロセッサ21に送出する。ま
た、レーザ管１の圧力は圧力計22で計測され、レーザ管
１の真空度が所定値以上になると、プロセッサ21にその
旨の信号を送出する。このプロセッサ21は高圧電源12の
オン、オフ信号を送出するとともに、ガス導入バルブ23
およびガス排出バルブ24にその開閉信号および開度を調
整する信号を送出する。
は、電流検出手段としての電流検出回路20により検知さ
れ、この電流値がある設定値を超えた場合にはその旨の
信号を制御手段としてのプロセッサ21に送出する。ま
た、レーザ管１の圧力は圧力計22で計測され、レーザ管
１の真空度が所定値以上になると、プロセッサ21にその
旨の信号を送出する。このプロセッサ21は高圧電源12の
オン、オフ信号を送出するとともに、ガス導入バルブ23
およびガス排出バルブ24にその開閉信号および開度を調
整する信号を送出する。
一方、レーザ管１の内部の放電部４には、Neガス等の
バッファガスを充填したガスボンベ25からの放電用バッ
ファガスが減圧弁26、ガス導入バルブ23を介して供給さ
れ、その放電用バッファガスは真空ポンプ27を駆動させ
てガス排出バルブ24を開にすることで、真空排気され
る。
バッファガスを充填したガスボンベ25からの放電用バッ
ファガスが減圧弁26、ガス導入バルブ23を介して供給さ
れ、その放電用バッファガスは真空ポンプ27を駆動させ
てガス排出バルブ24を開にすることで、真空排気され
る。
次に、本実施例の作用を説明する。
セラミック管２内にNeガス等のバッファガスを充填し
たガスボンベ25から減圧弁26、ガス導入バルブ23を等し
て放電用バッファガスを供給して、陽極８と陰極９とに
高圧パルス電源回路111のパルス高電圧を印加し、セラ
ミック管２内の放電部４で放電させる。この放電時に生
ずる放電プラズマによりセラミック管２が加熱され、例
えば銅蒸気レーザの場合、セラミック管２の軸方向中間
部がレーザ発振に最適な1450〜1500℃に加熱される。
たガスボンベ25から減圧弁26、ガス導入バルブ23を等し
て放電用バッファガスを供給して、陽極８と陰極９とに
高圧パルス電源回路111のパルス高電圧を印加し、セラ
ミック管２内の放電部４で放電させる。この放電時に生
ずる放電プラズマによりセラミック管２が加熱され、例
えば銅蒸気レーザの場合、セラミック管２の軸方向中間
部がレーザ発振に最適な1450〜1500℃に加熱される。
ところで、断熱材５、セラミック管２等が新しい時や
銅等の金属粒子３を入れた直後の場合等の時は、放電加
熱中に上記構成物からの不純物（主に水分）が放電ガス
中に入り込み、レーザ管１のり放電開始電圧が異常上昇
する、この場合におけるプロセッサ21の動作を第２図に
示すフローチャートに基づいて説明する。
銅等の金属粒子３を入れた直後の場合等の時は、放電加
熱中に上記構成物からの不純物（主に水分）が放電ガス
中に入り込み、レーザ管１のり放電開始電圧が異常上昇
する、この場合におけるプロセッサ21の動作を第２図に
示すフローチャートに基づいて説明する。
すなわち、レーザ管１の放電開始電圧が異常上昇する
と、レーザ管１と並列に接続された抵抗16の両端の電圧
も増加し、抵抗16に流れる電流が上昇する。この異常電
流を検出する電流検出回路20によりプロセッサ21に異常
信号を送出し、プロセッサ21は高圧電源12をオフする信
号を発生する（ステップ101,102）。その後、放電バッ
ファガスを導入するガス導入バルブ23を閉にし、ガス排
出バルブ24を全開してレーザ管１内の不純物ガスを真空
ポンプ27で真空排気する（ステップ103,104）。
と、レーザ管１と並列に接続された抵抗16の両端の電圧
も増加し、抵抗16に流れる電流が上昇する。この異常電
流を検出する電流検出回路20によりプロセッサ21に異常
信号を送出し、プロセッサ21は高圧電源12をオフする信
号を発生する（ステップ101,102）。その後、放電バッ
ファガスを導入するガス導入バルブ23を閉にし、ガス排
出バルブ24を全開してレーザ管１内の不純物ガスを真空
ポンプ27で真空排気する（ステップ103,104）。
そして、圧力計22により真空度が所定値以上になる
と、プロセッサ21に真空度に信号を送出し、プロセッサ
21はその信号を受けてガス排出バルブ24の開度を調整
し、排気流量を数/hに調整する（ステップ105,10
6）。その後、ガス導入バルブ23を開にし、レーザ管１
内にNeガスを供給する（ステップ107）。圧力計22によ
ってNeがス圧力が設定値になると、再度プロセッサ21に
信号を与えて高圧電源12を再度オンにし、放電を開始す
る（ステップ108,109）。以上の操作を自動的に２〜３
回繰り返して行なうと、レーザ管１内に不純物がなくな
り、レーザ発振が可能となる。
と、プロセッサ21に真空度に信号を送出し、プロセッサ
21はその信号を受けてガス排出バルブ24の開度を調整
し、排気流量を数/hに調整する（ステップ105,10
6）。その後、ガス導入バルブ23を開にし、レーザ管１
内にNeガスを供給する（ステップ107）。圧力計22によ
ってNeがス圧力が設定値になると、再度プロセッサ21に
信号を与えて高圧電源12を再度オンにし、放電を開始す
る（ステップ108,109）。以上の操作を自動的に２〜３
回繰り返して行なうと、レーザ管１内に不純物がなくな
り、レーザ発振が可能となる。
このように、プロセッサ21は電流検出回路20の電流値
が設定値を超えた場合にその旨の信号を受けて高圧電源
12をオフにするとともに、レーザ管１内の放電バッファ
ガスを入れ替えるようにガス導入バルブ23およびガス排
出バルブ24の操作を制御している。
が設定値を超えた場合にその旨の信号を受けて高圧電源
12をオフにするとともに、レーザ管１内の放電バッファ
ガスを入れ替えるようにガス導入バルブ23およびガス排
出バルブ24の操作を制御している。
以上説明したように、本発明によれば、運転立上げ時
の放電管の真空排気作業、バッファガス充填作業および
放電状態の監視が自動化かつ省力化され、放電管や電気
部品の破壊を未然に防止できるという効果を奏する。
の放電管の真空排気作業、バッファガス充填作業および
放電状態の監視が自動化かつ省力化され、放電管や電気
部品の破壊を未然に防止できるという効果を奏する。
第１図は本発明に係る金属蒸気レーザ装置の一実施例の
全体構成を一部断面で示す構成図、第２図は同実施例に
おけるプロセッサの動作を示すフローチャートである。 １……レーザ管（放電管）、２……セラミック管、３…
…金属粒子、８……陽極、９……陰極、11……高圧パル
ス電源回路、12……高圧電源、16……抵抗、20……電流
検出回路（電流検出手段）、21……プロセッサ（制御手
段）、23……ガス導入バルブ、24……ガス排出バルブ。
全体構成を一部断面で示す構成図、第２図は同実施例に
おけるプロセッサの動作を示すフローチャートである。 １……レーザ管（放電管）、２……セラミック管、３…
…金属粒子、８……陽極、９……陰極、11……高圧パル
ス電源回路、12……高圧電源、16……抵抗、20……電流
検出回路（電流検出手段）、21……プロセッサ（制御手
段）、23……ガス導入バルブ、24……ガス排出バルブ。
Claims (1)
- 【請求項１】金属粒子を内蔵する放電管にバルブを介し
て放電用バッファガスを供給し、かつ上記放電管に高圧
電源より高電圧を印加して放電させる金属蒸気レーザ装
置において、上記放電管に並列に接続された抵抗と、こ
の抵抗に流れる電流を検出する電流検出手段と、この電
流検出手段の電流値が設定値を超えた場合にその旨の信
号を入力して上記高圧電源をオフにするとともに、上記
放電管内のバッファガスを入れ替えるようにバルブ操作
を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする金属
蒸気レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20797889A JP2692977B2 (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 金属蒸気レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20797889A JP2692977B2 (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 金属蒸気レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373582A JPH0373582A (ja) | 1991-03-28 |
| JP2692977B2 true JP2692977B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=16548655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20797889A Expired - Lifetime JP2692977B2 (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 金属蒸気レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2692977B2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-14 JP JP20797889A patent/JP2692977B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0373582A (ja) | 1991-03-28 |
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