JP2728761B2

JP2728761B2 - ガスレーザ発振装置

Info

Publication number: JP2728761B2
Application number: JP4439790A
Authority: JP
Inventors: 努角野; 弘司柿崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1998-03-18
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JPH03248584A

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Ｘ線予備電離方式のガスレーザ発振装置に関
する。

（従来の技術）一般に、TEACO₂レーザやエキシマレーザなどの横励起
形のガスレーザ発振装置では、CO₂ガスやハロゲンガス
などのガスレーザ媒質が封入された放電空間を陽極と陰
極とからなる主放電電極を設け、この主放電電極で発生
する放電エネルギによって上記ガスレーザ媒質を励起す
るとともに、上記主放電電極が放電を開始する前に上記
主放電空間を予備電離手段で予備電離し、主放電が発生
しやすいようにしている。上記予備電離手段としては、
主放電電極の周囲に複数のピン電極対を設け、これらピ
ン電極対のアーク放電によって発生する紫外線で主放電
空間を予備電離する方式が用いられているが、上記アー
ク放電時に生成される不純物によって主放電が不安定と
なるほか、ガスレーザ媒質の劣化が速くのガス寿命も短
くなる問題があった、このような問題点を生じないもの
として、たとえば特開昭63−199475号公報に開示されて
いるＸ線予備電離方によるガスレーザ発振装置が知られ
ている。この装置は第５図と第６図とに示すように、ガ
スレーザ媒質を所定の圧力で封入し、Ｘ線透過部（１）
をほぼ全長に渡って外側部に形成したレーザ管（２）
と、このレーザ管（２）の内部には主放電電極なり、レ
ーザ管（２）の軸線方向を長手方向として相対向して設
けられている陰極（３）および陽極（４）と、レーザ管
（２）の外部になり、Ｘ線透過部（１）を間にして陰極
（３）に対峙して複数個（この実施例では４個）設けら
れたＸ線管（５）とを備えている。Ｘ線管（５）は密封
されたガラス管（６）内にターゲット（７）（陽極）と
フィラメント（８）（陰極）とを設けた構成になってい
る。Ｘ線管（５）において、フィラメント（８）が加熱
されることによって生じる電子がターゲット（７）に衝
突し、この衝突で発生したＸ線がＸ線透過部（１）から
レーザ管（２）内に入射し、陰極（３）を抜けて主放電
空間（９）を予備電離する。なお、（10a），（10b）は
レーザ光透過用の窓である。

（発明が解決しようとする課題）Ｘ線管（５）は高電圧電源を使用し、また、発熱とい
う問題があって高繰り返し化が難しい。また、発生する
Ｘ線はターゲット（７）で衝突した時点で360度全ての
方向から出ているので、図示のようにターゲット（７）
に傾斜面をつけて一方向に導かせるようにしても、陰極
（３）以外の方向に進行していた。そのため、予備電離
を十分にさせるＸ線をレーザ管（２）内に導くために、
一部が無駄となることを考慮してＸ線を発生していた。

本発明はこのような問題に対処するためになされたも
ので、Ｘ線を効率よく使用することのできるガスレーザ
発振装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段と作用）横断面がドーナッツ状のレーザ管と、このレーザ管内
に円周方向に沿って設けられた複数対の主放電電極と、
上記レーザ管の上記ドーナッツ状の芯部に当たる中空部
分に設けられたＸ線管と、上記各主放電電極対にそれぞ
れ設けられた光共振器とを備えたもので、放射状に出射
されるＸ線でレーザ管における主放電空間が予備電離さ
れる。

（実施例）以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を説明す
る。第１図は４対の主放電電極を等角度に設けた本発明
の一実施例である。すなわち、横断面がドーナッツ状の
金属管からなるレーザ管（20）を有し、このレーザ管
（20）の内部にいわゆるチャン形等の板状電極である陰
極（21a）乃至（21d）および同じく陽極（22a）乃至（2
2d）を所定間隔で配置した４対の主放電電極対が等角度
に設けられている。陽極（22a）乃至（22d）はレーザ管
（20）の内側に配されてそれぞれ接地され、陰極（21
a）乃至（21d）は陽極（22a）乃至（22d）に対向して配
され、それぞれ放電回路（23a）乃至（23d）に接続され
いる。これら放電回路（23a）乃至（23d）は上記４対の
主放電電極の放電タイミングを制御する制御部（24）に
接続されている。この制御部（24）には上記放電回路
（23a）乃至（23d）に対応して４個の独立した遅延回路
（24a）乃至（24b）が備えられている。また、レーザ管
（20）には封入されたエキシマ媒質ガス等のガスレーザ
媒質を冷却して循環させるために熱交換器（25）、およ
び送風機（26）が設けられている。

一方、レーザ管（20）の外部で上記ドーナッツの芯部
に当たる中空部分（27）にはＸ線管（30）が挿通されて
いる。このＸ線管（30）は第２図に示すように、一本の
真空チューブ（31）内に所定間隔で５個の円盤状のター
ゲント（32）（アノード）配し、これらターゲット（3
2）間のフイラメント（33）（カソード）を配し、両端
のターゲット（32）間を上記主放電電極の長手方向の長
さに対応させて作られている。したがって、Ｘ線管（3
1）の長さ、ターゲット（32）、フィラメント（33）の
数は上記主放電電極の寸法に応じて決められる。なお、
フィラメント（33）はそれぞれ抵抗（34）を介して低電
圧源（35）に接続し、ターゲット（32）は高電圧駆動回
路（36）に接続している。この高電圧駆動回路（36）は
制御部（24）からの信号で駆動するようになっている。

次に、上記構成の作用について説明する。第３図はレ
ーザ光の波長に対する長パルス化時のタイムチャート
で、時刻t₀において制御部（24）からの最初のパルスが
Ｘ線管（30）を駆動する高電圧駆動回路（36）に送ら
れ、この回路において同図（ａ）で示すように最初のト
リガパルス（po）が発せられ、Ｘ線が発生する。上記ト
リガパルス（p0）はＴ秒後となる時刻t2で発生され、以
後Ｔ秒を１サイクルとして駆動する。制御回路（24）に
おいて、遅延回路（24a）を介して、時刻t₀より遅れて
はいるがほぼ同時刻の時刻t₁にパルス（p1）を放電回路
（23a）に送出する。次に、遅延回路部（24b）を介し、
レーザ光のパルス幅より若干狭い時間に設定された時間
Δｔ（Δｔ＜Ｔ）だけ後れた時刻t₁＋Δｔにパルス（p
2）を放電回路（23b）に送出する。続いて遅延回路（24
c）を介してt₁＋２Δｔの時刻にパルス（p3）を放電回
路（23c）に送出し、さらに遅延回路（24d）を介し、時
刻t₁＋３Δｔにパルス（p4）を放電回路（23d）に送出
する。このように時刻t₁から時刻t₁＋３Δｔの極めて短
い間で４つのレーザパルス（L1）〜（L4）が同図（ｆ）
で示すように同時的に出るが、これらは反射ミラーを使
って合成してみると同図（ｇ）で示すようにパルス幅の
やや長い一つのレーザパルス（L5）とすることができ
る。発生したＸ線はターゲット（32）を中心にして360
度の方向に進行し、陰極（21a）乃至（21d）と陽極（22
a）乃至（22d）との間の各主放電空間が予備電離され
る。上記発生したＸ線のパルス幅は印加電圧のパルス幅
が１〜２マイクロ秒に設定すると、上記繰返し周期Ｔの
間の４対の主放電電極間の主放電が終了するまでは、主
放電空間を十分に予備電離することができる。なお、上
記レーザ発振において、主放電時に発生する放電生成物
が主放電を阻害するので、放電生成物が後の方の主放電
空間に滞留しない工夫として、ガスレーザ媒質を各主放
電電極対の放電点弧回りの方向と逆方向に流す方が好ま
しい。

第４図は高繰返し化時のタイムチャートである。繰返
し周期Ｔを主放電電極対の数４で徐した時間を遅延時間
δｔに設定したものである。上記第３図に示した場合で
は遅延時間Δｔが極めて短い時間であるので、１回のＸ
線予備電離で４対の主放電電極での４回の主放電を点弧
させることが可能であったが、このタイムチャートの場
合は遅延時間δｔが長いため、第４図（ａ）に示すよう
に主放電電極対毎にＸ線予備電離が必要となる。したが
って出力されるレーザ光は第４図（ｆ）で示すように繰
返し周期はδｔ、すなわちT/4となり、パルス幅は上記
レーザパルス幅の1/4となるが、平均レーザ出力で比較
した場合、第３図の場合と同じである。

なお、上記実施例では４対の主放電電極対の場合を示
したが、これに限定されることなく２対以上であればよ
い。また、ガスレーザ媒質をレーザ管の軸線回りに循環
させるように構成したが、上記軸線方向に流すようにし
ても支障ない。

［発明の効果］Ｘ線管からのＸ線がＸ線管の周囲360度方向に進行す
ることに着目し、Ｘ線管の周囲に複数対の主放電電極を
配置したので、複数の空間からレーザ発振が行え、長パ
ルス化、高繰返し化を達成することができた。また、複
数対の主放電電極を循環流路に配しているので、ガス流
速は例えば主放電電極が４対の場合であれば1/4でよ
く、循環装置の小形化が計れる。さらに、従来のように
Ｘ線が一方向のみで予備電離したのと異なり、多方向で
予備電離するのでＸ線の利用効率が著しく向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図におけるＸ線管の構成図、第３図は本発明におけるタ
イムチャート図、第４図は本発明における他のタイムチ
ャート図、第５図は従来例を示す横断面図、第６図は同
じく縦断面図である。（20）……レーザ管（21a）乃至（21d）……陰極（22a）乃至（22d）……陽極（24）……制御部（27）……Ｘ線管

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】横断面がドーナッツ状のレーザ管と、この
レーザ管内に円周方向に沿って設けられた複数対の主放
電電極と、上記レーザ管の上記ドーナッツ状の芯部に当
たる中空部分に設けられたＸ線管と、上記各主放電電極
対にそれぞれ設けられた光共振器とを備えたことを特徴
とするガスレーザ発振装置。