JP3051930B1 - Gas excitation device - Google Patents

Gas excitation device

Info

Publication number
JP3051930B1
JP3051930B1 JP18921099A JP18921099A JP3051930B1 JP 3051930 B1 JP3051930 B1 JP 3051930B1 JP 18921099 A JP18921099 A JP 18921099A JP 18921099 A JP18921099 A JP 18921099A JP 3051930 B1 JP3051930 B1 JP 3051930B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
electrons
electron beam
ferroelectric
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP18921099A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001015840A (en
Inventor
功 奥田
Original Assignee
工業技術院長
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 工業技術院長 filed Critical 工業技術院長
Priority to JP18921099A priority Critical patent/JP3051930B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3051930B1 publication Critical patent/JP3051930B1/en
Publication of JP2001015840A publication Critical patent/JP2001015840A/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

【要約】 【課題】本発明は、強誘電体陰極から電子をガス中に直
接打ち込むことを可能にして、大出力・高効率・高繰り
返し動作が可能なガス励起装置を提供することを目的と
している。 【解決手段】本発明のガス励起装置は、電子ビーム発生
源から放出させた電子をガス中に打ち込むことによって
ガスを励起するものである。電子ビーム発生源は、強誘
電体にパルス電圧を印加することにより電子を放出させ
る。これによって、強誘電体陰極から電子をガス中に直
接打ち込むことができる。
An object of the present invention is to provide a gas excitation device capable of directly injecting electrons from a ferroelectric cathode into a gas and capable of high output, high efficiency and high repetition operation. I have. A gas excitation device according to the present invention excites a gas by driving electrons emitted from an electron beam source into the gas. The electron beam source emits electrons by applying a pulse voltage to the ferroelectric. Thus, electrons can be directly injected into the gas from the ferroelectric cathode.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばガスレーザー装
置において用いられるガス励起装置に関する。ガスレー
ザー装置は、レーザー媒質ガスを励起しその周囲に光共
振器等を設置することにより、ガス中の蓄積エネルギー
をレーザー光に変換し取り出すものである。半導体産業
等では、パルスあたりジュール程度の出力エネルギーの
高繰り返しレーザー装置が既に広く使用されている。ま
た将来の核融合用レーザードライバーとしてもガスレー
ザー装置は有力な候補である。この大出力レーザーの分
野では未だ高繰り返し機能は備わっていないが、研究用
の大口径ガスレーザー装置が既に開発され実験に使用さ
れている。その他、ディスプレイ、化学反応装置、各種
光源、オゾン源等、真空中あるいはガス中への電子放出
源の性能向上にとって本発明は非常に有用である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas excitation device used in, for example, a gas laser device. A gas laser device excites a laser medium gas and installs an optical resonator or the like around the gas to convert the energy stored in the gas into laser light and extract it. In the semiconductor industry and the like, a high repetition rate laser device having an output energy of about joule per pulse has already been widely used. Gas laser devices are also promising candidates for future fusion laser drivers. In the field of high power lasers, high repetition functions are not yet provided, but large-diameter gas laser devices for research have already been developed and used for experiments. In addition, the present invention is very useful for improving the performance of an electron emission source in a vacuum or gas, such as a display, a chemical reaction device, various light sources, and an ozone source.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の主要なガス励起方法は、電気エネ
ルギーを直接ガスに注入するものである。陰極・陽極間
の電界で電子を陰極から引き出し加速して高エネルギー
電子ビームを生成し、その電子ビームをガス中に打ち込
むことによってガスを励起していた。この方式に基づい
て従来のガスレーザー装置には、大きく分けて「電子ビ
ーム励起式」と「放電励起式」の2通りの方式があっ
た。図6に従来技術の「電子ビーム励起式」の構成例
を、図7に従来技術の「放電励起式」の構成例を示す。
2. Description of the Related Art The main conventional gas excitation method is to directly inject electric energy into a gas. Electrons were drawn from the cathode by an electric field between the cathode and the anode, accelerated to generate a high-energy electron beam, and the electron beam was injected into the gas to excite the gas. Based on this method, conventional gas laser devices are roughly classified into two types, an “electron beam excitation type” and a “discharge excitation type”. FIG. 6 shows a configuration example of the prior art “electron beam excitation type”, and FIG. 7 shows a configuration example of the conventional technology “discharge excitation type”.

【0003】図6に示す従来の電子ビーム励起式装置に
おいては、電子ビーム生成のための機構が大きく2段階
に分けられる。第1に陰極表面からの電子放出と、第2
に放出電子の加速である。電子放出においては、電子源
となる陰極表面(電子放出面20)に微小な突起を数多
く設け、その無数の突起先端部で強電界を生じさせる。
その結果、微小突起先端の強電界(数MV/cm以上)によ
って、突起先端部から電子を放出させる(電界放出)。
In the conventional electron beam excitation type apparatus shown in FIG. 6, a mechanism for generating an electron beam is roughly divided into two stages. First, electron emission from the cathode surface and second
The acceleration of the emitted electrons. In electron emission, a large number of minute projections are provided on the cathode surface (electron emission surface 20) serving as an electron source, and a strong electric field is generated at the countless projection tips.
As a result, electrons are emitted from the tip of the projection by a strong electric field (several MV / cm or more) at the tip of the minute projection (field emission).

【0004】次にその放出電子によって陰極表面(電子
放出面20)にプラズマを作り、表面全体をプラズマで
覆う。このプラズマが実質的に電子放出用の陰極の役割
をする。対向陽極と表面プラズマとの間の電界によって
陰極表面プラズマからは容易に電子が引き出される。図
6においてはガス保持薄膜10が接地されており、この
薄膜が陽極の働きをする。すなわち真空中(真空加速部
9)の陰極21とガス保持薄膜10との間で電子は加速
され、高エネルギーの電子ビーム4が生成される。生成
された電子ビームは、ガス保持薄膜10を通して大気圧
程度のレーザーガス5に打ち込まれる。その結果レーザ
ーガス分子は電子の衝突によって励起される。
Next, plasma is formed on the cathode surface (electron emission surface 20) by the emitted electrons, and the entire surface is covered with the plasma. This plasma substantially serves as a cathode for electron emission. Electrons are easily extracted from the cathode surface plasma by the electric field between the opposing anode and the surface plasma. In FIG. 6, the gas retaining thin film 10 is grounded, and this thin film functions as an anode. That is, electrons are accelerated between the cathode 21 and the gas retaining thin film 10 in a vacuum (vacuum acceleration unit 9), and the high energy electron beam 4 is generated. The generated electron beam is injected into the laser gas 5 at about atmospheric pressure through the gas holding thin film 10. As a result, the laser gas molecules are excited by the collision of electrons.

【0005】図6に代表される電子ビーム励起式装置に
おいて、典型的な陰極面積(電子放出面20)は長さ10
0cm、幅10cm程度である。陰極21には加速電圧源11
を接続し、負高電圧パルス(-数100〜-1000kV, パルス
幅:数10〜数100ns)を印加する。陽極(ガス保持薄膜
10)には通常金属薄膜を用い、真空部と大気圧程度の
レーザーガスを隔てている。陽極薄膜の寸法は、通常、
厚み数10ミクロン、長さ100cm、幅30cm程度である。実
際には、この真空とガスとの境界に設置する隔膜を、陽
極用の金属薄膜とガス圧力保持用の薄膜の2枚に分け、
両者を数cm程度の間隔で平行に向かい合わせて置き、と
もに接地して用いる場合が多い。この場合、電子ビーム
は真空中から2枚の金属薄膜を透過してガス中に打ち込
まれることになる。励起するガスの容積は大型装置では
口径1m、長さ2mに達する。
In an electron beam excitation type device represented by FIG. 6, a typical cathode area (electron emission surface 20) has a length of 10 mm.
It is about 0cm and 10cm wide. The cathode 21 has an acceleration voltage source 11
And apply a negative high voltage pulse (-several hundreds to -1000 kV, pulse width: several tens to several hundred ns). A metal thin film is usually used for the anode (gas holding thin film 10), and separates a vacuum part from a laser gas at about atmospheric pressure. The dimensions of the anode thin film are usually
It is about 10 microns thick, 100 cm long and 30 cm wide. Actually, the diaphragm installed at the boundary between the vacuum and the gas is divided into two layers, a metal thin film for the anode and a thin film for maintaining the gas pressure.
They are often placed facing each other at intervals of about several centimeters, and both are grounded. In this case, the electron beam is transmitted through the two metal thin films from the vacuum and is injected into the gas. The volume of the gas to be excited reaches 1 m in diameter and 2 m in length in a large device.

【0006】一方、図7に示す従来技術の放電励起式装
置では放電管内にレーザーガスを充填し、電極間の放電
によってガスを励起するものである。図7において、ガ
ス容器6の両側に陰極21と陽極12を設置し、両者の
間にレーザーガス5を満たす。電極の幅及び間隔は共に
数cm程度、電極の長さは50〜100cm程度である。加速電
圧源11を陰極21に接続することにより電極間に高電
圧(数10kV)を印加し、電極間のグロー放電によって媒
質ガスを励起する。安定なグロー放電を得るためには、
放電開始時に十分な量の電荷を放電領域に一様に生成し
ておく必要があり、そのためにX線照射または紫外線照
射によりレーザーガス5の予備電離を行う。
On the other hand, in the prior art discharge excitation type apparatus shown in FIG. 7, a discharge tube is filled with a laser gas and the gas is excited by a discharge between the electrodes. In FIG. 7, a cathode 21 and an anode 12 are provided on both sides of a gas container 6, and the space between them is filled with a laser gas 5. The width and interval of the electrodes are both about several cm, and the length of the electrodes is about 50 to 100 cm. A high voltage (several tens of kV) is applied between the electrodes by connecting the accelerating voltage source 11 to the cathode 21, and the medium gas is excited by glow discharge between the electrodes. To obtain a stable glow discharge,
At the start of discharge, it is necessary to uniformly generate a sufficient amount of electric charge in the discharge region. For this purpose, preliminary ionization of the laser gas 5 is performed by X-ray irradiation or ultraviolet irradiation.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の電子ビーム励起
式のガスレーザー装置では、真空とレーザー媒質ガスを
隔てる薄膜(図6のガス保持薄膜10)において電子の
蓄積・散乱損失が大きく、このエネルギー損失が装置全
体の効率を大きく制限していた。同時にレーザー装置の
長時間動作においては、ガスと真空を隔てる薄膜シール
部分での真空漏れ、薄膜の機械的強度低下、レーザーガ
スによる薄膜の腐食、それに伴うレーザーガスの汚染と
いう問題があった。一般に電子ビーム励起式の装置は大
口径化が容易なため、大出力レ−ザ−光の発生に適して
いる。しかしガス保持薄膜10を使用していたために、
長時間にわたる高繰り返し動作の下で大出力レーザー光
を高効率で連続的に生成することが不可能であった。
In a conventional electron beam pumped gas laser apparatus, the thin film (gas holding thin film 10 in FIG. 6) separating the vacuum and the laser medium gas has a large electron accumulation / scattering loss, and this energy is high. Losses have severely limited the efficiency of the overall device. At the same time, when the laser device is operated for a long time, there are problems such as vacuum leakage at the thin film seal portion separating the gas and the vacuum, reduction in mechanical strength of the thin film, corrosion of the thin film by the laser gas, and contaminating the laser gas. In general, an electron beam excitation type device is easy to increase the diameter, and is suitable for generating a large output laser beam. However, since the gas retaining thin film 10 was used,
It has been impossible to continuously generate high-power laser light with high efficiency under a high repetition operation for a long time.

【0008】また従来の電子ビーム励起式装置において
は、電子ビームの生成が前述の電子放出機構によって大
きく制約されていた。すなわち陰極表面からの電子放出
量が微小突起の形状・大きさ、数密度に依存するため、
これらの幾何学的条件が不十分な場合には、放出電子に
よる陰極表面プラズマの生成に時間を要していた。その
ため電子ビーム電流波形の立ち上がり時間の短縮が困難
であった(40〜50ns程度)。また電子ビーム発生部のイ
ンピーダンスが電極面積・間隔、印加電圧に依存するの
で、電子ビーム電流量がこれらの条件で規定され、電子
ビーム放出面積の自由な拡大が困難であった。さらに陰
極表面プラズマが時間とともに陽極方向へ進展するので
実質的な電極間隔が時間と共に減少し、インピーダンス
の時間的減少をもたらしていた。このため電圧印加時間
内において電子ビーム加速電圧及び電流値を一定に保つ
ことが難しかった。
Further, in the conventional electron beam excitation type apparatus, generation of an electron beam is greatly restricted by the above-mentioned electron emission mechanism. In other words, since the amount of electrons emitted from the cathode surface depends on the shape, size, and number density of the microprojections,
If these geometrical conditions are insufficient, it takes time for the cathode surface plasma to be generated by the emitted electrons. Therefore, it was difficult to shorten the rise time of the electron beam current waveform (about 40 to 50 ns). Further, since the impedance of the electron beam generator depends on the electrode area / interval and the applied voltage, the amount of electron beam current is defined under these conditions, and it is difficult to freely expand the electron beam emission area. Further, since the cathode surface plasma evolves toward the anode with time, the substantial electrode spacing decreases with time, resulting in a temporal decrease in impedance. For this reason, it was difficult to keep the electron beam acceleration voltage and the current value constant during the voltage application time.

【0009】放電励起式の装置においても電極からの電
子放出に困難があった。この方式のガスレーザー装置で
は、陰極からの電子放出のためにガスが充填された電極
間に高電界を印加する必要があり、そのためにガス中で
のグロー放電が不安定になりアーク放電に移行しやすい
という欠点があった。放電励起式の装置は高繰り返し動
作には優れているが、これらの放電不安定性のために放
電管の大口径化、すなわち大面積・大出力レーザー光の
生成が不可能であった。
[0009] Even in a discharge excitation type apparatus, there is a difficulty in emitting electrons from the electrodes. In this type of gas laser device, it is necessary to apply a high electric field between the electrodes filled with gas in order to emit electrons from the cathode, which makes glow discharge in the gas unstable and shifts to arc discharge. There was a drawback that it was easy to do. Although the discharge excitation type apparatus is excellent in high repetition operation, the discharge instability makes it impossible to increase the diameter of the discharge tube, that is, to generate a large area and large output laser beam.

【0010】そこで、本発明は、かかる問題点を解決し
て、強誘電体陰極から電子をガス中に直接打ち込むこと
を可能にして、大出力・高効率・高繰り返し動作が可能
なガス励起装置を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and enables electrons to be directly injected into a gas from a ferroelectric cathode, thereby achieving a large-power, high-efficiency, high-repetition-rate gas excitation apparatus. It is intended to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、強誘電体また
は強誘電体と電極で構成した素子を電子ビーム発生源と
して用いる。ただし電子ビーム発生源における強誘電体
の寸法、形状、及び電極の構成方法は1つに限定されな
い。また強誘電体から隔てられた場所に強誘電体からの
電子引き出しのための機構を必ずしも必要としない。
According to the present invention, a ferroelectric or an element composed of a ferroelectric and an electrode is used as an electron beam generating source. However, the size and shape of the ferroelectric in the electron beam source and the method of forming the electrodes are not limited to one. Also, a mechanism for extracting electrons from the ferroelectric is not necessarily required at a location separated from the ferroelectric.

【0012】強誘電体を用いた電子放出源の一つの作成
方法として、強誘電体板を2枚の電極板で挟むことによ
り電子放出素子を構成する(図1〜図5)。強誘電体板
の電子放出面は、強誘電体の一部が外部に露出する様に
スリット状等の表面形状の電極で覆うか、或いは、電子
が透過する程度の十分に薄い金属蒸着膜叉は金属薄膜等
で覆い、接地する(図1〜図5のスリット電極2)。裏
面側は強誘電体の全面を一様な電極で完全に覆い(図1
〜図5の反転電極3)、後述の高電圧パルスを印加する
ための電源を接続する(反転電圧源8)。
As one method for producing an electron emission source using a ferroelectric substance, an electron emission element is formed by sandwiching a ferroelectric plate between two electrode plates (FIGS. 1 to 5). The electron emission surface of the ferroelectric plate is covered with an electrode having a surface shape such as a slit so that a part of the ferroelectric is exposed to the outside, or a metal vapor-deposited film or a thin enough film through which electrons can pass. Is covered with a metal thin film or the like and grounded (slit electrode 2 in FIGS. 1 to 5). On the back side, the entire surface of the ferroelectric is completely covered with a uniform electrode (FIG. 1).
5 is connected to a power supply for applying a high voltage pulse described later (inversion voltage source 8).

【0013】始めに裏面側の反転電極3に正極性パルス
を印加し、表面側のスリット状電極または金属薄膜等
(スリット電極2)に電子を蓄積する。スリット状電極
の場合はスリットの隙間の強誘電体表面にも電子が蓄積
する。次に反転電極3の電圧極性を急速に負に反転し、
誘電体内の分極を反転する。この急速な分極反転によ
り、スリット状電極の場合は、スリットの隙間の強誘電
体表面に蓄積していた電子が、スリットの隙間を通して
静電的に外部に弾き出される。また金属蒸着膜または金
属薄膜等で構成した電極の場合は、薄膜に蓄積した電子
が、薄膜表面から直接或いは薄膜を通過して静電的に外
部に弾き出される。弾き出された電子をそのままガス中
に打ち込み、ガス分子に衝突させてガスを励起する。
First, a positive pulse is applied to the inversion electrode 3 on the back side, and electrons are accumulated on the slit-like electrode or metal thin film (slit electrode 2) on the front side. In the case of a slit-shaped electrode, electrons also accumulate on the ferroelectric surface between the slits. Next, the voltage polarity of the inversion electrode 3 is rapidly inverted to negative,
Invert the polarization in the dielectric. Due to this rapid polarization reversal, in the case of a slit-shaped electrode, the electrons accumulated on the ferroelectric surface in the gap between the slits are electrostatically ejected to the outside through the gap between the slits. In the case of an electrode composed of a metal deposition film or a metal thin film, the electrons accumulated in the thin film are ejected to the outside electrostatically directly from the thin film surface or through the thin film. The ejected electrons are directly injected into the gas and collide with gas molecules to excite the gas.

【0014】この電子弾き出しの際に、条件が許せば初
めから反転電極3に負極性パルスのみを印加し、途中で
電圧を反転せずに同様の効果を生じさせてもよい。必要
に応じて、強誘電体から放出した電子を外部電界で加速
してもよい(図2、3)。また、放出電子ビームの軌
道、断面形状、或いは寸法を任意の場所で制御してもよ
い(図4、5)。
At the time of electron ejection, if conditions permit, only a negative pulse may be applied to the inversion electrode 3 from the beginning, and a similar effect may be produced without inverting the voltage on the way. If necessary, the electrons emitted from the ferroelectric may be accelerated by an external electric field (FIGS. 2, 3). Also, the trajectory, cross-sectional shape, or size of the emitted electron beam may be controlled at any location (FIGS. 4, 5).

【0015】このようにして、強誘電体とガスを接触さ
せた状態で、電子を強誘電体からガス中に直接放出させ
ることが可能になる。この結果、以下の事項または動作
が可能となる。
In this way, it is possible to emit electrons directly from the ferroelectric into the gas while the ferroelectric is in contact with the gas. As a result, the following items or operations become possible.

【0016】(1)ガス中への直接電子放出が可能とな
るので、電子ビーム励起式ガスレーザー装置において使
用していたガス保持薄膜10を取り去り、電子ビームを
真空を介さずに直接ガス中に打ち込むガス励起方式が可
能になる。この方式を採用することにより、これまでガ
ス保持薄膜に起因していた様々な問題が解消する。 (2)電子ビーム励起式装置において、陰極から真空中
への電子放出の際に陰極表面プラズマの生成が不要にな
る。したがって従来の装置において、電子ビーム電流の
立ち上がり時間を大幅に短縮できる。 (3)電子ビーム励起式装置において、陰極表面から陽
極方向へのプラズマの進展という問題が解消する。従っ
て従来の装置において、電子ビームの加速電圧及び電流
値の時間的変動が低減する。 (4)電子ビーム励起式および放電励起式装置におい
て、電子ビーム生成のための既存の規定条件(電極面
積、電極間隔、電界強度等)が大幅に緩和されるので、
放出電子ビーム断面積の拡大が非常に容易になる。 (5)放電励起式装置において、電子放出のための強電
界が不要になるので電極間の電圧を低減でき、グロー放
電の安定性が向上する。 (6)放電励起式装置において電子放出が非常に容易に
なり、従来の装置で必須であったガスの予備電離が不要
となる。
(1) Since direct electron emission into the gas becomes possible, the gas holding thin film 10 used in the electron beam pumped gas laser apparatus is removed, and the electron beam is directly introduced into the gas without passing through a vacuum. A driving gas excitation method becomes possible. By adopting this method, various problems caused by the gas retaining thin film have been solved. (2) In the electron beam excitation type apparatus, generation of cathode surface plasma is not required when electrons are emitted from the cathode into a vacuum. Therefore, in the conventional apparatus, the rise time of the electron beam current can be greatly reduced. (3) In the electron beam excitation type device, the problem of plasma propagation from the cathode surface to the anode is eliminated. Therefore, in the conventional apparatus, the temporal fluctuation of the acceleration voltage and the current value of the electron beam is reduced. (4) In the electron beam excitation type and discharge excitation type devices, the existing specified conditions (electrode area, electrode spacing, electric field strength, etc.) for electron beam generation are greatly relaxed.
It becomes very easy to enlarge the cross section of the emitted electron beam. (5) In the discharge excitation type device, since a strong electric field for emitting electrons is not required, the voltage between the electrodes can be reduced, and the stability of glow discharge is improved. (6) Electron emission becomes very easy in the discharge excitation type device, and the pre-ionization of gas, which is essential in the conventional device, becomes unnecessary.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図1〜図5に示
すような強誘電体で構成した素子から電子を放出させ、
電子ビームを生成してガス中に打ち込みガスを励起する
ガスレーザー装置を例にして詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, according to the present invention, electrons are emitted from a ferroelectric element as shown in FIGS.
A gas laser device that generates an electron beam and excites a gas into the gas will be described in detail.

【0018】図1は、強誘電体とガスを接触させ、強誘
電体から電子を直接ガス中に放出させてガスを励起する
第1の構成例を示している。ここでは板状の強誘電体1
の両面を2枚の電極で挟む構成例を示す。強誘電体の厚
みは数100ミクロンから1mm程度あれば使用可能である
が、目的、使用方法に応じてそれ以上の厚みでもよい。
電子放出面では強誘電体の一部が露出するようにスリッ
ト状の電極(スリット電極2)で覆い接地する。スリッ
トの幅(強誘電体露出面の幅)は強誘電体1の厚みと同
程度か或いはそれ以下にすることが望ましい。ただしス
リットの幅がゼロでは電子は放出しない。スリット電極
の厚みは強誘電体の厚みに比べて十分に薄い方が電子放
出に有利なので、スリット電極は金属蒸着或いは十分に
薄い金属メッシュ等によって構成してもよい。またはス
リット電極等を使用せず、電子の透過が可能な程度の薄
さの金属蒸着膜又は金属薄膜で電子放出面全体を覆って
もよい。一方その反対側の裏面においては、強誘電体全
面を完全に電極で覆う(反転電極3)。
FIG. 1 shows a first configuration example in which a ferroelectric substance is brought into contact with a gas and electrons are emitted from the ferroelectric substance directly into the gas to excite the gas. Here, a plate-shaped ferroelectric 1
2 shows a configuration example in which both surfaces are sandwiched between two electrodes. The thickness of the ferroelectric can be used if it is several hundred microns to about 1 mm, but may be larger depending on the purpose and method of use.
The electron emission surface is covered with a slit-shaped electrode (slit electrode 2) so that a part of the ferroelectric is exposed and grounded. It is desirable that the width of the slit (the width of the exposed surface of the ferroelectric substance) be equal to or less than the thickness of the ferroelectric substance 1. However, if the slit width is zero, no electrons are emitted. Since it is more advantageous for the electron emission that the thickness of the slit electrode is sufficiently thinner than the thickness of the ferroelectric substance, the slit electrode may be formed by metal evaporation or a sufficiently thin metal mesh. Alternatively, without using a slit electrode or the like, the entire electron emission surface may be covered with a metal vapor-deposited film or a metal thin film that is thin enough to transmit electrons. On the other hand, on the opposite back surface, the entire surface of the ferroelectric is completely covered with the electrode (inversion electrode 3).

【0019】反転電圧源8を裏面の反転電極3に接続
し、反転電極に図示の様な両極性の方形波を印加する。
印加電圧の大きさは強誘電体の絶縁破壊強度で決まる
が、強誘電体の厚み1mmあたり約数kV程度である。パル
ス幅は使用目的によるが、正極性、負極性ともに数10ns
程度或いはそれ以上である。
An inversion voltage source 8 is connected to the inversion electrode 3 on the back surface, and a bipolar wave as shown is applied to the inversion electrode.
The magnitude of the applied voltage is determined by the dielectric breakdown strength of the ferroelectric, and is about several kV per 1 mm of the thickness of the ferroelectric. The pulse width depends on the purpose of use, but several tens of ns for both positive and negative polarity
Or more.

【0020】初めに反転電極3に正極性電圧を印加した
とき、通常のコンデンサーの充電と同様に強誘電体1の
両面に電荷が蓄積する。電子放出面となるスリット電極
2側では、スリットの隙間の部分の強誘電体表面にも電
子が蓄積する。
First, when a positive voltage is applied to the inversion electrode 3, electric charges are accumulated on both surfaces of the ferroelectric 1 in the same manner as a normal capacitor is charged. On the side of the slit electrode 2 serving as an electron emission surface, electrons also accumulate on the ferroelectric surface in the gap between the slits.

【0021】次に反転電極3の極性が正から負に急速に
反転すると強誘電体1内部の分極が反転し、スリット電
極2側附近の強誘電体内部では負の分極電荷が発生す
る。その結果スリット電極側の強誘電体表面に蓄積して
いた電子が、スリットの隙間を通して静電的に外部に弾
き出される。電子放出面側の電極が金属蒸着膜または金
属薄膜等によって構成される場合は、それらの薄膜表面
から直接或いは薄膜を通して電子が弾き出される。電子
が弾き出される時間はおよそ負極性パルス幅に等しい。
弾き出された電子を直接レーザーガス5中に打ち込み、
ガス分子に衝突させることによりレーザーガスを励起す
る。この結果、図示の方向にレーザー光7を取り出すこ
とができる。
Next, when the polarity of the inversion electrode 3 is rapidly inverted from positive to negative, the polarization inside the ferroelectric 1 is inverted, and a negative polarization charge is generated inside the ferroelectric near the slit electrode 2 side. As a result, the electrons accumulated on the ferroelectric surface on the side of the slit electrode are electrostatically ejected to the outside through the gap of the slit. When the electrode on the electron emission surface side is formed of a metal deposition film, a metal thin film, or the like, electrons are ejected directly from the thin film surface or through the thin film. The time during which electrons are ejected is approximately equal to the negative pulse width.
The ejected electrons are directly injected into the laser gas 5,
The laser gas is excited by colliding with gas molecules. As a result, the laser beam 7 can be extracted in the direction shown.

【0022】この例に従うことによって、従来の電子ビ
ーム励起式装置において使用していたガス保持薄膜が不
要となり、電子ビームを真空を介さずに直接ガス中に打
ち込むことが可能になる。この方式を採用することによ
り、ガス保持薄膜に起因した様々な問題点が解消され、
装置のエネルギー転送効率も大幅に改善する。また従来
の放電励起式装置においても電子放出が非常に容易にな
り、放電の安定性が得られ、装置の大口径化・大出力化
が可能となる。
According to this example, the gas holding thin film used in the conventional electron beam excitation type device becomes unnecessary, and the electron beam can be directly injected into the gas without passing through a vacuum. By adopting this method, various problems caused by the gas retaining thin film are solved,
The energy transfer efficiency of the device is also greatly improved. Also in the conventional discharge excitation type device, electron emission becomes very easy, the stability of discharge is obtained, and the device can have a large diameter and a large output.

【0023】図2は、強誘電体から電子を一旦真空中に
放出させ、次に薄膜を通してガス中に打ち込む第2の構
成例を示している。強誘電体からの電子放出機構は、図
1に例示した場合と全く同じである。すなわち裏面の反
転電極3に反転電圧源8を接続し、図示の様な両極性パ
ルスを反転電極3に印加し、表面のスリット電極2から
電子を静電的に弾き出す。
FIG. 2 shows a second configuration example in which electrons are once emitted from a ferroelectric into a vacuum and then injected into a gas through a thin film. The mechanism of emitting electrons from the ferroelectric is exactly the same as that shown in FIG. That is, an inversion voltage source 8 is connected to the inversion electrode 3 on the back surface, and a bipolar pulse as shown is applied to the inversion electrode 3 to electrostatically eject electrons from the slit electrode 2 on the front surface.

【0024】この第2の構成例では、強誘電体1の両側
のスリット電極2、反転電極3の双方に加速電圧源11
を接続し、負高電圧(〜数100kV)を印加する。従って
接地されたガス保持薄膜10(金属薄膜)が陽極として
機能する。強誘電体表面のスリット電極側から放出した
電子は、真空加速部9で加速され高エネルギーの電子ビ
ーム4となり、ガス保持薄膜10を通してレーザーガス
5中に打ち込まれる。ガス保持薄膜は通常、数10ミクロ
ンの厚みなので、電子ビームは薄膜を透過しレーザーガ
ス中に入る。高エネルギーの電子ビームが必要な場合
は、この例の様に電子を一旦真空中に放出させて加速
し、その後薄膜を通してガス中に打ち込むと有利な場合
が多い。
In the second configuration example, the acceleration voltage source 11 is connected to both the slit electrode 2 and the inversion electrode 3 on both sides of the ferroelectric 1.
And apply a negative high voltage (up to several hundred kV). Therefore, the ground gas holding thin film 10 (metal thin film) functions as an anode. Electrons emitted from the slit electrode side of the ferroelectric surface are accelerated by a vacuum accelerating unit 9 to become a high energy electron beam 4, which is injected into a laser gas 5 through a gas holding thin film 10. Since the gas retaining thin film is typically several tens of microns thick, the electron beam penetrates the thin film and enters the laser gas. When a high-energy electron beam is required, it is often advantageous to once discharge the electrons into a vacuum, accelerate them, and then drive them through a thin film into a gas, as in this example.

【0025】本発明は、従来の電子ビーム励起式装置に
おける電子ビーム発生部の特性改善に大きく寄与する。
従来の装置においては、電子ビーム電流波形の立ち上が
りの遅さ、電子ビーム継続時間内(数10ns〜数100ns程
度)での電圧、電流値の変動、電子ビーム断面積拡大の
困難さ、等の不都合があった。これらは全て陰極からの
電子放出の難しさに起因していた。すなわち電子ビーム
励起式装置においては、真空中に設置した陰極表面(図
6の電子放出面20)に数多くの微小突起(高さ、幅、
数10〜数100ミクロン)を設けて突起先端部で電界を強
調し(数MV/cm以上)、その局所的高電界部から電子を
真空中に放出させていた(電界放出)。従って電子放出
量が陰極表面の微小突起の形、大きさ、突起数の面積密
度、等に依存するため、それら陰極表面の幾何学的条件
が不十分な場合は良好な電子放出特性が得られなかっ
た。また微小突起からの電子放出後プラズマが陰極表面
を覆う際に待ち時間が生じ、これが電子ビーム波形の立
ち上がり時間の短縮を困難にしていた(40〜50ns程
度)。さらに陰極表面プラズマの陽極方向への進展に伴
って、電子ビーム発生部(陰極・陽極間)のインピーダ
ンスが時間的に減少し、その結果電子ビーム電圧・電流
がパルス後半で低下する傾向にあった。電極面積拡大の
困難さもこれらの制約によるものであった。
The present invention greatly contributes to the improvement of the characteristics of the electron beam generator in the conventional electron beam excitation type device.
In the conventional apparatus, there are disadvantages such as a delay in rising of an electron beam current waveform, a change in a voltage and a current value within an electron beam duration time (about several tens to several hundreds of ns), and difficulty in expanding an electron beam cross-sectional area. was there. These were all due to the difficulty of emitting electrons from the cathode. That is, in the electron beam excitation type device, a large number of minute protrusions (height, width, and height) are formed on the surface of the cathode (electron emission surface 20 in FIG. 6) installed in a vacuum.
An electric field is emphasized at the tip of the protrusion (several MV / cm or more) by providing a few tens to several hundreds of microns (electron emission), and electrons are emitted into vacuum from the local high electric field part (field emission). Accordingly, since the amount of electron emission depends on the shape, size, area density of the number of protrusions, etc. of the fine protrusions on the cathode surface, good electron emission characteristics can be obtained if the geometric conditions of the cathode surface are insufficient. Did not. In addition, a waiting time occurs when the plasma covers the cathode surface after the electrons are emitted from the microprojections, which makes it difficult to shorten the rising time of the electron beam waveform (about 40 to 50 ns). Further, as the cathode surface plasma progresses toward the anode, the impedance of the electron beam generator (between the cathode and the anode) decreases with time, and as a result, the electron beam voltage and current tend to decrease in the latter half of the pulse. . The difficulty in increasing the electrode area was also due to these restrictions.

【0026】図2に示した第2の構成例においては、電
子放出に際して陰極表面に強電界を生じさせる必要がな
くなり、真空中への電子放出が非常に容易になる。また
陰極表面プラズマの生成も不要となるので、従来装置に
おける電子ビーム生成に関しての様々な制約が大幅に軽
減される。すなわち電子ビーム励起式装置において従来
通りガス保持薄膜を使用する場合においても、これまで
困難であった電子ビーム電流波形の立ち上がり時間の短
縮、電子ビーム電圧、電流値の安定化、電極面積の拡
大、等が容易になり、装置の特性を大幅に改善すること
が可能になる。この第2の構成例に従うことによって、
更に大口径・大出力の高性能電子ビーム励起式装置の設
計が可能になる。
In the second configuration example shown in FIG. 2, it is not necessary to generate a strong electric field on the surface of the cathode when emitting electrons, and the emission of electrons into a vacuum becomes very easy. In addition, since generation of cathode surface plasma is not required, various restrictions on electron beam generation in the conventional apparatus are greatly reduced. In other words, even when a gas-retaining thin film is used in an electron beam excitation type apparatus as before, it has been difficult to shorten the rising time of the electron beam current waveform, stabilize the electron beam voltage and current value, enlarge the electrode area, And so on, and the characteristics of the device can be greatly improved. By following this second configuration example,
Further, it is possible to design a high-performance electron beam excitation type apparatus having a large diameter and a large output.

【0027】図3は、電子を直接ガス中に放出させ、ガ
ス中で電子を加速する第3の構成例を示している。強誘
電体からの電子放出機構は、第1及び第2の構成例の場
合と全く同じである。図3に示すように強誘電体1で構
成した電子放出源を陽極12と対向させて設置し、両者
の間をレーザーガス5で満たす。陽極12には加速電圧
源11を接続して数10kVの正電圧を印加し、強誘電体1
から放出した電子をレーザーガス5中で加速するととも
にレーザーガス5を励起する。レーザー光7は図示の方
向に取り出す。
FIG. 3 shows a third configuration example in which electrons are directly emitted into a gas and electrons are accelerated in the gas. The mechanism of emitting electrons from the ferroelectric is exactly the same as in the first and second configuration examples. As shown in FIG. 3, an electron emission source composed of a ferroelectric substance 1 is provided so as to face an anode 12, and the space between the two is filled with a laser gas 5. An acceleration voltage source 11 is connected to the anode 12 to apply a positive voltage of several tens of kV to the ferroelectric 1.
The electrons emitted from the gas are accelerated in the laser gas 5 and the laser gas 5 is excited. Laser light 7 is extracted in the direction shown.

【0028】この第3の構成例は、従来の放電励起式ガ
スレーザー装置を改良したことに相当する。この構成例
において有利な点は、電子放出のために陰極表面に強電
界を生じさせる必要が無くなることである。このため放
電励起式装置において電極間電圧を低減でき、グロー放
電の安定性が格段に向上する。また電子放出が容易にな
ることにより、これまで放電励起式装置で必須であった
ガスの予備電離機構を取り除くことができ、装置の大幅
な簡略化が可能となる。これらの結果、電極面積及び電
極間隔も比較的自由に設定することが可能になり、これ
まで不可能であった放電安定性に優れた大口径・大出力
放電励起式ガスレーザー装置が実現する。
The third configuration example corresponds to an improvement of the conventional discharge excitation type gas laser device. An advantage of this configuration example is that it is not necessary to generate a strong electric field on the cathode surface for electron emission. For this reason, the voltage between electrodes can be reduced in the discharge excitation type device, and the stability of glow discharge is significantly improved. Further, by facilitating the electron emission, the gas pre-ionization mechanism which has been indispensable in the discharge excitation type device can be eliminated, and the device can be greatly simplified. As a result, the electrode area and the electrode interval can be set relatively freely, and a large-diameter, large-power discharge-excited gas laser device excellent in discharge stability, which has been impossible so far, is realized.

【0029】図4は、第1の構成例において、電子ビー
ムを電界によって制御する第4の構成例を示す。図4に
おいては、ガス容器6の上と下の面に電界発生電極13
を設置し、電界発生電圧源14によって高電圧を印加し
て鉛直方向に電界15を生じさせる。この電界15によ
って電子ビーム4の軌道、断面形状、寸法を制御する。
電界発生電極13の数は2つに限定されない。電界15
の方向も鉛直方向に限定されない。また後述の磁界によ
る電子ビーム制御(図5)と併用してもよい。この電子
ビーム制御方法は、第1の構成例のみでなく他の構成例
に適用してもよい。
FIG. 4 shows a fourth configuration example in which an electron beam is controlled by an electric field in the first configuration example. In FIG. 4, the electric field generating electrodes 13 are provided on the upper and lower surfaces of the gas container 6.
Is installed, and a high voltage is applied by an electric field generation voltage source 14 to generate an electric field 15 in the vertical direction. The trajectory, cross-sectional shape, and size of the electron beam 4 are controlled by the electric field 15.
The number of the electric field generating electrodes 13 is not limited to two. Electric field 15
Is not limited to the vertical direction. Further, it may be used in combination with the electron beam control (FIG. 5) using a magnetic field described later. This electron beam control method may be applied to not only the first configuration example but also other configuration examples.

【0030】図5は、第1の構成例において、電子ビー
ムを磁界によって制御する第5の構成例を示す。図5に
おいては、ガス容器6の周囲に電子ビーム4を囲む様に
磁界発生コイル18を設置し、励磁電流源17によって
大電流を流して電子ビーム4と平行に磁界16を生じさ
せる。この磁界16によって電子ビーム4の軌道、断面
形状、寸法を制御する。磁界発生コイル18は2つに限
定されない。磁界16の方向も電子ビーム4の方向に限
定されない。また前述の電界による電子ビーム制御(図
4)と併用してもよい。この電子ビーム制御方法は、第
1の構成例のみでなく他の構成例に適用してもよい。
FIG. 5 shows a fifth configuration example in which the electron beam is controlled by a magnetic field in the first configuration example. In FIG. 5, a magnetic field generating coil 18 is provided around the gas container 6 so as to surround the electron beam 4, and a large current is caused to flow by an exciting current source 17 to generate a magnetic field 16 in parallel with the electron beam 4. The trajectory, cross-sectional shape and size of the electron beam 4 are controlled by the magnetic field 16. The number of the magnetic field generating coils 18 is not limited to two. The direction of the magnetic field 16 is not limited to the direction of the electron beam 4. Further, it may be used in combination with the above-described electron beam control using an electric field (FIG. 4). This electron beam control method may be applied to not only the first configuration example but also other configuration examples.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明を電子ビーム励起式ガスレーザー
装置に適用すると、同種装置においてこれまで不可欠で
あったガス保持薄膜を取り除くことが可能となり、全く
新しいガス励起方式の大口径ガスレーザー装置が実現す
る。この新方式の装置では、薄膜における電子の蓄積・
散乱損失、薄膜の破損、真空漏れ、薄膜の腐食、ガスの
汚染、等の問題が一挙に解消する。この結果、大出力ガ
スレーザー装置の長時間に渡る高効率・高繰り返し動作
が可能となる。
When the present invention is applied to an electron beam pumped gas laser apparatus, it is possible to remove a gas retaining thin film which has been indispensable in the same kind of apparatus, and a completely new gas pumped large diameter gas laser apparatus can be obtained. Realize. In this new system, the accumulation of electrons in the thin film
Problems such as scattering loss, thin film breakage, vacuum leak, thin film corrosion, gas contamination, etc. are eliminated at once. As a result, a high-efficiency, high-repetition operation of the high-output gas laser device over a long period of time becomes possible.

【0032】本発明を、ガス保持薄膜を使用する従来通
りの電子ビーム励起式装置に適用する場合においても、
電子ビーム電流の立ち上がり時間の短縮、電子ビーム電
圧、電流の安定性の向上が可能となり、また電極面積の
拡大も非常に容易となる。これらの結果、電子ビーム励
起式装置の一層の高性能化、大口径化・大出力化が可能
になる。
Even when the present invention is applied to a conventional electron beam excitation type device using a gas retaining thin film,
The rising time of the electron beam current can be reduced, the stability of the electron beam voltage and the current can be improved, and the electrode area can be very easily enlarged. As a result, it is possible to further enhance the performance, enlarge the diameter, and increase the output of the electron beam excitation type apparatus.

【0033】本発明を放電励起式ガスレーザー装置に適
用すると、電子放出の際に必要だった陰極表面の強電界
が不要となり電極間電界の低減が可能となるので、グロ
ー放電の安定性が格段に向上する。また電極面積・間隔
の拡大が非常に容易になるのでガス容積の大幅な増大が
可能となる。さらにガスの予備電離機構も不要となるの
で、装置の大幅な簡略化も可能となる。これらの結果、
これまで困難であった放電励起式ガスレーザー装置の大
口径化、大出力化が実現する。
When the present invention is applied to a discharge-excited gas laser apparatus, the strong electric field on the cathode surface required for electron emission becomes unnecessary, and the electric field between the electrodes can be reduced. To improve. In addition, since it is very easy to increase the electrode area and interval, the gas volume can be greatly increased. Further, since a gas pre-ionization mechanism is not required, the apparatus can be greatly simplified. As a result of these,
A large-diameter and large-output discharge-excitation gas laser device, which has been difficult until now, is realized.

【0034】以上、従来の電子ビーム励起式、放電励起
式、双方の短所を補い長所を合わせた、大出力、高効
率、高繰り返し動作が可能な全く新しい高性能ガスレー
ザー装置が実現する。本発明は、高繰り返し動作が要求
される将来の核融合用大出力・高効率ガスレーザードラ
イバーの実現、或いは産業界で既に広く使用されている
高繰り返しレーザー装置の大出力化、大口径化に大きく
貢献する。
As described above, a completely new high-performance gas laser device capable of high output, high efficiency, and high repetition operation, which can compensate for the disadvantages of the conventional electron beam excitation type and discharge excitation type and combines the advantages, is realized. The present invention is intended to realize a high-output and high-efficiency gas laser driver for future fusion requiring high repetition operation, or to increase the power and diameter of a high-repetition laser device already widely used in industry. Contribute greatly.

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

【図1】本発明の第1の構成例を示し、強誘電体からガ
ス中へ電子を直接放出させてガスを励起する例を示す。
FIG. 1 shows a first configuration example of the present invention, in which an electron is directly emitted from a ferroelectric substance into a gas to excite the gas.

【図2】本発明の第2の構成例を示し、強誘電体から電
子を一旦真空中に放出させて加速し、その後薄膜を通過
させてガス中に打ち込む例を示す。
FIG. 2 shows a second configuration example of the present invention, in which electrons are temporarily released from a ferroelectric substance into a vacuum, accelerated, and then passed through a thin film and injected into a gas.

【図3】本発明の第3の構成例を示し、強誘電体からガ
ス中に直接放出させた電子をガス中で加速する例を示
す。
FIG. 3 shows a third configuration example of the present invention, in which electrons emitted directly from a ferroelectric substance into a gas are accelerated in the gas.

【図4】本発明の第4の構成例を示し、第1の構成例に
おいて電子ビームの軌道、断面形状、寸法を電界で制御
する例を示す。
FIG. 4 shows a fourth configuration example of the present invention, and shows an example in which the trajectory, cross-sectional shape, and size of an electron beam are controlled by an electric field in the first configuration example.

【図5】本発明の第5の構成例を示し、第1の構成例に
おいて電子ビームの軌道、断面形状、寸法を磁界で制御
する例を示す。
FIG. 5 illustrates a fifth configuration example of the present invention, and illustrates an example in which the trajectory, cross-sectional shape, and size of an electron beam are controlled by a magnetic field in the first configuration example.

【図6】従来の電子ビーム励起式ガスレーザー装置を示
す。
FIG. 6 shows a conventional electron beam pumped gas laser device.

【図7】従来の放電励起式ガスレーザー装置を示す。FIG. 7 shows a conventional discharge excitation type gas laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 強誘電体 2 スリット電極 3 反転電極 4 電子ビーム 5 レーザーガス 6 ガス容器 7 レーザー光 8 反転電圧源 9 真空加速部 10 ガス保持薄膜 11 加速電圧源 12 陽極 13 電界発生電極 14 電界発生電圧源 15 電界 16 磁界 17 励磁電流源 18 磁界発生コイル 19 絶縁板 20 電子放出面 21 陰極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ferroelectric 2 Slit electrode 3 Inversion electrode 4 Electron beam 5 Laser gas 6 Gas container 7 Laser light 8 Inversion voltage source 9 Vacuum acceleration part 10 Gas holding thin film 11 Acceleration voltage source 12 Anode 13 Electric field generation electrode 14 Electric field generation voltage source 15 Electric field 16 Magnetic field 17 Excitation current source 18 Magnetic field generating coil 19 Insulating plate 20 Electron emission surface 21 Cathode

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電子ビーム発生源から放出させた電子を
レーザーガス中に注入して励起するガス励起装置におい
て、該電子ビーム発生源は、強誘電体にパルス電圧を印
加することにより電子を放出させるものであることを特
徴とするガス励起装置。
1. An electron emitted from an electron beam source
A gas excitation apparatus for injecting into a laser gas for excitation, wherein the electron beam generating source emits electrons by applying a pulse voltage to a ferroelectric substance.
【請求項2】 前記電子ビーム発生源は、強誘電体板を
2枚の電極板で挟み、この2枚の電極板にパルス電圧を
印加したことを特徴とする請求項1に記載のガス励起装
置。
2. The gas excitation according to claim 1, wherein the electron beam generating source has a ferroelectric plate sandwiched between two electrode plates, and a pulse voltage is applied to the two electrode plates. apparatus.
【請求項3】 前記2枚の電極板の一方は、強誘電体の
一部が外部に露出するように構成して該露出した面から
電子を放出させるか、或いは、電子が透過する程度の十
分に薄い金属蒸着膜または金属薄膜で構成して、その金
属薄膜から電子を放出させることを特徴とする請求項2
に記載のガス励起装置。
3. One of the two electrode plates is configured so that a part of the ferroelectric is exposed to the outside to emit electrons from the exposed surface, or to a degree that allows the electrons to pass therethrough. 3. An electron is emitted from a sufficiently thin metal deposition film or metal thin film, and electrons are emitted from the metal thin film.
3. The gas excitation device according to claim 1.
【請求項4】 前記2枚の電極板の裏面側の電極に、正
極性から負極性に反転する両極性方形波パルス電圧を印
加し、かつ電子放出面側の電極板を接地したことを特徴
とする請求項3に記載のガス励起装置。
4. A bipolar pulse wave having a polarity reversed from a positive polarity to a negative polarity is applied to electrodes on the back surface side of the two electrode plates, and the electrode plate on the electron emission surface side is grounded. The gas excitation device according to claim 3, wherein
【請求項5】 前記2枚の電極板の裏面側の電極に、正
極性から負極性に反転する両極性方形波パルス電圧を印
加し、かつ電子放出面側の電極板を接地すると共に、加
速電圧源を接続した陽極を設けたことを特徴とする請求
項3に記載のガス励起装置。
5. An bipolar bipolar pulse voltage that reverses from a positive polarity to a negative polarity is applied to electrodes on the back side of the two electrode plates, and the electrode plate on the electron emission surface side is grounded and accelerated. The gas excitation device according to claim 3, further comprising an anode connected to a voltage source.
【請求項6】 前記強誘電体とガスを接触させた状態で
電子を強誘電体から引き出し、電子を強誘電体からガス
中に直接注入することを特徴とする請求項1〜5のいず
れかに記載のガス励起装置。
6. The method according to claim 1, wherein electrons are extracted from the ferroelectric substance while the ferroelectric substance is in contact with the gas, and the electrons are directly injected from the ferroelectric substance into the gas. 3. The gas excitation device according to claim 1.
【請求項7】 前記強誘電体から電子を一旦真空中に放
出させ、その後、ガス保持薄膜を通して電子をガス中に
注入することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
載のガス励起装置。
7. The gas excitation according to claim 1, wherein electrons are once released from the ferroelectric into a vacuum, and then the electrons are injected into the gas through a gas retaining thin film. apparatus.
【請求項8】 前記2枚の電極板間に、電子放出側の表
面電極に対して裏面電極が正極性から負極性に反転する
様な両極性方形波パルス電圧を印加するとともに、加速
電圧源を表面電極に接続して両電極板を負高電位にし、
かつ前記ガス保持薄膜を接地して陽極として機能させた
ことを特徴とする請求項7に記載のガス励起装置。
8. A bipolar pulse wave voltage such that a back electrode is inverted from a positive polarity to a negative polarity with respect to a surface electrode on an electron emission side, between said two electrode plates, and an acceleration voltage source is provided. To the surface electrode to make both electrode plates negative high potential,
8. The gas excitation device according to claim 7, wherein the gas holding thin film is grounded to function as an anode.
【請求項9】 前記放出させた電子ビームの軌道、断面
形状、寸法を電界で制御するための一対の電極を設け、
該電極間に電圧を印加したことを特徴とする請求項1〜
8のいずれかに記載のガス励起装置。
9. A pair of electrodes for controlling the trajectory, cross-sectional shape, and size of the emitted electron beam by an electric field,
4. A voltage is applied between the electrodes.
9. The gas excitation device according to any one of 8.
【請求項10】 前記放出させた電子ビームの軌道、断
面形状、寸法を磁界で制御するための磁界発生コイルを
備え、該コイルに電流を流したことを特徴とする請求項
1〜9のいずれかに記載のガス励起装置。
10. The apparatus according to claim 1, further comprising a magnetic field generating coil for controlling the trajectory, cross-sectional shape, and size of the emitted electron beam by a magnetic field, and applying a current to the coil. A gas excitation device according to any one of the above.
JP18921099A 1999-07-02 1999-07-02 Gas excitation device Expired - Lifetime JP3051930B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18921099A JP3051930B1 (en) 1999-07-02 1999-07-02 Gas excitation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18921099A JP3051930B1 (en) 1999-07-02 1999-07-02 Gas excitation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP3051930B1 true JP3051930B1 (en) 2000-06-12
JP2001015840A JP2001015840A (en) 2001-01-19

Family

ID=16237395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18921099A Expired - Lifetime JP3051930B1 (en) 1999-07-02 1999-07-02 Gas excitation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3051930B1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7187114B2 (en) 2002-11-29 2007-03-06 Ngk Insulators, Ltd. Electron emitter comprising emitter section made of dielectric material
JP3867065B2 (en) 2002-11-29 2007-01-10 日本碍子株式会社 Electron emitting device and light emitting device
JP2004228065A (en) 2002-11-29 2004-08-12 Ngk Insulators Ltd Electronic pulse emission device
US7129642B2 (en) 2002-11-29 2006-10-31 Ngk Insulators, Ltd. Electron emitting method of electron emitter
JP5736736B2 (en) * 2010-11-10 2015-06-17 ウシオ電機株式会社 Electron beam excitation type light source
US9184559B2 (en) 2010-11-10 2015-11-10 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Electron-beam-pumped light source
JP5299405B2 (en) * 2010-11-10 2013-09-25 ウシオ電機株式会社 Electron beam excitation type light source
JP5659712B2 (en) * 2010-11-10 2015-01-28 ウシオ電機株式会社 Electron beam excitation type light source

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001015840A (en) 2001-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2446530C1 (en) Pulse-periodic gas-discharge laser
JP3051930B1 (en) Gas excitation device
US4054846A (en) Transverse-excitation laser with preionization
US4143337A (en) Method of pumping
US4450568A (en) Pumping a photolytic laser utilizing a plasma pinch
US4748635A (en) Apparatus and method for uniform ionization of high pressure gaseous media
Jones et al. Experimental observation of angular correlation between Rydberg electrons in the Ba n’l’nl autoionizing series
US5048045A (en) Automatic preionization pulse laser
US7916838B2 (en) Betatron bi-directional electron injector
US4949354A (en) Laser apparatus having a discharge triggering device inside a laser tube
US6795462B1 (en) Gas laser
US4024465A (en) Generation of corona for laser excitation
US4211983A (en) High energy electron beam driven laser
JP4631716B2 (en) Discharge plasma generation auxiliary device
US4596017A (en) Electron beam method and apparatus for obtaining uniform discharges in electrically pumped gas lasers
US3757251A (en) Laser direct current auxiliary ionization of an axially excited flowing gas
JP3103181B2 (en) Fast atom beam source
JP2734191B2 (en) Laser device
JPS63211598A (en) Plasma x-ray generation device
Gleizer et al. Multicapillary cathode controlled by a ferroelectric plasma source
EP3196918B1 (en) Pulsed x-ray source comprising a low pressure wire ion plasma discharge source
RU849948C (en) Electron beam laser
Baranov et al. Development of excitation system for a large-area high-pressure CO2-amplifier
JPH06139978A (en) Electron cyclotron resonance ion source of pulse driven type
JP2827680B2 (en) Metal vapor laser device

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3051930

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term