JP3340417B2 - ヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器と高周波放電型励起酸素発生方法 - Google Patents
ヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器と高周波放電型励起酸素発生方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてヨウ素レ
ーザー装置に供給される励起酸素を発生させる装置と方
法に関し、とくに、高周波放電型の励起酸素生成器に関
する。
ーザー装置に供給される励起酸素を発生させる装置と方
法に関し、とくに、高周波放電型の励起酸素生成器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ヨウ素レーザーは、光の質が良く、ファ
イバー導光が良いことより、産業用レーザーとしての利
用が期待されている。
イバー導光が良いことより、産業用レーザーとしての利
用が期待されている。
【０００３】従来、ヨウ素レーザーは、図１および図２
に示す化学励起酸素発生器２１を有するヨウ素レーザー
装置２０により発振されている。この化学励起酸素生成
器２１においては、図１および図２に示すように、過酸
化水素水に水酸化ナトリウム溶液を加え、この混合溶液
中に塩素ガスがバブリングされて一重項励起酸素（Ｏ2
（1Δ））（以下、単に励起酸素ということもある）が
生成される。この生成された励起酸素は、湿式法により
生成されるので、生成された励起酸素には水分が含まれ
ている。そのため、水蒸気トラップ２２が設けられて励
起酸素中の水分の除去がなされている。
に示す化学励起酸素発生器２１を有するヨウ素レーザー
装置２０により発振されている。この化学励起酸素生成
器２１においては、図１および図２に示すように、過酸
化水素水に水酸化ナトリウム溶液を加え、この混合溶液
中に塩素ガスがバブリングされて一重項励起酸素（Ｏ2
（1Δ））（以下、単に励起酸素ということもある）が
生成される。この生成された励起酸素は、湿式法により
生成されるので、生成された励起酸素には水分が含まれ
ている。そのため、水蒸気トラップ２２が設けられて励
起酸素中の水分の除去がなされている。
【０００４】この水蒸気トラップ２２は、図２にその概
略が示されるように、回転ディスク２３に励起酸素中に
含まれている水蒸気を氷結させて、それをスクレイパー
（図示せず）により掻き落とすことにより水蒸気を除去
するものである。このため、この水蒸気トラップ２２内
には多数枚の回転ディスク２３が設けられている。その
結果、この水蒸気トラップ２２は大型化するとともに、
回転ディスク２３の冷却に要するエネルギーやその回転
に要するエネルギーの消費も相当なものとなる。そのた
め、当然のことながら設備費およびランニングコストが
増大する。また、原料として使用される塩素ガス、過酸
化水素水および水酸化ナトリウム水溶液も高価であるた
め、これによってもランニングコストが増大する。
略が示されるように、回転ディスク２３に励起酸素中に
含まれている水蒸気を氷結させて、それをスクレイパー
（図示せず）により掻き落とすことにより水蒸気を除去
するものである。このため、この水蒸気トラップ２２内
には多数枚の回転ディスク２３が設けられている。その
結果、この水蒸気トラップ２２は大型化するとともに、
回転ディスク２３の冷却に要するエネルギーやその回転
に要するエネルギーの消費も相当なものとなる。そのた
め、当然のことながら設備費およびランニングコストが
増大する。また、原料として使用される塩素ガス、過酸
化水素水および水酸化ナトリウム水溶液も高価であるた
め、これによってもランニングコストが増大する。
【０００５】それに加えて、励起酸素を生成するために
用いられている塩素ガスがバブリングされた水溶液は、
化学反応によりＮａＣｌが生成し、未反応の過酸化水素
水および水酸化ナトリウム水溶液を循環使用するため
に、廃液処理設備が必要となる。また、塩素ガスのバブ
リングの際の余剰の塩素ガスやバブリングの過程で副産
物として生成される塩化水素ガスも有害ガスであるた
め、その排ガス処理設備も必要となる。この各処理設備
が必要なことも、この化学励起酸素発生器２１を有する
ヨウ素レーザー装置２０の大型化およびコストの増大を
助長している。
用いられている塩素ガスがバブリングされた水溶液は、
化学反応によりＮａＣｌが生成し、未反応の過酸化水素
水および水酸化ナトリウム水溶液を循環使用するため
に、廃液処理設備が必要となる。また、塩素ガスのバブ
リングの際の余剰の塩素ガスやバブリングの過程で副産
物として生成される塩化水素ガスも有害ガスであるた
め、その排ガス処理設備も必要となる。この各処理設備
が必要なことも、この化学励起酸素発生器２１を有する
ヨウ素レーザー装置２０の大型化およびコストの増大を
助長している。
【０００６】このように、化学励起酸素発生器を有する
ヨウ素レーザー装置は、かかる問題を有しているため
に、本発明者等は、化学励起酸素発生器を用いない、い
わゆる乾式のＲＦ放電型励起酸素発生器を有するヨウ素
レーザー装置を開発した（特開平７−２５４７３８号公
報）。このヨウ素レーザー装置を図３に示す。
ヨウ素レーザー装置は、かかる問題を有しているため
に、本発明者等は、化学励起酸素発生器を用いない、い
わゆる乾式のＲＦ放電型励起酸素発生器を有するヨウ素
レーザー装置を開発した（特開平７−２５４７３８号公
報）。このヨウ素レーザー装置を図３に示す。
【０００７】この図に示すＲＦ放電型励起酸素発生器２
５は、ＲＦ放電において、ホローカソードの形態を適当
に選択するとともに、ホローカソードを通過する酸素ガ
スの流速、ホロー内圧力、投入電力などを適当に選択し
てＲＦ放電を行って、プラズマ化されていない中性酸素
とグロー部との間におけるアフターグロープラズマ層に
おいて励起酸素を生成させるものである。
５は、ＲＦ放電において、ホローカソードの形態を適当
に選択するとともに、ホローカソードを通過する酸素ガ
スの流速、ホロー内圧力、投入電力などを適当に選択し
てＲＦ放電を行って、プラズマ化されていない中性酸素
とグロー部との間におけるアフターグロープラズマ層に
おいて励起酸素を生成させるものである。
【０００８】このＲＦ放電型励起酸素発生器２５で生成
された一重項励起酸素は、レーザー発振器２６におい
て、ヨウ素原子へエネルギー移乗しレーザー発振する。
このヨウ素レーザー装置は、ＲＦ放電型励起酸素発生器
２５と、このＲＦ放電型励起酸素発生器２５の下流に設
けられているレーザー発振器２６と、該レーザー発振器
２６の下流に設けられているヨウ素トラップ２７と、該
ヨウ素トラップ２７の下流に設けられているガス循環ブ
ロワー２８と、前記レーザー発振器２６にヨウ素原子を
供給するヨウ素気化器２９と、レーザー発振器２６内を
一定の真空圧に保つための真空ポンプ３０とを備える。
ＲＦ放電型励起酸素発生器２５により一重項励起酸素が
生成され、レーザー発振器２６において、ヨウ素気化器
２９からのヨウ素原子に前記一重項励起酸素のエネルギ
ー移乗がなされてレーザー発振がなされる。
された一重項励起酸素は、レーザー発振器２６におい
て、ヨウ素原子へエネルギー移乗しレーザー発振する。
このヨウ素レーザー装置は、ＲＦ放電型励起酸素発生器
２５と、このＲＦ放電型励起酸素発生器２５の下流に設
けられているレーザー発振器２６と、該レーザー発振器
２６の下流に設けられているヨウ素トラップ２７と、該
ヨウ素トラップ２７の下流に設けられているガス循環ブ
ロワー２８と、前記レーザー発振器２６にヨウ素原子を
供給するヨウ素気化器２９と、レーザー発振器２６内を
一定の真空圧に保つための真空ポンプ３０とを備える。
ＲＦ放電型励起酸素発生器２５により一重項励起酸素が
生成され、レーザー発振器２６において、ヨウ素気化器
２９からのヨウ素原子に前記一重項励起酸素のエネルギ
ー移乗がなされてレーザー発振がなされる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、以上のＲ
Ｆ放電型励起酸素発生器を備えるヨウ素レーザー装置を
試作した。しかしながら、図に示すＲＦ放電型励起酸素
発生器を備えるヨウ素レーザー装置では、実際にヨウ素
レーザーを発振することができなかった。それは、ＲＦ
放電型励起酸素発生器が効率よく一重項励起酸素を生成
できなかったからである。
Ｆ放電型励起酸素発生器を備えるヨウ素レーザー装置を
試作した。しかしながら、図に示すＲＦ放電型励起酸素
発生器を備えるヨウ素レーザー装置では、実際にヨウ素
レーザーを発振することができなかった。それは、ＲＦ
放電型励起酸素発生器が効率よく一重項励起酸素を生成
できなかったからである。
【００１０】本発明は、効率よく励起酸素を発生してヨ
ウ素レーザーを発振させることを目的に開発したもの
で、本発明の重要な目的は、効率よく励起酸素を発生で
きるヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器を
提供することにある。
ウ素レーザーを発振させることを目的に開発したもの
で、本発明の重要な目的は、効率よく励起酸素を発生で
きるヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器を
提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のヨウ素レーザー
用の高周波放電型励起酸素発生器は、プラズマチャンネ
ル３を開口しているホローカソード２と、このホローカ
ソード２を貫通してなるプラズマチャンネル３の排出側
にホローカソード２に対して絶縁して配設しているアノ
ード４と、このアノード４とホローカソード２との間に
高周波電力を供給する高周波電源５とを備える。この励
起酸素発生器は、ホローカソード２のプラズマチャンネ
ル３に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに他のガスを混合してな
る混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成する。
用の高周波放電型励起酸素発生器は、プラズマチャンネ
ル３を開口しているホローカソード２と、このホローカ
ソード２を貫通してなるプラズマチャンネル３の排出側
にホローカソード２に対して絶縁して配設しているアノ
ード４と、このアノード４とホローカソード２との間に
高周波電力を供給する高周波電源５とを備える。この励
起酸素発生器は、ホローカソード２のプラズマチャンネ
ル３に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに他のガスを混合してな
る混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成する。
【００１２】さらに、高周波放電型励起酸素発生器は、
ホローカソード２のプラズマチャンネル３の供給側に、
プラズマチャンネル３の中心に向かってＮＯガスを供給
するインジェクタ１０を配設している。インジェクタ１
０は、プラズマチャンネル３の中心部分にＮＯガスを供
給する。ここに供給されるＮＯガスは、プラズマチャン
ネル３において窒素と酸素に解離されることなく、効率
よく励起され、そのエネルギーでＯ2ガスを励起して励
起酸素とする。
ホローカソード２のプラズマチャンネル３の供給側に、
プラズマチャンネル３の中心に向かってＮＯガスを供給
するインジェクタ１０を配設している。インジェクタ１
０は、プラズマチャンネル３の中心部分にＮＯガスを供
給する。ここに供給されるＮＯガスは、プラズマチャン
ネル３において窒素と酸素に解離されることなく、効率
よく励起され、そのエネルギーでＯ2ガスを励起して励
起酸素とする。
【００１３】高周波放電型励起酸素発生器は、Ｎ2ガス
とＮＯガスとＯ2ガスをインジェクタ１０のプラズマチ
ャンネル３に供給して、Ｎ2ガスとＮＯガスでＯ2ガスを
励起して励起酸素とする。請求項１の励起酸素発生器
が、Ｎ2ガスではなくて、ＮＯガスをプラズマチャンネ
ル３の中心に供給しているのは、ＮＯガスの解離エネル
ギーがＮ2ガスのそれよりも小さくて、解離されやすい
からである。ＮＯガスの解離エネルギーは６．４７９ｅ
Ｖ、Ｎ2ガスの解離エネルギーは９．７６０ｅＶであ
る。解離エネルギーが小さいＮＯガスが解離されると、
窒素と酸素となってＯ2ガスを励起酸素にできなくな
る。
とＮＯガスとＯ2ガスをインジェクタ１０のプラズマチ
ャンネル３に供給して、Ｎ2ガスとＮＯガスでＯ2ガスを
励起して励起酸素とする。請求項１の励起酸素発生器
が、Ｎ2ガスではなくて、ＮＯガスをプラズマチャンネ
ル３の中心に供給しているのは、ＮＯガスの解離エネル
ギーがＮ2ガスのそれよりも小さくて、解離されやすい
からである。ＮＯガスの解離エネルギーは６．４７９ｅ
Ｖ、Ｎ2ガスの解離エネルギーは９．７６０ｅＶであ
る。解離エネルギーが小さいＮＯガスが解離されると、
窒素と酸素となってＯ2ガスを励起酸素にできなくな
る。
【００１４】請求項１の発生器は、解離されやすいＮＯ
ガスを、インジェクタ１０でプラズマチャンネル３の中
心部分に供給する。プラズマチャンネル３の中心部分は
電子密度が低いので、電子に励起されて解離される確率
が少ない。このため、ここに供給されるＮＯガスは、解
離されることなくＯ2ガスを励起した励起酸素とするこ
とができる。
ガスを、インジェクタ１０でプラズマチャンネル３の中
心部分に供給する。プラズマチャンネル３の中心部分は
電子密度が低いので、電子に励起されて解離される確率
が少ない。このため、ここに供給されるＮＯガスは、解
離されることなくＯ2ガスを励起した励起酸素とするこ
とができる。
【００１５】Ｎ2ガスは、解離エネルギーが大きいの
で、プラズマチャンネル３の電子密度が高い領域を通過
しても、解離される確率が低い。さらに、仮に解離され
ても窒素であるから、Ｎ2ガスとなってＯ2ガスを励起で
きる。このため、Ｎ2ガスではなくて、解離エネルギー
の小さいＮＯガスをプラズマチャンネル３の中心に供給
して、Ｎ2ガスとＮＯガスの両方でＯ2ガスを励起した励
起酸素とすることができる。
で、プラズマチャンネル３の電子密度が高い領域を通過
しても、解離される確率が低い。さらに、仮に解離され
ても窒素であるから、Ｎ2ガスとなってＯ2ガスを励起で
きる。このため、Ｎ2ガスではなくて、解離エネルギー
の小さいＮＯガスをプラズマチャンネル３の中心に供給
して、Ｎ2ガスとＮＯガスの両方でＯ2ガスを励起した励
起酸素とすることができる。
【００１６】インジェクタ１０は、好ましくは、ホロー
カソード２のプラズマチャンネル３に向かって細く絞っ
てなる円錐状として、ＮＯガスを効率よく絞ってプラズ
マチャンネル３の中心部分に供給することができる。ま
た、インジェクタ１０はアルミニウムで製作することが
できる。
カソード２のプラズマチャンネル３に向かって細く絞っ
てなる円錐状として、ＮＯガスを効率よく絞ってプラズ
マチャンネル３の中心部分に供給することができる。ま
た、インジェクタ１０はアルミニウムで製作することが
できる。
【００１７】さらに、本発明の請求項５の高周波放電型
励起酸素発生器は、アノード４を筒状として、この筒状
アノード４に、外側から内側に貫通してインジェクタ孔
１１を開口している。インジェクタ孔１１は、ＮＯ2ガ
スをアノード４の内側に噴射する。高周波放電型励起酸
素発生器１は、プラズマチャンネル３において、酸素が
その解離エネルギー５．１１６Ｖ以上のエネルギーを放
電により得ることで、Ｏが発生する。ここで発生したＯ
は、オゾンを発生させて、励起酸素の発生効率を低下さ
せる。インジェクタ孔１１からアノード４の内部に噴射
されるＮＯ2ガスは、以下の式でアノード４の内部で発
生したＯを除去する。Ｏ＋ＮＯ2→ＮＯ＋Ｏ2
励起酸素発生器は、アノード４を筒状として、この筒状
アノード４に、外側から内側に貫通してインジェクタ孔
１１を開口している。インジェクタ孔１１は、ＮＯ2ガ
スをアノード４の内側に噴射する。高周波放電型励起酸
素発生器１は、プラズマチャンネル３において、酸素が
その解離エネルギー５．１１６Ｖ以上のエネルギーを放
電により得ることで、Ｏが発生する。ここで発生したＯ
は、オゾンを発生させて、励起酸素の発生効率を低下さ
せる。インジェクタ孔１１からアノード４の内部に噴射
されるＮＯ2ガスは、以下の式でアノード４の内部で発
生したＯを除去する。Ｏ＋ＮＯ2→ＮＯ＋Ｏ2
【００１８】さらに、筒状のアノード４に開口している
インジェクタ孔１１は、不活性な冷却用ガスをアノード
４の内側に噴射して、プラズマジェット８を冷却して励
起酸素を効率よく発生させることもできる。不活性な冷
却用ガスとして、アルゴン、ヘリウム、Ｎ2ガス等が使
用できる。
インジェクタ孔１１は、不活性な冷却用ガスをアノード
４の内側に噴射して、プラズマジェット８を冷却して励
起酸素を効率よく発生させることもできる。不活性な冷
却用ガスとして、アルゴン、ヘリウム、Ｎ2ガス等が使
用できる。
【００１９】さらに、本発明の請求項７の高周波放電型
励起酸素発生器は、アノード４の内側に生成されるプラ
ズマジェット８の方向に磁界をかけている。磁界は、ア
ノード４の外側に励磁コイル１２を配設し、この励磁コ
イル１２に通電して、あるいは、アノード４の外側に永
久磁石１３を配設して、アノード４の内部に磁界をかけ
ることができる。プラズマジェット８の方向の磁界は、
荷電粒子にローレンツ力による求心力を与え、プラズマ
ジェット８を細く絞ってエネルギー効率を向上して励起
酸素をより効率よく発生させる。
励起酸素発生器は、アノード４の内側に生成されるプラ
ズマジェット８の方向に磁界をかけている。磁界は、ア
ノード４の外側に励磁コイル１２を配設し、この励磁コ
イル１２に通電して、あるいは、アノード４の外側に永
久磁石１３を配設して、アノード４の内部に磁界をかけ
ることができる。プラズマジェット８の方向の磁界は、
荷電粒子にローレンツ力による求心力を与え、プラズマ
ジェット８を細く絞ってエネルギー効率を向上して励起
酸素をより効率よく発生させる。
【００２０】さらに、本発明の請求項８の高周波放電型
励起酸素発生方法は、プラズマチャンネル３を開口して
いるホローカソード２と、ホローカソード２を貫通して
いるプラズマチャンネル３の排出側にホローカソード２
に対して絶縁して配設してなるアノード４との間に高周
波電力を供給し、ホローカソード２のプラズマチャンネ
ル３に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに他のガスを混合してな
る混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成する。さ
らに、本発明の高周波放電型励起酸素発生方法は、ホロ
ーカソード２のプラズマチャンネル３の供給側で、プラ
ズマチャンネル３の中心にＮＯガスを供給する。
励起酸素発生方法は、プラズマチャンネル３を開口して
いるホローカソード２と、ホローカソード２を貫通して
いるプラズマチャンネル３の排出側にホローカソード２
に対して絶縁して配設してなるアノード４との間に高周
波電力を供給し、ホローカソード２のプラズマチャンネ
ル３に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに他のガスを混合してな
る混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成する。さ
らに、本発明の高周波放電型励起酸素発生方法は、ホロ
ーカソード２のプラズマチャンネル３の供給側で、プラ
ズマチャンネル３の中心にＮＯガスを供給する。
【００２１】本発明の高周波放電型励起酸素発生方法
は、好ましくは、ＮＯガスをホローカソード２のプラズ
マチャンネル３の中心部に供給し、Ｏ2ガスを含むガス
をプラズマチャンネル３の周囲に供給する。
は、好ましくは、ＮＯガスをホローカソード２のプラズ
マチャンネル３の中心部に供給し、Ｏ2ガスを含むガス
をプラズマチャンネル３の周囲に供給する。
【００２２】さらに、本発明の高周波放電型励起酸素発
生方法は、ＮＯ2ガスをアノード４の内側に噴射するこ
とができる。さらに、本発明の高周波放電型励起酸素発
生方法は、アノード４の内側に不活性な冷却用ガスを噴
射してプラズマジェット８を冷却することもできる。さ
らにまた、本発明の高周波放電型励起酸素発生方法は、
アノード４の内側に生成されるプラズマジェット８の方
向に磁界をかけることもできる。
生方法は、ＮＯ2ガスをアノード４の内側に噴射するこ
とができる。さらに、本発明の高周波放電型励起酸素発
生方法は、アノード４の内側に不活性な冷却用ガスを噴
射してプラズマジェット８を冷却することもできる。さ
らにまた、本発明の高周波放電型励起酸素発生方法は、
アノード４の内側に生成されるプラズマジェット８の方
向に磁界をかけることもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するためのヨウ素レーザー用の高周
波放電型励起酸素発生器を例示するものであって、本発
明は高周波放電型励起酸素発生器を下記のものに特定し
ない。
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するためのヨウ素レーザー用の高周
波放電型励起酸素発生器を例示するものであって、本発
明は高周波放電型励起酸素発生器を下記のものに特定し
ない。
【００２４】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決す
るための手段の欄」に示される部材に付記している。た
だ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に
特定するものでは決してない。
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決す
るための手段の欄」に示される部材に付記している。た
だ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に
特定するものでは決してない。
【００２５】図４ないし図６に示す高周波放電型励起酸
素発生器１は、中心にプラズマチャンネル３を開口して
いるホローカソード２と、このホローカソード２を貫通
してなるプラズマチャンネル３の排出側にホローカソー
ド２に対して絶縁して配設してなるアノード４と、この
アノード４とホローカソード２との間に高周波電力を供
給する高周波電源５とを備える。この高周波放電型励起
酸素発生器１は、ホローカソード２のプラズマチャンネ
ル３に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに他のガスを混合してな
る混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成する。一
重項励起酸素はヨウ素レーザー発振器に供給されて、ヨ
ウ素レーザーを発振させる。
素発生器１は、中心にプラズマチャンネル３を開口して
いるホローカソード２と、このホローカソード２を貫通
してなるプラズマチャンネル３の排出側にホローカソー
ド２に対して絶縁して配設してなるアノード４と、この
アノード４とホローカソード２との間に高周波電力を供
給する高周波電源５とを備える。この高周波放電型励起
酸素発生器１は、ホローカソード２のプラズマチャンネ
ル３に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに他のガスを混合してな
る混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成する。一
重項励起酸素はヨウ素レーザー発振器に供給されて、ヨ
ウ素レーザーを発振させる。
【００２６】ホローカソード２はアルミニウム製で、全
体を円筒状として先端に厚い閉塞部６を設け、この閉塞
部６の中心を貫通して、プラズマチャンネル３を開口し
ている。ホローカソード２は、アノード４との間で高周
波放電されるので導電製の金属で製作される。アルミニ
ウム製のホローカソード２は、効率よく励起酸素を発生
できる。それは、励起酸素がアルミニウムに接触して
も、酸素を励起状態に保持できるからである。
体を円筒状として先端に厚い閉塞部６を設け、この閉塞
部６の中心を貫通して、プラズマチャンネル３を開口し
ている。ホローカソード２は、アノード４との間で高周
波放電されるので導電製の金属で製作される。アルミニ
ウム製のホローカソード２は、効率よく励起酸素を発生
できる。それは、励起酸素がアルミニウムに接触して
も、酸素を励起状態に保持できるからである。
【００２７】閉塞部６は、厚さを約４ｍｍ、プラズマチ
ャンネル３の内径を約３ｍｍとする。ただし、本発明の
発生器は、ホローカソード２の閉塞部６の厚さと、プラ
ズマチャンネル３の大きさを特定しない。閉塞部の厚さ
は、たとえば、２〜３０ｍｍ、好ましくは３〜２０ｍｍ
とすることもでき、プラズマチャンネルの内径は１．５
〜２０ｍｍ、好ましくは２〜１０ｍｍとすることもでき
る。
ャンネル３の内径を約３ｍｍとする。ただし、本発明の
発生器は、ホローカソード２の閉塞部６の厚さと、プラ
ズマチャンネル３の大きさを特定しない。閉塞部の厚さ
は、たとえば、２〜３０ｍｍ、好ましくは３〜２０ｍｍ
とすることもでき、プラズマチャンネルの内径は１．５
〜２０ｍｍ、好ましくは２〜１０ｍｍとすることもでき
る。
【００２８】アノード４もホローカソード２と同じ理由
でアルミニウムで製作される。アノード４は、絶縁材７
を介してホローカソード２に固定される。図のアノード
４は円筒状で、ホローカソード２のプラズマチャンネル
３と同軸に配設されている。図のアノード４は下端を絶
縁材７で気密に閉塞している。絶縁材７は、ホローカソ
ード２の上端に気密に連結されて、アノード４をホロー
カソード２に固定している。絶縁材７は、セラミックや
耐熱性のプラスチックで製作される。
でアルミニウムで製作される。アノード４は、絶縁材７
を介してホローカソード２に固定される。図のアノード
４は円筒状で、ホローカソード２のプラズマチャンネル
３と同軸に配設されている。図のアノード４は下端を絶
縁材７で気密に閉塞している。絶縁材７は、ホローカソ
ード２の上端に気密に連結されて、アノード４をホロー
カソード２に固定している。絶縁材７は、セラミックや
耐熱性のプラスチックで製作される。
【００２９】アノード４は、内径がプラズマチャンネル
３よりも大きく、図に示すように、プラズマチャンネル
３からプラズマジェット８を内部に噴射できる形状とし
ている。アノード４から噴射されるプラズマジェット８
は、Ｏ2ガスを励起して一重項励起酸素を発生させる。
一重項励起酸素は、ヨウ素レーザー発振器に供給され
て、ヨウ素レーザーを発振させる。したがって、アノー
ド４の先端開口部は、ヨウ素レーザー発振器に連結され
る。
３よりも大きく、図に示すように、プラズマチャンネル
３からプラズマジェット８を内部に噴射できる形状とし
ている。アノード４から噴射されるプラズマジェット８
は、Ｏ2ガスを励起して一重項励起酸素を発生させる。
一重項励起酸素は、ヨウ素レーザー発振器に供給され
て、ヨウ素レーザーを発振させる。したがって、アノー
ド４の先端開口部は、ヨウ素レーザー発振器に連結され
る。
【００３０】高周波電源５は、マッチング回路９を介し
てアノード４とホローカソード２とに高周波電力を供給
する。この高周波電源５の周波数は、好ましくは１ＭＨ
ｚ〜５００ＭＨｚ、好ましくはの５ＭＨｚ〜３００ＭＨ
ｚ、さらに好ましくは１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚとす
る。高周波電源５の出力は、約１００Ｗとする。ただ
し、高周波電源の最適出力は、ホローカソードやアノー
ドの形状、さらに、励起酸素の発生量により変化するの
で、励起酸素の発生量を多くする場合、あるいは、ホロ
ーカソードやアノードを大きくする場合は、高周波電源
の出力を大きくする。高周波電源５は、出力を効率よく
アノード４とホローカソード２に伝達するたるに、マッ
チング回路９を出力側に連結している。マッチング回路
９は、高周波電源５の出力インピーダンスとホローカソ
ード２とアノード４との間のインピーダンスとを整合さ
せて、効率よく高周波電力をホローカソード２とアノー
ド４とに供給する。
てアノード４とホローカソード２とに高周波電力を供給
する。この高周波電源５の周波数は、好ましくは１ＭＨ
ｚ〜５００ＭＨｚ、好ましくはの５ＭＨｚ〜３００ＭＨ
ｚ、さらに好ましくは１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚとす
る。高周波電源５の出力は、約１００Ｗとする。ただ
し、高周波電源の最適出力は、ホローカソードやアノー
ドの形状、さらに、励起酸素の発生量により変化するの
で、励起酸素の発生量を多くする場合、あるいは、ホロ
ーカソードやアノードを大きくする場合は、高周波電源
の出力を大きくする。高周波電源５は、出力を効率よく
アノード４とホローカソード２に伝達するたるに、マッ
チング回路９を出力側に連結している。マッチング回路
９は、高周波電源５の出力インピーダンスとホローカソ
ード２とアノード４との間のインピーダンスとを整合さ
せて、効率よく高周波電力をホローカソード２とアノー
ド４とに供給する。
【００３１】さらに、図４に示すホローカソード２は、
プラズマチャンネル３の供給側、図においてプラズマジ
ェット８の下方に、プラズマチャンネル３の中心に向か
ってＮＯガスを供給するインジェクタ１０を配設してい
る。インジェクタ１０はアルミニウムで製作される。図
のインジェクタ１０は、ホローカソード２のプラズマチ
ャンネル３に向かって次第に細く絞っている円錐状であ
る。ただ、インジェクタは、必ずしも円錐状に形成する
必要はなく、ＮＯガスをプラズマチャンネルの中心に供
給できる全ての形状とすることができる。たとえば、先
端に向かって次第に細くなるエクスポーネンシャルホー
ンの形状とすることもできる。
プラズマチャンネル３の供給側、図においてプラズマジ
ェット８の下方に、プラズマチャンネル３の中心に向か
ってＮＯガスを供給するインジェクタ１０を配設してい
る。インジェクタ１０はアルミニウムで製作される。図
のインジェクタ１０は、ホローカソード２のプラズマチ
ャンネル３に向かって次第に細く絞っている円錐状であ
る。ただ、インジェクタは、必ずしも円錐状に形成する
必要はなく、ＮＯガスをプラズマチャンネルの中心に供
給できる全ての形状とすることができる。たとえば、先
端に向かって次第に細くなるエクスポーネンシャルホー
ンの形状とすることもできる。
【００３２】図のインジェクタ１０は、プラズマチャン
ネル３の中心部分にＮＯガスを供給するために、先端開
口部の大きさを、プラズマチャンネル３の内径よりも小
さく絞っている。インジェクタ１０は、先端開口部の面
積を、好ましくは、プラズマチャンネル３の開口面積の
１０〜５０％、さらに好ましくは、１０〜４０％、最適
には約２５％とする。さらに、インジェクタ１０は、先
端をプラズマチャンネル３の開口部まで接近させ、ある
いは、プラズマチャンネル３の開口部から内部まで挿入
する。
ネル３の中心部分にＮＯガスを供給するために、先端開
口部の大きさを、プラズマチャンネル３の内径よりも小
さく絞っている。インジェクタ１０は、先端開口部の面
積を、好ましくは、プラズマチャンネル３の開口面積の
１０〜５０％、さらに好ましくは、１０〜４０％、最適
には約２５％とする。さらに、インジェクタ１０は、先
端をプラズマチャンネル３の開口部まで接近させ、ある
いは、プラズマチャンネル３の開口部から内部まで挿入
する。
【００３３】この図の高周波放電型励起酸素発生器１
は、ホローカソード２の下端開口部に、ガス供給源（図
示せず）からＯ2ガスを供給し、あるいは、Ｏ2ガスとＮ
2ガスの混合ガスを供給し、インジェクタ１０にはＮＯ
ガス供給源（図示せず）からＮＯガスを供給する。供給
されたＮＯガスは、プラズマチャンネル３の中心部分に
供給され、その外側にＯ2ガス、あるいは、Ｏ2ガスとＮ
2ガスの混合ガスが供給される。プラズマチャンネル３
に供給されるガスは、プラズマチャンネル３からアノー
ド４の内部に噴出される。
は、ホローカソード２の下端開口部に、ガス供給源（図
示せず）からＯ2ガスを供給し、あるいは、Ｏ2ガスとＮ
2ガスの混合ガスを供給し、インジェクタ１０にはＮＯ
ガス供給源（図示せず）からＮＯガスを供給する。供給
されたＮＯガスは、プラズマチャンネル３の中心部分に
供給され、その外側にＯ2ガス、あるいは、Ｏ2ガスとＮ
2ガスの混合ガスが供給される。プラズマチャンネル３
に供給されるガスは、プラズマチャンネル３からアノー
ド４の内部に噴出される。
【００３４】この状態で、高周波電源５から高周波電力
が供給されると高周波放電が起こり、図において点線で
示す領域に、プラズマジェット８が形成される。プラズ
マジェット８は、プラズマチャンネル３からアノード４
の中心に向かって噴射する形状で形成される。このと
き、酸素分子への電子からのエネルギー移乗が起こっ
て、一重項励起酸素が生成される。高周波放電型励起酸
素発生器１は、プラズマジェット８で生成された一重項
励起酸素を取り出してヨウ素レーザーに供給するもので
ある。
が供給されると高周波放電が起こり、図において点線で
示す領域に、プラズマジェット８が形成される。プラズ
マジェット８は、プラズマチャンネル３からアノード４
の中心に向かって噴射する形状で形成される。このと
き、酸素分子への電子からのエネルギー移乗が起こっ
て、一重項励起酸素が生成される。高周波放電型励起酸
素発生器１は、プラズマジェット８で生成された一重項
励起酸素を取り出してヨウ素レーザーに供給するもので
ある。
【００３５】図４の実施例において、プラズマチャンネ
ル３の内径を３ｍｍ、閉塞部６の厚さを４ｍｍ、Ｏ2ガ
スの流量を２００ｓｃｃｍ、ＮＯガスの流量を４０ｓｃ
ｃｍとし、ホローカソード２に供給する混合ガスの圧力
を５０Ｔｏｒｒ、アノード４内の圧力を０．５Ｔｏｒ
ｒ、高周波電源５の出力を２００Ｗ、高周波電源５の周
波数を１００ＭＨｚとして、効率よく一重項励起酸素が
得られる。ただし、流量を示すｓｃｃｍは、１５℃、７
５０ｔｏｒｒにおける１分間の流量をｃｃで表したもの
である。プラズマチャンネルにＯ2ガスに加えてＮ2ガス
を供給する場合、Ｎ2ガスの流量は１ｓｃｃｍとする。
ル３の内径を３ｍｍ、閉塞部６の厚さを４ｍｍ、Ｏ2ガ
スの流量を２００ｓｃｃｍ、ＮＯガスの流量を４０ｓｃ
ｃｍとし、ホローカソード２に供給する混合ガスの圧力
を５０Ｔｏｒｒ、アノード４内の圧力を０．５Ｔｏｒ
ｒ、高周波電源５の出力を２００Ｗ、高周波電源５の周
波数を１００ＭＨｚとして、効率よく一重項励起酸素が
得られる。ただし、流量を示すｓｃｃｍは、１５℃、７
５０ｔｏｒｒにおける１分間の流量をｃｃで表したもの
である。プラズマチャンネルにＯ2ガスに加えてＮ2ガス
を供給する場合、Ｎ2ガスの流量は１ｓｃｃｍとする。
【００３６】図５に示す高周波放電型励起酸素発生器１
は、筒状であるアノード４に、外側から内側に貫通して
インジェクタ孔１１を開口している。インジェクタ孔１
１は、図においてアノード４の下部、いいかえると、プ
ラズマチャンネル３の開口部に接近する位置に開口して
いる。さらに、図のインジェクタ孔１１は、アノード４
を半径方向に貫通するように開口している。インジェク
タ孔１１は、ひとつまたは複数に設けられる。
は、筒状であるアノード４に、外側から内側に貫通して
インジェクタ孔１１を開口している。インジェクタ孔１
１は、図においてアノード４の下部、いいかえると、プ
ラズマチャンネル３の開口部に接近する位置に開口して
いる。さらに、図のインジェクタ孔１１は、アノード４
を半径方向に貫通するように開口している。インジェク
タ孔１１は、ひとつまたは複数に設けられる。
【００３７】インジェクタ孔１１からは、ＮＯ2ガスま
たは不活性な冷却用ガスのいずれかまたは両方がアノー
ド４の内部に噴射される。インジェクタ孔１１は、好ま
しくはＮＯ2ガスと不活性な冷却用ガスの両方をアノー
ド４の内部に噴射する。ＮＯ2ガスと不活性な冷却用ガ
スの両方を噴射するアノード４は、複数のインジェクタ
孔１１を開口して、ＮＯ2ガスと不活性な冷却用ガスと
を別々に噴射する。ただし、インジェクタ孔は、ＮＯ2
ガスと不活性な冷却用ガスとを混合して噴射することも
できる。
たは不活性な冷却用ガスのいずれかまたは両方がアノー
ド４の内部に噴射される。インジェクタ孔１１は、好ま
しくはＮＯ2ガスと不活性な冷却用ガスの両方をアノー
ド４の内部に噴射する。ＮＯ2ガスと不活性な冷却用ガ
スの両方を噴射するアノード４は、複数のインジェクタ
孔１１を開口して、ＮＯ2ガスと不活性な冷却用ガスと
を別々に噴射する。ただし、インジェクタ孔は、ＮＯ2
ガスと不活性な冷却用ガスとを混合して噴射することも
できる。
【００３８】インジェクタ孔１１からアノード４の内部
に噴射されるＮＯ2ガスは、アノード４の内部で発生す
るＯを除去する。アノード４内でＯが発生すると、これ
がオゾンとなって励起酸素の生成効率を低下させる。Ｎ
Ｏ2ガスがＯを除去すると、オゾン量が少なくなって、
効率よく励起酸素を生成できる。
に噴射されるＮＯ2ガスは、アノード４の内部で発生す
るＯを除去する。アノード４内でＯが発生すると、これ
がオゾンとなって励起酸素の生成効率を低下させる。Ｎ
Ｏ2ガスがＯを除去すると、オゾン量が少なくなって、
効率よく励起酸素を生成できる。
【００３９】さらに、インジェクタ孔１１からアノード
４の内部に噴射される不活性な冷却用ガスは、アノード
４の内部を冷却して励起酸素を効率よく発生させる。し
たがって、不活性な冷却用ガスを噴射する構造も、励起
酸素を効率よく生成できる。不活性な冷却用ガスには、
アルゴンを使用する。ただし、このガスには、ヘリウム
やＮ2ガス等も使用できる。
４の内部に噴射される不活性な冷却用ガスは、アノード
４の内部を冷却して励起酸素を効率よく発生させる。し
たがって、不活性な冷却用ガスを噴射する構造も、励起
酸素を効率よく生成できる。不活性な冷却用ガスには、
アルゴンを使用する。ただし、このガスには、ヘリウム
やＮ2ガス等も使用できる。
【００４０】インジェクタ孔１１は、図示しないガス源
に連結されて、ＮＯ2ガスや不活性な冷却用ガスをアノ
ード４の内部に噴射する。この図の高周波放電型励起酸
素発生器１は、ＮＯ2ガスの流量の流量を、好ましくは
２０ｓｃｃｍ、不活性な冷却用ガスの流量を、好ましく
は４０ｓｃｃｍとする。
に連結されて、ＮＯ2ガスや不活性な冷却用ガスをアノ
ード４の内部に噴射する。この図の高周波放電型励起酸
素発生器１は、ＮＯ2ガスの流量の流量を、好ましくは
２０ｓｃｃｍ、不活性な冷却用ガスの流量を、好ましく
は４０ｓｃｃｍとする。
【００４１】図５の高周波放電型励起酸素発生器１は、
インジェクタがないので、ホローカソード２のプラズマ
チャンネル３にはＯ2ガスとＮＯガスとを混合したガス
を供給する。ただし、ホローカソードには、Ｏ2ガスと
ＮＯガスに加えて、Ｎ2ガスを添加するガスを供給する
こともできる。この発生器は、プラズマチャンネル３の
内径を３ｍｍ、閉塞部６の厚さを４ｍｍ、Ｏ2ガスの流
量を２００ｓｃｃｍ、ＮＯガスの流量を４０ｓｃｃｍと
し、インジェクタ孔１１から噴射するＮＯ2ガスの流量
を２０ｓｃｃｍ、ホローカソード２に供給する混合ガス
の圧力を５０Ｔｏｒｒ、アノード４内の圧力を０．５Ｔ
ｏｒｒ、高周波電源５の出力を２００Ｗ、高周波電源５
の周波数を１００ＭＨｚとして、効率よく一重項励起酸
素が得られる。ホローカソード２にＮ2ガスを供給する
場合、その流量は１ｓｃｃｍとする。
インジェクタがないので、ホローカソード２のプラズマ
チャンネル３にはＯ2ガスとＮＯガスとを混合したガス
を供給する。ただし、ホローカソードには、Ｏ2ガスと
ＮＯガスに加えて、Ｎ2ガスを添加するガスを供給する
こともできる。この発生器は、プラズマチャンネル３の
内径を３ｍｍ、閉塞部６の厚さを４ｍｍ、Ｏ2ガスの流
量を２００ｓｃｃｍ、ＮＯガスの流量を４０ｓｃｃｍと
し、インジェクタ孔１１から噴射するＮＯ2ガスの流量
を２０ｓｃｃｍ、ホローカソード２に供給する混合ガス
の圧力を５０Ｔｏｒｒ、アノード４内の圧力を０．５Ｔ
ｏｒｒ、高周波電源５の出力を２００Ｗ、高周波電源５
の周波数を１００ＭＨｚとして、効率よく一重項励起酸
素が得られる。ホローカソード２にＮ2ガスを供給する
場合、その流量は１ｓｃｃｍとする。
【００４２】さらに、インジェクタ孔１１からプラズマ
ジェット８に向かって噴射するガスをＮＯ2ガスから、
アルゴン、ヘリウムガス等の不活性な冷却用ガスに変更
し、その噴射流量を４０ｓｃｃｍとする以外、前述の同
じようにして、一重項励起酸素を効率よく発生できる。
さらに、インジェクタ孔１１からプラズマジェット８に
向かって噴射するガスを、流量を１０ｓｃｃｍとするＮ
Ｏ2ガスと、流量を２０ｓｃｃｍとする不活性な冷却用
ガスとしても、一重項励起酸素を効率よく発生できる。
ジェット８に向かって噴射するガスをＮＯ2ガスから、
アルゴン、ヘリウムガス等の不活性な冷却用ガスに変更
し、その噴射流量を４０ｓｃｃｍとする以外、前述の同
じようにして、一重項励起酸素を効率よく発生できる。
さらに、インジェクタ孔１１からプラズマジェット８に
向かって噴射するガスを、流量を１０ｓｃｃｍとするＮ
Ｏ2ガスと、流量を２０ｓｃｃｍとする不活性な冷却用
ガスとしても、一重項励起酸素を効率よく発生できる。
【００４３】さらに、図６に示す高周波放電型励起酸素
発生器１は、アノード４の外側に励磁コイル１２を配設
して、アノード４の内部に磁界をかけている。磁界をか
ける方向は、図の矢印で示すように、プラズマジェット
８が噴射される方向である。アノード４内における磁界
の強度は、好ましくは１００００ガウスとする。ただ、
アノード内の磁界は、１０００〜５００００ガウスとす
ることもできる。磁界は、プラズマジェット８を細く絞
ってエネルギー効率を向上させて励起酸素をより効率よ
く発生させるので、強くしてプラズマジェット８をより
効率よく集束できる。
発生器１は、アノード４の外側に励磁コイル１２を配設
して、アノード４の内部に磁界をかけている。磁界をか
ける方向は、図の矢印で示すように、プラズマジェット
８が噴射される方向である。アノード４内における磁界
の強度は、好ましくは１００００ガウスとする。ただ、
アノード内の磁界は、１０００〜５００００ガウスとす
ることもできる。磁界は、プラズマジェット８を細く絞
ってエネルギー効率を向上させて励起酸素をより効率よ
く発生させるので、強くしてプラズマジェット８をより
効率よく集束できる。
【００４４】励磁コイル１２で磁界をかける構造は、励
磁コイル１２に流す電流とコイルの巻数で磁界の強度を
制御できる。本発明の高周波放電型励起酸素発生器は、
図７に示すように、永久磁石１３を使用して、プラズマ
ジェット８に磁界をかけることもできる。この構造は、
電力を消費しないで、プラズマジェット８に磁界をかけ
ることができる。
磁コイル１２に流す電流とコイルの巻数で磁界の強度を
制御できる。本発明の高周波放電型励起酸素発生器は、
図７に示すように、永久磁石１３を使用して、プラズマ
ジェット８に磁界をかけることもできる。この構造は、
電力を消費しないで、プラズマジェット８に磁界をかけ
ることができる。
【００４５】図６の高周波放電型励起酸素発生器１は、
インジェクタがないので、ホローカソード２には、Ｏ2
ガスとＮＯガスとを混合したガスを供給する。ただし、
ホローカソードにはＯ2ガスとＮＯガスとＮ2ガスの混合
ガスを供給することもできる。さらに、この発生器は、
インジェクタ孔もないので、インジェクタ孔からＮＯ2
ガスや不活性な冷却用ガスを供給しない。この発生器
は、プラズマチャンネル３の内径を３ｍｍ、閉塞部６の
厚さを４ｍｍ、Ｏ2ガスの流量を２００ｓｃｃｍ、ＮＯ
ガスの流量を４０ｓｃｃｍとし、ホローカソード２に供
給する混合ガスの圧力を５０Ｔｏｒｒ、アノード４内の
圧力を０．５Ｔｏｒｒ、高周波電源５の出力を２００
Ｗ、高周波電源５の周波数を１００ＭＨｚ、アノード４
内の磁界を１００００ガウスとして、効率よく一重項励
起酸素が得られる。ホローカソード２にＮ2ガスを供給
する場合、その流量は１ｓｃｃｍとする。
インジェクタがないので、ホローカソード２には、Ｏ2
ガスとＮＯガスとを混合したガスを供給する。ただし、
ホローカソードにはＯ2ガスとＮＯガスとＮ2ガスの混合
ガスを供給することもできる。さらに、この発生器は、
インジェクタ孔もないので、インジェクタ孔からＮＯ2
ガスや不活性な冷却用ガスを供給しない。この発生器
は、プラズマチャンネル３の内径を３ｍｍ、閉塞部６の
厚さを４ｍｍ、Ｏ2ガスの流量を２００ｓｃｃｍ、ＮＯ
ガスの流量を４０ｓｃｃｍとし、ホローカソード２に供
給する混合ガスの圧力を５０Ｔｏｒｒ、アノード４内の
圧力を０．５Ｔｏｒｒ、高周波電源５の出力を２００
Ｗ、高周波電源５の周波数を１００ＭＨｚ、アノード４
内の磁界を１００００ガウスとして、効率よく一重項励
起酸素が得られる。ホローカソード２にＮ2ガスを供給
する場合、その流量は１ｓｃｃｍとする。
【００４６】図４ないし図６に示す高周波放電型励起酸
素発生器１は、インジェクタを設け、インジェクタ孔を
設け、あるいはアノードに磁界をかけて効率よく励起酸
素を生成する。したがって、図８に示すように、インジ
ェクタ１０とインジェクタ孔１１を設けて、アノード４
に磁界をかける高周波放電型励起酸素発生器１は、最も
効率よく励起酸素を生成できる。
素発生器１は、インジェクタを設け、インジェクタ孔を
設け、あるいはアノードに磁界をかけて効率よく励起酸
素を生成する。したがって、図８に示すように、インジ
ェクタ１０とインジェクタ孔１１を設けて、アノード４
に磁界をかける高周波放電型励起酸素発生器１は、最も
効率よく励起酸素を生成できる。
【００４７】
【発明の効果】本発明の請求項１の高周波放電型励起酸
素発生器と、請求項９の高周波放電型励起酸素発生方法
は、プラズマチャンネルの中心にＮＯガスを供給するの
で、ＮＯガスの解離を防止して、励起酸素を効率よく生
成できる。
素発生器と、請求項９の高周波放電型励起酸素発生方法
は、プラズマチャンネルの中心にＮＯガスを供給するの
で、ＮＯガスの解離を防止して、励起酸素を効率よく生
成できる。
【００４８】本発明の請求項５の高周波放電型励起酸素
発生器と請求項１１の高周波放電型励起酸素発生方法
は、ＮＯ2ガスをアノード４の内側に噴射するので、Ｎ
Ｏ2ガスがアノードの内部で発生するＯを除去し、Ｏか
らオゾンになるのを有効に防止して、オゾンが励起酸素
の発生効率を低下させるのを有効に阻止できる。とく
に、請求項５の高周波放電型励起酸素発生器は、アノー
ドにインジェクタ孔を開口して、このインジェクタ孔か
らＮＯ2ガスをアノードの内側に噴射するので、ＮＯ2ガ
スを効率よくアノードの内部に供給して、オゾンの発生
を有効に防止できる。
発生器と請求項１１の高周波放電型励起酸素発生方法
は、ＮＯ2ガスをアノード４の内側に噴射するので、Ｎ
Ｏ2ガスがアノードの内部で発生するＯを除去し、Ｏか
らオゾンになるのを有効に防止して、オゾンが励起酸素
の発生効率を低下させるのを有効に阻止できる。とく
に、請求項５の高周波放電型励起酸素発生器は、アノー
ドにインジェクタ孔を開口して、このインジェクタ孔か
らＮＯ2ガスをアノードの内側に噴射するので、ＮＯ2ガ
スを効率よくアノードの内部に供給して、オゾンの発生
を有効に防止できる。
【００４９】さらに、本発明の請求項６の高周波放電型
励起酸素発生器と請求項１２の高周波放電型励起酸素発
生方法は、アノードの内側に不活性な冷却用ガスを噴射
してプラズマジェットを冷却するので、効率よく励起酸
素を生成できる。とくに、請求項５の高周波放電型励起
酸素発生器は、筒状のアノードにインジェクタ孔を開口
して、このインジェクタ孔から、アルゴン等の不活性な
冷却用ガスを噴射するので、冷却ガスを効率よくアノー
ドの内部に供給して有効に冷却できる。
励起酸素発生器と請求項１２の高周波放電型励起酸素発
生方法は、アノードの内側に不活性な冷却用ガスを噴射
してプラズマジェットを冷却するので、効率よく励起酸
素を生成できる。とくに、請求項５の高周波放電型励起
酸素発生器は、筒状のアノードにインジェクタ孔を開口
して、このインジェクタ孔から、アルゴン等の不活性な
冷却用ガスを噴射するので、冷却ガスを効率よくアノー
ドの内部に供給して有効に冷却できる。
【００５０】また、本発明の請求項７の高周波放電型励
起酸素発生器と請求項１３の高周波放電型励起酸素発生
方法は、アノードのプラズマジェットの方向に磁界をか
けているので、磁界がプラズマジェットを細く絞ってエ
ネルギー効率を向上させて励起酸素をより効率よく生成
できる。
起酸素発生器と請求項１３の高周波放電型励起酸素発生
方法は、アノードのプラズマジェットの方向に磁界をか
けているので、磁界がプラズマジェットを細く絞ってエ
ネルギー効率を向上させて励起酸素をより効率よく生成
できる。
【図１】従来の化学励起酸素発生器を有するヨウ素レー
ザー装置の概略構成図
ザー装置の概略構成図
【図２】図１に示すヨウ素レーザー装置の斜視図
【図３】本発明者が先に開発したヨウ素レーザー装置の
概略構成図
概略構成図
【図４】本発明の実施例１の高周波放電型励起酸素発生
器の概略断面図
器の概略断面図
【図５】本発明の実施例２の高周波放電型励起酸素発生
器の概略断面図
器の概略断面図
【図６】本発明の実施例３の高周波放電型励起酸素発生
器の概略断面図
器の概略断面図
【図７】本発明の実施例４の高周波放電型励起酸素発生
器の概略断面図
器の概略断面図
【図８】本発明の実施例５の高周波放電型励起酸素発生
器の概略断面図
器の概略断面図
１…高周波放電型励起酸素発生器 ２…ホローカソード ３…プラズマチャンネル ４…アノード ５…高周波電源 ６…閉塞部 ７…絶縁材 ８…プラズマジェット ９…マッチング回路 １０…インジェクタ １１…インジェクタ孔 １２…励磁コイル １３…永久磁石 ２０…ヨウ素レーザー装置 ２１…化学励起酸素生成器 ２２…水蒸気トラップ ２３…回転ディスク ２５…高周波放電型励起酸素発生器 ２６…レーザー発振器 ２７…ヨウ素トラップ ２８…ガス循環ブロワー ２９…ヨウ素気化器 ３０…真空ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨゼフ シュミードバーガー チェコ共和国 180 40 プラハ８ ナ スロバンス２ チェコ共和国サイエン スアカデミー フィジクスインスティチ ュート内 (72)発明者 岡村 実 徳島県阿南市辰己町１番地38 藤崎電機 株式会社内 (72)発明者 吉谷 英司 徳島県阿南市辰己町１番地38 藤崎電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−254738（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/095 B01J 7/00 C01B 13/02 H01S 3/22
Claims (12)
- 【請求項１】 プラズマチャンネル(3)を開口している
ホローカソード(2)と、このホローカソード(2)を貫通し
てなるプラズマチャンネル(3)の排出側にホローカソー
ド(2)に対して絶縁して配設してなるアノード(4)と、こ
のアノード(4)とホローカソード(2)との間に高周波電力
を供給する高周波電源(5)とを備え、ホローカソード(2)
のプラズマチャンネル(3)に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに
他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励
起酸素を生成するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起
酸素発生器において、 ホローカソード(2)のプラズマチャンネル(3)の供給側
に、プラズマチャンネル(3)の中心に向かってＮＯガス
を供給するインジェクタ(10)を配設してなることを特徴
とするヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生
器。 - 【請求項２】 ＮＯガスがインジェクタ(10)を介してホ
ローカソード(2)のプラズマチャンネル(3)の中心部に供
給され、Ｏ2ガスが、インジェクタ(10)の外側からプラ
ズマチャンネル(3)に供給される請求項１に記載される
ヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器。 - 【請求項３】 インジェクタ(10)がホローカソード(2)
のプラズマチャンネル(3)に向かって細く絞ってなる円
錐状である請求項１に記載されるヨウ素レーザー用の高
周波放電型励起酸素発生器。 - 【請求項４】 インジェクタ(10)がアルミニウムである
請求項１に記載されるヨウ素レーザー用の高周波放電型
励起酸素発生器。 - 【請求項５】 プラズマチャンネル(3)を開口している
ホローカソード(2)と、このホローカソード(2)を貫通し
てなるプラズマチャンネル(3)の排出側にホローカソー
ド(2)に対して絶縁して配設してなるアノード(4)と、こ
のアノード(4)とホローカソード(2)との間に高周波電力
を供給する高周波電源(5)とを備え、ホローカソード(2)
のプラズマチャンネル(3)に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに
他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励
起酸素を生成するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起
酸素発生器において、 アノード(4)が筒状で、このアノード(4)に、外側から内
側に貫通してインジェクタ孔(11)を開口しており、イン
ジェクタ孔(11)からＮＯ2ガスをアノード(4)の内側に噴
射することを特徴とするヨウ素レーザー用の高周波放電
型励起酸素発生器。 - 【請求項６】 プラズマチャンネル(3)を開口している
ホローカソード(2)と、このホローカソード(2)を貫通し
てなるプラズマチャンネル(3)の排出側にホローカソー
ド(2)に対して絶縁して配設してなるアノード(4)と、こ
のアノード(4)とホローカソード(2)との間に高周波電力
を供給する高周波電源(5)とを備え、ホローカソード(2)
のプラズマチャンネル(3)に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに
他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励
起酸素を生成するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起
酸素発生器において、 アノード(4)が筒状で、このアノード(4)に、外側から内
側に貫通してインジェクタ孔(11)を開口しており、イン
ジェクタ孔(11)から、不活性な冷却用ガスをアノード
(4)の内側に噴射することを特徴とするヨウ素レーザー
用の高周波放電型励起酸素発生器。 - 【請求項７】 プラズマチャンネル(3)を開口している
ホローカソード(2)と、このホローカソード(2)を貫通し
てなるプラズマチャンネル(3)の排出側にホローカソー
ド(2)に対して絶縁して配設してなるアノード(4)と、こ
のアノード(4)とホローカソード(2)との間に高周波電力
を供給する高周波電源(5)とを備え、ホローカソード(2)
のプラズマチャンネル(3)に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに
他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励
起酸素を生成するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起
酸素発生器において、アノード(4)の外側に励磁コイル(12)または永久磁石(1
3)を配設して、 アノード(4)の内側に生成される、プラ
ズマジェット(8)の方向に磁界をかけてなることを特徴
とするヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生
器。 - 【請求項８】 プラズマチャンネル(3)を開口している
ホローカソード(2)と、ホローカソード(2)を貫通してい
るプラズマチャンネル(3)の排出側にホローカソード(2)
に対して絶縁して配設してなるアノード(4)との間に高
周波電力を供給し、ホローカソード(2)のプラズマチャ
ンネル(3)に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに他のガスを混合
してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成す
るヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法に
おいて、 ホローカソード(2)のプラズマチャンネル(3)の供給側
に、プラズマチャンネル(3)の中心にＮＯガスを供給す
ることを特徴とするヨウ素レーザー用の高周波放電型励
起酸素発生方法。 - 【請求項９】 ＮＯガスをホローカソード(2)のプラズ
マチャンネル(3)の中心部に供給し、Ｏ2ガスを含むガス
をプラズマチャンネル(3)の周囲に供給する請求項８に
記載されるヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発
生方法。 - 【請求項１０】 プラズマチャンネル(3)を開口してい
るホローカソード(2)と、ホローカソード(2)を貫通して
いるプラズマチャンネル(3)の排出側にホローカソード
(2)に対して絶縁して配設してなるアノード(4)との間に
高周波電力を供給し、ホローカソード(2)のプラズマチ
ャンネル(3)に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに他のガスを混
合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成
するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法
において、 ＮＯ2ガスをアノード(4)の内側に噴射すること特徴とす
るヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法。 - 【請求項１１】 プラズマチャンネル(3)を開口してい
るホローカソード(2)と、ホローカソード(2)を貫通して
いるプラズマチャンネル(3)の排出側にホローカソード
(2)に対して絶縁して配設してなるアノード(4)との間に
高周波電力を供給し、ホローカソード(2)のプラズマチ
ャンネル(3)に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに他のガスを混
合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成
するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法
において、 アノード(4)の内側に不活性な冷却用ガスを噴射してプ
ラズマジェット(8)を冷却すること特徴とするヨウ素レ
ーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法。 - 【請求項１２】 プラズマチャンネル(3)を開口してい
るホローカソード(2)と、ホローカソード(2)を貫通して
いるプラズマチャンネル(3)の排出側にホローカソード
(2)に対して絶縁して配設してなるアノード(4)との間に
高周波電力を供給し、ホローカソード(2)のプラズマチ
ャンネル(3)に、Ｏ2ガスまたはＯ2ガスに他のガスを混
合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成
するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法
において、アノード(4)の外側に励磁コイル(12)または永久磁石(1
3)を配設して、 アノード(4)の内側に生成される、プラ
ズマジェット(8)の方向に磁界をかけることを特徴とす
るヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法。
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