JPH01108785A

JPH01108785A - ガスレーザ装置

Info

Publication number: JPH01108785A
Application number: JP63240616A
Authority: JP
Inventors: Hans Krueger; ハンス、クリユーガー; Deceased Herbert Lamprecht; ヘルベルト、ラムペレヒト; Tiemann Wilhelm; ウイルヘルム、チーマン
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-09-28
Filing date: 1988-09-26
Publication date: 1989-04-26
Also published as: EP0317722A3; EP0317722A2; US4937838A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、陰極と陽極との間に配置され一つの放電路
と少なくとも一つのガス帰還路とを有する放電管を備え
たガスレーザ装置に関する。

［従来の技術］可視範囲において数ワットまでの出力を有するガスレー
ザ特にアルゴンイオンレーザは、科学的及び工業的な応
用、例えば分光学、ホログラフィ−１非破壊材料検査及
び目と皮膚の外科治療のために適した光源として知られ
ている。陰極と陽極の間で、電気絶縁性の材料例えば酸
化ベリリウム（ＢｅＯ）　、窒化アルミニウム（Ａｌｌ
　）又は酸化アルミニウム（Ａ　ｂ　０３　）のような
セラミックから成るか、又は金属板・絶縁材料カスケー
ド接続から成ることもできる放電管の放電路の中で、ガ
ス放電が点弧される。ガス放電路は一般に２ｍｍを著し
く超えない直径を有する細管孔から成る。

圧力均一化のために、陽極室と陰極室との間に外部又は
内部の結合路から成るガス帰還路が設けられる。

比較的小さい出力のための一従来例では、放電管として
例えばセラミック管を用いることもでき、このセラミッ
ク管は熱放散のために金属の冷却フィンを備えている。

いわゆる積層構造で放電管はセラミックリングと金属の
冷却板とから成ることができ、これらのリングと板とは
それぞれ中央の孔を備え、これらの同心の孔が放電路を
形成するように交互に積層される。望ましくは複数のガ
ス帰還路が放電路に平行に放電管の中に配置されること
により、内部のガス帰還が得られる（アメリカ合衆国特
許第３７５３１４４号明細書参照）。

比較的大きい出力のためのガスレーザの別の従来例では
、陰極室と放電路と陽極室とをセラミックから成る比較
的薄い壁を備えた共通の放電管により囲むことができ、
この壁は液冷装置を備えている。放電路は多数のっぽ形
の金属要素から形成され、これらの金属要素はそれぞれ
中央の孔を備え放電管の中に縦に並べて配置されている
。孔は共同して中央の放電路を形成し、それぞれ中空円
筒形の付加部により囲まれている。孔の周囲では金属要
素の底の一部が耐スパツタ性の材料例えばタングステン
から成る。ガス帰還のために金属要素はその周縁領域に
孔を備えている。金属要素の外側の周縁領域は放電管の
内壁にろう付けされている（アメリカ合衆国特許第４３
７８８００号明細書参照）。

［発明が解決しようとする課Ｉｌｌこの発明は、ガスレーザ特にアルゴンイオンレーザ又は
クリプトンイオンレーザの点弧性能を改善し、特にガス
帰還路を通る誤点弧又は点弧失敗を十分に防止すること
を目的とする。それによりガスレーザ装置の寿命を点弧
問題により制限されることがないようにしようとするも
のである。

この発明は、放電路の比較的狭くかつ長い孔の中では放
電の形成段階において、電荷担体が壁衝突により失われ
るおそれがあるという知見に基づいている。このことに
より自立性の放電の点弧が困難となる。特にガスレーザ
装置の比較的長い使用期間の後に、放電路がアークの影
響のもとに変化するおそれがあり１例えば孔の壁が°イ
オンスパッタリング作用により浸食されるか、又は少な
くとも部分的に金属化層から成る汚染域が孔の壁土に生
じるおそれがある。゛この作用は放電がもはや点弧しな
いか又はガス帰還路を通る誤点弧が発生するということ
を招くおそれがある。これに加えて長い使用期間の後に
陰極の劣化及び場合によってはガス汚染も関与するおそ
れがある。

［課題を解決するための手段］この目的はこの発明に基づき、陰極室の中のガス帰還路
の開口部に阻止電極が付設され、この阻止電極が阻止電
圧に接続されていることにより達成される。

［作用効果］それにより陽極点弧電圧がガス帰還路を通って作用する
のを電位的に阻止できる。阻止電極は、容量性の抵抗又
はオーム性と容量性の抵抗との組み合わせから成る抵抗
を介して、阻止電源に結合されるのが有利である。阻止
電極が高オームの導電結合を介して陽極に接続され、従
って陽極電圧が同時に阻止電圧として働くことにより、
ガスレーザ装置の特に簡単な実施態様が得られる。

特に有利な別の実施態様によれば、陽極室の中のガス帰
還路の開口部も補助的な阻止電極を備えることができる
。

［実施例］次にこの発明に基づくガスレーザ装置の三つの実施例を
示す図面により、この発明の詳細な説明する。

第１図に示す実施例では陰極室１は陰極ケース２により
囲まれ、この陰極ケースは部分的にガラス又はセラミッ
クから成りかつ金属性のフランジ３を備えている。陰極
室１はヒータコイルとして構成できる陰極４を内蔵する
。フランジ３は放電管６に結合され、放電管は望ましく
はセラミック例えば酸化ベリリウム（ＢｅＯ）から成る
ことができ、かつ放電路７として働く中央の孔を備えて
いる。放電管６は少なくとも一つの望ましくは複数のガ
ス帰還路を備え、これらの帰還路のうち第１図には一つ
のガス帰還路８だけが示されている。

熱放散のために放電管６は更に金属製冷却フィン９を備
えることができる。陽極室１０は陽極１２を内蔵し、こ
の陽極は金属製のケースにより囲まれ、熱放散のために
符号を付けられていない冷却フィンを同様に備えること
ができる。

ガス放電の点弧のためにまず陰極４が加熱される。陰極
が例えば約１０５０’Ｃの運転温度に到達すると直ちに
、図示されていない点弧電源により例えば約２ないし５
ｋＶの点弧インパルスが短時間陽極１２に印加され、そ
れによりアーク放電が導入され、アーク放電は数アンペ
アないし数十アンペアのプラズマ流により陰極４から陽
極１２へ放電管６の狭い放電路７を貫いて流れる。

ガス帰還路８は陰極室１と陽極室１０との間の圧力を均
一化するために働く、放電路７の中の大きい電流密度の
アーク放電により、約１丁ｏｒｒの圧力を有する充填ガ
ス例えば希ガス又は混合ガス、望ましくはアルゴン又は
クリプトンがレーザ活性のため励起される０図に符号を
付けられていない矢印で示すように、発生されたレーザ
光線は出力鏡１３を通ってこの装置から放射される。

この発明に基づき、少なくとも陰極室ｌの中のガス帰還
路８の開口部に阻止電極１８が付設され、この阻止電極
が高オーム抵抗２０を介して阻止電源２１に接続されて
いる０図に破線で示すように、高オーム抵抗２０の代わ
りに、図中で符号を付けられていない容量性抵抗又はオ
ーム性と容量性の抵抗組み合わせを用いることもできる
。阻止電極１８に阻止電圧を印加するために例えばスイ
ッチ２２を設けることができ、このスイッチは望ましく
は電子式スイッチとすることができるが、図には簡単化
のためにただ手動押しボタンスイッチとして示されてい
る。−側を大地電位に結合された阻止電源２１の阻止電
位が、スイッチ２２を介して阻止電極１８に印加される
。純粋な電位制御を得るために、阻止電極１８への自立
放電の点弧は避けるべきである。それに応じて抵抗２０
の値が高く選ばれるべきである。ガス帰還路８を通って
陽極点弧電圧が作用するこ々は有効に阻止されるが、ガ
ス帰還路８の孔から陰極室１へのガス還流は妨げられな
いように、阻止電極１８が形成かつ取り付けられている
。その際中心の放電路７を通る電圧の作用は妨げられな
い。

第２図に示すように有利な一実施例では、阻止電極１８
．１９はリング板状の金属電極として構成でき、この金
属電極は放電管６の端面の外縁をほぼ覆い、ガス帰還路
８のための相応の孔を備えている。この実施例では阻止
電極１８．１９が放電管６の両端面上に蒸着又はスパッ
タされるのが合目的である。

第３図に示すように、阻止電極１８が望ましくは少なく
とも５ＭΩの抵抗２０を介して陽極室又は直接陽極１２
に導電結合されて、陽極電位が阻止電源として用いられ
ることにより、ガスレーザ装置の簡単な実施例が得られ
る。この実施例では特別な阻止電源は不必要である。

第４図に示す特に有利な実施例では、放電管６の陰極室
１に向かう側の端面ばかりでなく、陽極室１０に向かう
側の端面もリング板状の阻止電極１９を備え、この阻止
電極が放電管６の端面の縁を覆いかつガス帰還路８のた
めの孔を備えている。この阻止電極１９は陽極ケースを
介して陽極１２に導電結合されるのが有利である。阻止
電極１９は陽極ケースのフランジ状の付加部から成るこ
ともでき、この付加部は放電管６に結合例えばろう付け
されている。

別の実施例において、陰極ケースの導電性の部・　分例
えば７ランジ３が阻止電極１８に導電結合されるならば
、この７ランジ３が抵抗２０を介して陽極電位を印加さ
れれば十分である。

少なくとも部分的に絶縁０体から成る放電管を備えたこ
の発明に基づくガスレーザ装置の有利な実施例では、第
１図、第３図及び第４図に示すように冷却フィン９が相
互に導電結合されて大地電位に置かれるということにあ
る。かかる手段により電気力線はガス帰還路８の範囲で
冷却体に向かう方向に転換される。この方向転換により
電荷担体はもはや陰極の方向に加速されるおそれがない
。

従ってこれにより前記の構成の特徴に加えてもまたこれ
と無関係に、ガス帰還路８を通る放電の点弧が防止され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図及び第４図はそれぞれこの発明に基づく
ガスレーザ装置の異なる実施例の軸方向断面図、第２図
は第４図に示す放電管の斜視図である。１・・・陰極室２・・・陰極ケース３・・・金属部分４・・・陰極６・・・放電管７・・・放電路８・・・ガス帰還路９・・・冷却フィン１２・・・陽極１８．１９・・・阻止電極２０・・・抵抗２１・・・阻止電源

Claims

【特許請求の範囲】１）陰極と陽極との間に配置され一つの放電路と少なく
とも一つのガス帰還路とを有する放電管を備えたガスレ
ーザ装置において、陰極室（１）の中のガス帰還路（８
）の開口部に阻止電極（１８）が付設され、この阻止電
極が阻止電圧に接続されていることを特徴とするガスレ
ーザ装置。２）阻止電極（１８）が抵抗（２０）を介して阻止電源
（２１）に結合されていることを特徴とする請求項１記
載の装置。３）放電管（６）の端面上に配置されガス帰還路（８）
のための孔を備えたリング板として、阻止電極（１８）が構成されていることを特徴とす
る請求項１又は２記載の装置。４）陽極（１２）の電位が阻止電圧を形成するために用
いられることを特徴とする請求項１ないし３の一つに記
載の装置。５）阻止電極（１８）が陰極ケース（２）の金属部分（
３）と陽極（１２）とに導電結合されていることを特徴
とする請求項１ないし６の一つに記載の装置。６）陽極室（１０）の中のガス帰還路（８）の開口部も
阻止電極（１９）を備え、この阻止電極が陽極（１２）
に導電結合されていることを特徴とする請求項１ないし
５の一つに記載の装置。７）容量性の抵抗が用いられることを特徴とする請求項
１ないし６の一つに記載の装置。８）オーム性の抵抗と容量性の抵抗とが用いられること
を特徴とする請求項１ないし６の一つに記載の装置。９）放電管を備え、この放電管が少なくとも部分的に絶
縁体から成り、この絶縁体が冷却フィンを備え、また放電管が陰極と陽極との間に配置さ
れ、かつ一つの放電路と少なくとも一つのガス帰還路と
を備え、冷却フィン（９）が相互に導電結合されかつ大地電位に置かれてい
ることを特徴とする請求項１ないし８の一つに記載の装
置。