JPH01151281A - 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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- JPH01151281A JPH01151281A JP30950487A JP30950487A JPH01151281A JP H01151281 A JPH01151281 A JP H01151281A JP 30950487 A JP30950487 A JP 30950487A JP 30950487 A JP30950487 A JP 30950487A JP H01151281 A JPH01151281 A JP H01151281A
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- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
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Classifications
-
- 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
Landscapes
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- Optics & Photonics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
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、特に大形化し出力
を増大して使用するときに好適な金属蒸気レーザ装置に
関する。
を増大して使用するときに好適な金属蒸気レーザ装置に
関する。
（従来の技術）
たとえばレーザ加工、光反応プロセス、同位体原子の励
起イオン化等に使用される金属蒸気レーザ装置のレーザ
管は、第２図に示すように、セラミック管１の外側を断
熱材３で覆った上にガラス管５を被せた放電管２２が、
その両端に配置された０リング６を介して外Ｉｄ７の内
部に設置されている。外管７の両端には、それぞれ窓２
３および励起電圧印加用の電極４が設けられている。セ
ラミック管１の内側には金属片２１が配置され、管内に
はバッファガスが充填されている。
起イオン化等に使用される金属蒸気レーザ装置のレーザ
管は、第２図に示すように、セラミック管１の外側を断
熱材３で覆った上にガラス管５を被せた放電管２２が、
その両端に配置された０リング６を介して外Ｉｄ７の内
部に設置されている。外管７の両端には、それぞれ窓２
３および励起電圧印加用の電極４が設けられている。セ
ラミック管１の内側には金属片２１が配置され、管内に
はバッファガスが充填されている。
このように構成されたレーザ管２８は、電極４に図示を
省略した外部の電源から高電圧を印加し、バッファガス
中で放電させて金属片２１を溶かし。
省略した外部の電源から高電圧を印加し、バッファガス
中で放電させて金属片２１を溶かし。
レーザ光を発生させている。
（発明が解決しようとする問題点）
上述したような金属蒸気レーザ装置は１元とえば銅蒸気
レーザではセラミック管１内に配置される金属片２１に
銅が使用される。銅蒸気レーザにおいては、放電によっ
て金属片２１ （鋼）を溶かしてレーザ光を発生させる
ためには、セラミック管１の温度を１５００度Ｃ以上に
保つ必要がある。一方セラミック管１は強度上たとえば
１乃至５■程度の厚さを持たせているが、この温度上昇
によって生じる熱応力を受けて比較的早期に割れが発生
していた（−例をあげれば３００乃至４００時間使用後
）。
レーザではセラミック管１内に配置される金属片２１に
銅が使用される。銅蒸気レーザにおいては、放電によっ
て金属片２１ （鋼）を溶かしてレーザ光を発生させる
ためには、セラミック管１の温度を１５００度Ｃ以上に
保つ必要がある。一方セラミック管１は強度上たとえば
１乃至５■程度の厚さを持たせているが、この温度上昇
によって生じる熱応力を受けて比較的早期に割れが発生
していた（−例をあげれば３００乃至４００時間使用後
）。
セラミック管１が割れると断熱材３に銅蒸気が浸透し、
これに伴って断熱材３が導体化し、これに電流が流れて
゛放電エネルギーが消費され、その結果レーザ光出力が
低下する。したがってセラミック管１に早期に割れが発
生することはレーザ管２８の寿命を短縮するのみならず
、さらにセラミック管１を大径化してレーザ光出力を増
大する上でも障害となっていた。
これに伴って断熱材３が導体化し、これに電流が流れて
゛放電エネルギーが消費され、その結果レーザ光出力が
低下する。したがってセラミック管１に早期に割れが発
生することはレーザ管２８の寿命を短縮するのみならず
、さらにセラミック管１を大径化してレーザ光出力を増
大する上でも障害となっていた。
本発明の目的は、セラミック管の割れを防止してレーザ
管の寿命を延長することができるとともに、装置の大出
力化を可能とする金属蒸気レーザ装置を提供することに
ある。
管の寿命を延長することができるとともに、装置の大出
力化を可能とする金属蒸気レーザ装置を提供することに
ある。
（問題点を解決するための手段）
本発明においては、外側に断熱材が包囲設置されて外管
内に気密封止されたセラミック管と、このセラミック管
の内壁に沿って分散配置された金属片と、セラミック管
の内腔にバッファガスを導入流通させる手段と、セラミ
ック管の両端部にそれぞれ配設された電極と、この電極
にバッファガスの放電電圧を印加する手段とを有する金
属蒸気レーザ装置において、セラミック管と小間隙を保
たせてセラミック管の外周を包囲する第２のセラミック
管を設けた。
内に気密封止されたセラミック管と、このセラミック管
の内壁に沿って分散配置された金属片と、セラミック管
の内腔にバッファガスを導入流通させる手段と、セラミ
ック管の両端部にそれぞれ配設された電極と、この電極
にバッファガスの放電電圧を印加する手段とを有する金
属蒸気レーザ装置において、セラミック管と小間隙を保
たせてセラミック管の外周を包囲する第２のセラミック
管を設けた。
（作 用）
セラミック管の内腔にバッファガスを導入し。
電極に放電電圧を印加するとバッファガス中で放電が起
り、次第に温度上昇するとやがて金属片が融解して金属
蒸気を発生し、この金属が放電プラズマ中の電子によっ
て励起され、レーザ発振が起る。セラミック管は放電に
よって加熱され高温となり膨張するが、これによる変形
は第２のセラミック管との間の小間隙によって吸収され
るのでセラミック管を拘束する応力は発生せず、その破
損が抑制される。また小間隙の熱抵抗によって断熱材の
温度上昇が抑えられ、その劣化速度を低下させる。
り、次第に温度上昇するとやがて金属片が融解して金属
蒸気を発生し、この金属が放電プラズマ中の電子によっ
て励起され、レーザ発振が起る。セラミック管は放電に
よって加熱され高温となり膨張するが、これによる変形
は第２のセラミック管との間の小間隙によって吸収され
るのでセラミック管を拘束する応力は発生せず、その破
損が抑制される。また小間隙の熱抵抗によって断熱材の
温度上昇が抑えられ、その劣化速度を低下させる。
（実施例）
以下本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。
第１図において、放電管２２の内側を構成するセラミッ
ク管は、セラミック内管１の外側にセラミック外管２を
設け、２重構造とされている。セラミック内管１は、放
電時に生ずるプラズマに直接さらされるためこれに耐え
、また急激な温度変化にも耐えられるように、薄肉たと
えば肉厚３−程度の高純度セラミック材とされ、セラミ
ック外管２はセラミック内管１との間に小間隙たとえば
１乃至２■を持たせて設けられている。セラミック外管
２の外側は断熱材３で覆った上にガラス管５が被せられ
ている。セラミック内管１の内側には。
ク管は、セラミック内管１の外側にセラミック外管２を
設け、２重構造とされている。セラミック内管１は、放
電時に生ずるプラズマに直接さらされるためこれに耐え
、また急激な温度変化にも耐えられるように、薄肉たと
えば肉厚３−程度の高純度セラミック材とされ、セラミ
ック外管２はセラミック内管１との間に小間隙たとえば
１乃至２■を持たせて設けられている。セラミック外管
２の外側は断熱材３で覆った上にガラス管５が被せられ
ている。セラミック内管１の内側には。
たとえば鋼材からなる金属片２１が配設されている。
このように構成された放電管２ｚは、ガラス管５の両端
外側にそれぞれ配設された０リング６を介して外管７の
内側に接し、気密封止されている。
外側にそれぞれ配設された０リング６を介して外管７の
内側に接し、気密封止されている。
外管７の両端は縮径さむてそれぞれ窓２３が設けられ、
この縮径部２４には励起電圧印加用の電極４がそれぞれ
配設されている。これら電極４の高電圧につながる側と
接地側を隔離するために、外管７の胴部には絶縁ブレー
ク８が設けられ、さらに外管７は断熱材３を通過して漏
洩してきた熱を冷却するために、外部から水冷されるよ
うになっている（図示省略）。
この縮径部２４には励起電圧印加用の電極４がそれぞれ
配設されている。これら電極４の高電圧につながる側と
接地側を隔離するために、外管７の胴部には絶縁ブレー
ク８が設けられ、さらに外管７は断熱材３を通過して漏
洩してきた熱を冷却するために、外部から水冷されるよ
うになっている（図示省略）。
上述したように構成されたレーザ管２８の外部には、バ
ッファガス（通常Ｎｅガス）貯蔵したガスボンベ９が設
置され、圧力調整用の減圧弁ｌＯとニードルバルブ１１
がそれぞれ介挿された配管２５によって、一方の縮径部
２４に接続されている。また他方の縮径部２４には、ニ
ードルバルブ２６が介挿された配管２７によって真空ポ
ンプ１２が接続されている。
ッファガス（通常Ｎｅガス）貯蔵したガスボンベ９が設
置され、圧力調整用の減圧弁ｌＯとニードルバルブ１１
がそれぞれ介挿された配管２５によって、一方の縮径部
２４に接続されている。また他方の縮径部２４には、ニ
ードルバルブ２６が介挿された配管２７によって真空ポ
ンプ１２が接続されている。
画電極４，４間にはピーキングコンデンサ゛１９と充電
抵抗２ｏを並列にしたものが電気的に接続され・一方の
電極４は充電コンデンサ１８、ホールドオフダイオード
１７、共振充電チョーク１６の直列回路を経て高圧直流
電源（たとえば６乃至１０ｋＶ程［） １５の正側に接
続されている。高圧直流電源１５の負側は接地線として
他方の電極４に直接接続されている。ここで充電コンデ
ンサ１８の容量は通常４乃至１０μＦ程度が用いられ、
ピーキングコンデンサ１９の容量はこの１／２乃至１／
４程度とされている。さらにサイラトロン１３のアノー
ドがホールドオフダイオード１７と充電コンデンサ１８
の接続点に、同じくカソードは接地線に接続されている
。サイラトロン１３のグリッドにはトリガ回路１４が接
続されている。
抵抗２ｏを並列にしたものが電気的に接続され・一方の
電極４は充電コンデンサ１８、ホールドオフダイオード
１７、共振充電チョーク１６の直列回路を経て高圧直流
電源（たとえば６乃至１０ｋＶ程［） １５の正側に接
続されている。高圧直流電源１５の負側は接地線として
他方の電極４に直接接続されている。ここで充電コンデ
ンサ１８の容量は通常４乃至１０μＦ程度が用いられ、
ピーキングコンデンサ１９の容量はこの１／２乃至１／
４程度とされている。さらにサイラトロン１３のアノー
ドがホールドオフダイオード１７と充電コンデンサ１８
の接続点に、同じくカソードは接地線に接続されている
。サイラトロン１３のグリッドにはトリガ回路１４が接
続されている。
次にこれの作用について述べる。
レーザ管２８内に満たされるバッファガスは、ガスボン
ベ９から減圧弁ｌＯによって減圧されたのち、さらにニ
ードルバルブ１１の絞りを調節して供給されると同時に
、レーザ管２８内のバッファガスを真空ポンプ１２によ
って吸引し、ニードルバルブ２６を調節してガス圧が１
０乃至６０Ｔｏｒｒ程度、流量は０．１乃至５０１／ｈ
程度になるように制御される。
ベ９から減圧弁ｌＯによって減圧されたのち、さらにニ
ードルバルブ１１の絞りを調節して供給されると同時に
、レーザ管２８内のバッファガスを真空ポンプ１２によ
って吸引し、ニードルバルブ２６を調節してガス圧が１
０乃至６０Ｔｏｒｒ程度、流量は０．１乃至５０１／ｈ
程度になるように制御される。
次いで高圧直流電源１５を始動し、トリガ回路１４から
１乃至１０ｋｌｌｚの繰返し周波数をもつトリガ信号を
サイラトロン１３のグリッドに加えると、共振充電チョ
ーク１６とホールドオフダイオード１７によって、高圧
直流電源１５の電圧の２倍の電圧に充電された充電コン
デンサ１８の電荷が、サイラトロン１３が導通を繰返す
度毎に、電極４を通じてレーザ管２８内のバッファガス
中に放電される。なおピーキングコンデンサ１９はサイ
ラトロン１３の立上がり断熱作用にも助けられてセラミ
ック内管１の温度が上昇し、やがて金属片２１が融解し
て金属蒸気が発生する。金属片２１がたとえば鋼材であ
る場合には、銅の蒸気圧はセラミック内管１の温度が１
５００度Ｃ程度のときに最も良い条件となり、放電プラ
ズマ中の電子によってこの銅が励起され、逆転分解を生
じる結果、レーザ発振に至る。
１乃至１０ｋｌｌｚの繰返し周波数をもつトリガ信号を
サイラトロン１３のグリッドに加えると、共振充電チョ
ーク１６とホールドオフダイオード１７によって、高圧
直流電源１５の電圧の２倍の電圧に充電された充電コン
デンサ１８の電荷が、サイラトロン１３が導通を繰返す
度毎に、電極４を通じてレーザ管２８内のバッファガス
中に放電される。なおピーキングコンデンサ１９はサイ
ラトロン１３の立上がり断熱作用にも助けられてセラミ
ック内管１の温度が上昇し、やがて金属片２１が融解し
て金属蒸気が発生する。金属片２１がたとえば鋼材であ
る場合には、銅の蒸気圧はセラミック内管１の温度が１
５００度Ｃ程度のときに最も良い条件となり、放電プラ
ズマ中の電子によってこの銅が励起され、逆転分解を生
じる結果、レーザ発振に至る。
セラミック内管１はレーザ発振の継続中引続きこの高温
度にあるが、薄肉に形成されているため、内部の温度分
布の不均一に基づく応力の発生が少なく、またセラミッ
ク外管２との間に設けられた空隙によって熱膨張による
変形が吸収され、たと ノえば断熱材３などから束縛力
をうけることもないので、長期にわたって破損すること
なく使用することができる。またセラミック内管１とセ
ラミック外管２との間に設けられた空隙によって、万一
セラミック内管１に割れ等が発生した場合においても、
金属蒸気が直ちに断熱材３に浸透してこれを導体化する
ことはないので、放電エネルギーが浪費されるおそれは
ない。
度にあるが、薄肉に形成されているため、内部の温度分
布の不均一に基づく応力の発生が少なく、またセラミッ
ク外管２との間に設けられた空隙によって熱膨張による
変形が吸収され、たと ノえば断熱材３などから束縛力
をうけることもないので、長期にわたって破損すること
なく使用することができる。またセラミック内管１とセ
ラミック外管２との間に設けられた空隙によって、万一
セラミック内管１に割れ等が発生した場合においても、
金属蒸気が直ちに断熱材３に浸透してこれを導体化する
ことはないので、放電エネルギーが浪費されるおそれは
ない。
さらにセラミック内管１とセラミック外管２との間に設
けられた空隙は熱抵抗が高いため、断熱材３の温度上昇
を低減し、その劣化を減速することができる。
けられた空隙は熱抵抗が高いため、断熱材３の温度上昇
を低減し、その劣化を減速することができる。
本発明によれば、レーザ管内にて直接放電プラズマに触
れるセラミック管の破損機会を大幅に低減することがで
きるので、金属蒸気レーザ装置の寿命を延長することが
できるばかりでなく、セラミック管を大口径として出力
を増大することが可能となる。
れるセラミック管の破損機会を大幅に低減することがで
きるので、金属蒸気レーザ装置の寿命を延長することが
できるばかりでなく、セラミック管を大口径として出力
を増大することが可能となる。
第１図は本発明の一実施例を配管図および結線図と併用
して閉す断面図、第２図は従来の金属蒸気レーザ装置の
要部を示す断面図である。 １・・・セラミック内管 ２・・・セラミック外管３
・・・断熱材 ４・・・電 極７・・・外
管 ９・・・ガスボンベ１２・・・真空ポン
プ １３・・・サイラトロン１５・・・高圧直流
電源 １８・・・充電コンデンサ２１・・・金属片 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 ｌ５ 第１図 第２図
して閉す断面図、第２図は従来の金属蒸気レーザ装置の
要部を示す断面図である。 １・・・セラミック内管 ２・・・セラミック外管３
・・・断熱材 ４・・・電 極７・・・外
管 ９・・・ガスボンベ１２・・・真空ポン
プ １３・・・サイラトロン１５・・・高圧直流
電源 １８・・・充電コンデンサ２１・・・金属片 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 ｌ５ 第１図 第２図
Claims (2)
- １．外側に断熱材が包囲設置されて外管内に気密封止さ
れたセラミック管と、このセラミック管の内壁に沿って
分散配置された金属片と、前記セラミック管の内腔にバ
ッフアガスを導入流通させる手段と、前記セラミック管
の両端部にそれぞれ配設された電極と、この電極に前記
バッフアガスの放電電圧を印加する手段とを有する金属
蒸気レーザ装置において、前記セラミック管と小間隙を
保たせて前記セラミック管の外周を包囲する第２のセラ
ミック管を設けたことを特徴とする金属蒸気レーザ装置
。 - ２．前記金属片の材質が銅である特許請求の範囲第１項
記載の金属蒸気レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30950487A JPH01151281A (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 金属蒸気レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30950487A JPH01151281A (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 金属蒸気レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01151281A true JPH01151281A (ja) | 1989-06-14 |
Family
ID=17993791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30950487A Pending JPH01151281A (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 金属蒸気レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01151281A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010164381A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Toshiba Corp | パルス検出装置及びパルス検出方法 |
| JP2010286335A (ja) * | 2009-06-11 | 2010-12-24 | Toshiba Corp | パルス検出装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62101093A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Toshiba Corp | 金属蒸気レ−ザ装置 |
-
1987
- 1987-12-09 JP JP30950487A patent/JPH01151281A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62101093A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Toshiba Corp | 金属蒸気レ−ザ装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010164381A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Toshiba Corp | パルス検出装置及びパルス検出方法 |
| JP2010286335A (ja) * | 2009-06-11 | 2010-12-24 | Toshiba Corp | パルス検出装置 |
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