JPH01200685A - よう素レーザー装置 - Google Patents

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〕 本発明は、長期間、連続安定なレーザー出力を得ること
ができるよう素レーザー装置に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、化学励起よう素レーザー（ｃｈｅ＋ｍ１ｃａｌｌ
ｙｐｕ＋ｗｐｅｄ　Ｉｏｄｉｎｅ　Ｉａｓｅｒ：ＣＰＩ
Ｌ）の研究がなされ、１゜３１５μ細波長の高出力レー
ザー発振に成功している。このＣＰＩＬはレーザー発振
のためのポンピング源として電気エネルギを必要とせず
、化学燃料でレーザー発振でき比較的簡単な構造である
という利点を有している。

ｃｐルの基本原理は次式によるエネルギ移乗反応である
。

ｑ′（１Δ）＋１（”Ｐｓ／ｇ）β０ｔ（３Σ）＋Ｉ“
（”Ｐ＋７ｇ）・・・（１）（１１式で左辺から右辺へ
の反応が速いため、効率良くポンピングが行われＩ”（
”ＰＩ／□）が生成される。

この！”（”Ｆｉｚｚ）がレーザー媒質となり、波長１
．３１５μｍのレーザー光を発生する。ここで最も重要
なことは、ボンピング源であるｏ：（ＩΔ）をいかに効
率よく発生するかである。現在知られている最も効率の
よい方法は、次式で示す過酸化水素の分解反応である。

ＨｚＯｚ　＋　２ＮａＯＨ＋ｃ＋、−ｑ；＋２ＨｚＯ＋
　２ＮａＣ１−（２）高濃度過酸化水素溶液に水酸化ナ
トリウム溶液を加えアルカリ性にした上で、この混合溶
液中に塩素ガスをバブリングすることによりｏ：ＣΔ）
は容易に発生する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、励起酸素を発生させる酸素発生器と、レーザー共
振器とを主構成機器とする化学励起よう素レーザー装置
においては、アルカリ性過酸化水素溶液から発生する水
蒸気を氷として凝集させて除去するための水蒸気トラッ
プが設けられている。

しかし従来の水蒸気トラップはバッチ式で、導管内壁面
に氷が多量に付着・堆積した段階で操業を停止し、氷を
除去しなければならず、連続運転を行うことができない
という不都合点があった。また酸素発生器とレーザー共
振器とが水蒸気トラップおよびダクトを介して接続され
ていたので、励起酸素の失活率が増加するという不都合
点もあった。

本発明は上記の不都合点を解決するためになされたもの
で、定常的かつ連続的に付着・堆積した氷を除去・回収
することができ、かつ励起酸素の失活率の減少を図るこ
とができるよう素レーザー装置の提供を目的とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本願の第１の発明のよう素レーザー装置を、図面を参照
して説明すれば、アルカリ性過酸化水素溶液と塩素また
は塩素化合物とを接触させて励起酸素を発生させる酸素
発生器１と、この励起酸素を導入しその中によう素を供
給して励起酸素からよう素へのエネルギ移乗反応により
よう素を励起し、レーザー発振を得るレーザー共振器３
とを主構成機器とする化学励起よう素レーザー装置にお
いて、 前記酸素発生器１内に水蒸気トラップ２を配設するとと
もに、酸素発生器１に密接してレーザー共振器３を連設
し、 前記水蒸気トラップ２は、略水平方向に設けられた円柱
状または円筒状の回転体４と、この回転体に略垂直に設
けられた多数のディスク５と、回転体内およびディスク
内に設けられた冷媒ｉ１路６．７と、多数のディスク５
の間に固定・配設された付着氷掻落し部材８とからなっ
ている。

また本願の第２の発明のよう素レーザー装置を、図面を
参照して説明すれば、アルカリ性過酸化水素溶液と塩素
または塩素化合物とを接触させて励起酸素を発生させる
酸素発生器１と、この励起酸素を導入しその中によう素
を供給して励起酸素からよう素へのエネルギ移乗反応に
よりよう素を励起し、レーザー発振を得るレーザー共振
器３とを主構成機器とする化学励起よう素レーザー装置
において、 前記酸素発生器１内に水蒸気トラップ２を配設するとと
もに、酸素発生器１に密接してレーザー共振器３を連設
し、 前記水蒸気トラップ２は、略水平方向に設けられた円柱
状または円筒状の回転体４と、この回転体に略垂直に設
けられた多数のディスク５と、回転体内およびディスク
内に設けられた冷媒通路６．７と、多数のディスク５の
間に固定・配設された付着氷掻落し部材８とからなり、 さらに前記酸素発生器１の上流側に、新たに過酸化水素
、アルカリ、水を適量供給し予混合する溶液成分調整槽
２６を設け、この溶液成分調整槽と酸素発生器とを、酸
素発生器で一部反応した溶液を回収できるように溶液循
環ライン２７を介して接続して形成されている。

〔作用〕

酸素発生器１において、アルカリ性過酸化水素溶液と塩
素ガスまたは塩素化合物とを接触させて励起酸素を発生
させる。この励起酸素をレーザー共振器３に導入し、励
起酸素中によう素ガスをアルゴンガス、窒素ガスなどの
キャリアガスとともに供給して、励起酸素からよう素へ
のエネルギ移乗反応によりよう素を励起し、よう素原子
間に逆転分布を形成させることによってレーザー光を得
る。

酸素発生器１で発生した水蒸気は、水蒸気トラップ２の
ディスク５の表面および回転体４の表面で氷結し、この
氷を付着氷掻落し部材８で掻き落して、酸素発生器１内
の溶液中に落下・回収する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説
明する。ただしこの実施例に記載されている構成機器の
形状、その相対配置などは、とくに特定的な記載がない
限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のも
のではなく、単なる説明例にすぎない。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示している。

１は励起酸素を発生させる酸素発生器で、この酸素発生
器内にディスク型の水蒸気トラップ２を配設するととも
に、酸素発生器に密接してレーザー共振器３を連設して
いる。

水蒸気トラップ２は、第３図および第４図に示すように
、略水平方向に設けられた円柱状の回転体４と、この回
転体に略垂直に設けられた多数のディスク５と、回転体
内およびディスク内に設けられた冷媒通路６．７と、多
数のディスク５の間に固定・配設された付着氷掻落し部
材８とからなっている。９は冷凍機である。なお回転体
を円筒状とすることも可能である。回転体４は酸素発生
器１の側板の外側において軸受１０．１１により支承さ
れ、駆動源（図示せず）に接続されたスプロケットホイ
ール１２により５ｒｐｍ前後の低速で回転駆動されるよ
うに構成されている。１３は冷媒入口、１４は冷媒出口
、１５は回転継手、１６は塩素ガスヘッダ、１７は塩素
ガスバブリングチューブ、１８は支持部材、２０はＮａ
Ｃ１沈殿槽、２１は？容液・ＮａＣ１抜出管、２２はよ
う素インジェクタ、２３．２４は反射ミラーである。

上記のように構成されたよう素レーザー装置において、
酸素発生器１において、アルカリ性過酸化水素溶液２５
中に塩素ガスバブリングチューブ１７から塩素ガスをバ
ブリングさせて励起酸素を発生させる。この励起酸素中
には、前述の（２）式で示すように水蒸気が含まれ、こ
の水蒸気はよう素原子のエネルギを失活させるので、水
蒸気トラップ２で冷媒により冷却することにより氷とし
て除去する。すなわち、冷媒を低速回転している回転体
４内の通路６内、および低速回転しているディスク５内
の通路７内に流すことにより、回転体４およびディスク
５を冷却して、これらの表面に氷を付着・堆積させ、こ
の氷を回転しないで固定されている付着氷掻落し部材８
により掻き落として、酸素発生器１内の溶液中に落下さ
せる。付着氷掻落し部材８は溶液中に配置されているの
で、掻き落された氷がレーザー共振器３の方へ飛んで行
（のを防止することができる。

冷媒としては、−例として、アルコール、トリクロルエ
チレン、メタノール、フロン系物質などが用いられる。

水蒸気を除去した励起酸素をレーザー共振器３に導入し
、励起酸素中によう素ガスをよう素ガスのみまたはキャ
リアガス（アルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガス）
とともによう素インジェクタ２２から供給して、励起酸
素からよう素へのエネルギ移乗反応によりよう素を励起
し、よう素原子間に逆転分布を形成させることによって
レーザー光が得られる。

つぎに第５図に基づいて本発明の他の実施例を説明する
。本例は第１図〜第４図に示す装置に加えて、酸素発生
器１の上流側に、新たに過酸化水素、アルカリおよび水
を適量供給し予混合する溶液成分調整槽２６を設け、こ
の槽２６と酸素発生器１とを、酸素発生器で一部反応し
た溶液を回収できるように溶液循環ライン２７を介して
接続したものである。２８は塩素ボンベ、３０は窒素ボ
ンベ、３１はよう素気化器、３２は溶液循環ポンプ、３
３はＮａＣ１）ラップ、３４は水蒸気トラップ、３５は
真空ポンプである。

酸素発生器１内で一部反応した溶液を溶液循環ライン２
７により溶液成分調整槽２６に循環・回収し、この槽２
６内の回収溶液に新たに過酸化水素、アルカリ　（Ｎａ
０１１、に０■など）および水を供給して所定の濃度に
調節する。したがって、本例は、運転とともに増加する
水を回収・循環し、酸素発生器内へ供給する溶液の成分
を適正に調整することができるという利点を有している
。

槽２６から排出される気体は、水蒸気トラップ３４で水
蒸気を除去した後、真空ポンプ３５に導入される。一方
、レーザー共振器３から排出される気体は、よう素トラ
ップ（図示せず）でよう素を除去した後、真空ポンプ３
５に導入され、真空ポンプ３５から酸素ガスと塩素ガス
との混合ガスとして排気される。この混合ガスは塩素ト
ラップ（図示せず）に導入されて処理される。なお塩素
トラップをよう素トラップと真空ポンプとの間に設ける
場合もある。

真空ポンプ３５の入口の圧力は、通常Ｉ　Ｔｏｒｒ前後
、レーザー共振器３内では１．２Ｔｏｒｒ前後、酸素発
生器１内では１．４　Ｔｏｒｒｙｉ？Ｉ後である。また
酸素発生器１内の温度は一２０℃前後、槽２６内の温度
も酸素発生器とほぼ同程度の温度にコントロールされる
。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成されているので、つぎのよう
な効果を有している。

＋１１　　水蒸気トラップを、定常的に氷を除去・回収
できる構成としたので、長時間運転を行うことができ、
かつ安定出力を得ることができる。

（２）酸素発生器とレーザー共振器との距離が短かいの
で、励起酸素の失活率が減少する。

（３）　　このため高圧操業が可能となり、真空ポンプ
を従来の真空ポンプの数分の１と小型化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のよう素レーザー装置の一実施例を示す
縦断面説明図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線断面説
明図、第３図は第１図におけるディスク型水蒸気トラッ
プの縦断面説明図（第４図におけるＢ−Ｂ線縮小断面説
明図）、第４図は同拡大横断面説明図、第５図は本発明
のよう素レーザー装置の他の実施例を示す斜視説明図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　アルカリ性過酸化水素溶液と塩素または塩素化合物
   とを接触させて励起酸素を発生させる酸素発生器と、こ
   の励起酸素を導入しその中によう素を供給して励起酸素
   からよう素へのエネルギ移乗反応によりよう素を励起し
   、レーザー発振を得るレーザー共振器とを主構成機器と
   する化学励起よう素レーザー装置において、 前記酸素発生器内に水蒸気トラップを配設するとともに
   、酸素発生器に密接してレーザー共振器を連設し、 前記水蒸気トラップは、略水平方向に設けられた円柱状
   または円筒状の回転体と、この回転体に略垂直に設けら
   れた多数のディスクと、回転体内およびディスク内に設
   けられた冷媒通路と、多数のディスクの間に固定・配設
   された付着氷掻落し部材とからなることを特徴とするよ
   う素レーザー装置。 ２　アルカリ性過酸化水素溶液と塩素または塩素化合物
   とを接触させて励起酸素を発生させる酸素発生器と、こ
   の励起酸素を導入しその中によう素を供給して励起酸素
   からよう素へのエネルギ移乗反応によりよう素を励起し
   、レーザー発振を得るレーザー共振器とを主構成機器と
   する化学励起よう素レーザー装置において、 前記酸素発生器内に水蒸気トラップを配設するとともに
   、酸素発生器に密接してレーザー共振器を連設し、 前記水蒸気トラップは、略水平方向に設けられた円柱状
   または円筒状の回転体と、この回転体に略垂直に設けら
   れた多数のディスクと、回転体内およびディスク内に設
   けられた冷媒通路と、多数のディスクの間に固定・配設
   された付着氷掻落し部材とからなり、 さらに前記酸素発生器の上流側に、新たに過酸化水素、
   アルカリ、水を適量供給し予混合する溶液成分調整槽を
   設け、この溶液成分調整槽と酸素発生器とを、酸素発生
   器で一部反応した溶液を回収できるように溶液循環ライ
   ンを介して接続したことを特徴とするよう素レーザー装
   置。