JPH01501188A - 大容量形気体放電システム - 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】 この発明は一般にレーザチャネル内の気体流を制御して一様な大容量プラズマを 与える方法及び装置に関し、特に気体の一部だけを残りのガス流より大巾に高い 速度で再循環させることによって混合且つ拡散された気体流を与える方法及び装 置に関する。

背景技術 産業的環境内で用いるレーザシステムを設計するときに遭遇する問題の１つは、 システムのコンパクト性、サイズ及び信頼性である。レーザの発振作用は、気体 の充填された容器またはチャネルを放電下に置いてプラズマを形成することによ って得られる。

放電によって生じる電子が活性気体分子と衝突してそれらを高いエネルギーレベ ルに励起し、そこから低いエネルギーレベルへ落ちる際に、過剰のエネルギーを 光子つまり光量子の形で放出する。

光ゲインを得るためには、高いエネルギーレベルにおける粒子の密度が低いエネ ルギーレベルにおける粒子の密度を越えなければならない。二酸化炭素と窒素の 混合体にヘリウムを加えると、出力が増大することが認められている。

産業上の用途に適した強力で慣頼レーザを開発すべき場合には、サイズや形状に 関わりなく大容量の空洞を一様に満たす大きな断面積を有する放電が必須である 。放電の異なる部分での温度が一様でないため、放電は通常直径において非常に 制限される。これはプラズマコラムの内部で低い密度と高い電流を生じ、プラズ マコラムを圧縮せしめる。複数の電極を個々に安定させれば、放出を広げること によって部分的な解消を与えるが、個々の流れは再結合しようとする傾向を持つ 。大容量放電においてイオンと電子の分布を制御する空気力学的な力の賢明な使 用及び設計はかなりの成功を収めており、従来周知な非常に長い放電システムと ８哀、同一のパワー出力についである程度のコンパクト化とサイズの減少をもた らしている。

切断、溶接、穿孔、熱処理、及びその他の工程を必要とする用途では、生産コス トを減じるのにレーザが使われてきた。しかし業界の刊行物によれば、レーザの 販売は工作機械業界で約３％に過ぎない、低い信転性、低いビーム品質、大きい サイズ及び重い重量という制限のため、レーザの産業的用途はこれまで制限され てきた。これらの問題は、出力１ワット当りのレーザコストが高いことと相俟っ て、レーザを使用可能な工作機械業界及びその他の産業界におけるレーザの採用 を非常に遅いものとしてきた。サイズ及び重量の問題の一例°として、現在の高 パワー（ｌｋ−以上）の連続液レーザは長さ２２フイート（約６．６ｍ）、巾７ フイート（約２．１ｍ）、高さ５．５フイート（約１．６５ｍ）で、重さ数トン である。

信転性が向上すれば、産業界による生産ラインへの導入が可能となろう、またビ ーム品質の向上は、金属の硬化や軟化あるいは接着材等の産業的用途をより経済 的なものとしよう、装置の小型化は、ロボット工学の分野で新たな用途を開（で あろう、さらにコストの低下は、他の機器のレーザとの置換を可能とする。

１９７１年５月２５日付でＡ、Ｅ、Ｈｉｌｌに発行された米国特許第３，５８１ ．１４６号は、気体放電管システムを安定化する方法に関し、複数の管が単一の ｔＢによって励起される。

１９７３年５月２２日付でＡ、Ｅ、Ｈ４１ｌに発行された米国特許第３，７３５ ．２８４号は、レーザシステムにおいて電荷の空間的分布を制御１するのに空気 力学的な力を用い、−１なプラズマを得ることを教示している。

１９７４年５月５日付でＡ、Ｅ、Ｈｉｌｌに発行された米国特許第３，７９５， ８３８号も、レーザシステムで一様なプラズマを得るのに空気力学的な力を使う ことを示している。これと前記の特許は、レーザ発振媒体全体の再循環によって 所望とする一様なプラズマを得ている点に留意することが重要である。従って、 レーザのサイズと重量の減少で得られるゲインの一部は、大容量のコンプレフサ が必要なことで相殺される。

本明細書で使われる諸関係と定義については、以下の刊行物を参照されたい。

Ｋｅｅｎａｎ、　Ｎｅｕｍａｎｎ及びＬｕｓ　ｔｗｅｒｋ著の「解析と実験によ る放出装置設計の調査研究Ｊ　、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍｅ ｃｈａｎｉｃｓＨ１９５０年９月；２９９頁 Ｊａｍｅｓ　Ｄ、　Ｃｏｂｉｎｅ博士著の「気体導体−理論と工学的応用」、Ｄ ｏｖｅｒ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ社１１９５８年版５ａｎｂｏｒｎ　Ｃ，Ｂ ｒｏｗｎ　著の「プラズマ物理学の基本データ」、Ｍ、　１．　Ｔ、　Ｐｒｅｓ ｓ　社ｉ　１９５９年版本発明は、前記した問題の１つまたはそれより多くを解 消しようとするものである。

光ユ■固玉 本発明の一特徴によれば、高パワー出力を有するレーザ装置は、ハウジング、該 ハウジング内のレーザ発振媒体、ハウジング内のレーザチャネル、及びレーザチ ャネルを通じ気体のレーザ発振媒体の連続的に再循環する流れを与える手段を備 えて成る。複数の電極がレーザチャネルの一端に隣接してハウジングの上流端に 位置され、別の複数の電極がレーザチャネルの他端に隣接してハウジングの下流 端に位置される。１１源がこれらの電極に接続されてレーザチャネル内に放電を 形成維持し、さらにレーザチャネルから光エネルギーのビームを取り出す手段が 備えられる。拡散手段がレーザチャネル内に一様なプラズマの流れを与えると共 に、レーザチャネルを通じた再循環する流れに基づく圧力降下を相殺する圧力上 昇を与える。該拡散手段は、各上流側電極より下流に配設され気体の流れを混合 してレーザチャネル内に拡散する放出装置から構成される。

本発明の別の特徴によれば、高パワー出力を有するレーザ装置は、気体のレーザ 発振媒体を内部に存するハウジングと、該ハウジング内のレーザチャネルと、該 レーザチャネルを通じ気体のレーザ発振媒体の連続的に再循環する流れを与える 手段とを備えている。１を極がレーザチャネルの一端に位置される。別の電極が レーザチャネルの他端に位置され、電源がこれらの’ｔｉに接続されてレーザチ ャネル内に放電を形成維持する。さらに、レーザチャネル内にプラズマの流れを 与える手段、及びレーザチャネルを取り囲み熱的及び付着不安定とクロス結合す る磁場を発生する手段が備えられる。

本発明のさらに別の特徴によれば、−ｔｌｉな大容量の気体放電を与えるレーザ 装置は、ハウジング、該ハウジングと流体連通され、ハウジング及びレーザチャ ネルを通じて主再循環気体流の流れを形成するレーザチャネルを備える。気体状 のレーザ発振媒体がハウジング及びレーザチャネル内に含まれている。さらに、 気体状レーザ発振媒体の一部だけを加圧し、該気体状レーザ発振媒体の加圧部を 、主再循環気体の速度より大幅に大きい所定の速度で剛勇循環気体流の流れを介 してレーザチャネル内に導く手段が備えられる。

すなわち、現時点におけるレーザでこれまで必要だった大型ポンプがサイズ、重 量及び容量の点で著しく減少され、システムのより高い効率、製造コストの低下 、必要な入力エネルギーの減少、及び出力１ワット当りコストの削減をもたらす ０本レーザは、高いパワーでも高信軽性と並外れのビーム品質ををする。

置皿■呈皇呈脱里 第１図は本発明を具体化した気体レーザの概略図。

第２図は複数のレーザ発振気体流を拡散する放出装置の断面図。

第３図は第２図の放出装置の断面図で、レーザ発振気体流の混合を示す。

第４図は第２図の放出装置の断面図で、気体流の半径方向成分と、レーザ発振気 体の一様な速度分布を示す。

第５〜８図はレーザの縦断面図で、レーザ発振気体流に磁場を印加するための４ つの異なる手段を示す。

日を　するだめの　の・ヒ 以下詳述するように、この実施例では主の再循環気体流を有するレーザ内に、レ ーザ発振気体流を混入してボンピングする。第１図は、第２．３及び４図に詳し く示す構造を持った気体レーザを示している。レーザアセンブリは円筒状のハウ ジング１０を有し、これが端壁１２と１４で密封されて密閉ハウジングを形成す る。レーザチャネル１６がハウジング１０と同心円状に配設され、ミラー１８と 出力カソブラー２０がチャネルの対向両端に固定されている。チャネル１６は等 間隔に離れた複数の円筒状の通路または管２４．２６を有する漏斗状部材２２に 結合されており、こ流用の混合管２４．２６として機能する。主ノズル２８．３ ０がそれぞれの混合管と隣接して固定される。中空電極３２．３４がそれぞれの 主ノズル２８．３０内に同心円状に位置されると共に、導線５６を介して高圧電 源５０に接続され、レーザ発振作用のための放電を与える。

拡散手段がレーザチャネル１６内に一様なプラズマ流を与え、レーザチャネル１ ６を通じた再循環流による圧力降下を相殺するための圧力上昇を生じる。拡散手 段は気体状レーザ発振媒体の一部だけを加圧し、この加圧部分を主の再循環気体 流の速度より大巾に速い所定の速度でレーザチャネル１６内に送り込む、拡散手 段は、レーザチャネル１６を中心として環状に分散配置された複数の放出装置、 及び主気体流と各放出装置の間に流体接続されたポンプ６４を含む、各放出装置 が副気体流を導入し、拡散、乱れ、圧力上昇及び密集流の増大を引き起こす、放 電流の安定化は、前出の米国特許第３．５８１．１４６号に示された装置によっ て与えられる。

放出装置の極めて優れた桁外れの特性が、レーザ発振気体流の乱れと拡散に著し く寄与することが認められている。放出装置は主ノズル２８．３０と、付設の混 合管２４．２６とを含む、高速の副気体流が放出ノズル２８．３０から現われる と、その流れはほぼ円筒状の混合管２４．２６内に入り、主再循環流からの気体 が分子間の密集衝突によって巻き込まれる。かかる衝突から渦が生じ、これらの 渦が幾つかの流れを均質に混合する。混合気体が下流へ進むにつれ、渦の角速度 は減少する。混合管の出口領域に空気力学的な輪郭が形成され、流れの半径方向 成分を混合気体流に生じる。これが、一様な半径方向の速度分布を持つ均質な縦 方向の流れをレーザチャネル内に発生する。

第２．３及び４図は混合管２４．２６の断面を示し、より詳しくは出口領域に形 成される空気力学的な輪郭を示す、断面で示しであるように、混合管２４．２６ は第２曲線３３へとつながる第１曲線３１から成る逆オシー状面２９の片側に終 端している・第１表面３１は混合管２４の縦中心から半径方向外方へ延びる方向 に第１の所定半径で湾白し、第２表面３３は混合管２４の縦中心へ向かって半径 方向内方に延びる方向に第２の所定半径で湾白し曲表面３１の中間に位置する。

逆オシー状面２９と対向した半径部３５は第２曲線３３と整合している。この空 気力学的な輪郭は、混合管から出ていく気体流に半径方向の成分を生じる点で重 要である。

混合管出口の輪郭に対する気体流の反応が、流れの矢印と波面断面で示されたミ クロ乱れの一様な速度分布によって、輪郭領域とレーザチャネル内に均質な気体 流の流れを生じる。速度分布が断面で一様でないと、ゆっくり流れる領域が優先 的に熱せられ、それらの熱くなった領域の密度が低くなる。これがレーザビーム の光学的な撹乱を引き起こし、最終的に電気アークを発生することがある。

レーザチャネル１６は参照番号４０と４２で示すように中断され、流れの矢印の ごとくハウジングを通って混合管２４，２６へと至る気体の再循環を可能として いる。第１．２．３及び４図中の矢印は気体流の流れを示す。主な流れは、レー ザチャネル１６を通す、中断部４０と４２でそこから出て、チャネル１６とハウ ジング１０の間を通過し、第３図に示すように混合管内に高速の副気体流と渦を 導入する放出装置によって取り込まれる再循環する流れである。概略的に参照番 号４８で示した一連の円筒状ひれ付熱交換器が中断部４０．４２に隣接して配置 され、レーザ発振気体の温度を制御する。タンク５２と５４内の与圧ヘリウムが 、それぞれ配管５６．５８を介して電極３２．３４．４４・４６に供給される。

例えばレーザ発振気体からの炭化水素、　ｆｌ化炭素、油を含む不純物を取り除 き、連続で予測できる最適な結果を得るため、レーザ発振気体抽気系が設けられ ている。この抽気系は、管６２によってハウジング１０に接続され且つ適切な貯 蔵容器（不図示）に至る別の排管６３を有する排気ポンプ６０を備える。また、 容積形の循環ポンプ６４が管６６によってハウジングｌＯに、更に図示のごとく 熱交換器６８に接続されている。与圧下の窒素ガスと二酸化炭素ガスがタンク７ ０と７２内にそれぞれ保持され、配管７４さらに主ノズル３２と３４に接続され ている。触媒変換器６７が化学反応によって、系内で形成されたＣＯを残らずＣ Ｏ□に変換する。電気加熱系（不図示）が設けられ、触媒変換器６７が機能する のに適切なレベルに気体温度を保持する。また分子ふるい６９が設けられ、気体 が不純物によって害されるのを防ぐ。

永久磁石として示した複数の環状磁石８０が後述する目的のためレーザチャネル １６を取り囲み、縦方向に離間して配置される。

上の１　可２ 装置の動作時には、循環ポンプ６４が圧力を形成し、触媒変換器６７、熱交換器 ６８、配管７４、環状配列の王ノズル２８．３０、及び同じく環状配列の混合管 ２４．２６を経てレーザチャネル１６内へ至る高速のレーザ発振気体流を生じる 。この気体流はさらにレーザチャネル１６を通り、中断部４０，４２から出て、 羽根７６．１７８を周回し、熱交換器４８を通って混合管２４．２６に戻り、は ぼ矢印で示すような再循環モードの流れを成す、レーザ発振気体の流れを混合し 拡散する放出装置の動作が、レーザチャネル内に一様で、大容量の気体放電をも たらす。ここで第２及び３図を参照すれば、非常に高速の気体が各主ノズル２８ ．３０から現われ、それぞれの混合管２４．２６に入る。図面に表わしであるよ うに、気体のほぼ円錐状境界層が混合管内に入り、長さに沿って下流に進むにつ れ管内で外側へと拡開する。再循環する主気体流からの気体分子が、境界層の密 集速度によって巻き込まれる。異なる速度で走行する気体流分子間の衝突によっ て気体の渦が生じ、これらの渦が流れを完全に混入及び混合する。渦の周速度は 、混合気体流が下流側へ移動するにつれて凍少し、気体流の完全な拡散と均質且 つ一様な気体混合物をもたらす、システムの一例において、各混合管対各主ノズ ルのど部の断面積比は約２７．５対１である０発明の範囲を逸脱することなく別 の比も使え、上記の比は好ましい値として示したものである。

レーザビームの出力は、主気体流とほぼ平行な出力力フブラー２０を介して表わ れる。光学系の配置換えによって、ビーム出力がチャネル１６のＨＩＭを横断す る方向に現われるようにすることもできる。この方式は、前出の米国特許第３， ７９５，８３８号の第１２図に詳しく且つ正確に例示しである。本実施例では、 水平に分散配置された放出ポンプアレイが同特許の第１２図に示されたノズルブ ロックと置き換えである。

閉じたサイクルつまり再循環するレーザ発振気体モードでは、系内における油、 埃、不純物、オゾン、−酸化炭素または化学反応によるレーザ発振気体の汚染が 深刻な付着の不安定という問題を引き起こし、気体の汚れによって系のパワー出 力と信軌性に悪影響を及ぼす、そこで、触媒変換器６７と分子ふるい６９が、気 体の汚染を防ぐ、熱交換器６８が熱を消散し、レーザ発振気体を最適な温度に冷 却する。定期的にサンプリングを行ってレーザ発振気体の組成をモニター可能と するように排気ポンプ６０と付設の配管１０．６２．６３が設けられ、必要なら 新鮮な気体をタンク５２．５４．７０．７２から導入して最適な気体混合物が維 持できるようになっている。

次に第５〜８図を参照すれば、動作の連続性と信頼性が重要な因子である産業用 レーザの設計において、プラズマ流と相互作用する磁場の追加が、放電内での熱 的不安定性の成長を抑制して均質な放電プラズマを保証することが認められる。

熱的不安定性は流れと一致した初期アークで、制御されないとレーザがその全１ ＜ワー出力を発するのを妨げる。アークが生じると、レーザ光学系を焼いて破壊 し、レーザ空洞を短絡させる。つまり第５〜８図は、レーザチャネル１６を取り 囲んで、熱的及び付着不安定性とクロス結合する磁場を発生するための手段の各 種実施例を示している。

第５図は、極性が反対の永久磁石８０によって発生される静的磁場を示す。この 例では、磁場と流れの相互作用が起きず、系にエネルギーを加えもしなければ、 系からエネルギーを差し引きもしない。力線が静的に生じる液状の磁場を発生し 、プラズマの流れ方向に沿って磁場の強さつまり強度が上昇及び低下している。

レーザ発振気体が流れると、発生した液状の磁場と反応し、流れと直角な速度成 分を電子に与えることによって電子の流れツクターンを変化させ、荷電粒子の移 動と熱い及び冷たい両領域の混合を生じて熱的不安定性の成長を防ぐ。これで、 より一様なプラズマが得られる。

第６図は、ＤＣ励起の電磁石７８によって静的な磁場が発生される別の実施例を 示す。磁場は上記の例と同じようにレーザ発振気体と反応し、均質なプラズマを 生じるように電子の流れ７Ｎ＆ターンを変化させる。但し、電圧源８２によって 発生される磁場は強度が可変で、印加ＤＣ電圧を制御することによって外部から コントロールできる。

第７図に示した実施例は、チャネル１６部分の全体を実質上取り巻いた細長い電 磁石８４を有する。ＤＣ電圧源８３によって励起されると、軸方向に一様に分布 した磁場が生じ、レーザ発生気体の流れ方向に磁気力線を分布させて熱的不安定 の発生を防ぐ。

この磁場の作用が、荷電粒子をレーザチャネルと実質平行な経路に沿って真向す ることにより熱的不安定性を防止する。

第８図の実施例は、電源８５からのＤＣ場上にＡＣ場を重畳する発振器８６を示 す、これら２つのエネルギー源と分散配置されたコイル！磁石８４との相互作用 が、レーザ発振気体の流れ方向と直角に波状の磁場を形成する。磁場を圧縮及び 拡張する機能が発振器によって与えられ、荷電粒子の動きの半径方向成分で気体 を均質化させる。波パターンの持続を避けるため、発振器の周波数は気体流の通 過時間より数倍高くなければならない。

上記の原理が５／に一レーザで実施化された。こうして得られたプラズマ制御の レベルがレーザの幾何学的配置に加わる制約を取り除き、大容量の空洞がプラズ マで一様に満たされるのを可能にすると共に、最適な光学系を設計可能とするこ とが見い出された。

非常に大きく頑丈な光学ミラーが使用可能なので、光束密度が低くなり、熱に基 づくゆがみや破壊を防止できる。産業上の用途に当然ながら通さない非常に繊細 で、詭＜、高価な光学系を用いる必要は除かれる。

大容量の空洞を一様に満たすプラズマ制御の使用が、約２フイート（約６０３） Ｘ２フイート（約６０１）Ｘ１フイート（約３０ｃｍ）の寸法を持つ５／に一レ ーザを実現し、ロボットアーム上での使用を可能とする。

以上、高パワーであるがサイズと質量が減少され、高し）信転性と鼓舞れたビー ム品質を有する高パワーレーザの気体放電システムについて説明した。当業者に とっては、添付の請求の範囲で限定される発明の範囲を逸脱せず、構造と構成に 変更を施し得ることは自明であろう。

本発明のその他の特徴、目的及び利点は、図面、開示の説明及び添付の請求の範 囲の検討することによって理解されよう。

ＦＩＧ、３ 浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、　７ ＦＩＧ、８ １、事件の表示　ＰＣＴ／ＵＳ　８７１００２１０２９発明の名称　大容量湿気 体放電システム３、補正をする者 事件との関係　出願人 氏名　ヒル　アレン　イー ５、補正命令の日付　昭和６３年６月１４日６、補正の対象　図面の翻訳文及び 名義変更届７、補正の内容　別紙のとおり 図面の翻訳文（Ｆｉｇ、５）の浄書（内容に変更なし）国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高パワー出力を有するレーザ装置において、ハウジング（１０、１２、１４ ）、該ハウジング（１０、１２、１４）内のレーザ発振媒体、前記ハウジング内 のレーザチャネル（１６）、該レーザチャネルを通じ気体のレーザ発振媒体の連 続的に再循環する流れを与える手段、前記レーザチャネル（１６）の一端に隣接 してハウジング（１０、１２、１４）の上流端（１２）に設けられた複数の電極 （３２、３４）、前記レーザチャネル（１８の他端に隣接してハウジング（１０ 、１２、１４）の下流端（１４）に設けられた複数の電極（４４、４６）、これ らの電極（３２、３４、４４、４６）に接続され、レーザチャネル（１６）内に 放電を形成維持する電源（５０）、前記レーザチャネル内に一様なプラズマの流 れを与えると共に、レーザチャネル（１６）を通じた再循環する流れに基づく圧 力降下を相殺する圧力上昇を与える拡散手段、該拡散手段が、各上流側電極（３ ２、３４）より下流に配設され気体の流れを混合してレーザチャネル（１６）内 に拡散する放出装置から成る、及び前記レーザチャネル（１６）から光エネルギ ーのビームを取り出す手段を備えたレーザ装置。 ２．前記各放出装置が主ノズル（２８、３０）と混合管（２６、２４）を備え、 各主ノズル（２８、３０）がハウジング（１０、１２、１４）の外部にある与圧 下のレーザ発振気体源（６４）に接続されている請求の範囲第１項記載のレーザ 装置。 ３．前記ハウジング（１０、１２、１４）の外部に配設され、主ノズル（２８、 ３０）に流体接続された熱交換器（４８）を含む請求の範囲第１項記載のレーザ 装置。 ４．各混合管（２６、２４）がその出口領域に形成された空気力学的な輪郭を有 する請求の範囲第２項記載のレーザ装置。 ５．前記空気力学的な輪郭が混合管の片側における逆オジ−状曲線（２９）と反 対側における半径部（３５）を備え、混合管から出ようとする気体の流れに半径 方向を与える請求の範囲第４項記載のレーザ装置。 ６．前記レーザチャネル（１６）を取り囲み、熱的及び付着不安定とクロス結合 する磁場を発生する手段を含む請求の範囲第１項記載のレーザ装置。 ７．前記磁場発生手段が、レーザチャネル（１６）に沿って縦方向に離間したレ ーザチャネル（１６）を取り囲む複数の環状永久磁石（８０）から成る請求の範 囲第６項記載のレーザ装置。 ８．前記磁場発生手段が、レーザチャネル（１６）に沿って縦方向に離間した複 数の電磁石（７８）と、該電磁石（７８）に接続された直流電圧源（８２）とか ら成る請求の範囲第６項記載のレーザ装置。 ９．前記各電極（３２、３４）が内部に形成された通路を有し、各々の主ノズル （２８、３０）内に同心円状に配設され、準安定ヘリウム原子を気体流内に導入 するヘリウムガス源（５２）に接続されている請求の範囲第１項記載のレーザ装 置。 １０．前記各混合管（２４、２６）と前記各主ノズル（３０、２８）のど部との 断面積比が約２７．５対１である請求の範囲第２項記載のレーザ装置。 １１．前記レーザチャネル（１６）から光エネルギーのビームを取り出す手段が 、相互に対面する関係で配置されると共にレーザチャネル（１６）の各端に１つ づつ固定され、レーザチャネル（１６）と平行各方向に出力ビームを差し向ける 一対のミラー（１８、２０）から成る請求の範囲第１項記載のレーザ装置。 １２．前記レーザチャネル（１６）から光エネルギーのビームを取り出す手段が 、レーザ発振気体の流れを横断する方向で且つレーザチャネル（１６）を横断す る方向にビームを差し向けるように配置された光学系から成る請求の範囲第１項 記載のレーザ装置。 １３．前記電源（５０）か各電極（３２、３４、４４、４６）の電流を独立に調 整する手段を含む請求の範囲第１項記載のレーザ装置。 １４．前記レーザチャネル（１６）とハウジング（１０、１２、１４）の間に配 設された熱交換器（４８）を含み、気体のレーザ発振媒体の連続した再循環流が 熱交換器（４８）を通過する請求の範囲第１項記載のレーザ装置。 １５．レーザチャネル（１６）内に一様な大容量気体放電を与える電極（３２、 ３４；４４、４６）間に複数の平行な放電域を持つＣＯ２レーザをポンピングす るためのレーザ発振気体流を混合する方法において； 主レーザ発振気体流を圧力降下が生じる再循環路内に案内するステップ；及び 前記第１の主気体流内にそれより高い圧力で副レーザ発振気体流を導入し、流れ の拡散、前記再循環流路内での圧力降下に等しい圧力上昇、及びレーザチャネル を通る密集流の増大をもたらすステップ；を含む方法。 １６．第３のヘリウムの気体流を前記電極（３２、３４；４４、４６）を通じて 導入し、準安定のヘリウム原子を気体流内に導入して金属のスパッタリングを抑 制するステップを含む請求の範囲第１５項記載の方法。 １７．高パワー出力を有するレーザ装置において、気体のレーザ発振媒体を内部 に有するハウジング（１０、１２、１４）、前記ハウジング内のレーザチャネル （１６）、該レーザチャネルを通じ気体のレーザ発振媒体の連続的に再循環する 流れを与える手段、前記レーザチャネルの一端に設けられた電極（３２または３ ４）、前記レーザチャネルの他端に設けられた電極（４４または４６）、これら の電極に接続されレーザチャネル（１６）内に放電を形成維持する電源（５０） 、前記レーザチャネル内にプラズマの流れを与える手段、及び前記レーザチーネ ル（１６）を取り囲み熱的及び付着不安定とクロス結合する磁場を発生する手段 を備えたレーザ装置。 １８．前記磁場発生手段が、レーザチャネル（１６）に沿って縦方向に離間した 複数の環状永久磁石（８０）を含む請求の範囲第１７項記載のレーザ装置。 １９．前記永久磁石（８０）の各々が反対の極性を持つ永久磁石（８０）の隣り に位置された請求の範囲第１８項記載のレーザ装置。 ２０．前記磁場発生手段が、レーザチャネル（１６）に沿い縦方向に離間してた 複数の電磁石（７８）と、該電磁石（７８）に接続された直流電圧源（８２）と を含む請求の範囲第１７項記載のレーザ装置。 ２１．隣り合う前記電磁石（７８）が反対の極性を持つように、各々の電磁石（ ７８）が反対の極性で直流電圧源（８２）に接続された請求の範囲第２０項記載 のレーザ装置。 ２２．前記磁場発生手段が、レーザチャネル（１６）部分の実質上全体の周囲に 位置された電磁石（８４）を含む請求の範囲第１７項記載のレーザ装置。 ２３．前記電磁石（８４）が直流電圧源（８３）に接続された請求の範囲第２２ 項記載のレーザ装置。 ２４．前記電磁石（８４）と直流電圧源（８３）の間に直列に接続された発振器 （８６）を含む請求の範囲第２３項記載のレーザ装置。 ２５．前記発振器（８６）が再循環気体流の速度に直接関連した周波数で動作す る請求の範囲第２４項記載のレーザ装置。 ２６．一様な大容量の気体放電を与えるレーザ装置において：ハウジング（１０ 、１２、１４）； 前記ハウジング（１０、１２、１４）と流体連通され、ハウジング（１０、１２ 、１４）及びレーザチャネル（１６）を通じて主再循環気体流の流れを形成する レーザチャネル（１６）；前記ハウジング（１０、１２、１４）及びレーザチャ ネル（１６）内に含まれた気体状のレーザ発振媒体；及び前記気体状レーザ発振 媒体の一部だけを加圧し、該気体状レーザ発振媒体の加圧部を、主再循環気体の 速度より大幅に大きい所定の速度で副再循環気体流の流れを介してレーザチャネ ル（１６）内に導く手段；を備えたレーザ装置。 ２７．前記手段が、レーザチャネル（１６）とハウジング（１０、１２、１４） の間に接続され主及び副両気体波の流れの一部を形成する混合管（２４）、該混 合管（２４）に隣接して固定され、副気体流を混合管（２４）内に導く主ノズル （３０）、及び主気体波の流れと主ノズル（３０）の間に流体接続されたポンプ （６４）を有する少なくとも１つの放出装置を含む請求の範囲第２６項記載のレ ーザ装置。 ２８．前記手段が、レーザチャネル（１６）の周囲に等しい間隔で離間され、複 数の混合管（２４、２６）とポンプ（６４）に接続された主ノズル（２８、３０ ）を有する複数の放出装置を含む請求の範囲第２７項記載のレーザ装置。 ２９．前記混合管（２４）と主ノズル（３０）の断面積の比が約２７．５対１の 値である請求の範囲第２７項記載のレーザ装置。 ３０．主気体流の流れと実質上平行な対象軸を有するレーザチャネル（１６）を 含み、混合管（２４）が前記対象軸と鋭角を成してレーザチャネル（１６）内に 開口した請求の範囲第２７項記載のレーザ装置。 ３１．前記混合管（２４）が、レーザチャネル（１６）内への開口に隣接した混 合管（２４）の内面に空気力学的な輪郭を含む請求の範囲第３０項記載のレーザ 装置。 ３２．前記空気力学的な輪郭が、混合管（２４）及びレーザチャネル（１６）の 下流側結合部に隣接した逆オジ−状面（２９）と混合管（２４）及びレーザチャ ネル（１６）の上流側結合部に隣接し前記逆オジ−状面（２９）と対向した半径 部（３５）とを有する混合管（２４）の内面を含む請求の範囲第３１項記載のレ ーザ装置。 ３３．前記逆オジ−状面（２９）が第１及び第２の湾曲表面（３１、３３）を有 する混合管（２４）の内面を含み、前記第１の湾曲表面（３１）が混合管（２４ ）の縦方向中心から半径方向外側へ延びる方向に第１の所定半径で湾曲し、前記 第２の湾曲表面（３３）が混合管（２４）の縦方向中心へと半径方向内側に延び る方向に第２の所定半径で湾曲し、前記第２の湾曲表面（３３）がレーザチャネ ル（１６）と第１の湾曲表面（３１）との間に位置する請求の範囲第３２項記載 のレーザ装置。 ３４．前記主ノズル（３０）が、該主ノズル内に同心円状に配設され且つ電源（ ５０）とヘリウムガス源（５２）に接続された中空電極（３４）を含み、準安定 のヘリウム原子によって電極（３４）の金属スパッタリングを抑制する請求の範 囲第２７項記載のレーザ装置。 ３５．端壁（１４）に隣接して位置し、電源（５０）とヘリウムガス源（５２） に接続された中空電極（４４）を含み、準安定のヘリウム原子によって電極（４ ４）の金属スパッタリングを抑制する請求の範囲第３４項記載のレーザ装置。 ３６．副気体流の流れか触媒変換器（６７）を含む請求の範囲第２６項記載のレ ーザ装置。 ３７．副気体流の流れが分子ふるい（６９）を含む請求の範囲第２６項記載のレ ーザ装置。 ３８．副気体流の流れが熱交換器（４８、６９）を含む請求の範囲第２６項記載 のレーザ装置。 ３９．前記熱交換器（４８、６８）が、レーザチャネル（１６）とハウジング（ １０、１２、１４）の間に配設され、主及び副両気体波の流れの一部を形成する 第１の熱交換器（４８）を含む請求の範囲第３８項記載のレーザ装置。 ４０．前記熱交換器（４８、６８）が、ハウジング（１０、１２、１４）の外部 に配設され、副気体流の流れだけの一部を形成する第２の熱交換器（６８）を含 む請求の範囲第３９項記載のレーザ装置。