JPH02230782A

JPH02230782A - ガスレーザ装置

Info

Publication number: JPH02230782A
Application number: JP4993289A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Suzuki; 鈴木　節雄; Etsuo Noda; 悦夫野田; Osamu Morimiya; 森宮　脩
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1990-09-13

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ　）、炭酸
ガス（ＣＯ２　）等のガス中での放電励起を利用したガ
スレーザ装置に関する。

く従来の技術）ガスレーザ装置は、アノード電極とカソード１ｔ極の対
向方向、強制循環されるレーザ媒質としてのガスの流通
方向及び光共擾器の軸方向の相互関係によって、二輪直
交型と三輪直交型がある。

第２図は、従来の二軸直交型のガスレーザ装置（例えば
ＣＯ２ガスレーザ装置）の要部を示す概略構成図であ′
る。この図に示すように、フロア（不図示）により循環
されるガス（例えばＣＯ２　）Ｐは、レーザ管（不図示
）内に対向して配置されたカソード電極（陰極）１０と
アノード７Ｒ極（陽極）１１間の放電空間１２を、カソ
ードＩ！ｆｆｌｌＯ側からアノード電極１１側に通流す
る。アノード電極１１は複数個の棒状に分割されており
、レーザガスＰの流れと直交する方向に平行配置されて
いる。カソード電極１０とアノード電極１１間には、バ
ラスト抵抗１３ａ．１３ｂを介して直流電源１４が接続
され、また、カソードＭ極１０とアノード電極１１間の
放電空間１２の両側には、光共振器を構成する全反射ミ
ラー１５とハーフミラ−１６が配設されている。

そして、直流電源１４からバラスト抵抗１３ａ．１３ｂ
を介してカソード電極１０とアノード電極１１間に高電
圧を印加して放電空間１２でグロー放電させ、全反射ミ
ラー１５とハーフミラー１６間でレーザ発振させること
により、ハーフミラー１６側からレーザ光Ｃが出力され
る。

第３図は、従来の三輪直交型のガスレーザ装置（例えば
ＣＯ２ガスレーザ装Ｗ１）の要部を示す概略構成図であ
る。この図に示すように、レーザ管（不図示）内にはカ
ソード電極（陰極）２０とアノード電極（陽極）２１が
対向して配置されており、カソード電極２０とアノード
電極２１間の放電空間２２には、ブロア（不図示）によ
り循環されるガス（例えばＣＯ２）Ｐが通流する（紙而
と直交方向）。複数個に分割されているカソード電極２
０は、絶縁休２３に固定されており、ガスＰの流れる方
向と直交する方向に配列されている。

このカソード電極２０は、ガスＰの流れる方向と平行な
面を持つ板状のものが用いられる（第４図参照》。カソ
ード電極２０とアノード電極２１間には、バラスト抵抗
２４を介して直流電源２５が接続され、また、カソード
電極２０とアノード電極２１間の放電空間２２の両側に
は、光共振器を構成する全反射ミラー２６とハーフミラ
ー２７が配設されている。

そして、直流電源２５からバラスト抵抗１３ａ，１３ｂ
を介しマカソードＮ極２０とアノード電極２１間に高電
圧を印加して放電空間２２でグロー放電させ、全反射ミ
ラー２６とハーフミラー２７間でレーザ発撮させること
により、ハーフミラー２７側からレーザ光Ｃが出力され
る。

（発明が解決しようとする課題）ところで、前記した従来の各ガスレーザ装置では、カソ
ード電極１０．２０は一般にモリブデン（ＭＯ）で形成
されている。これは、モリブデンが高融点金属で、イオ
ンによるスバツタの影響が小さく消耗が少ないためであ
る。

しかしながら、ＣＯ２ガスやＣＯガスを用いるガスレー
ザ装置の場合、レーザ管内に残留ガスとして存在するｏ
２が放電空間で分解して酸素ラジカルが生成され、これ
により電極表面の酸化作用が促進される。よって、モリ
ブデンから成るカソード電８ｉ１０，２０は前記酸素ラ
ジカルによりその表面が酸化され、この時に生じる酸化
物は、容易に飛散してアノード電極１１．２１の表面に
黒点として付着する。このような黒点がアノード電極に
形成されると、放電中にこの黒点が輝点となって光り、
放電電力を増すとグロー放電が不安定となってアーク放
電が発生する。このため、従来はカソード電極１０．２
０の表面を研磨する必要があった。また、カソード電極
１０．２０の表面が酸化物で汚れると、特に放電電力が
小さい時の放電が不安定になるので、低出力運転時のレ
ーザ出力が不安定になり、安定したレーザ出力を得るこ
とができなかった。

本発明は上記した課題を解決する目的でなされ、レーザ
発撮時に電極の酸化によるグロー放電の限界放電電力の
低下に伴うレーザ出力の低下を抑制し、且つ、低出力時
の放電の安定化を図ることができるガスレーザ装置を提
供しようとするものである。

［発明の構成］（１！題を解決するための手段）前記した課題を解決するために本発明は、第１のＮ極と
第２の電極とを対向させて構成される放電電極を具備し
たガスレーザ装置において、前記第．１、第２め電極の
少なくとも一方はタンタルまたはタンタル合金から成る
ことを特徴とする。

また、本発明の他の手段としては、第１の電極と第２の
電極とを対向させて構成される放電電極を具備したガス
レーザ装置において、前記第１、第２の電極の少なくと
も一方はニオブまたはニオブ合金から成ることを特徹と
する。

（作用）本発明によれば、表１に示すように、従来のＮ極を形成
するモリブデン（ＭＯ）に比べて酸化物のスパッタリン
グ率の低いタンタル（Ｔａ　）（又はタンタル合金）や
ニオブ（Ｎｂ）（又はニオブ合金）で電極を形成したこ
とにより、グロ−放電電極の低下の抑制と低出力時の放
電の安定化を図ることができる。

表　　１（実施例）以下、本発明を図示の一実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明を三軸直交型のＣＯ２ガスレーザ装置
に適用した場合の概略構成図である。この図に示すよう
に、レーザ管（不図示）内には放電電極を構成するカソ
ード電極く第１の電橿）１とアノード電極（第２の電糧
）２が対向して配置されており、カソード電極１とアノ
ード電極２間の放電空間３には、ブロア（不図示）によ
り、循環されるガス（ＣＯ２）Ｐが通流する。

複数個に分割されている板状のカソード電極１と、各カ
ソード電極１に対応して循環するガスＰの上流側に配置
される棒状の補助カソード電極１ａはタンタル＜Ｔａ　
）から成り、カソード電極１と補助カソード電極１ａは
絶縁休４で固定ざれている。一方、平板状のアノード電
極２は！＄１．（Ｃｕ）から成り、アノード電極２の背
面には冷却水を循環させる配管５が配設されている。

カソード電極１、補助カソード電極１８と７ノード電８
ｌｉ２間には、バラスト抵抗５ａ　，６ｂを介して直流
電源７が接続され、また、カソード電極１、補助カソー
ド電極１ａとアノード電８ｉ２間の放電空間３の両側に
は、光共振器を構成する全反射ミラー８とハーフミラー
９が配設されている。

本発明に係るガスレーザ装置は上記のように構成されて
おり、直流電源７からバラスト抵抗５ａ，６ｂを介して
カソ一ド電極１、補助カソードＮ極１ａとアノード電極
２間に高電圧を印加して放電空間３でグロー放電させ、
全反射ミラー８とハーフミラー９間でレーザ発振させる
ことにより、ハーフミラー９側からレーザ光Ｃが出力さ
れる。

この時、カソード電極１、補助カソード電極１ａを形成
するタンタル（Ｔａ　）の酸化物は、従来の電極を形成
するモリブデン（ＭＯ　＞に比べてスパッタリング率が
低いので（表１参照）、レーザ発振時に放電を行った後
もカソード電極１、補助カソード電極１ａ及びアノード
電極２のいずれの表面にもほとんど変化はなく、アーク
放電が発生し始める限界放電電力の低下もほとんど認め
られなかった。また、低出力時での放電も安定していた
。

また、前記した実施例では、カソード電極１、補助カソ
ード電極１ａをタンタルで形成したが、これらの電極を
ニオブで形成しても良い。この場合も前記同様、ニオブ
の酸化物はモリブデンに比べてスパッタリング率が低い
ので、放電後もカソ一ド電８ｉ１、補助カソードｆｆｉ
＃ｉ１ａ及びアノード電極２のいずれの表面にもほとん
ど変化はなくて、アーク放電が発生し始める限界放電電
力の低下もほとんど認められず、低出力時での放電も安
定していた。

また、前記した実施例では、カソード′Ｒ極１、補助カ
ソード電極１ａをタンタルく又はニオブ）で形成したが
、タンタルーアルミニュウム、タンタルーハフニュウム
、タンタルータングステ．ン等（又はニオブータングス
テン、ニオブー白金、ニオブーニッケル、ニオブーコバ
ルト、ニオブーアルミニュウム等）の合金で形成しても
良く、更に、電極全体をタンタル（又はニオブ》やタン
タル合金（又はニオブ合金）で形成する必要はなく、少
なくとも電極の表面をタンタル（又はニオブ）やタンタ
ル合金（又は合金〉で形成すれば良い。

また、前記した実施例ではカソード電極１、補助カソー
ド電極１ａだけをタンタル（又はニオブ）で形成したが
、これに限らず、カソード′Ｒ極１だけをタンタル（又
はニオブ）で形成しても良く、更に、カソード電極１、
補助カソード電極１ａ，アノード電極２の各電極、或い
は、カソード電極１、アノード電極２をタンタル（又は
ニオブ）で形成しても良い。

また、前記した実施例は三軸直交型のガスレーザ装置の
例であったが、二軸直交型や軸流型のガスレーザ装置で
も同様に行うことができ、更に、第１、第２の電極間に
交流電圧が印加される交流放電式やパルス電圧が印加さ
れるパルス放電式のガスレーザ装置にも本発明を適用す
ることができる。

更に、前記した実施例は、ＣＯ２ガスを用いるガスレー
ザ装置であったが，｝−１ｅ　−Ｎｅ　，　Ｃ○，△ｒ
等を用いるガスレーザ６置、ＡＵ，ＣＩＪ等の金属蒸気
を用いる金屈蒸気レーザ装置、希ガスハライドを用いる
エキシマレーザ装置等にも本発明を適用することができ
る。

尚、本発明は、酸化物のスパッタリング率の低い金属と
してタンタルやニオブ〈又はそれらの合金》を用いたが
、これら以外にも酸化物のスバッタリング率が低ければ
、他の金属を用いて電極を形成することも可能である。

［゛発明の効果］以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明
によれば、第１と第２の電極のうら少なくとも一方の電
極を、酸化物のスパッタリング率の低いタンタル（又は
タンタル合金）や、ニオブ（又はニオブ合金）で形成し
たことにより、放電時に酸化物による電極表面の汚染が
低減される。

従って、グロー放電の限界放電電力の低下が抑制される
のでレーザ出力の低下が防止され、更に、低出力時の放
電が安定するので、低出力時でも安定したレーザ出力を
得ることができる。

また、放電時に電極表面の汚染が低減されるので、従来
のモリブデン等で形成される電極の場合に比べて電極表
面の研磨回数が少なくて済み、保守点検作業が容易にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明をＣＯ２ガスレーザ装置に適用した場
合の概略構成図、第２図及び第３図は、それぞれ従来の
ガスレーザ装置を示す概略構成図、第４図は、第３図に
示した従来のガスレーザ装置のカソード２ｉ極を示す斜
視図である。１・・・カソード電極（第１の電極）１ａ・・・補助カソード電極２・・・アノード電極（第２の電極）３・・・放電空間　７・・・直流電源

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の電極と第２の電極とを対向させて構成され
る放電電極を具備したガスレーザ装置において、前記第
１、第２の電極の少なくとも一方はタンタルまたはタン
タル合金から成ることを特徴とするガスレーザ装置。
（２）第１の電極と第２の電極とを対向させて構成され
る放電電極を具備したガスレーザ装置において、前記第
１、第２の電極の少なくとも一方はニオブまたはニオブ
合金から成ることを特徴とするガスレーザ装置。