JPH0319716B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、放電管として窒化物系セラミツクス
焼結体を使用したレーザ管に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ アルゴンイオンレーザは、高電流密度のアルゴ
ンガス放電により比較的容易に連続発振可能なガ
スレーザであり、また主な発振線が10本以上と他
のガスレーザと比較して多く、ほかにも実用的見
地から多くの優れた特質を持つため、その製品化
が進められている。

アルゴンイオンレーザ装置において、レーザ管
は重要な機能を有しており、なかでも放電細管部
は使用時に苛酷な高温および放電下におかれるた
め、その構成材料には、これらの過酷な動作条件
に耐えられることが必要とされる。従来このよう
な放電細管部の構成材料としては、酸化ベリウム
磁器が使用されてきたが、酸化ベリウムは高価で
あるうえに、毒性があるという問題があつた。

酸化ベリウムに代えて窒化アルミニウムや窒化
ケイ素等の窒化物系セラミツクス焼結体を使用す
ることも検討されているが、窒化物系セラミツク
ス焼結体は、金属で封着する適当な方法がなく、
シール性の高いレーザ管は得ることができなかつ
た。

［発明の目的］ 本発明はこのような問題を解消するためなされ
たもので、新規な窒化物系セラミツクス焼結体と
金属との接合技術を用いた酸化ベリウムと同等の
熱伝導性、耐熱衝撃性を有し、かつシール性が高
く、安価なレーザ管を提供することを目的とす
る。

［発明の概要］ すなわち本発明のレーザ管は、レーザ管の放電
管部が窒化物系セラミツクス焼結体で形成され、
その細管の両端の周面が銅からなるメタライズ層
あるいはタングステンおよび／またはモリブデン
とａ族遷移金属の窒化物とから主としてなるメ
タライズ層を介して金属部材に接合されてシール
されていることを特徴としている。

本発明に使用される窒化物系セラミツクス焼結
体としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等が
あげられるが、特に窒化アルミニウムが好適して
いる。

本発明においては、放電細管の両端部をコバー
ル合金等の金属で封着するため放電細管の両端の
円周面をメタライズするため、次に示す方法が採
られる。

(イ) 窒化物系セラミツクス焼結体の表面を酸化処
理したのち、酸素を含有する、例えば、タフピ
ツチ電解銅等の箔を放電細管の両端の円周面に
巻きつけ、この状態で銅の融点（1083℃）以
下、銅−酸化銅の共晶合金の融点（1065℃）以
上に加熱することにより放電細管の両端部に銅
からなるメタライズ層を形成する。この方法に
おいて、加熱雰囲気は使用する銅が適量の酸素
（100〜1000ppm）を含む場合は窒素等の不活性
ガス雰囲気とし、銅が酸素を含まない場合は酸
素を適量（20〜1000容量ppm）含む雰囲気とす
る。

(ロ) 窒化物系セラミツクス焼結体からなる放電細
管の両端の円周面に、タングステン酸および／
またはモリブデン酸の金属塩とａ族遷移金属
またはその化合物とを含むメタライズ用組成物
を塗布し、その後金属塩の溶融温度に加熱して
金属塩を溶融させ、次いで不活性雰囲気中で
1100℃以上の温度に加熱して焼成することによ
り、タングステンおよび／またはモリブデンと
ａ族遷移金属の窒化物とを主とするメタライ
ズ層を形成する。

本発明のレーザ管は、このようにして形成され
た放電細管の両端のメタライズ層にニツケルめつ
きが施され、ろう材によりコバール合金等に接合
して、シールすることにより得られる。

［発明の実施例］ 次に本発明の実施例について説明する。

実施例 １ 窒化アルミニウム粉末に焼結助剤として酸化イ
ツトリウムを添加混合し、さらにバインダを適量
加えて図面に示す両端に円錐状部１ａを有する細
孔１ｂをもつ円筒形状に成形し、次いで不活性雰
囲気中で約1800℃で２時間加熱焼成して窒化アル
ミニウム製の放電細管１を製造した。

この細管の両端の円周面に、モリブデン酸リチ
ウムと酸化チタンとの混合粉末に適量のバインダ
ーと溶剤を加えて作製したメタライズ用ペースト
を塗布し、次いで乾燥したのち、空気中で約750
℃、で５分間加熱してモリブデン酸リチウムを溶
融させた。その後、窒素：水素≒１：１の混合ガ
ス中で1300℃、60分間加熱焼成してモリブデンと
窒化チタンとから主としてなるメタライズ層２を
形成させた。このようにして形成された放電細管
のメタライズ層にそれぞれニツケルめつきを施
し、銀ろうを用いてコバール合金製のアノード
部、カソード部を接合した。

この放電細管を使用してアルゴンイオンレーザ
を発振させたところ300Wの入力に対しても放電
細管に異常はみられず、安定したレーザ出力が得
られた。またヘリウムリークテストの結果はリー
ク速度10^-9c.c.atm／sec以下で長時間変化なく、
シール性は良好であつた。また酸化ベリウム製の
放電細管を使用したものに比べて特性は遜色ない
がコストが1/3〜1/5と安価であつた。

実施例 ２ 実施例１で使用したのと同様の窒化アルミニウ
ム製放電細管に空気中で約1300℃、で10時間の加
熱処理を施し表面を酸化した。次いで両端の円周
面にタフピツチ電解銅からなる箔を巻きつけ、窒
素雰囲気中で1075℃、30分間加熱して銅からなる
メタライズ層を形成させた。このようにして形成
した放電細管のメタライズ層に実施例１と同様に
コバール合金製のアノード部、カソード部を接合
した。

このようにして製造した放電細管を使用してア
ルゴンイオンレーザを発振させたところ300Wの
入力に対しても細管に異常はみられず、またシー
ル製も良好であつた。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のレーザ管は放電細
管に窒化物系セラミツクス焼結体を使用している
ので電気絶縁性、熱伝動性、耐衝撃性に優れ、安
価で、毒性の点でも問題がなく、また放電細管部
が金属と強固に接合しているのでリークせず、シ
ール性が高い。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に使用する放電細管の断面図であ
る。 １……放電細管、２……メタライズ層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ管の放電管部が窒化物系セラミツクス
   焼結体で形成され、その管の両端の周面が銅から
   なるメタライズ層あるいはタングステンおよび／
   またはモリブデンとａ族遷移金属の窒化物とか
   ら主としてなるメタライズ層を介して金属部材に
   接合されていることを特徴とするレーザ管。 ２ 窒化物系セラミツクス焼結体が窒化アルミニ
   ウム焼結体を主体とする特許請求の範囲第１項記
   載のレーザ管。 ３ 銅からなるメタライズ層が、表面に酸化処理
   を施した窒化物系セラミツクス焼結体に銅材を接
   触配置させこの状態で加熱焼成して形成される特
   許請求の範囲第１項または第２項記載のレーザ
   管。 ４ 銅材が酸素を含有する銅材であり、加熱焼成
   が不活性雰囲気中で行なわれている特許請求の範
   囲第３項記載のレーザ管。 ５ タングステンおよび／またはモリブデンと
   ａ族遷移金属の窒化物とから主としてなるメタラ
   イズ層がモリブデンと窒化チタンから主としてな
   るメタライズ層である特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載のレーザ管。 ６ モリブデンと窒化チタンとから主としてなる
   メタライズ層が、モリブデン酸リチウムと二酸化
   チタンとを主体とするメタライズ用組成物の焼成
   により形成されている特許請求の範囲第５項記載
   のレーザ管。