JPH03502749A - Ｃｏ２レーザーに用いるガス及びｃｏ２レーザーによる作業方法 - 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】 ＣＯ２レーザーに用いるガス及びＣＯ２レーザーによる作業方法 本発明は、ＣＯ２レーザーに用いるガス、すなわち少くともヘリウム、窒素及び 二酸化炭素（ＣＯ２）を成分として含み、活性媒体としていわゆるＣＯ２レーザ ーの空洞内に導入されるべきガスに関する。

実際に市場には、２種類の品質のガスが存在し、いわゆる１工業用グレード“の ガスの保証純度は一般に９９．５％付近であり、”科学用グレード１のガスの保 証純度は一般ｔζ９９．９９５　％又はそれ以上である。

工業用グレードのガスは、レーザー用には精製不十分であり、レーザー用ガスと しては、科学用グレードのガスが用いられ、これは非常にコストが高いという欠 点がある。

本発明は、より経済的なガス、特にＣＯ２レーザーに適用できるガスを供給する ことを目的としている。

このために本発明は、第１の態様によれば、少くともヘリウム、窒素及びＣＯ２ を含むあらかじめ混合されたレーザー用ガスで、９９．９９５　Ｓ以下の全体純 度、５ｖｐｍ　（百万分の１容積率位）以下の水分含量及び５ｖｐｍ以下の炭化 水素総含量を有することを％像とするガスを目的としている。

第２の態様によれば、本発明は、少くともヘリウム。

％ｉ１素及びＣＯ２を含み、少くとも２種類のガスのその場での混合によ、って 得られたレーザー用ガスで、（ａ）前記各ガスが９９．９９５％以下の全体純度 と、ＣＯ２が前記ガスの一つを構成するときは必要に応じてＣ０２を除いて、５ 　ｖｐｍ以下の水分及び５　ｖｐｍ以下の炭化水素総含量を有し、そのＣＯ２社 ２０　ｖｐｍ以下の水分含量を有しても的としている＠ 本発明はまた、上に規定したようなレーザー用ガスをレーザーの空洞内に導入す るＣＯ２レーザーによる作業方法も目的としている。

容易に理解されるように、一方のガスの組成において、時として非常に微量でさ え自発的に導入される成分と、ガス又は混合前のガス成分が非常＆Ｃ入念なやり 方で精製されていないときは時として無視できない量が意図しないやり方でガス 中に入れられる不純物と鉱区別される。

したがって、例えば酸素、−酸化炭素、　　ＣＯ２及び窒素に関しては後で見ら れるように、同一物質が、一つのガスについては成分に、他のガスについては不 純物となり得る。

さらにＣ０２レーザーに用いるガス成分の工業的製造で通常出会う不純物、すな わち特に、水分、酸素、−酸化炭素、ｃｏ２．炭化水素ＣｎＨｍ、水素、窒素、 アルゴン、ネオｙ、　　ＣｏＳ及びＳ０２シか問題でない。

本発明によるレーザー用ガスの例社、添付の図面を参照して以下に述べられ、添 付の図については、第１図は、高速軸方向７ラツクス型の工業用ＣＯ２レーザー について、８０ｍｂの圧力、５１０ｍＡの電流で６１１ｊ定された、レーザーの 空洞内１ζ導入されたレーザー用ガスの水分含量に応じた出力の変化を示すグラ フであり、 ｗ４２図は、実験用ＣＯ２レーザーについて測定された、レーザーの空洞内に導 入されたレーザー用ガスの炭化水素含量に応じたゲイン（利得）の変化を示すグ ラフである。

出願人は、ＣＯ２レーザーの機能への影１１１について広汎な研究を、ガスの工 業的製造で通常出会い、これらのレーザー向けのレーザー用ガス成分に入ってく るいろいろな不純物の存在下に行った。これらの研究は、レーザーのゲインに本 質的に基いており、ゲインの大きさは、レーザーの出力と第１近似で比例してい る。

結果は意外にも、水分と炭化水素−Ｃ対して高純度を保証することしか必要でな く、一方その他の不純物１こ関しては、いわゆる工業用グレードのガスで見られ るそれらと全く両立できる比較的高い含量でもレーザーの機能を妨げないことを 示した・ 第１図は、水分含量が増加するとき、レーザーの出力が直線的に漸減することを 示している。しかしながら水分は、それが放電の安定をそこなうという事実から 、非常な微量であっても特に望ましいものではない０したがって、レーザー用ガ スは、水分含量を５　ｖｐｍ以下の値にもたらす乾燥処理を受けなければならな い０第２図は、実験用レーザーについて研究室で行われたテストの結果を再現し て込る〇 結果の分析は、顕著な、すなわちほぼ１％のゲインの減少を得ないように、炭化 水素総含量は５　ｖｐｍ以下でなければならないという結論に導いた。このこと は、ある種の炭化水素は、レーザーの空洞での放電によって破壊され、他の物質 、特に他の炭化水素を形成することができるという事実を考慮に入れている０工 業的に製造されたガス中に存在する他の不純物については、 −アルゴン、ネオン＝１−までの含量については、ゲインに例の本質的な影響も 見られなかった。

−水素：　１．００Ｑ　ｖｐｍ　ｔでの含量については、ゲインのどのような減 少も見られなかった０ −ＣＯ８，８０２：工業用グレードのガス中で出会う量よりはるかに大きい値で ある１００　ｖｐｍまでの含量については、ゲインのどのような減少も見られな かったＯ レーザー用ガスの成分でない場合には、不純物となる他のガスがある。ＣＯとＲ 素がそれである〇テストは、それらが１．０００ｖｐｍまでの含量については、 測定可能なゲインの減少を生じないことを示した０実際にレーザー用ガスは、２ 種類の形状で供給することができる。

ｒｌｌ　　あらかじめ混合されたガスとして：この場合、上に述べた不純物のみ が問題となる。レーザーの機能は、水分含量及び炭化水素総含量が両方とも５　 ｖｐｒｎ以下でさえあれば、科学用グレードに対応する純度（９９，９９５％’ ）以下の全体純度で十分である０（２）２種又はそれ以上のガスをその場で、す なわちレーザーの空洞にガスを導入する直前に混合して：これらのガスは、レー ザー用ガスの個別の成分又は一部予備混合物であってよい。

この場合、それぞれのガスに関係する不純物が、それらが最終的レーザー用ガス の成分であったとしても問題になる。例えば、ヘリウム、窒素及びＣＯ２をそれ ぞれ収容している３本のボンベから、ヘリウム−窒素−Ｃ０２の３成分レーザー 用ガスを製造する場合、窒素及びＣＯ２はヘリウムに関して不純物として考慮さ れるだろう。

そのとき本発明によるレーザー用ガスを製造するために満たすべき条件は、一方 では各ガスが９９．９９５　Ｓ以下の全体純度を有すること、他方では最終混合 物が５ｖｐｒｔｌ以下の水分含量及び５　ｖｐｍ以下の炭化水素総含量を有する ことである。

しかしながら、Ｃ０２が混合すべきガスの一つであるときは、混合物の水分含量 が５　ｖｐｒｎ以下にとどまシさえすれば、ＣＯ２の水分含量は２０　ｖｐｍに 達してもよい。

このことは、ＣＯ２が一般に、１０チ以下の適度の含量でレーザー用ガス中に存 在するという事実から可能になる。

例として、ヘリウム７４チ、窒素２０チ及びＣ０２６チの組成を有する本発明に よるレーザー用ガスは、次の要領で得られる。

（１）次のような不純物含量をもつあらかじめ混合された形で、 Ｈ２Ｏ４ｖｐｍ ０２　　　　　　　　　　４２　ｖｐｍＣｏ　　　　　　　　　　　Ｏ，５ｖｐ ｒｎＣｎＨｍ　　　　　　　　　　１　　ｖｐｍＨ２０，５ｖｐｍ Ｎｅ＋Ａｒ　　　　　　　　　　　　１４．５　ｖｐｍ合計　　　　　６２．５ 　ｖｐｍ このレーザー用ガスの全体純度は、したがって９９．９９３７５−である。

（２）　　表に示された不純物含量をもつ別個に供給された３成分から、 したがって混合物は水分含量３．２　ｖｐｍ及び炭化水素べき結果を与えた＠ びＣＯ２以外に、成分として一酸化炭素及び／又は酸素を含有してもよい。

−国際調査報告 国際調査報告　　　、３８．。。４８６ｗ　ｓａｗｓ　ｍｇ　ａｗ　＊ｍｓｗ　 ｍ　ｍ　ｍｍｅｔ　ｎ　ｍ　１ｍｍ　−ｍ　ｃｍｍ−＝　ｌｊｗ　５ｍ１Ｈ碧癲 −−ｍｍ＋ｓｗｅａ{−川呻九 ヒＨｚｎ、−用＋＊＋ｋｒ＝＋’：：“コーーー゛二、ｇｉｖｅｓｍｔｈｅｐ− エ、−５−４

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．少くともヘリウム，窒素及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含む種類のあらかじめ 混合されたレーザー用ガスにかいて、９９．９９％以下の全体純度、５ｖｐｍ以 下の水分含量及び５ｖｐｍ以下の炭化水素総含量を有することを特徴とするレー ザー用ガス。
2. ２．全体純度が９９．５％と９９．９９５％との間にもつばら含まれることを特 徴とする請求の範囲第１項記載のレーザー用ガス。
3. ３．少くともヘリウム，窒素及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含み、少くとも２種類 のガスをその場で個混合して得られたレーザー用ガスにおいて、（ａ）前記ガス それそれが９９．９９５％以下の全体純度と、ＣＯ２が前記ガスの一つを構成す るときは必要に応じてＣＯ２を除いて５ｖｐｍ以下の水分含量及び５ｖｐｍ以下 の炭化水素総含量を有し、そのＣＯ２は２０ｖｐｍ以下の水分含量を有してもよ く、（ｂ）混合物が５ｖｐｍ以下の水分含量及び５ｖｐｍ以下の炭化水素総含量 を有することを特徴とするレーザー用ガス。
4. ４．前記ガスそれぞれが、９９．５％と９９．９９５％との間にもつばら含まれ ることを特徴とする請求の範囲第３項記載のレーザー用ガス。
5. ５．ガスの成分が、ヘリクム，窒素及びＣＯ２以外に−酸化炭素（ＣＯ）及び／ 又は酸素を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１項左いし第４項のいずれ か１項に記載のレーザー用ガス。
6. ６．請求の範囲第１項左いし第５項のいずれか１項に記載のレーザー用ガスをレ ーザーの空洞に導入することを特徴とするＣＯ２レーザーによる作業方法。