【発明の詳細な説明】
【発明の目的】
（産業上の利用分野）
この発明はレーザ管内に封入されたガスレーザ媒質を陰
極と陽極とからなる主電極で発生する主放電によって励
起してレーザ光を出力させるガスレーザ装置に関する。
（従来の技術）
一般に、ＴＥＡ ＣＯ２レーザやエキシマレーザなどの
ガスレーザ装置はガスレーザ媒質が封入されたレーザ管
内に主電極を構成する陰極と陽極とが離間対向して配設
され、これらの間に主放電を発生させることによって上
記ガスレーザ媒質を励起してレーザ光を放出するように
なっている。
第６図は一般的な構成のガスレーザ装置を示す。
すなわち、同図中１はガスレーザ媒質が封入されたレー
ザ管である。このレーザ管１内には主電極を構成する陰
極２と陽極３とが離間対向して配設されている。上記陰
極２は上部取付板４の下面に取付けられ、上記陽極３は
下部取付板５の上面に取付けられている。上記陰極２の
両側には予備電離電極としての上部ビン電極７が配設さ
れ、上記陽極５の両側には同じく予備電離電極としての
下部ピン電極８が下部取付板５に下端を固定して配設さ
れている。上記上部ピン電極７はピーキングコンデンサ
９を介して上記上部取付板４に固定され、この上部ビン
電極７の下端と上記下部ピン電極８の上端とは所定間隔
で離間対向している。
上記陰極２と上部ビン電極７とは上記上部取付板４とピ
ーキングコンデンサ９を介して電気的に導通され、上記
陽極３は上記下部取付板５と電気的に導通されている。
そして、上記上部取付板４は高圧電源１１のマイナス側
に接続され、上記下部取付板５はプラス側に接続されて
いる。
さらに、上記レーザ管１内にはガスレーザ媒質を矢印方
向に循環させる送風手段１２と、ガスレーザ媒質を所定
温度に維持するための熱交換器１３とが配設され、上記
送風手段１２から吐出されたガスレーザ媒質はガイド体
１４によって上記放電空間部に導かれるようになってい
る。
このような構成のガスレーザ装置においては、高圧電源
１１が作動して電気エネルギが供給されると、まず上部
ビン電極７と下部ビン電極８との対向する端面間で放電
が生じ、ＵＶ光（紫外光）が発生する。そのＵＶ光は陰
極２と陽極３との間の放電空間部を予備電離する。放電
空間部の予備電離が進み、陰極２と陽極３との間の電圧
が高くなると、これら電極２．３間で主放電が発生し、
レーザ光が放電方向と直交する方向に出力されることに
なる。
一方、高いレーザ出力を得るためには、主放電の繰り返
し周波数を高くしなければならない。そのためには、陰
極２と陽極３との間の放電空間部に上記送風手段１２に
よって循環させられるガスレーザの流量を大きくし、主
放電によって生じる蒸発金属などの主放電を不安定にさ
せる原因となる生成物をつぎの主放電が点弧されるまで
に放電空間部から除去しなければならない。
従来、上記送風手段１２としてはクロスフローファンが
用いられていた。このクロスフローファンは第４図に曲
線Ａで示すように流量が増大するにしたがって吐出圧力
が低下する特性を有していた。
一方、陰極２と陽極３とに瞬時に多量のエネルギが供給
されてこれらの間の放電空間部に主放電が生じると、放
電空間部のガス圧は熱によって一時的に高くなり、やが
て時間とともに低下する。
そのため、主放電が点弧しないときのクロスフローファ
ンの動作点ａは第４図に示すように流量は多いが、吐出
圧力Ｐ、は低い状態にあり、主放電が点弧すると、放電
空間部にクロスフローファンの吐出圧力よりも高い圧力
の圧力波が発生するから、クロスフローファンは一時的
に放電空間部にガスレーザ媒質を流すことができなくな
る。そして、時間の経過とともに主放電部のガス圧が低
下し、その圧力が第４図にＰ２で示すクロスフローファ
ンの最高吐出圧力よりも低い圧力まで低下すれば、ガス
レーザ媒質が放電空間部に徐々に流れ始め、やがてもと
の流量に戻ることになる。
しかしながら、クロスフローファンではガスレーザ媒質
が流れ始める圧力Ｐ２が比較的低いばかりか、その圧力
Ｐ２の所では流量が非常に少ない。
したがって、主放電が点弧されたのちに放電空間部がク
ロスフローファンの最高吐出圧力Ｐ２に低下して放電空
間部にガスレーザ媒質が流れ始めるとともに、流量が十
分に増大するまでにかなりの時間が掛かることになる。
そのため、高いレーザ出力を得るために主放電の繰り返
し数を上げると、放電空間部にガスレーザ媒質が十分に
流れずに放電生成物が除去されない状態でつぎの主放電
が点弧されることになるから、主放電が不安定となり、
第５図に曲線Ｘで示すようにあまり返し数を上げないう
ちにレーザ出力が低下してしまうことになる。
（発明が解決しようとする課題）
このように、従来のガスレーザ装置は送風手段にクロス
フローファンを用いていたので、主放電が点弧されて放
電空間部の圧力が上昇すると、ガスレーザ媒質が流れ始
めて放電空間部から生成物が除去されるまでにかなりの
時間が掛かることになる。そのため、主放電の繰返し数
を十分に上げて高いレーザ出力を得ることができないと
いうことがあった。
この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、主放電によって放電空間部の圧力が
上昇しても、高い繰返し数で主放電を点弧してレーザ出
力を増大させることができるようにしたガスレーザ装置
を提供することにある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、内部にガスレーザ媒質が封入さ
れたレーザ管と、このレーザ管内に離間対向して配設さ
れた陰極と陽極とからなる主電極と、この主電極に電気
エネルギを供給して上記陰極と陽極との間に主放電を発
生させる高圧電源と、上記ガスレーザ媒質を上記陰極と
陽極との間の放電空間部に循環させる送風手段とを具備
し、上記送風手段は多段軸流ファンからなる。
上記多段軸流ファンは流量が増大する過程で吐出圧力が
最大になる特性を持つ。したがって、放電空間部の圧力
が上記多段軸流ファンの吐出圧力の最高点まで下がると
、多くのガスレーザ媒質を放電空間部に流すことができ
るから、主放電によって放電空間部に生じた生成物を比
較的短時間で除去することができ、それによって主放電
の繰返し数を上げることができる。
（実施例）
以下、この発明の第１の実施例を第１図乃至第３図を参
照して説明する。なお、第６図に示す構成と同一部分に
は同一記号を付して説明を省略する。
すなわち、この発明は第６図に示す構成と送風手段が異
なり、この発明の送風手段は３段軸流ファン３１からな
る。この３段軸流ファン３１はケーシング３２と、この
ケーシング３２内に回転自在に収容された回転体３３と
から構成されている。
ケーシング３２は第３図に示すように内面に静翼３４が
設けられたケーシング片３２ｇを結合して筒状に形成さ
れてなり、上記回転体３３は外周面に上記ケーシング３
２の静＠３４間に入り込むよう動翼３５が設けられてい
る。
上記ケーシング３２の一端面には吸引口３６が形成され
、他端面には吐出口３７が形成されていて、この吐出口
３７をガイド体１４の一端に対向させている。また、上
記回転体３３の・一端面には駆動軸３８の一端が連結さ
れ、この他端はレーザ管１の外部に気密に導出されてい
る。そして、駆動軸３８の他端には駆動源３９が連結さ
れ、この駆動源３９によって上記回転体３３が回転駆動
されるようになっている。回転体３３が回転駆動されれ
ば、その動ＴｊＩＸ３５とケーシング３２に設けられた
静翼３４とで加圧されたレーザ管１内のガスレーザ媒質
がケーシング３２の吐出口３７からガイド体１４へ吐出
され、放電空間部へ流入するようになっている。
上記３段軸流ファン３１の特性曲線は、第４図に曲線Ｂ
で示すようになっている。つまり、曲線Ａで示すクロス
フローファンに比べて広い流量範囲で高い吐出圧力で作
動するばかりでなく、流量がＳと比較的多いところで吐
出圧力Ｐ、が最高となる。また、主放電が点弧しない静
的状態では上記クロスフローファンの動作点ａとほぼ同
じ流量と吐出圧力で作動するようになっている。
上記構成の３段軸流ファン３１を作動させたのち、陰極
２と陽極３との間で主放電を点弧させれば、その主放電
の熱的影響で放電空間部の圧力が上昇する。放電空間部
の圧力が上昇しても、その放電空間部の圧力が３段軸流
ファン３１の最高吐出圧力Ｐ、まで下がると、放電空間
部には吐出圧力Ｐ３における流量Ｓでガスレーザ媒質が
流入する。つまり、３段軸流ファン３１の最高吐出圧力
Ｐ３は、クロスフローファンの最高吐出圧力Ｐ２に比べ
て十分に高いから、主放電が点弧されて放電空間部の圧
力が上昇したのち、この放電空間部の圧力が下がり始め
てガスレーザ媒質が流れるまでの時間が短くなる。しか
も、圧力Ｐ３でガスレーザ媒質が流れ始めたときの流ｆ
ｆ１ｓは比較的多い。
したがって、これらのことにより放電空間部が比較的短
い時間で新たなガスレーザ媒質に置換される。つまり、
主放電によって放電空間部に生じた生成物が短時間で除
去されることになるから、第５図に曲線Ｙで示すように
高いレーザ出力を得るため主放電の繰り返し数をクロス
フローファンを用いた曲線Ｘで示す従来に比べて十分に
高くすることができる。
なお、上記一実施例では３段式の軸流ファを用いたが、
２段式あるいは４段式以上の軸流ファンを用いてもなん
ら差し支えない。
［発明の効果］
以上述べたようにこの発明によれば、陰極と陽極との間
の放電空間部にガスレーザ媒質を循環させるための送風
手段として多段軸流ファンを用いるようにした。多段軸
流ファンは流量が増大する過程で吐出圧力の最高値を有
する。したがって、陰極と陽極との間に主放電が点弧さ
れて放電空間部の圧力が上昇したのち、比較的早い時間
にたくさんのガスレーザ媒質が流れて放電空間部から主
放電によって発生した生成物が除去されるから、主放電
の繰返し数を上げて高いレーザ出力を得ることができる
。Detailed Description of the Invention [Purpose of the Invention] (Industrial Application Field) This invention excites a gas laser medium sealed in a laser tube by a main discharge generated at a main electrode consisting of a cathode and an anode to emit laser light. The present invention relates to a gas laser device that outputs. (Prior Art) In general, in a gas laser device such as a TEA CO2 laser or an excimer laser, a cathode and an anode, which constitute a main electrode, are arranged spaced apart and facing each other in a laser tube in which a gas laser medium is sealed. By generating a discharge, the gas laser medium is excited to emit laser light. FIG. 6 shows a gas laser device with a general configuration. That is, numeral 1 in the figure is a laser tube in which a gas laser medium is sealed. Inside the laser tube 1, a cathode 2 and an anode 3, which constitute a main electrode, are arranged facing each other and separated from each other. The cathode 2 is attached to the lower surface of the upper mounting plate 4, and the anode 3 is attached to the upper surface of the lower mounting plate 5. Upper pin electrodes 7 as pre-ionization electrodes are disposed on both sides of the cathode 2, and lower pin electrodes 8, also serving as pre-ionization electrodes, are disposed on both sides of the anode 5 with their lower ends fixed to the lower mounting plate 5. It is set up. The upper pin electrode 7 is fixed to the upper mounting plate 4 via a peaking capacitor 9, and the lower end of the upper pin electrode 7 and the upper end of the lower pin electrode 8 are opposed to each other with a predetermined distance apart. The cathode 2 and the upper bin electrode 7 are electrically connected to each other via the upper mounting plate 4 and the peaking capacitor 9, and the anode 3 is electrically connected to the lower mounting plate 5. The upper mounting plate 4 is connected to the negative side of the high voltage power source 11, and the lower mounting plate 5 is connected to the positive side. Furthermore, a blowing means 12 for circulating the gas laser medium in the direction of the arrow, and a heat exchanger 13 for maintaining the gas laser medium at a predetermined temperature are disposed in the laser tube 1, and the gas is discharged from the blowing means 12. The gas laser medium is guided into the discharge space by a guide body 14. In the gas laser device having such a configuration, when the high-voltage power supply 11 is activated and electrical energy is supplied, a discharge occurs between the opposing end surfaces of the upper bin electrode 7 and the lower bin electrode 8, and UV light (ultraviolet light) is generated. light) is generated. The UV light preionizes the discharge space between the cathode 2 and anode 3. As the preliminary ionization in the discharge space progresses and the voltage between the cathode 2 and anode 3 increases, a main discharge occurs between these electrodes 2.3,
Laser light is output in a direction perpendicular to the discharge direction. On the other hand, in order to obtain high laser output, the repetition frequency of the main discharge must be increased. In order to do this, the flow rate of the gas laser circulated by the blowing means 12 in the discharge space between the cathode 2 and the anode 3 is increased, which causes the vaporized metal generated by the main discharge to become unstable. The products must be removed from the discharge space before the next main discharge is ignited. Conventionally, a cross flow fan has been used as the air blowing means 12. This cross flow fan had a characteristic in which the discharge pressure decreased as the flow rate increased, as shown by curve A in FIG. On the other hand, when a large amount of energy is instantaneously supplied to the cathode 2 and anode 3 and a main discharge occurs in the discharge space between them, the gas pressure in the discharge space temporarily increases due to heat, and eventually descend. Therefore, at the operating point a of the crossflow fan when the main discharge is not ignited, the flow rate is high as shown in Figure 4, but the discharge pressure P is low, and when the main discharge is ignited, the discharge space Since a pressure wave with a pressure higher than the discharge pressure of the cross-flow fan is generated, the cross-flow fan is temporarily unable to flow the gas laser medium into the discharge space. Then, as time passes, the gas pressure in the main discharge section decreases, and if the pressure decreases to a pressure lower than the maximum discharge pressure of the crossflow fan shown at P2 in Fig. 4, the gas laser medium gradually enters the discharge space. The flow will begin to flow, and will eventually return to its original flow rate. However, in the cross-flow fan, not only is the pressure P2 at which the gas laser medium begins to flow relatively low, but also the flow rate is very low at that pressure P2. Therefore, after the main discharge is ignited, the discharge space decreases to the maximum discharge pressure P2 of the cross flow fan and the gas laser medium begins to flow into the discharge space, and it takes a considerable amount of time until the flow rate increases sufficiently. It will take a while. Therefore, if the number of repetitions of the main discharge is increased in order to obtain a high laser output, the gas laser medium will not flow sufficiently into the discharge space, and the next main discharge will be ignited before the discharge products are removed. As a result, the main discharge becomes unstable,
As shown by curve X in FIG. 5, the laser output will drop before the number of turns is increased too much. (Problem to be Solved by the Invention) As described above, since the conventional gas laser device uses a cross-flow fan as a blowing means, when the main discharge is ignited and the pressure in the discharge space rises, the gas laser medium flows. It takes a considerable amount of time until the products are removed from the discharge space for the first time. Therefore, it has been impossible to sufficiently increase the number of repetitions of the main discharge to obtain a high laser output. This invention was made based on the above circumstances, and its purpose is to ignite the main discharge at a high repetition rate to increase the laser output even if the pressure in the discharge space increases due to the main discharge. An object of the present invention is to provide a gas laser device that can be increased in size. [Structure of the Invention] (Means and Effects for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides a laser tube in which a gas laser medium is sealed, and a laser tube arranged in a spaced manner facing each other in the laser tube. a main electrode consisting of a cathode and an anode; a high-voltage power supply that supplies electrical energy to the main electrode to generate a main discharge between the cathode and anode; A blowing means for circulating air into the discharge space is provided, and the blowing means is composed of a multi-stage axial fan. The above multi-stage axial fan has a characteristic that the discharge pressure is maximized in the process of increasing the flow rate. Therefore, when the pressure in the discharge space decreases to the highest point of the discharge pressure of the multi-stage axial flow fan, a large amount of gas laser medium can be flowed into the discharge space, so that the products generated in the discharge space due to the main discharge can be reduced. It can be removed in a relatively short time, thereby increasing the number of main discharge repetitions. (Example) Hereinafter, a first example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Incidentally, the same parts as those in the configuration shown in FIG. 6 are given the same symbols, and the explanation will be omitted. That is, this invention differs from the configuration shown in FIG. 6 in the air blowing means, and the air blowing means of this invention consists of a three-stage axial fan 31. The three-stage axial flow fan 31 includes a casing 32 and a rotating body 33 rotatably housed within the casing 32. As shown in FIG. 3, the casing 32 is formed into a cylindrical shape by combining casing pieces 32g each having a stator vane 34 on its inner surface.
A rotor blade 35 is provided so as to fit between the two rotors 34. A suction port 36 is formed on one end surface of the casing 32, and a discharge port 37 is formed on the other end surface, and this discharge port 37 is opposed to one end of the guide body 14. Further, one end of a drive shaft 38 is connected to one end surface of the rotating body 33, and the other end is led out to the outside of the laser tube 1 in an airtight manner. A drive source 39 is connected to the other end of the drive shaft 38, and the rotating body 33 is rotationally driven by this drive source 39. When the rotating body 33 is rotationally driven, the gas laser medium in the laser tube 1 pressurized by the movable TjIX 35 and the stationary blades 34 provided in the casing 32 is discharged from the discharge port 37 of the casing 32 to the guide body 14. , so as to flow into the discharge space. The characteristic curve of the three-stage axial fan 31 is shown in curve B in FIG.
It is shown as follows. In other words, not only does it operate at a higher discharge pressure over a wider flow rate range than the cross flow fan shown by curve A, but the discharge pressure P is at its highest when the flow rate is relatively large (S). Further, in a static state in which the main discharge is not ignited, the cross flow fan operates at approximately the same flow rate and discharge pressure as the operating point a of the cross flow fan. After operating the three-stage axial fan 31 configured as described above, if a main discharge is ignited between the cathode 2 and anode 3, the pressure in the discharge space increases due to the thermal influence of the main discharge. Even if the pressure in the discharge space increases, when the pressure in the discharge space decreases to the maximum discharge pressure P of the three-stage axial fan 31, the gas laser medium flows into the discharge space at a flow rate S at the discharge pressure P3. do. In other words, since the maximum discharge pressure P3 of the three-stage axial flow fan 31 is sufficiently higher than the maximum discharge pressure P2 of the crossflow fan, after the main discharge is ignited and the pressure in the discharge space increases, this discharge The time required for the gas laser medium to flow after the pressure in the space begins to decrease becomes shorter. Moreover, the flow f when the gas laser medium starts flowing at the pressure P3
There are relatively many f1s. Therefore, due to these things, the discharge space is replaced with a new gas laser medium in a relatively short time. In other words,
Since the products generated in the discharge space due to the main discharge are removed in a short time, a cross-flow fan is used to reduce the number of repetitions of the main discharge in order to obtain a high laser output, as shown by curve Y in Figure 5. This can be made sufficiently higher than the conventional curve shown by curve X. In addition, although a three-stage axial flow fan was used in the above example,
There is no problem in using a two-stage or four-stage or more axial fan. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a multi-stage axial fan is used as the blowing means for circulating the gas laser medium in the discharge space between the cathode and the anode. A multi-stage axial flow fan has a maximum discharge pressure in the process of increasing flow rate. Therefore, after the main discharge is ignited between the cathode and the anode and the pressure in the discharge space increases, a large amount of gas laser medium flows relatively quickly and the products generated by the main discharge are removed from the discharge space. Since it is removed, it is possible to increase the number of repetitions of the main discharge and obtain high laser output.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図はこの発明の一実施例を示すガスレーザ装置の断
面図、第２図は同じく多段軸流ファンの回転体の斜視図
、第３図は同じくケーシングの一部分の斜視図、第４図
はクロスフローファンと多段軸流ファンとのガス流量と
圧力との関係を示す説明図、第５図は同じく主放電の繰
返し数とレーザ出力との関係を示す説明図、第６図は従
来のガスレーザ装置の断面図である。
１・・・レーザ管、２・・・陰極、３・・・陽極、１１
・・・高圧電源、３１・・・３段軸流ファン（送風手段
）。FIG. 1 is a cross-sectional view of a gas laser device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a rotating body of a multistage axial fan, FIG. 3 is a perspective view of a portion of the casing, and FIG. An explanatory diagram showing the relationship between gas flow rate and pressure between a cross flow fan and a multi-stage axial fan, Fig. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of main discharge repetitions and laser output, and Fig. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of main discharge repetitions and the laser output. FIG. 2 is a cross-sectional view of the device. 1... Laser tube, 2... Cathode, 3... Anode, 11
...High voltage power supply, 31...Three-stage axial fan (air blowing means).