JPH04192479A - Ｔｅａレーザ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ＴＥＡレーザ装置に関し、特にその放電電
極に係るものである。

［従来の技術］ レーザは発明後、２０年を経た現在、様々の生産加工技
術分野で注目をあびている。この技術分野では、ガスレ
ーザは強力なエネルギーをもったものが多いので、しば
しば利用される。

１０ｕｍ付近の赤外線波長域で発振するＣＯ２レーザの
一種であるＴ　Ｅ　Ａ　−ＣＯ２レーザもよく用いられ
る。このレーザは、ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅｌｙＥｘｃｉ
ｔｅｄ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　
ＣＯ２Ｌａ５ｅｒの略で、レーザ光の出力方向（光軸）
に対して横方向から励起するレーザであり、大気圧で動
作することができる。このレーザは、封入ガス圧が通常
、大気圧もしくはそれ以上の気圧で動作させるために、
短パルス幅でかつ高ピーク出力のレーザ発振をする。そ
して、比較的コンパクトな装置によりひろく利用されて
いる。

ところが、パルス発振のため各種使用部品の消耗が多い
ので開発の困難をもたらしている。このレーザは具体的
には次のようにして動作する。即ち、予備電離用スパー
ク放電により、紫外線を発生させ、レーザガスを電離さ
せる。電離されたレーザガスに高電圧を印加し、電極全
体にグロー放電を起こし、ガスを励起させ、レーザ発振
を行う。このような原理は公知技術なので、詳細な説明
は省略する。一方、この放電用電極としては、安価で、
電子放出係数が高く、加工性の良いことから、一般に真
鍮が用いられる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のＴＥＡレーザ装置における電極は放
電を行う度毎にその電極の表面に酸化膜が形成される。

そして、使用時間に伴って膜厚を増加する。この酸化膜
は、封入ガスが例えばＣＯ２で電極が真鍮（Ｃｕ−Ｚｎ
系合金）製の場合、電極の表面に酸化膜である緑青（銅
の酸化物）が生じる。

一般に７０００万〜５ｏｏｏ万ショット程度以上行うと
、酸化膜（緑青）の厚みは増大して、グロー放電を発生
することが難くなる。

そして、酸化膜の膜厚が不均一になると、アーク放電が
発生してしまう。このようになるとレーザ発振が不安定
となる。

また、このレーザ発振装置は電極間のガス（ＣＯ２）を
ファンによって強制的に冷却し、入れ換えているが、電
極間にアーク放電が生じると、ファンからの強風によっ
て酸化膜が剥離して、その剥離した酸化膜が装置内部の
ミラーに付着して、ミラーダメージの原因になるという
問題がある。

上記のような問題が生ずるのを防止するために、従来は
、７０００万〜５ｏｏｏ万ショット程度行う毎に装置を
分解して電極に生じた酸化膜を払拭していたが、人手を
要するので、厄介であった。

この発明はかかる従来の課題を解決するためになされた
もので、長時間の稼働に対して容易に酸化膜を形成させ
ることもなく、安定したレーザ発振ができる電極を設け
たＴＥＡレーザ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明のＴＥＡレーザ
装置における電極は、金属板の少な（とも放電部分は、
融点が１３００℃以上の高融点金属を溶射することによ
って、表面処理する構成を有するものである。

［作用］ 本発明によれば、１億ショット程度行っても電極に発生
する酸化膜をアーク放電が起きない程度に押えることが
できる。従って、レーザ発振は安定する。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例であるＴＥＡレーザ装置
の概略を示す図である。このレーザ装置はＴＥＡレーザ
発振管１、スパークギャップスイッチ２、高圧電源３及
びコンデンサ４からなる。

ＴＥＡレーザ発振管１は、アクリル樹脂製の箱体で形成
される。内部には１対の放電電極を構成する真鍮製の基
板からなる陽極１ａと真鍮製の基板からなる陰極１ｂと
が上下に対向して配置されている。そして、この電極で
ある陽極１ａと陰極１ｂは、後に詳述するように、その
表面に２０〜３０μｍの膜厚の５２Ｃｏ−２８Ｍｏ−１
７Ｃｒ−３Ｓｉからなる合金が爆発溶射によって形成さ
れている。この合金は、コバルト、モリブデン、クロム
、ケイ素が容積比で５２＋２８：１７：３で合成されて
いる。この電極１は、その形状は横長で、周縁を残して
中央部が内方に突出しており、スパークギャップスイッ
チ２を介して、３５ＫＶ程度の高電圧を発生させる高圧
電源３に接続される１陽極１ａと陰極１ｂの両数電電極
間が放電空間となっており、放電電極の周縁には、コン
デンサと予備放電用電極部材からなる紫外線発生部１ｃ
を配置する。また、アクリル樹脂製の箱体は、図には示
されていないが、ガス制御部に接続されており、Ｃｏ２
．Ｎ２、Ｈｅ、、Ｃｏなどのレーザガスが送り込まれる
。また、放電電極の長平方向と直交して、出力ミラー１
ｄと全反射ミラー１ｅとが対向配置される。また、スパ
ークギャップスイッチ２は、高圧ガスを封入された絶縁
容器内に、１対の主電極２ａとトリガー電源２ｃに接続
された補助電極２ｂを設け、補助電極２ｂにより先ず放
電させ、この放電によりトリガーされて主電極２８間の
放電を行わせ、主電極２８間のギャップの電気的接続を
オン・オフするスイッチである。

次に、このレーザ装置の動作について説明する。高圧電
源３に並列に接続されたコンデンサ４に蓄積された電荷
は、スパークギャップスイッチ２が閉じると、パルス状
の高圧電気として放電電極に印加されると共に、紫外線
発生部ＩＣの電極部材にも印加され、この電極部材間で
放電が行われ、紫外線が発生する。次に、ＴＥＡレーザ
発振管１内のレーザガスが、この紫外線により電離され
て、放電空間は導電状態となり、更に放電電極間のグロ
ー放電によりレーザガスが励起されて、レーザが発振さ
れる。得られたレーザ光は、出力ミラー１ｄから外へ放
射され、種々の用途に利用される。

また、この実施例では、陽極１ａ、陰極１ｂともに、横
長で、周縁を残して中央部が内方に突出した同一形状の
ものに、５２Ｃｏ−２８Ｍｏ−１７Ｃｒ−３Ｓｉからな
る合金（高融点金属）が爆発溶射によってコーティング
されたものである。

この爆発溶射は第２図に示すデトネーションガン（Ｄガ
ン）と呼ばれるコーティング装置の銃身１０の注入口１
４．１５から注入された燃焼熱の高いアセチレンと酸素
の混合ガスを爆発させる。

これによって生じる高速燃焼エネルギーを利用して陽極
−１ａもしくは陰極１ｂに注入口１２から注入されたコ
ーテイング材（上記合金粉末を充填したもの）を吹き付
ける。その際、陽極１ａ（陰極ｌｂ）が高温のため歪ん
だりするのを防止するために、陽極１ａ（陰極１ｂ）を
１５０℃以下にしておく。因に、５２Ｃｏ−２８Ｍｏ−
１７Ｃｒ　−３Ｓｉの融点は１５００’Ｃであるが、電
極の表面に溶射される高融点金属は、融点が１３００℃
以上の金属（合金を含む）で電子放出の良いものなら、
例えば、Ｍｏ　（融点２６１０’Ｃ）、Ｃｒ　（融点１
９０３℃）、Ｎｉ（融点１４５０’Ｃ）及び８９Ｗ−７
Ｃｏ−４Ｃ（融点２８００℃）等のものでもよい。

このような金属あるいは合金によって、電極の放電部分
な溶射処理すると、たとえ放電を１億ショット行っても
アーク放電は発生しないが、これはグロー放電を維持で
きる程度の酸化膜しか発生していないものと推定される
。又、融点が１３００℃以下の金属（合金を含む）を放
電部分に溶射させた場合は、放電時に溶ける可能性があ
り、好ましくない。

また、陽極１ａ、陰極１ｂは必ずしも同一形状でなくて
もよく、また、電極の表面は爆発溶射でなく、プラズマ
溶射、その他の溶射によってもよく、少なくとも放電に
寄与する部分に融点が１３００℃以上の高融点の金属（
合金を含む）をコーティングすれば、放電によって酸化
膜が形成されるのを防止することができる。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明のＴＥＡレーザ装置は、
金属板の少な（とも放電部分は、融点が１３００℃以上
の高融点金属を溶射することによって、表面処理する構
成の電極を有するので、電極の表面にアーク放電が生じ
ない程度に酸化膜の発生を押えることができる。このた
めレーザ発振の安定性が良く、内部のミラーに酸化膜の
剥離による汚染もなく、さらに使用中に分解して掃除を
したりすることもなく、電極は長寿命である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるＴＥＡレーザ装置の概略を示
す図、第２図は本実施例に用いられる爆発溶射の概略構
成を示した図である。 図中、 １：ＴＥＡレーザ発振管 １ａ：陽極 １ｂ；陰極 代理人　弁理士　１）北　嵩　晴

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　互いに向かい合う金属板よりなる電極間に生ずるグロ
   ー放電からレーザ光を取り出すＴＥＡレーザ装置におい
   て、 前記金属板の少なくとも放電部分は、融点が１３００℃
   以上の高融点金属を溶射することによって、表面処理さ
   れていることを特徴とするＴＥＡレーザ装置。