JPH0422052A - Ｘ線管及びこのｘ線管を用いたガスレーザ発振装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、Ｘ線管及びこのＸ線管を用いたガスレーザ発
振装置に関する。

（従来の技術） 第６図はレーザ発振器と増幅器とを組み合わせたガスレ
ーザ発振装置の電気回路の構成図であり、第７図は同装
置の光学系の構成図である。この装置は同型のレーザ発
振器Ａとレーザ増幅器Ｂとを組み合わせた構成である。

レーザ発振器Ａは圧力容器１内にカソード電極２とアノ
ード電極３とを対向配置するとともにこれら電極２，３
に対してコンデンサ４及び予備電離電極５を複数接続し
ている。なお、これらコンデンサ４及び予備電離電極５
は各電極２．３の両側でかつ長平方向に所定間隔毎に配
列されている。カソード電極２には、抵抗６を介して高
電圧電源Ｈ，Ｖが接続されるとともに充電用コイル７を
通してアースされ、かつコンデンサ８を介してスイッチ
９が接続されている。又、圧力容器１には全反射ミラー
１０と出力ミラー１１とが設けられている。これら全反
射ミラー１０と出力ミラー１１とは各電極２，３の長手
方向の両端側で対向配置されている。

一方、レーザ増幅器Ｂは、圧力容器１２内にカソード電
極１３とアノード電極１４とを対向配置するとともにこ
れら電極１３．１４に対してコンデンサ１５及び予備電
離電極１６を複数接続している。なお、これらコンデン
サ１５及び予備電離電極１６は各電極１３．１４の両側
でかつ長手方向に所定間隔毎に配列されている。カソー
ド電極１３には、抵抗１７を介して高電圧電源Ｈ，Ｖが
接続されるとともに充電用コイル１８を通してアースさ
れ、かつコンデンサ１９を介してスイッチ２０が接続さ
れている。又、圧力容器１２には光学ウィンドウ２１．
２２とが設けられている。これら光学ウィンドウ２１．
２２とは各電極１３゜１４の長手方向の両端側で対向配
置されている。

又、トリガ発生回路２３が設けられ、このトリガ発生回
路２３により発生したトリガ信号がスイッチ９に送られ
るとともに遅延回路２４を通してスイッチ２０に送られ
ている。なお、この遅延回路２４はレーザ発振器Ａと増
幅器Ｂとの同期をとるものである。

又、各ミラー２３．２４が配置され、これらミラー２３
．２４によりレーザ発振器Ａから出力されたガスレーザ
光が増幅器Ｂに導入されるようになっている。

このような構成であれば、各スイッチ９．２０が開いて
いるときに各コンデンサ８．１９は高電圧電源Ｈ，Ｖか
ら充電される。この状態にトリガ発生回路２３からトリ
ガ信号が送出されて、スイッチ９か閉じると、コンデン
サ８に充電された電荷は各コンデンサ４に移行する。こ
れとともに各予備電離電極５において予備放電が生じて
ＵＶ光が発生する。このＵＶ光により各電極２．３間の
放電空間に荷電粒子が供給される。そして、各コンデン
サ４の電圧が各電極２，３間の放電破壊電圧以上となる
と、これら電極２．３間に主放電が発生する。この主放
電によりガスレーザ媒質は励起され、各全反射ミラー１
０と出力ミラー１１との間で光共振が生じ、かくして出
力ミラー１１からガスレーザ光が出力される。このガス
レーザ光は各ミラー２３．２４により反射してレーザ増
幅器Ｂに導入される。

一方、トリガ発生回路２３から送出されたトリが信号は
遅延回路２４により遅延されてスイッチ２０に送られる
。このスイッチ２０が閉じると、コンデンサ１９に充電
された電荷は各コンデンサ１５に移行し、これとともに
各予備電離電極１６において予備放電が生じてＵＶ光が
発生する。このＵＶ光により各電極１３．１４間の放電
空間に荷電粒子が供給される。そして、各コンデンサ１
５の電圧が各電極１３．１４間の放電破壊電圧以上とな
ると、これら電極１３．１４間に主放電が発生する。こ
のとき、レーザ発振器Ａからのガスレーザ光が増幅器Ｂ
に入射する。かくして、この増幅器Ｂはレーザ光の波長
選択又は出力の増幅を行い、そのレーザ光を出力する。

又、レーザ発振器と増幅器とを組み合わせたガスレーザ
発振装置にはＸ線予備電離方式を用いたものかある。第
８図及び第９図はかかる装置の構成図である。なお、同
図はレーザ発振器のみを示し、増幅器は省略しである。

このレーザ発振器３０は圧力容器３１内にカソード電極
３２とアノード電極３３とを対向配置するとともにこれ
ら電極３２．３３に対してコンデンサ３４を接続してい
る。カソード電極３２には抵抗３５を介して高電圧電源
Ｈ，Ｖが接続されるとともに充電用コイル３６を通して
アースされ、かつコンデンサ３７を介してスイッチ３８
が接続されている。又、圧力容器３１には全反射ミラー
３９と出力ミラー４０とが設けられている。

圧力容器３１にはＸ線管４１が並設されている。

このＸ線管４１は第１０図に示すように高真空密閉容器
４２内にアノード電極４３とカソード電極４４とを配置
し、かつアノード電極４３をカソード４４に対して傾け
ている。このＸ線管４１は高電圧電源４５から電力が供
給されてＸ線を放射する。

かかる構成であれば、スイッチ３８が閉じるとコンデン
サ３７に充電された電荷は各コンデンサ４４に移行し、
これとともに各電極３２．３３間の電圧が高くなる。こ
の状態にＸ線管４１からＸ線が放射されると、各電極３
２．３３間の放電空間に荷電粒子が供給される。そして
、各電極３２３３間の電圧が放電破壊電圧以上となると
、これら電極３２．３３間に主放電が発生する。この主
放電によりガスレーザ媒質は励起され、各全反射ミラー
３９と出力ミラー４０との間で光共振が生じ、かくして
出力ミラー４０からガスレーザ光が出力される。このガ
スレーザ光はレーザ増幅器に導入される。

しかしながら、ＵＶ光光子型電離方式は全く同型のレー
ザ装置が２台必要となる。又、同方式では予備電離電極
５，１６を使用するため、これら電極５，１６での予備
放電によりスパッタ等の不純物が発生する。この不純物
が生じると、ガスレーザ媒質の寿命を縮めるとともに高
繰り返しパルスレーザを得ることが困難となる。

一方、Ｘ線予備電離方式ではスパッタ等の不純物を発生
しないが、Ｘ線を一方向にしか放射せず、かつレーザ発
振器及び増幅器に対してそれぞれ設けて最低２台は必要
となる。そのうえ、Ｘ線管４１は熱を発生するので、冷
却装置が必要となる。

このため、装置全体が大型化する。

（発明が解決しようとする課題） 以上のようにＵＶ光光子型電離方式はスパッタ等の不純
物が発生し、又Ｘ線予備電離方式では装置全体が大型化
する。

そこで本発明は、２方向にＸ線を放射できるＸ線管を提
供することを目的とする。

又、本発明は、２方向にＸ線を放射できるＸ線管を用い
て不純物が生ぜずかつ小形化ができるインジェクション
ロック等のガスレーザ発振装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は、高真空容器と、この高真空容器内において対
向配置された一対のアノード電極と、これらアノード電
極の間に配置されたカソード電極とを備えて上記目的を
達成しようとするＸ線管である。

又、本発明は、ガスレーザ媒質を封入した気密容器と、
この気密容器内に配置され高真空容器内に一対のアノー
ド電極を配置するとともにこれらアノード電極間にカソ
ードを配置したＸ線管と、このＸ線管から２方向に放射
されるＸ線の一方の放射位置に配置されたレーザ発振器
と、Ｘ線管から放射されるＸ線の他方の放射位置に配置
されたレーザ増幅器と、レーザ発振器及びレーザ増幅器
に放電エネルギを注入する充放電回路と、レーザ発振器
から出力されたレーザ光をレーザ増幅器に導入する光学
系とを備えて上記目的を達成しようとするガスレーザ発
振装置である。

（作　用） このような手段を備えたことにより、高真空容器内にお
いて一対のアノード電極は対向配置されているので、カ
ソードで高電圧が印加されると、Ｘ線は各アノード電極
の間から２方向に放射される。

又、上記手段を備えたことにより、Ｘ線管から２方向に
Ｘ線が放射されると、このＸ線はレーザ発振器及びレー
ザ増幅器に入射する。このとき、レーザ発振器は及びレ
ーザ増幅器に充放電回路から放電エネルギが注入される
と、レーザ発振器はレーザ光を出力し、このレーザ光は
光学系によりレーザ増幅器に入射する。

（実施例） 以下、本発明の第１実施例について図面を、参照して説
明する。

第１図はＸ線管の構成図である。高真空容器５０内には
タングステンから成る板状の一対のアノード電極５１．
５２が所定間隔をおいて対向配置されている。これらア
ノード電極５１．５２の間にはカソード電極５３が配置
されている。このカソード電極５３は螺旋状に形成され
、その長さは各アノード電極５１．５２とほぼ同一とな
っている。各アノード電極５１．５２には高電圧電源５
４が接続され、又カソード電極５３には交流電源５５が
接続されている。

かかる構成であれば、カソード電極５３に交流電力が供
給されるとともに、各アノード電極５１゜５２にの間に
高電圧が印加されると、第２図の断面方向から見た構成
図に示すようにＸ線が各アノード電極５１．５２の並設
方向と同一方向の２方向に放射される。同図はこれら各
方向に放射されたＸ線の線量分布を示し、Ｘ線量は各ア
ノード電極５１．５２間で最大となる。なお、このＸ線
管では各アノード電極５１；　　５２の長手方向の両端
部からもＸ線が僅かに放射される。

このように上記第１実施例においては、高真空容器５０
内にアノード電極５１．５２を対向配置するとともにこ
れらアノード電極５１．５２の間にカソード電極５３を
配置したので、Ｘ線が互いに合い反する２方向から放射
できる。

次に本発明の第２実施例について説明する。

第３図は第１実施例で説明したＸ線管を用いたレーザ発
振器と増幅器とを組み合わせたガスレーザ発振装置の構
成図であり、第４図は同装置を断面方向から見た構成図
である。気密容器６０は円筒状で中央部に中空部６１が
形成されている。この中空部６１には第１実施例で説明
したＸ線管６２が挿入されている。すなわち、このＸ線
管６２は高真空容器５０内に一対のアノード電極５１．
５２が所定間隔をおいて対向配置されるとともに、これ
らアノード電極５１．５２の間にカソード電極５３が配
置されている。このカソード電極５３は螺旋状に形成さ
れ、その長さは各アノード電極５１．５２とほぼ同一と
なっている。

このＸ線管６２の各Ｘ線放射方向にはそれぞれレーザ発
振器７０．レーザ増幅器８０が配置されている。レーザ
発振器７０はアノード電極７１とカソード電極７２とが
所定間隔をおいて対向配置されている。又、気密容器６
０におけるアノード電極７１及びカソード電極７２の長
手方向の両側にはそれぞれ全反射ミラー７３、出力ミラ
ー７４が設けられている。

一方、レーザ増幅器８０はアノード電極８１とカソード
電極８２とか所定間隔をおいて対向配置されている。又
、気密容器６０におけるアノード電極８１及びカソード
電極８２の長手方向の両側にはそれぞれ光学ウィンドウ
８３．８４か設けられている。

前記レーザ発振器７０から出力されるガスレーザ光の光
路にはミラー９０が配置され、このミラー９０の反射光
路上にはミラー９１が配置されてガスレーザ光をレーザ
増幅器８０に導入している。

又、トリガ発生回路９２が設けられ、このトリガ発生回
路９２が出力された各トリガ信号が高電圧パルス発生回
路９３に送られるとともに、各遅延回路９４．９５を通
って各高電圧パルス発生回路９６．９７に送られている
。なお、各遅延回路９４．９５は遅延回路９５の方が遅
延時間が長く、これによりレーザ発振器７０とレーザ増
幅器８０との点弧タイミングが同期するようになってい
る。

高電圧パルス発生回路９３はＸ線管６２の各アノード電
極５１．５２に接続されている。又、高電圧パルス発生
回路９６はレーザ発振器７０のアノード電極７１に接続
され、高電圧パルス発生回路９７はレーザ増幅器８０の
アノード電極８１に接続されている。

なお、前記気密容器６０内にはガス循環装置９８か設け
られている。

次に上記の如く構成された装置の作用について第５図に
示す動作タイミング図を参照して説明する。

トリガ発生回路９２からトリガ信号が出力されると、こ
のトリガ信号は高電圧パルス発生回路９３に送られると
ともに各遅延回路９４．９５に送られる。これにより、
高電圧パルス発生回路９３はＸ線管６２の各アノード電
極５１．５２に高電圧パルスを印加する。又、一方の遅
延回路９４は所定期間トリガ信号を遅延して送出し、他
方の遅延回路９５は遅延回路９４の遅延期間よりも長い
期間トリガ信号を遅延して送出する。

そして、高電圧パルス発生回路９６にトリガ信号が供給
されると、この高電圧パルス発生回路９６は高電圧パル
スをレーザ発振器７０のアノード電極７１に印加する。

この高電圧パルスの印加によりアノード電極７１とカソ
ード電極７２との間の電圧が高くなる。このときＸ線管
６２はＸ線を放射しているので、各電極７１．７２間の
放電空間のガスレーザ媒質は電離して荷電粒子が供給さ
れる。そして、これら電極７１．７２間の電圧か放電破
壊電圧以上となると、これら電極７１゜７２間に主放電
か発生する。この主放電によりガスレーザ媒質は励起さ
れ、各全反射ミラー７３と出力ミラー７４との間で光共
振が生じ、かくして出力ミラー７４からガスレーザ光が
出力される。

このガスレーザ光は各ミラー９０．９１で反射してレー
ザ増幅器８０に入射する。

一方、高電圧パルス発生回路９５から高電圧パルスがレ
ーザ増幅器８０のアノード電極８１に印加されると、ア
ノード電極８１とカソード電極８２との間の電圧が高く
なる。このときＸ線管６２はＸ線を放射しているので、
各電極８１８２間の放電空間のガスレーザ媒質は電離し
て荷電粒子が供給される。そして、これら電極８１８２
間の電圧が放電破壊電圧以上となると、これら電極８１
．８２間に主放電が発生する。

この状態にレーザ発振器７０から出力されたガスレーザ
光がレーザ増幅器８０に入射する。かくして、このレー
ザ増幅器８０はレーザ光の出力の増幅又は波長選択を行
い、そのレーザ光を出力する。

このように上記第２実施例においては、２方向からＸ線
を放射するＸ線管６２の一方の放射位置にレーザ発振器
７０を設けるとともに他方の放射位置にレーザ増幅器８
０を配置し、レーザ発振器７０から出力されたレーザ光
をレーザ増幅器８０に導入する構成としたので、１本の
Ｘ線管６２によりレーザ発振器７０及びレーザ増幅器８
０を予備電離でき、かつ冷却装置を必要とせずレーザ発
振器と増幅器とを組み合わせた（ＭＯＰＡ）ガスレーザ
発振装置全体を小型化できる。又、気密容器６０の中空
部６１にＸ線管６２を挿入するので、Ｘ線管６２の交換
が容易である。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものてなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、レ
ーザ増幅器８０の放電タイミングをレーザ発振器７０か
ら出力されるガスレーザ光のパルス幅よりも少し短い時
間だけ遅延し、レーザ発振器７０から出力されるガスレ
ーザ光とレーザ増幅器８０から出力されたガスレーザ光
とをミラー等により合成して通常の２倍のパルス幅を有
するパルスガスレーザ先を作成しても良い。

又、レーザ発振器７０とレーザ増幅器８０とを交互に点
弧して高繰り返す数のパルスレーザ光を得るようにして
もよい。この場合、ガス循環装置９８によるガス流速は
通常の半分でよい。

さらに、レーザ発振器７０とレーザ増幅器８０とを同時
に点弧して通常の２倍のピーク出力を得るようにしても
よい。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、２方向にＸ線を放
射てきるＸ線管を提供できる。

又、本発明によれば、２方向にＸ線を放射できるＸ線管
を用いて不純物が生ぜずかつ小形化がてきるインジェク
ションロック等のガスレーザ発振装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係わるＸ線管の実施例を示
す構成図であって、第１図は全体構成図、第２図は断面
構成図、第３図及び第５図は本発明に係わるガスレーザ
発振装置の実施例を説明するための図であって、第３図
は全体構成図、第４図は断面構成図、第５図は動作タイ
ミング図、第６図乃至第１０図は従来技術を説明するた
めの図である。 ５０・・・高真空密閉容器、５１．５２・・・アノード
電極、５３・・・カソード電極≠４．５４・・・高電圧
電源り箋、５５−交流電源、６０・・気密容器、６１・
・・中空部、６２・・・Ｘ線管、７０・・・レーザ発振
器、７１・・・アノード電極、７２・・カソード電極、
７３・・・全反射ミラー　７４・・・出力ミラー８０・
・・レーザ増幅器、８１・・・アノード電極、８２・・
・カソード電極、８３．８４・・・光学ウィンドウ、９
０．９１・・・ミラー　９２・・・トリガ発生回路、・
・・高電圧パルス発生回路、 ９４゜ ５・・・遅 延回路、 ９６゜ ・・・高電圧パルス発生回路、 ８・・・ガス循環装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高真空容器と、この高真空容器内において対向配
   置された一対のアノード電極と、これらアノード電極の
   間に配置されたカソード電極とを具備したことを特徴と
   するＸ線管。
2. （２）ガスレーザ媒質を封入した気密容器と、この気密
   容器内に配置され高真空容器内に一対のアノード電極を
   配置するとともにこれらアノード電極間にカソードを配
   置したＸ線管と、このＸ線管から２方向に放射されるＸ
   線の一方の放射位置に配置されたレーザ発振器と、前記
   Ｘ線管から放射されるＸ線の他方の放射位置に配置され
   たレーザ増幅器と、前記レーザ発振器及び前記レーザ増
   幅器に放電エネルギを注入する充放電回路と、前記レー
   ザ発振器から出力されたレーザ光を前記レーザ増幅器に
   導入する光学系とを具備したことを特徴とするガスレー
   ザ発振装置。