JPH0423377A - ガスレーザ装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は放電空間部を紫外線によって予備電離して主
放電を点弧させるガスレーザ装置に関する。

（従来の技術） 一般に、エキシマガスレーザやＣＯ２ガスレーザなどの
ガスレーザ装置は、ガスレーザ媒質か収容されていると
ともに放電空間部を形成するレザ管を有する。このレー
ザ管内にはガスレーザ媒質か収容され、送風機によって
循環させられるようになっている。上記レーザ管内には
陰極と陽極とからなる主電極が配設され、これら主電極
間に点弧される主放電によってガスレーザ媒質が励起さ
れる。それによって、放電空間部からは陰極と陽極との
間に点弧された放電方向と直交する方向にレーザ光が発
生するようになっている。放電空間部で発生したレーザ
光は、その光軸方向に配設された高反射ミラーと部分反
射ミラーとからなる光共振器によって増幅されて発振す
る。

ガスレーザ媒質を励起するには、陰極と陽極との間にグ
ロー状の高密度の安定放電を発生させなければならず、
そのためには主放電に先立って放電空間部を予＃ｉ電離
することが不可欠である。

放電空間部を予備電離する方式には、紫外線やＸ線など
を用いる手段が知られている。しかしながら、Ｘ線によ
る方式は装置が大掛がりになるばかりか、Ｘ線の管理に
も十分な配慮を払わなければならないなど実用化には種
々の問題がある。それに対して紫外線方式は、比較的簡
単な構成で大きな予備電離電極が得られるため、利用さ
れることが多い。

紫外線による予ｔｉ電離は、陰極と陽極との両側にそれ
ぞれ先端を対向させてピン状の予１７８１Ｍ離電極を配
置し、これら予備電離電極間のスパーク放電によって発
生する紫外線で放電空間部を予１１４離するようにして
いる。

ところで、レーザ管内のガスレーザ媒質に含まれる不純
物の量が多くなると、ガスレーザ媒質が劣化する。ガス
レーザ媒質が劣化すると、レーザ発振効率が低下するば
かりでなく、放電の安定性が悪くなるということが知ら
れている。そして、上述した紫外線による予備電離方式
は、予備電離電極間のスパーク放電によって発生した不
純物のほとんどがガスレーザ媒質に混合するから、その
不純物によってガスレーザ媒質が比較的早期に劣化し易
いということがあった。

ガスレーザ媒質に含まれた不純物を除去するために、ガ
スレーザ媒質の循環路にフィルタを設置するということ
が行われている。しかしながら、フィルタを設けても、
微小な塵埃を確実に捕捉することができないから、ガス
レーザ媒質の劣化を十分に防止することができない。

（考案が解決しようとする課題） このように、放電空間部を紫外線によって予備電離する
従来のガスレーザ装置においては、予備電離電極間のス
パーク放電によって発生する不純物がガスレーザ媒質に
含まれてしまうから、ガスレーザ媒質が早期に劣化して
しまう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
的とする予備電離電極間のスパーク放電によって発生す
る不純物がガスレーザ媒質にほとんど混合することがな
い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、内部に主放電空間部を形成した
第１の容器と、上記主放電空間部に設けられた陰極と陽
極とからなる主１′− 電極と、内部７上記主電空間部と隔別された予備電離放
電空間部を形成した第２の容器と、上記予備電離放電空
間部に設けられ放電によって紫外線を発生する予備電離
電極と、この予備電離電極で発生した紫外線を上記主放
電空間部に導入する導入部とを具備する。

このような構成によれば、予備電離放電空間部はガスレ
ーザ媒質が収容された主放電空間部と隔別されているか
ら、予備電離放電空間部で予備電離電極の放電によって
発生した紫外線だけが主放電空間部に導入され、不純物
がガスレーザ媒質に混合することがほとんどない。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の第１の実施例のガスレーザ装置を示
し、同図中１はレーザ管である。このレザ管１は楕円筒
状に形成された第１の容器２を有する。この第１の容器
２の内部には同じく楕円筒状に形成された第２の容器３
が収容されている。

この第２の容器３内には同じく楕円筒状の仕切筒４が収
容されている。上記第１の容器２と第２の容器３との間
は主放電空間部５に形成され、上記第２の容器３と仕切
筒４との間は予備電離放電空間部６に形成されている。

上記主放電空間部５にはガスレーザ媒質が収容されてい
る。このガスレーザ媒質は上記主放電空間部５に配設さ
れた第１の送風機７によって矢印方向に循環させられる
。また、主放電空間部５には上記第１の送風機７によっ
て循環させられるガスレーザ媒質を冷却して所定温度に
維持するための第１の熱交換器８と、ガスレーザ媒質中
に含まれる不純物を除去するための第１のフィルタ９と
が配設されている。さらに、上記主放電空間部５には陰
極と陽極とを形成する第１の主電極１１と第２の主電極
１２とがレーザ管１の径方向に沿って離間対向して配置
されている。これら第１、第２の主電極１１．１２は高
電圧スイ・ソチ１３および図示しない主コンデンサ介し
て高圧電源１４に接続されている。

上記第２の容器３側に位置する第２の主電極１２は開口
率が５０％程度のパンチング鋼板などで形成されている
。上記第２の容器３の上記第２の主電極１２に対向する
部位には、上記主放電空間部５と上記予備電離放電空間
部６とを連通ずる導入部としての通孔１５が穿設されて
いる。上記予備電離放電空間部６の上記通孔１５と対向
する部位には２本で対をなす複数対（１対のみ図示）の
ビン電極１６が先端を離間対向させて配置されている。

このピン電極１６はピーキングコンデンサ１７を介して
上記高圧電源１４に接続されている。

上記予備電離放電空間部６には第２の送風機１８、第２
の熱交換器１つおよび第２のフィルタ２１が配設されて
いる。予備電離放電空間部６には上記主放電空間部５に
充填されるガスレーザ媒質が第２の容器３に穿設された
通孔１５から流入する。予＃ｉ￥８．離放電空間部６内
におけるガスレーザ媒質は、上記第２の送風機１８によ
って循環させられることで、第２の熱交換器１９により
一定温度に維持され、さらに第２のフィルタ２１によっ
て不純物が除去される。上記ピーキングコンデンサ１７
は、ガスレーザ媒質に直接触れるのを防止するために、
上記仕切筒４の内部空間に配設されている。

なお、主放電空間部５と予備電離放電空間部６とのガス
レーザ媒質は、はぼ同じ圧力で循環するよう上記第１の
送風機７と第２の送風機１８との能力が設定されている
。

つぎに、上記構成のガスレーザ装置の動作について説明
する。第１、第２の送風機７．１８を作動させて主放電
空間部５と予備電離放電空間部６とに収容されたガスレ
ーザ媒質を矢印方向に循環させたならば、高電圧スイッ
チ１３をオンにする。

それによって、主コンデンサに貯えられた電気エネルギ
がピーキングコンデンサ１７に移行する。

そのとき、ピン電極１６の先端間でスパーク放電が発生
して紫外線が放射される。

ピン電極１４から放射された紫外線は、第２の容器３に
穿設された通孔１５および第２の主電極１２の開口を通
じて主放電空間部５を照射する。

それによって、主放電空間部５の上記通孔１５と対向す
る部位、つまり第１の主電極１１と第２の主電極１２と
の間の部分が上記紫外線によって予備電離される。主放
電空間部５の予備電離が十分に進むと、第１の主電極１
１と第２の主電極１２との間に主放電が点弧されるから
、その主放電によってガスレーザ媒質が励起され、放電
方向と直交する方向にレーザ光が放出される。このレー
ザ光はレーザ管１の軸方向両端側に配設された図示しな
い光共振器を形成する部分反射鏡と高反射鏡との間で反
射を繰り返して増幅され、所定の強度に達すると上記部
分反射鏡から発振される。

上記ビン電極１６間にスパーク放電が発生すると、紫外
線とともに不純物が発生する。その不純物は第２の送風
機］８によって予備電離放電空間部６のガスレーザ媒質
とともに上記予備電離放電空間部６を循環する。一方、
主放電空間部５には不純物をほとんど含んでいないガス
レーザ媒質が循環している。そして、主放電空間部５と
予備電離放電空間部６とを循環するガスレーザ媒質はほ
ぼ同じ圧力に設定されている。そのため、予備電離放電
空間部６を循環する不純物を含んだガスレーザ媒質が第
２の容器３に穿設された通孔１５から主放電空間部５に
流入して主放電空間部５を循環する不純物を含まないガ
スレーザ媒質に混合するということがない。

つまり、主放電空間部５を予備電離するために、予備電
離放電空間部６に設けられたピン電極１４でのスパーク
放電によって不純物が発生しても、その不純物が主放電
空間部５を循環するガスレザ媒質に混合することがない
から、主放電空間部５のガスレーザ媒質が早期に劣化す
ることがない。

第２図はこの発明の第２の実施例を示す。この実施例は
第２の容器３ａが第１の容器２ａよりも大きな断面形状
をなし、上記第２の容器３ａ内に第１の容器２ａが収容
されている。そして、この第１の容器２ａ内に仕切筒４
が収容されてレーザ管１が形成されている。

主放電空間部５ａは、第１の容器２ａと仕切筒４との間
の部分に形成され、予備電離放電空間部６ａは、第１の
容器２ａと第２の容器３ａとの間の部分に形成されてい
る。

第１の容器２ａには、主放電空間部５ａと予備電離放電
空間部６ａとを連通する通孔１５ａが穿設されている。

主放電空間部５ａに配置される第１の主電極１１と第２
の主電極１２のうち、パンチング鋼板からなる第２の主
電極１２は上記通孔１５ａと対向する位置に配置されて
いる。また、ビン電極１６は予備電離放電空間部６ａの
上記通孔１５ａと対向する部位に配置されている。

したがって、このような構成においても、上記第１の実
施例と同様、主放電空間部５ａを予備電離するために、
ビン電極１６のスパーク放電によって不純物が発生して
も、その不純物が主放電空間部５ａのガスレーザ媒質に
混合するのを防止することができる。

第３図はこの発明の第３の実施例を示す。この実施例は
第１の容器２ｂと第２の容器３ｂとが、これらの一部を
重合させて並設されている。第１の容器２ｂと第２の容
器３ｂとの重合部分には通孔１５ｂが穿設されている。

また、各容器２ｂ、３ｂ内には、主放電空間部５ｂと予
備電離放電空間部６とを区画するための仕切筒４Ｃ１４
ｄがそれぞれ収容されている。

上記主放電空間部５ｂに収容された第１、第２の主電極
１１．１２のうち、パンチング鋼板からなる第２の主電
極１２は上記通孔１５ｂと対向して配置され、ビン電極
１６は予備電離放電空間部６の上記通孔１５ｂと対向す
る部位に配置されている。

したがって、このような構成においても、上記第１、第
２の実施例と同様、主放電空間部５ｂを予備電離するた
めに、ビン電極１６のスパーク放電によって発生した不
純物が主放電空間部５ｂのガスレーザ媒質に混合するの
を防止することができる。

なお、第２図と第３図とに示す実施例においては、第１
図に示す実施例と同一部分には同一記号を付して説明を
省略しである。

この発明は上記各実施例に示された構成に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能で
ある。たとえば、予備電離放電空間部で発生した紫外線
を主放電空間部に導入するために第１の容器あるいは第
２の容器に導入部として通孔を穿設したが、その通孔は
紫外線を透過する透明な材料で閉塞するようにしてもよ
い。そのような構成にすれば、ビン電極で発生する不純
物が主放電空間部に流入するのことが全くなくなる。

また、上記通孔に対向して配置される一方の主電極はパ
ンチング鋼板でなくともよい。たとえば、一方の主電極
を紫外線が通過できるよう複数に分割したり、紫外線が
通過するよう穴あき形状にするなどしてもよく、要は予
備電離放電空間部で発生した紫外線を主放電空間部の一
対の主電極間の部分に導入することができる構成であれ
ばよい。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、主電極か設けられる主放
電空間部と予備電離電極が設けられる予備電離放電空間
部とを隔別するとともに、予備電離放電空間部で発生し
た紫外線を主放電空間部に導入する導入部を形成するよ
うにした。

したがって、予備電離電極のスパーク放電によって発生
する紫外線だけが主放電空間部に導入され、不純物は上
記主放電空間部に導入されることがないから、主放電空
間部のガスレーザ媒質が早期に劣化するのを防止できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示すガスレーザ装置
の概略的構成の断面図、第２図はこの発明の第２の実施
例を示すガスレーザ装置の概略的構成の断面図、第３図
はこの発明の第３の実施例を示すガスレーザ装置の概略
的構成の断面図である。 ２．２ａ、２ｂ−・・第１の容器、３．３ａ、３ｂ・・
・第２の容器、５．５ａ、５ｂ・・・主放電空間部、６
１．　６ａ、６ｂ・・・予備電離放電空間部、１５．１
５ａ、１５ｂ・−通孔（導入部）、１６−ビン電極（予
備電離電極）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に主放電空間部を形成した第１の容器と、上記主放
   電空間部に設けられた陰極と陽極とからなる主電極と、
   内部に上記主放電空間部と隔別された予備電離放電空間
   部を形成した第２の容器と、上記予備電離放電空間部に
   設けられ放電によって紫外線を発生する予備電離電極と
   、この予備電離電極で発生した紫外線を上記主放電空間
   部に導入する導入部とを具備したことを特徴とするガス
   レーザ装置。