JPH04241482A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主放電電極間の空間を
予備電離してレーザ光をパルス発振する予備電離方式の
ガスレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、図３に示すような予備電離方式
のガスレーザ装置１が知られている。このガスレーザ装
置１は、放電チャンバ２内にガスレーザ媒質を封入して
おり、さらに、放電チャンバ２内に、ガスレーザ媒質を
含んだガス流を発生させる送風機３、ガス流を通過させ
て熱交換する熱交換器４ａ、および、ガス流を浄化する
フィルタ４ｂとを収納している。

【０００３】さらに、ガスレーザ装置１は、陽極５ａと
陰極５ａとからなる主放電電極５と、この主放電電極３
の両側部に配設された陽極側スパークピン６ａ…および
陰極側スパークピン６ｂ…により構成された予備電離電
極６とを有している。そして、ガスレーザ装置１はガス
流を循環させ、このガス流を主放電電極５と予備電離電
極６とに供給する。

【０００４】また、ガスレーザ装置１はピーキングコン
デンサ７…を、各陰極側スパークピン６ｂ…と直列に接
続するとともに、主放電電極５と並列に接続している。 そして、ガスレーザ装置１は、充電電源８、蓄電コンデ
ンサ９、および、高電圧スイッチ１０を有しており、充
電電源８から蓄電コンデンサ９へ電力を供給する。

【０００５】さらに、ガスレーザ装置１は、高電圧スイ
ッチ１０を介して主放電電極５と予備電離電極６とへパ
ルス電圧を印加する。そして、ガスレーザ装置１は、予
備電離電極６のスパークピン６ａ…、６ｂ…間に形成さ
れた放電ギャップ１１にスパーク放電を生じさせ、スパ
ーク放電に伴い発生した紫外線を利用して主放電電極５
の空間を予備電離する。

【０００６】そして、ガスレーザ装置１は、主放電電極
５に主放電を発生させてレーザ光を励起し、励起された
レーザ光を、図示しないレーザ共振器により共振してパ
ルス発振する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なレーザ装置１においては、パルス発振の繰返し率を高
めてパルス発振を高速化する場合、ガス流の循環速度と
放電繰返し率とを高めることが行われるが、これらのう
ちの放電繰返し率を高めると、パルス毎のレーザ発振エ
ネルギが次第に低下してしまう。

【０００８】つまり、パルス繰返し率には上限があり、
その値は例えば数ｋＨｚである。

【０００９】このため、レーザ装置１のレーザ出力を連
続的な加工に応用する場合には、加工スピードに限界が
ある。

【００１０】さらに、レーザ装置１をレーザ同位体分離
に適用する場合には、高速で移動する処理物体にレーザ
光が照射されるが、パルス繰返し速度がプロセスの制約
になり、分離濃縮度を高めることができず、実用化が困
難である。

【００１１】本発明の目的とするところは、放電繰返し
率を高めても安定した放電を行うことができ、高速動作
が可能なガスレーザ装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために本発明は、ガスレーザ媒質が封入された放
電チャンバ内に主放電電極と予備電離電極とを有し、予
備電離電極に放電ギャップを形成し、主放電電極と予備
電離電極とに電圧を印加してレーザ光をパルス発振する
ガスレーザ装置において、予備電離電極に、予備電離に
伴う発熱に応じて変形し放電ギャップを変化させるバイ
メタルを設けたことにある。

【００１３】そして、本発明は、予備電離電極の過度な
温度上昇を防止し、放電繰返し率を高めても安定した放
電を行えるようにした。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１および図２に
基づいて説明する。なお、従来の技術の項で説明したも
のと重複するものについては同一番号を付し、その説明
は省略する。

【００１５】図１は本発明の第１の実施例を示すもので
、図中の２１は予備電離方式のガスレーザ装置である。 このガスレーザ装置２１は、断面を環状に設定された略
円筒型の放電チャンバ２を有しており、この放電チャン
バ２の中に送風機３を収納している。さらに、ガスレー
ザ装置２１は、熱交換器４ａとフィルタ４ｂとを略１８
０度間隔で放電チャンバ２内に配置しており、これら熱
交換器４ａ、送風機３、および、フィルタ４ｂを略９０
度毎に並べている。

【００１６】そして、ガスレーザ装置２１は放電チャン
バ２内にガスレーザ媒質を封入しており、送風機３を駆
動し、矢印Ａ、Ａで示すように放電チャンバ２内を循環
するガス流を発生させる。

【００１７】さらに、放電チャンバ２の中には、主放電
電極５と予備電離電極２２とが設けられている。これら
のうち主放電電極５は、放電チャンバ２の径方向に並ん
だ陽極５ａと陰極５ａとからなり、熱交換器４ａおよび
フィルタ４ｂ対して略９０度離間している。

【００１８】上記予備電離電極２２は、主放電電極５の
陽極５ａと陰極５ｂとが並んだ方向に向い合ったスパー
クピンにより構成されており、陰極側にピン状のバイメ
タル２３…（２つのみ図示）を備えている。そして、予
備電離電極２２は、バイメタル２３…を陽極側のスパー
クピンに対して離間させており、バイメタル２３…と陽
極側のスパークピンとの間に放電ギャップ２４…を形成
している。

【００１９】また、ピーキングコンデンサ７…が陰極側
のスパークピンに直列に接続されている。さらに、この
ピーキングコンデンサ７…は主放電電極５の陰極５ｂと
並列に接続されている。そして、ピーキングコンデンサ
７…は、充電電源８、蓄電コンデンサ９、および、高電
圧スイッチ１０等と接続されており、充電電源８の出力
電圧を、蓄電コンデンサ９および高電圧スイッチ１０等
を介して印加される。

【００２０】上述の構成のガスレーザ装置２１は、高電
圧スイッチ１０のオンに伴って電荷移行を発生させ、電
荷を放電ギャップ２４…に通過させて、放電ギャップ２
４…にスパークを生じる。そして、ガスレーザ装置２１
は、陽極側のスパークピンからバイメタル２４…へ電荷
を移行させ、ピーキングコンデンサ７…を充電する。

【００２１】さらに、ガスレーザ装置２１は、放電ギャ
ップ２４…に生じた紫外線により主放電電極５の空間部
に電荷を発生させ、発生した電荷を種として、ピーキン
グコンデンサ７…に蓄積された電荷を主放電電極５の空
間部に放出する。そして、ガスレーザ装置２１は、主放
電電極５をスパークさせてレーザ光を励起し、励起され
たレーザ光を図示しないレーザ共振器により共振してパ
ルス発振する。

【００２２】さらに、バイメタル２３…は、放電ギャッ
プ２４…における放電に伴い温度上昇する。そして、バ
イメタル２３…は、放電繰返し率が高められて電力損が
大となり、温度上昇が過度になると、温度に応じて変形
する。そして、バイメタル２３…は、矢印Ｂ、Ｂで示す
ように基端部を支点として、主放電電極５ａ、５ｂが並
んだ方向と交わる方向に変位する。そして、バイメタル
２３…は、先端部を陽極側スパークピンから遠ざけ、放
電ギャップ２４…を拡大させる。

【００２３】つまり、放電繰返し率が高められてパルス
発振動作が高速化されると、両スパークピンの先端部が
高温になる。そして、放電繰返し率が過度に高められる
と、両スパークピンが溶解し、熱電子が発生し易くなる
。

【００２４】そして、放電ギャップ２４…における紫外
線発生量は放電ギャップ２４…における消費電力に依存
するため、放電ギャップ２４…の大きさが一定である場
合には、熱電子の放出が盛んになるにつれて紫外線の発
生量が低下し、主放電電極５における電圧降下が少なく
なると考えられる。

【００２５】しかし、上述のように予備電離電極２２に
バイメタル２３…を備えたガスレーザ装置２１において
は、パルス発振動作が高速化されて両スパークピンの温
度が上昇すると、バイメタル２３…が温度に応じて変形
し、放電ギャップ２４…が拡大される。

【００２６】このため、予備電離電極２２における電力
損は減少するが、電圧降下を十分な値に保つことができ
、紫外線発生量の低下を防止できる。そして、放電繰返
し率を高めても、十分な予備電離を行うことができ、主
放電を安定化させることができる。そして、予備電離の
放電特性を向上させることができる。

【００２７】したがって、放電繰返し率の増大に伴うレ
ーザ発振エネルギの低下を防止でき、高速で安定したレ
ーザ発振が可能になる。

【００２８】なお、本実施例では、バイメタル２３…を
陰極側に設けているが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば、バイメタル２３…を陽極側に連結し
てもよい。

【００２９】図２は本発明の第２の実施例を示している
。そして、図中の３１は予備電離方式のガスレーザ装置
であり、このガスレーザ装置３１の予備電離電極２２に
は、バイメタル３２…が設けられている。

【００３０】このバイメタル３２…は、主放電電極５の
陽極５ａと陰極５ｂとが並んだ方向と交わる方向に延び
るとともに、その中間部を鋭角に折曲されている。さら
に、バイメタル３２…は、その先端部を陽極側のスパー
クピンに対して離間させており、陽極側のスパークピン
との間に放電ギャップ３３…を形成している。

【００３１】つまり、バイメタル３２…は、放電ギャッ
プ３３…における放電に伴い温度上昇し、温度に応じて
変形する。そして、バイメタル３２…は、矢印Ｃ、Ｃで
示すように基端部を支点として、主放電電極５の陽極５
ａと陰極５ｂとが並んだ方向に略沿った方向に変位する
。そして、バイメタル３２…は、先端部を陽極側のスパ
ークピンから遠ざけ、放電ギャップ３３…を拡大させる
。

【００３２】したがって、第１の実施例と同様に、放電
繰返し率の増大に伴うレーザ発振エネルギの低下を防止
でき、高速で安定したレーザ発振が可能になる。

【００３３】なお、本発明は、要旨を逸脱しない範囲で
種々に変形することが可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ガスレー
ザ媒質が封入された放電チャンバ内に主放電電極と予備
電離電極とを有し、予備電離電極に放電ギャップを形成
し、主放電電極と予備電離電極とに電圧を印加してレー
ザ光をパルス発振するガスレーザ装置において、予備電
離電極に、予備電離に伴う発熱に応じて変形し放電ギャ
ップを変化させるバイメタルを設けたものである。

【００３５】したがって本発明は、予備電離電極の過度
な温度上昇を防止し、放電繰返し率を高めても安定した
放電を行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を概略的に示す構成図。

【図２】本発明の第２の実施例を同じく概略的に示す構
成図。

【図３】従来例を示す同じく構成図。

【符号の説明】

２…放電チャンバ、５…主放電電極、、２１、３１…ガ
スレーザ装置、２２…予備電離電極、２３、３２…バイ
メタル、２４、３３…放電ギャップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガスレーザ媒質が封入された放電チャ
   ンバ内に主放電電極と予備電離電極とを有し、上記予備
   電離電極に放電ギャップを形成し、上記主放電電極と上
   記予備電離電極とに電圧を印加してレーザ光をパルス発
   振するガスレーザ装置において、上記予備電離電極に、
   予備電離に伴う発熱に応じて変形し上記放電ギャップを
   変化させるバイメタルを設けたことを特徴とするガスレ
   ーザ装置。