JPH04256391A

JPH04256391A - パルスレーザ電極

Info

Publication number: JPH04256391A
Application number: JP1737391A
Authority: JP
Inventors: Mina Sakano; 美菜坂野; Kiyohisa Terai; 清寿寺井; Toru Tamagawa; 徹玉川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1992-09-11
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JP2772147B2

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】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、高繰返しパルスレーザ
発振装置に用いられるパルスレーザ電極に関するもので
ある。

【０００３】

【従来の技術】一般に、レーザ発振を得るためには、主
放電電極間においてレーザ媒質が空間的に均一なグロー
放電を発生させることを必要とするが、ＴＥＭＡ−ＣＯ
２　レーザやエキシマレーザ等の短パルスレーザ光を発
生させる高繰返しパルスレーザ発振装置では、その動作
圧力が大気圧以上の高圧であるため、上記の放電は収束
し、アーク放電になりやすい。これを防止するために、
主放電空間の電界分布を調整したり、主放電に先立って
主放電空間の電子密度を予め高めるために、予備電離を
行うのが一般的である。

【０００４】図４は従来から用いられているパルスレー
ザ電極の一例を示すものである。即ち、レーザ媒質中に
配置される第１の主電極１に対向する位置に、第２の主
電極２が配置され、前記第２の主電極２の長手方向両側
に、複数個のピン状予備電離電極３が一定の間隔で配設
されている。このピン状予備電離電極３は、ピン状金属
３ａとその両端以外の部分を覆う絶縁物３ｂとから構成
されている。また、前記ピン状予備電離電極３の外側、
即ち、ピン状予備電離電極３を中心として第２の主電極
２と向かい合う位置に、板状予備電離電極４が第２の主
電極２と電気的に電位が等しくなるように配設されてい
る。さらに、前記ピン状予備電離電極３の各先端部と板
状予備電離電極４の端部とは、１ｍｍ程度の距離を保っ
て配置されており、両者合わせて一組の予備電離電極対
が構成されている。

【０００５】また、前記２つの主電極１，２はピーキン
グコンデンサ５を介して電気的に接続されている。さら
に、対向配置された２つの主電極１，２間には、主放電
空間のレーザガスを速やかに交換するために、レーザガ
ス８が循環されている。

【０００６】この様に構成された従来のパルスレーザ電
極においては、高繰返しパルス電圧（ＨＶパルス）が印
加されると、まず、ＨＶパルス→バラストインダクタン
ス６→ピン状予備電離電極３→板状予備電離電極４→ピ
ーキングコンデンサ５の回路に電流が流れ、ピーキング
コンデンサ５を充電する。この時、ピン状予備電離電極
３と板状予備電離電極４間の小ギャップで起こる放電に
よって紫外線７が発生する。この紫外線により光電離さ
れて電子が生成し、両主電極１，２間の空間が予備電離
される。次いで、ピーキングコンデンサ５がさらに充電
されて、ピーキングコンデンサ５に加わる電圧が主電極
１，２間の放電破壊電圧に達すると、主放電が開始し、
レーザ光が発生する。なお、前記予備電離は、主放電を
グロー状の均一な放電とするために用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た様な従来のパルスレーザ電極には、以下に述べる様な
解決すべき課題があった。即ち、図４に示した様に、予
備電離により生じた紫外線７は、２つの主電極１，２に
挟まれた空間の外側の領域にも拡散していく。そのため
、主電極１，２に挟まれた空間の電子密度は、主放電領
域の中核部分及び陰極近傍（図中斜線部Ａ）における電
子密度と、予備電離電極４の近傍における電子密度との
差が大きくなる。

【０００８】この様に、２つの主電極間の空間において
予備電離される領域が限定されているため、電子密度分
布に大きな勾配が生じる。その結果、広範囲にわたって
強く均一な予備電離が行えず、励起強度の高い、均一な
グロー放電を得ることができず、主放電を安定した状態
に維持することが非常に困難であった。

【０００９】また、予備電離電極対が第２の主電極２の
側方に配設されているため、予備電離電極付近において
レーザガス流が乱され、ガス交換を効率良く行うことが
できず、放電が不安定になるといった欠点もあった。

【００１０】なお、紫外線に変えてＸ線を用いる予備電
離方法も考えられるが、この方法は高繰返し動作に適さ
ず、装置が大型化しコストが大幅に増大するため、高繰
返しパルスレーザ発振装置の電極構造としては好ましい
ものではない。

【００１１】本発明は、上記の様な従来技術の欠点を解
消するために提案されたものであり、その目的は、対向
配置された主電極間を広範囲にわたって均一に予備電離
し、安定したグロー放電を維持することのできる、高効
率のパルスレーザ電極を提供することにある。

【００１２】［発明の構成］

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに対向配
置された第１の主電極及び第２の主電極と、これら両主
電極間の主放電空間を予備電離させる、ピン状及び板状
の予備電離電極が対となって構成された予備電離電極対
を複数個備えたパルスレーザ電極において、前記第２の
主電極を、第１の主電極との対向面側に複数の開孔部を
有する中空状の金属から構成し、また、前記予備電離電
極対を前記複数の開孔部の背面側の空間に配設したこと
を特徴とするものである。

【００１４】

【作用】以上の構成を有する本発明のパルスレーザ電極
においては、予備電離電極対が第２の主電極の背面側に
配設されているため、ピン状予備電離電極と板状予備電
離電極の突起部との間で発生する紫外線を、第２の主電
極の開孔部を通して、主放電領域に均一に拡散させるこ
とができる。また、予備電離電極対が主電極の側方に配
設されていないため、レーザガス流を妨害することもな
く、主放電部におけるガス交換も効率良く実施できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２に基
づいて具体的に説明する。なお、図４に示した従来型と
同一の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

【００１６】本実施例においては、図１及び図２に示し
た様に、第１の主電極１に対向配置される第２の主電極
が、中空状の多孔性主電極１０より構成されている。こ
の多孔性主電極１０には、図２に示した様に、第１の主
電極１との対向面側において、電極の長手方向２列に一
定間隔で複数個の孔１１が形成されている。また、これ
ら複数個の孔１１の背面側の空洞には、孔１１の位置に
合わせて複数個のピン状予備電離電極３が配設され、こ
の２列のピン状予備電離電極３の中間には、断面形状が
略Ｔ字形の板状予備電離電極１２が配設されている。

【００１７】前記板状予備電離電極１２は、図２に示し
た様に、ピン状予備電離電極３の先端部と対向する部分
が鋸歯状の突起部となっており、両者の先端部間は１ｍ
ｍ程度の間隔をおいて配置され、小ギャップを形成する
ように構成されている。この小ギャップ、即ち、板状予
備電離電極１２の１つの突起部とそれに対向する１つの
ピン状予備電離電極３とから、一組の予備電離電極対が
形成されることから、前記多孔性主電極１０の孔１１の
中心は、各予備電離電極対の中心と同心となるように形
成されている。さらに、ピン状予備電離電極３の先端部
と多孔性主電極１０の孔１１の端部との距離をＬ１　、
前記小ギャップの間隔をＬ２　とした場合に、Ｌ１　＞
Ｌ２　となるように、即ち、ピン状予備電離電極３の先
端部に最も近接する金属部分が、板状予備電離電極１２
の突起部先端であるように構成されている。　　また、
ピン状予備電離電極３はピン状金属３ａの両端部を除い
て絶縁物３ｂで被覆されているが、これは、多孔性主電
極１０をはじめとする周囲金属部分との電気的絶縁を図
るためである。さらに、前記ピン状予備電離電極３は配
線のインダクタンスが等しくなるように、各々個別にバ
ラストインダクタンス６を介して、高繰返しパルス電源
（ＨＶパルス）に接続されている。

【００１８】この様な構成を有する本実施例のパルスレ
ーザ電極は、以下に述べる様に作用する。即ち、ピン状
予備電離電極３に高繰返しパルス電源が印加されると、
バラストインダクタンス６の作用で、各ピン状予備電離
電極３に等しく電流が分流される。この電流によりピン
状予備電離電極３の先端部と、そこから最も近い金属端
である板状予備電離電極１２の突起部との間の小ギャッ
プにおいてスパーク放電が発生し、これにより生じた紫
外線７が多孔性主電極１０の孔１１を通して主放電空間
に照射される。

【００１９】また、この電流は板状予備電離電極１２を
介して多孔性主電極１０からピーキングコンデンサ５を
充電しながら、主電極からアースに流れる。そして、ピ
ーキングコンデンサ５の電圧が上昇して、主電極１と多
孔性主電極１０の間に充填されているレーザガスの放電
破壊電圧に達すると、両主電極間に主放電が点弧し、光
共振器（図示せず）の作用で、レーザ光が紙面垂直方向
に発生する。

【００２０】この場合、本実施例のパルスレーザ電極を
用いると、予備電離により発生する紫外線７は、多孔性
主電極１０の背面側から主放電領域を照射するため、対
向配置された第１の主電極１に向けて、主放電領域をも
れなく一様に照射することができる。そのため、従来の
様に主電極の側方から主放電領域に紫外線を照射してい
た場合と比較して、広範囲にわたって電子密度の分布勾
配や分布ムラの少ない、均一な予備電離を実現できる。その結果、レーザ励起強度が高まり、発振効率も大幅に
向上する。

【００２１】さらに、予備電離電極対が主電極の背面側
に配設されているため、レーザガス流路の障害物とはな
らず、レーザガス８の流れを妨害することがないので、
主放電部におけるガス交換効率も大幅に向上される。

【００２２】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、多孔性主電極１０は金網等のメッシュ
状金属から構成しても良い。また、図３に示した様に、
板状予備電離電極１２の断面形状は略Ｙ字形であっても
、上記の実施例と同様の効果が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、第２
の主電極を、第１の主電極との対向面側に複数の開孔部
を有する中空状の金属から構成し、また、ピン状予備電
離電極及び板状予備電離電極から成る予備電離電極対を
、第２の主電極の複数の開孔部の背面側の空間に配設す
ることによって、対向配置された主電極間を広範囲にわ
たって均一に予備電離し、安定したグロー放電を維持す
ることのできる、高効率のパルスレーザ電極を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパルスレーザ電極の一実施例を示す断
面図

【図２】図１に示した実施例の要部拡大斜視図

【図３】
本発明のパルスレーザ電極の他の実施例を示す斜視図

【図４】従来のパルスレーザ電極の一例を示す断面図

【
符号の説明】１…第１の主電極２…第２の主電極３…ピン状予備電離電極３ａ…ピン状金属３ｂ…絶縁物４…板状予備電離電極５…ピーキングコンデンサ６…バラストインダクタンス７…紫外線８…レーザガス１０…多孔性主電極１１…孔１２…板状予備電離電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　互いに対向配置された第１の主電極及
び第２の主電極と、これら両主電極間の主放電空間を予
備電離させる、ピン状及び板状の予備電離電極が対とな
って構成された予備電離電極対を複数個備えたパルスレ
ーザ電極において、前記第２の主電極が、第１の主電極
との対向面側に複数の開孔部を有する中空状の金属から
構成され、また、前記予備電離電極対が前記複数の開孔
部の背面側の空間に配設されていることを特徴とするパ
ルスレーザ電極。