JPH0453010Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、アルゴン、クリプトンなどのガスを
用いて、大電流により高出力のレーザ光を放出す
るべく構成されたイオンレーザ管に関する。更に
詳細には、本考案は、そのようなイオンレーザ管
の新規な陽極構造に関する。

従来の技術 ガスレーザ装置においては、そのレーザ管内に
はアルゴン、クリプトン等に代表される気体が能
動媒質として封入されている。そして、レーザ管
内で、例えば放電によりこの気体原子のポンピン
グを生ぜしめ、気体原子を基底状態から励起状態
へ遷移せしめ、この反転分布により誘導放出によ
りレーザ発振を誘起せしむるものである。

このように、気体原子をして基底状態から励起
状態に遷移せしめるには極めて大きなエネルギー
が必要である。例えば、イオンレーザに在つて
は、レーザ管内に数十アンペアに及ぶ大電流を流
してアーク放電を発生させる必要がある。

ところが、レーザ発振における発振効率は一般
に極めて低く、供給される電力の多くは熱となつ
て放出される。従つて、稼働中のレーザ管からは
大量の発熱があり、イオンレーザ管にあつては数
KW〜数十KWにも及ぶことが知られている。

この大量の発熱は、レーザ管の熱変形等を招来
し、出力ビームの光学的品質を大いに損い、更
に、熱変形が増加した場合は、レーザ管自身の破
損（熱破損）をも招くものになつていた。そこ
で、レーザ管の設計並びに製造にあたつては、そ
の耐熱性を考慮しつつ冷却機構を設けることが不
可欠である。

斯くの如き背景に立脚して作製された、従来技
術に基づくイオンレーザ管として、耐熱性に優れ
また熱伝導性にも優れたセラミツクス材料によつ
て形成された外囲器並びに放電路を具備するもの
が挙げられる。また、更に、このようなイオンレ
ーザ管においては、セラミツク製の外囲器の外周
面に冷却水を流すことによつて、殊に発熱の大き
い陽極近傍の冷却を促進することが既に実施され
ている。

考案が解決しようとする問題点 第４図は、上述した従来のイオンレーザ管の構
造を概略的に示す縦断面図である。また、第５図
は、第４図に示したイオンレーザ管を、Ａ−Ａ線
に沿つて切つた断面図である。

第４図に示すように、このイオンレーザ管は、
中心に貫通孔２ａを有する円盤状部材２を複数同
軸に配列することによつてその放電路２ａを形成
している。また、この円盤状部材２にはガス帰還
路を形成する第２の貫通孔がその周縁部に複数穿
たれている。

この円盤状部材２は、相互に、円筒状の外囲器
部材１ｂを間挿されるて結合されると同時に気密
に接続されて放電路並びに真空外囲器を形成す
る。こうして形成された放電路の両端には、容器
状の外囲器部材１ａおよび１ｃが、やはり気密に
接続され、この外囲器部材１ａおよび１ｃ内に、
各々陽極部材４ａおよび陰極部材５が収納されて
いる。また、この外囲器部材１ａおよび１ｃの外
側には各々石英ガラス製のブリユースタ窓３ａ，
３ｂが取りつけられている。

更に、陽極側の外囲器部材１ａには、レーザ管
内の排気およびガスの封入を実施するための金属
管が取りつけられている。尚、レーザ管の冷却
は、外囲器部材１ａ乃至１ｃの外周に冷却水を流
すことによつて実施される。

第４図および第５図に示されるように、陽極部
材４と外囲器部材１ａとの間には、常温では間隙
があり、レーザ管内での放電によつて陽極部材４
の温度が上昇すると、陽極４が熱膨張して外囲器
部材１ａの内面に密着する。一方、外囲器部材１
ａは、その外周に冷却水を流下することにより積
極的に冷却されているので、これに接触する陽極
部材４に発生した熱も、外囲器部材１ａを介して
レーザ管外へと放散される。

しかしながら、金属製の陽極部材４は、セラミ
ツク製の外囲器部材１ａよりも一般に熱膨張率が
高い。従つて、陽極部材４の温度が上昇して外囲
パイプ１ａに密着すると、外囲パイプ２を押し広
げるように作用する応力が発生する。従つて、温
度上昇が大きくなると、この熱膨張差による応力
によつて外囲器部材１ａが破損されることがあ
る。

また、実際のイオンレーザ管では、上述のよう
な陽極部材４の熱膨張による外囲器部材１ａへの
圧迫を軽減するために、第４図および第５図に示
すように外囲器部材１ａと陽極部材４との間に常
温では間隙ができるように構成している。換言す
るならば、外囲器部材１ａと陽極部材４とは、そ
の間の間隙により断熱されている。

しかしながら、当初外囲器部材１ａと離間して
いた陽極部材４は、前述のように熱膨張のために
いずれ外囲器部材１ａに当接する。このとき、大
量の熱を発生している陽極部材４と、その外周を
水冷されている外囲器部材１ａとの温度差は極め
て大きく、外囲器部材１ａの内面が陽極部材４と
の接触によつて急激に加熱されると、熱衝撃が加
わつて外囲器部材１ａの破損に至る。

そこで、本考案の目的は、上記従来技術の問題
点を解決し、陽極部材の熱膨張による外囲器部材
の破損を生じることのないイオンレーザ管を提供
することにある。

問題点を解決するための手段 そこで、本考案によるならば、非導電性且つ高
熱伝導性セラミツクスにより作製された真空外囲
器と、少なくとも動作時に該外囲器内面に接触す
るように該外囲器内に収容された金属製陽極とを
少なくとも具備しているイオンレーザ管におい
て、前記陽極の外周面が前記外囲器の内面に常温
で密着すると共に、該陽極の外周面から管軸に向
かつて、管軸方向と実質的な角度を有する切込み
が形成される。

なお、この切込みは、陽極の両端面間に延在す
る実質的な深さを有する複数の溝で構成しても、
陽極の外周から内側まで貫通して陽極の両端面間
に管軸方向と平行に延在するひとつの大きなスリ
ツトで構成してもよい。

作 用 本考案に従うイオンレーザ管では、上述したよ
うに、金属製の陽極の外周に切り込みを備え、更
に、金属製の陽極とその周囲のセラミツクス製真
空外囲器とが常温で密着するように構成されてい
る。

このような本考案に従うイオンレーザ管は、陽
極の外周に設けられた切り込みによつて、陽極の
熱膨張によつて外囲器に加えられる応力を吸収
し、外囲器の破損を防止することができる。

また、陽極と外囲器が常温で密着しているた
め、レーザ管の放電により陽極の温度が上昇して
も陽極と外囲器との間に温度差はほとんどでき
ず、熱衝撃による外囲器の破損を防止することが
できる。

更に、陽極の熱が常に外囲器部材に伝達される
ので、陽極の冷却効率そのものをも改善すること
ができる。

実施例 第１図は本考案に従うイオンレーザ管の好まし
い態様を示す縦断面図であり、第２図は、第１図
に示されたイオンレーザ管をA′−A′線に沿つて
切つた断面図である。

第１図に示すように、陽極構造を除く残余の部
分については、第４図に示した従来のイオンレー
ザ管と同様の構成を採つているので、同じ部材に
は同じ参照番号を付与している。

即ち、このイオンレーザ管は、中心に貫通孔２
ａを有する円盤状部材２を複数同軸に配列するこ
とによつてその放電路２ａを形成している。ま
た、この円盤状部材２にはガス帰還路を形成する
第２の貫通孔がその周縁部に複数穿たれている。

円盤状部材２は、相互の間に円筒状の外囲器部
材１ｂを間挿されると同時に気密に接続されて放
電路並びに真空外囲器を形成する。こうして形成
された放電器の両端には、容器状の外囲器部材１
ａおよび１ｃが、やはり気密に接続され、この外
囲器部材１ａおよび１ｃ内に、各々陽極部材４ａ
および陰極部材５が収納されている。また、この
外囲器部材１ａおよび１ｃの外側には各々石英ガ
ラス製のブリユースタ窓３ａ，３ｂが取りつけら
れている。更に、陽極側の外囲器部材１ａには、
レーザ管内の排気およびガスの封入を実施するた
めの金属管が取りつけられている。尚、レーザ管
の冷却は、外囲器部材１ａ乃至１ｃの外周に冷却
水を流下することによつて実施される。

そして、本考案により、金属製の陽極部材４ａ
の外周には、第２図に示すように、複数の切り込
みすなわち溝６が設けられており、また、その外
周は外囲器部材１ａの内周に常温でも密着してい
る。

このように構成された、本考案に従うイオンレ
ーザ管においては、稼働中に放電により陽極４ａ
の温度が上昇すると、陽極４ａは外囲器部材１ａ
に密着しつつ膨張する。しかしながら、陽極部材
４ａと外囲器部材１ａとは常温から接触状態にあ
るので、陽極部材４ａと外囲器部材１ａとの間に
は温度差がほとんど生じない。

従つて、陽極部材４ａと外囲器部材１ａとの温
度差による外囲器部材１ａへの熱衝撃を殆ど無視
し得るまでに緩和することができる。

また、陽極部材４ａと外囲器部材１ａとの熱膨
張差のために外囲器部材１ａの加わる応力は、陽
極部材４ａが、その外周に刻まれた切り込み６を
狭めるように変形して吸収するので、外囲器部材
１ａがこのために破損することはない。

第３図は、本考案に従うイオンレーザ管の異な
る態様を示すものであり、主に陽極部材の形態が
異なつている。他の部分については、第１図に示
したイオンレーザ管と同様の構成を採つているの
で、同様な構成についての説明は省略する。

第３図は、本考案に従うイオンレーザ管の異な
る態様を第２図と同じ視点から示すものであり、
外囲器部材１ａ内に密着して収納された陽極部材
４a′の形態を示している。この態様では、陽極部
材４a′の外周から内側までひとつの大きなスリツ
ト７が貫通している。

この態様においても、陽極部材４a′の外周面は
外囲器部材１ａの内面と密着しているので、陽極
部材４a′と外囲器部材１ａとの間に極端な温度差
が生じることはない。また、陽極部材４a′の熱膨
張は、前述のスリツト７が狭められるように陽極
部材４a′が変形することで吸収される。

従つて、イオンレーザ管が動作して陽極部材４
a′から大量の熱が発生しても、外囲器部材１ａが
破損することはない。

考案の効果 本考案に従うイオンレーザ管は、その外周面の
少なくとも一部が外囲器部材の内面に常温で密着
すると共に、陽極部材の外周面から管軸に向かつ
て管軸方向と実質的な角度を有する切込みを有し
ている。

従つて、陽極部材の熱膨張によつて外囲器に加
わる応力を緩和して外囲器の破損を防止すること
ができると共に、陽極部材は耐熱性、熱伝導性に
優れたセラミツク製の外囲器に密着しつつ膨張す
るため、外囲器部材と陽極部材は一体に温度を変
化し、熱衝撃を緩和し、且つ陽極部材の冷却効率
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に従うイオンレーザ管の好ま
しい実施例を示す縦断面図であり、第２図は、第
１図に示したイオンレーザ管をA′−A′線に沿つ
て切つた陽極部分の横断面図であり、第３図は、
本考案に従うイオンレーザ管の異なる実施例の陽
極を、第２図と同じ視点において示すものであ
り、第４図は、従来のイオンレーザ管の構造を概
略的に示す縦断面図であり、第５図は、第４図の
陽極部分をＡ−Ａ線に沿つて切つた様子を示す横
断面図である。 主な参照番号、１ａ，１ｂ，１ｃ……外囲器部
材、２……円盤状部材、２ａ……放電路、２ｂ…
…ガス帰還路、３ａ，３ｂ……ブリユースタ窓、
４，４ａ……陽極部材、５……陰極部材、６……
切り込み、７……スリツト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 非導電性且つ高熱伝導性セラミツクスにより作
   製された真空外囲器と、少なくとも動作時に該外
   囲器内面に接触するように該外囲器内に収容され
   た金属製陽極とを少なくとも具備しているイオン
   レーザ管において、 前記陽極の外周面が前記外囲器の内面に常温で
   密着すると共に、該陽極の外周面から管軸に向か
   つて管軸方向と実質的な角度を有する切込みが形
   成されており、該陽極の外周におけるその周方向
   の熱膨張を吸収するように構成されていることを
   特徴とするイオンレーザ管。