JPH05190955A - ガスレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、放電空間部の予備電離を十分かつ
確実に行うことができるようにしたガスレーザ装置を提
供することにある。 【構成】ガスレーザ媒質が封入された放電チャンバ１
と、この放電チャンバ内においてガスレーザ媒質を循環
させる送風機４と、放電チャンバ内に対向して配置され
これらの間で発生する主放電によってガスレーザ媒質を
励起する主電極２、３と、２本を１組とするとともにこ
れら２本の先端部を対向させて配置された複数組のピン
電極８、１１と、板面をガスレーザ媒質の流れ方向と平
行にしかつ板面を各組のピン電極の先端部に対向させて
設けられ各板面と各ピン電極との間で主放電に先立って
予備放電を発生する回転円盤１２とを具備したことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は放電空間部に主放電を
発生させるに先立って予備放電を発生させて予備電離す
る構造のガスレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＣＯ₂ レーザやエキシマレーザ
といった、いわゆる高ガス圧下で動作させる横励起方式
のガスレーザ装置では、放電空間部においてガスレーザ
媒質を励起するための主放電を安定に点弧させるため
に、陰極と陽極とからなる一対の主電極間で点弧される
主放電に先立って上記放電空間部を予備放電によって予
備電離する予備電離手段を設けるようにしている。

【０００３】上記予備電離手段としては、上記主電極の
側方に２本で１組をなす複数組のピン電極を、上記主電
極の長手方向に沿って所定間隔で設け、各組のピン電極
の先端部間で放電を点弧させることで発生する紫外線に
よって上記放電空間部を予備電離している。

【０００４】ところで、このような予備電離構造による
と、レーザ出力を増大させるために、ピン電極間での放
電の繰り返し数を上げると、これらピン電極間の放電電
圧（絶縁破壊電圧）が低下してくるという現象が確認さ
れている。絶縁破壊電圧が低下すると、紫外線の発生量
が減少して予備電離が十分に行われなくなるから、レー
ザ出力の低下を招くことになる。絶縁破壊電圧が低下す
る原因としては、ピン電極間の放電の繰り返し数を上げ
てゆくと、上記ピン電極の温度が高くなり、絶縁破壊電
圧が低下することが考えられている。

【０００５】また、上記ピン電極は放電による先端部の
損耗が著しい。そのため、一対のピン電極間の放電ギャ
ップは早期に拡大し、これらの先端部間での放電が点弧
されずらくなるから、上記ピン電極の交換を頻繁に行わ
なければならないということもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、一対のピ
ン電極の先端部間で放電を点弧させて放電空間部を予備
電離する場合、放電の繰り返し数を上げると、上記ピン
電極の温度上昇が高くなることで絶縁破壊電圧が低下し
て予備電離が十分に行われなくなったり、ピン電極が早
期に損耗するため、そのメインテナンスに手間が掛かる
などのことがあった。

【０００７】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、予備電離のための放電の
繰り返し数を高くしても、放電空間部の予備電離を長時
間にわたって確実に行うことができるようにしたガスレ
ーザ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に第１の発明は、ガスレーザ媒質が封入された放電チャ
ンバと、この放電チャンバ内において上記ガスレーザ媒
質を循環させる循環手段と、上記放電チャンバ内に対向
して配置されこれらの間で発生する主放電によって上記
ガスレーザ媒質を励起する主電極と、２本を１組とする
とともにこれら２本の先端部を対向させて上記主電極の
近傍に配置された複数組のピン電極と、板面を上記ガス
レーザ媒質の流れ方向と平行にしかつ上記板面を上記各
組のピン電極の先端部に対向させて設けられ各板面と上
記各ピン電極との間で上記主放電に先立って予備放電を
発生する回転円盤とを具備したことを特徴とする。

【０００９】第２の発明は、ガスレーザ媒質が封入され
た放電チャンバと、この放電チャンバ内において上記ガ
スレーザ媒質を循環させる循環手段と、上記放電チャン
バ内に対向して配置されこれらの間で発生する主放電に
よって上記ガスレーザ媒質を励起する主電極と、この主
電極の側方に主電極の長手方向に沿って所定間隔で上記
主電極の近傍に配置されたピン電極と、板面を上記ガス
レーザ媒質の流れ方向と平行にしかつ上記板面を上記ピ
ン電極の先端部に対向させて設けられその板面と上記各
ピン電極との間で上記主放電に先立って予備放電を発生
する回転円盤とを具備したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、予備電離のための放電は、
回転円盤とピン電極との間で発生することで、上記回転
円盤が回転して放電箇所が一定とならないため、温度上
昇および損耗を低く押さえることができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の第１の実施例を図１乃至図
３を参照して説明する。

【００１２】図１に示すガスレーザ装置はガスレーザ媒
質が封入された円筒状の放電チャンバ１を備えている。
この放電チャンバ１内には主電極を形成する陰極２と陽
極３とが離間対向し、かつ長手方向を上記放電チャンバ
１の軸方向に沿わせて配設されている。また、放電チャ
ンバ１内にはガスレーザ媒質を上記陰極２と陽極３との
間の放電空間部Ｓを通して図中矢印方向に循環させる送
風機４、送風機４によって循環させられるガスレーザ媒
質を冷却する熱交換器５、さらにはガスレーザ媒質から
塵埃を除去するフィルタ６などが配置されている。

【００１３】上記陰極２の両側には、図２に示すように
それぞれ複数の上部ピーキングコンデンサ７がその一方
の端子７ａを電気的に接続して所定間隔で取付けられて
いる。各上部ピーキングコンデンサ７の他方の端子７ｂ
には上部ピン電極８の一端が取付け固定されている。上
記陽極３の両側には複数の下部ピーキングコンデンサ９
がその一方の端子９ａを電気的に接続して所定間隔で取
付られている。各ピーキングコンデンサ９の他方の端子
９ｂには下部ピン電極１１の一端が接続固定されてい
る。

【００１４】上記陰極２と陽極３との長手方向に沿って
所定間隔で配置された上部ピン電極８と下部ピン電極１
１とは、それぞれ１本づつで対をなし、対をなす各組の
ピン電極８、１１の他端部（先端部）は図３に示すよう
に放電チャンバ１の軸方向に対して所定の隙間ｇだけず
らした状態で先端部を対向させている。各組のピン電極
８、１１の先端部間の隙間ｇにはそれぞれ回転円盤１２
の一部が各ピン電極８、１１と非接触状態で挿入されて
いる。つまり、上記回転円盤１２は上記送風機４によっ
て循環されるガスレーザ媒質の流れに対してその板面１
２ａ、１２ｂを平行にして配置されるとともに、上記各
板面１２ａ、１２ｂに各ピン電極８、１１の先端部を対
向させている。

【００１５】各組のピン電極８、１１間に挿入された複
数の回転円盤１２は上記放電チャンバ１の軸方向に沿っ
て配置された駆動軸１３に取付けられている。この駆動
軸１３は上記放電チャンバ１に回転自在に支持されてい
るとともに、その一端部は図３に示すように駆動源１４
に連結されている。したがって、上記各回転円盤１２は
上記駆動源１４によって回転駆動されるようになってい
る。なお、上記回転円盤１２と上記駆動軸１３とは電気
的に絶縁されていることが望ましいが、絶縁されていな
くともよい。

【００１６】上記陰極２と陽極３とは放電回路１５に接
続されている。この放電回路１５の一端側には高圧直流
電源１６が接続され、この高圧直流電源１６にはサイラ
トロンスイッチ１７とリアクタンス１８とが並列に接続
されている。これらサイラトロンスイッチ１７とリアク
タンス１８との間には主コンデンサ１９が接続されてい
る。上記放電回路１５の他端側は上記陰極２と陽極３と
に接続されているとともに、上下部のピーキングコンデ
ンサ７、９を介してそれぞれ上部ピン電極８および下部
ピン電極１１に接続されている。

【００１７】つぎに、上記構成のガスレーザ装置の作用
について説明する。まず、サイラトロンスイッチ１７が
開放された状態においては、主コンデンサ１９に高圧直
流電源１６から高電圧が印加されることで、上記主コン
デンサ１９に電荷が蓄えられる。上記サイラトロンスイ
ッチ１７を閉じると、上記主コンデンサ１９に蓄えられ
た電荷が上部ピンピーキングコンデンサ７と下部ピーキ
ングコンデンサ９へと移行する。それによって、対をな
す各組の上部ピン電極８と下部ピン電極１１との間に
は、これらの先端部間の隙間ｇに挿入された回転円盤１
２を介して電流が流れるから、上部ピン電極８と上記回
転円盤１２の一方の板面１２ａおよび下部ピン電極１１
と他方の板面１２ｂとの間でそれぞれ放電が点弧され、
紫外線が発生する。したがって、その紫外線によって陰
極２と陽極３との間の放電空間部Ｓが予備電離される。

【００１８】上記放電空間部Ｓの予備電離が進行する
と、上記陰極２と陽極３との間で主放電が点弧される。
その主放電によって上記放電空間部Ｓでガスレーザ媒質
が励起されるから、その励起によってレーザ光が発生す
る。

【００１９】ところで、放電空間部Ｓを予備電離するに
際し、回転円盤１２と上部ピン電極８および下部ピン電
極１１との間で発生する放電の位置は、上記回転円盤１
２が駆動軸１３を介して駆動源１４により回転駆動され
ることで、上記回転円盤１２の一対の板面１２ａ、１２
ｂ上において経時的に変化する。放電位置が経時的に変
化すれば、各ピン電極７、１１と回転円盤１２との温度
上昇を低く押さえることができるから、これらの間の絶
縁破壊電圧が低下するのが防止される。

【００２０】したがって、回転円盤１２と上部ピン電極
８および下部ピン電極１１間の放電による紫外線の発生
量が低減しずらくなるから、主放電の繰り返し数を上げ
ても、主放電空間部Ｓの予備電離強度が低下してレーザ
出力が不安定になるのが防止できる。

【００２１】また、回転円盤１２と各ピン電極７、１１
との放電位置が経時的に変化することで、上記回転円盤
１２が局部的に高温度に上昇して損耗するのを防ぐこと
ができる。それによって、回転円盤１２の各板面１２
ａ、１２ｂと各ピン電極７、１１の先端部との間隔が拡
大しずらいため、長時間に亘って安定した状態で放電を
発生させて放電空間部Ｓを予備電離することができ、さ
らには温度上昇が押さえられることで溶融飛散物の発生
を少なくすることができる。これらのことにより、ピン
電極７、１１の交換やガスレーザ媒質の交換などのメイ
ンテナンスを行う間隔を長くすることができる。

【００２２】一対のピン電極７、１１間に回転円盤１２
を挿入したことで、１組のピン電極間で２か所、つまり
回転円盤１２の一対の板面１２ａ、１２ｂでそれぞれ放
電を発生させることができる。このように、放電箇所を
増大させることができれば、紫外線の発生量も増大する
から、上記放電空間部Ｓの予備電離強度を向上させるこ
とができる。

【００２３】上記回転円盤１２を、その板面１２ａ、１
２ｂがガスレーザ媒質の流れ方向と平行になるよう配置
したので、これら回転円盤１２がガスレーザ媒質の流れ
に対して大きな抵抗となることもない。

【００２４】図４はこの発明の第２の他の実施例を示
す。この実施例は対をなす上部ピン電極８と下部ピン電
極１１とを放電チャンバ１の軸方向において位置をずら
すことなく同じにして配置する。回転円盤１２は、その
一方の板面１２ａに上記一対のピン電極７、１１の先端
部が所定の長さにわたり対向するよう配置されている。
このような構成であっても、上記第１の実施例と同様の
作用効果を得ることができる。

【００２５】図５はこの発明の第３の実施例を示す。こ
の実施例は上部ピン電極８と下部ピン電極１１の先端部
とがＬ字状に折曲されることで所定間隔で離間対向し、
これらピン電極７、１１の先端間に回転円盤１２が挿入
されている。つまり、ピン電極７、１１はこれらの先端
をそれぞれ上記回転円盤１２の一方の板面１２ａと他方
の板面１２ｂとに対向させている。

【００２６】図６はこの発明の第４の実施例を示す。こ
の実施例は陰極２の両側には上部ピン電極８が上記各実
施例と同様、設けられているものの、陽極３の両側には
下部ピン電極１１が設けられていない。上記上部ピン電
極８の先端部は回転円盤１２の一側面に所定の間隔で離
間対向している。それによって、放電空間部Ｓを予備電
離するための放電は、上記上部ピン電極８の先端部と回
転円盤１２の一方の板面１２ａとの間で発生する。

【００２７】このような構成によれば、下部ピン電極１
１をなくすことができるから、上記各実施例に比べて構
成を簡略化することができる。なお、１枚の回転円盤１
２に発生する放電箇所は１か所となり、２か所で発生さ
せる場合に比べて少ないものの、その他の点では回転円
盤１２を用いることで、上記各実施例とほぼ同様の作用
効果を得ることができる。上記第４の実施例において、
下部電極をなくす代わりに、上部ピン電極をなし、下部
電極に回転円盤を対向させるようにしてもよい。なお、
ピン電極と回転円盤とは放電空間部の両側に設けず、放
電空間部からガスレーザ媒質が流出側である、下流側だ
けに設けるようにしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、ピン電極
および板面をガスレーザ媒質の流れ方向に平行にすると
ともにその板面に上記ピン電極の先端部を対向させた回
転円盤を用い、これらの間で放電を発生させることで放
電空間部を予備電離するようにした。

【００２９】そのため、上記回転円盤を回転させ、この
回転円盤上における放電位置を経時的に変化させること
で温度上昇を低く押さえることができるから、放電の繰
り返し数を増大させても、温度上昇による絶縁破壊電圧
の低下を低減し、十分な予備電離強度で上記放電空間部
を予備電離することができる。しかも、放電位置が経時
的に変化することで、回転円盤やピン電極の損耗を少な
くすることができるから、長期間にわたって安定した出
力でレーザ光を発生させることができる。

【００３０】また、回転円盤に一対のピン電極の先端部
を対向させれば、２か所で放電が発生するから、一対の
ピン電極の先端部を単に直接対向させて１か所で放電を
発生させる場合に比べ紫外線の発生量が増大し、予備電
離強度が向上するということもある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す全体構成図。

【図２】同じく一対のピン電極の配置状態を主電極の長
手方向と直交する方向から見た拡大断面図。

【図３】同じく一対のピン電極の配置状態を主電極の長
手方向から見た側面図。

【図４】この発明の第２の実施例を示す一対のピン電極
の配置状態の側面図。

【図５】この発明の第３の実施例を示す一対のピン電極
の配置状態の側面図。

【図６】この発明の第４の実施例を示す一対のピン電極
の配置状態の側面図。

【符号の説明】

１…放電チャンバ、２…陰極（主電極）、３…陽極（主
電極）、４…送風機（循環手段）、８…上部ピン電極、
１１…下部ピン電極、１２…回転円盤。

Claims (2)

【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
   バと、この放電チャンバ内において上記ガスレーザ媒質
   を循環させる循環手段と、上記放電チャンバ内に対向し
   て配置されこれらの間で発生する主放電によって上記ガ
   スレーザ媒質を励起する主電極と、２本を１組とすると
   ともにこれら２本の先端部を対向させて上記主電極の近
   傍に配置された複数組のピン電極と、板面を上記ガスレ
   ーザ媒質の流れ方向と平行にしかつ上記板面を上記各組
   のピン電極の先端部に対向させて設けられ各板面と上記
   各ピン電極との間で上記主放電に先立って予備放電を発
   生する回転円盤とを具備したことを特徴とするバスレー
   ザ装置。
2. 【請求項２】 ガスレーザ媒質が封入された放電チャン
   バと、この放電チャンバ内において上記ガスレーザ媒質
   を循環させる循環手段と、上記放電チャンバ内に対向し
   て配置されこれらの間で発生する主放電によって上記ガ
   スレーザ媒質を励起する主電極と、この主電極の側方に
   主電極の長手方向に沿って所定間隔で上記主電極の近傍
   に配置されたピン電極と、板面を上記ガスレーザ媒質の
   流れ方向と平行にしかつ上記板面を上記ピン電極の先端
   部に対向させて設けられその板面と上記各ピン電極との
   間で上記主放電に先立って予備放電を発生する回転円盤
   とを具備したことを特徴とするガスレーザ装置。