JPH0539643Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、金属蒸気レーザ管に関し、例えば
ICの検査、医療の診断、その他の用途に好適に
用いられる小型構造の金属蒸気レーザ管に関する
ものである。

〔考案の背景〕

金属蒸気レーザ管は、レーザ管内に金属と希ガ
スとを封入し、当該金属の蒸気を利用してレーザ
発振を起こさせるものである。

現在において、実用化されている金属蒸気レー
ザ管としては、放電の陽光柱部分を用いてレーザ
発振させるいわゆる陽光柱型があり、具体的に
は、ヘリウムとカドミウムを用いてなる陽光柱型
金属蒸気レーザ管（以下「ヘリウム−カドミウム
レーザ管」という。）が知られている。

このヘリウム−カドミウムレーザ管は、例えば
波長325nmの紫外線を連続発振することができ、
また波長442nmの短波長域の可視光線も連続発振
することができることから、近年需要が増加し、
例えばレーザプリンター、ホログラフイー、フオ
トプロツター、カラースキヤナーなどの光源とし
て種々の分野で利用されている。

しかして、従来のヘリウム−カドミウムレーザ
管においては、カドミウム蒸気が陰極の表面に付
着堆積すると安定な発振状態が得られずレーザで
低下することから、これを防止するために、レー
ザ管本体とは別個に、陰極の収納器およびカドミ
ウムの収納器を設け、これらをそれぞれ枝管を介
してレーザ管本体に接続するようにしている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような構成のヘリウム−カ
ドミウムレーザ管は、次のような問題点を有して
いる。

(1) 陰極の収納器およびカドミウムの収納器をレ
ーザ管本体とは別個に設けているため、外部共
振器型、内部共振器型のいずれの構造において
も、レーザ管本体の機械的強度を保つために、
複雑な構成を必要とし、製造が困難となり、し
かも製造コストが上昇する問題点がある。

(2) 陰極の収納器およびカドミウムの収納器がレ
ーザ管本体に外部接続される構造であるため、
装置全体が大型となり、従つて小型化が特に強
く要求される用途においては、不都合である問
題点がある。

〔考案の目的〕

本考案は以上の如き事情に基いてなされたもの
であつて、その目的は、簡単でしかも小型の構造
でありながら、高い出力で安定に発振させること
ができる金属蒸気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〕

本考案の金属蒸気レーザ管は、ガラス製筒体と
金属製筒体の組合せにより構成された筒体および
当該筒体の両端に気密に固定された金属製蓋部材
を有してなる封体を具え、前記金属製蓋部材の一
方が陽極とされ、前記封体内に筒状の陰極が配置
され、前記金属製筒体の１つが動作金属収納体と
される金属蒸気レーザ管において、陽極側に位置
する一端が拡開されて前記動作金属収納体に融着
されたガラス製細管と、その一端が当該ガラス製
細管の拡開された一端とは逆方向に拡開されて封
体に融着され、その他端が当該ガラス製細管を微
少の隙間を有して覆うよう伸ばされた筒状のガラ
ス製規制部材とを有し、前記筒状の陰極が、前記
ガラス製細管の一端と他端との間において当該ガ
ラス製細管と前記封体とに囲まれた空間内に配置
されたことを特徴とする。

〔考案の作用効果〕

本考案の金属蒸気レーザ管によれば、簡単でし
かも小型の構造でありながら、高い出力で安定に
発振させることができる。

すなわち、ガラス製筒体と金属製筒体とを組合
せて封体を構成し、金属製筒体の１つを動作金属
収納体とし、封体内に陰極を配置する構成とした
ので、強度的にも十分とすることができるうえ外
部接続する部材が封入ガス供給器のみとなつて構
成がきわめて簡素となり、従つて製造が容易とな
るうえ小型化が十分可能となる。そして、金属製
筒体の他の１つと陰極とを電気的に接続すること
により陰極への給電を容易に達成することができ
る。

しかも、特定の形状のガラス製規制部材を特定
の状態に配置したので、ガラス製細管の他端側の
開口から一旦広い空間に放出された動作金属の蒸
気がガラス製規制部材により規制されて陰極への
到達が有効に抑制され、その結果陰極の機能が長
期間安定に発揮される。従つて、十分な量の金属
蒸気を放電空間内に存在させることが可能とな
り、高い出力で安定にレーザを発振させることが
できる。

〔考案の具体的構成〕

以下、本考案の構成を具体的に説明する。

第１図は、本考案に係る金属蒸気レーザ管の一
例を示す説明用断面図である。この例の金属蒸気
レーザ管は内部共振器型の構造のものである。同
図において、１０は封体、２０は陰極、３０Ａ，
３０Ｂは金属製蓋部材、４０Ａ，４０Ｂは共振器
用ミラー取付け用保持筒体、５０は封入ガス供給
器、７０はガラス製規制部材である。

封体１０は、ガラス製筒体と金属製筒体の組合
せにより構成された長尺な筒体および当該筒体の
両端に気密に固定された金属製蓋部材３０Ａ，３
０Ｂを有してなる。図示の例においては、３つの
ガラス製筒体と２つの金属製筒体とよりなる筒体
と、この筒体の両端に気密に固定された金属製蓋
部材３０Ａ，３０Ｂとを有してなる。当該長尺な
筒体は、具体的には、ガラス製一端側筒体１３、
金属製筒体１２、ガラス製中央部筒体１１、金属
製筒体１４、ガラス製他端側筒体１５がこの順に
互いに気密に融着接続されて構成され、一方の金
属製筒体１２が動作金属収納体とされ、他方の金
属製筒体１４が陰極給電用とされる。なお、当該
金属製筒体１４は封入ガス供給器接続用としても
用いられている。この例においては、動作金属収
納体とされる一方の金属製筒体１２は、その両端
部に連結固定された、中央にレーザ光の通過口を
有する蓋部材１２Ａ，１２Ｂを有してなる。各ガ
ラス製筒体は例えばコバールガラスよりなり、各
金属製筒体は例えばコバール金属よりなる。斯か
る組合せによれば、ガラスと金属との融着が容易
で、しかも熱膨張係数が揃つているので十分な気
密性が維持される。

６０はガラス製細管であり、封体１０内にレー
ザ発振路Ｐを形成するためのものである。このガ
ラス製細管６０は、拡開された一端６１が、例え
ば一方の金属製筒体１２の蓋部材１２Ｂに気密に
融着され、他端６２が封体１０の筒軸に沿つて伸
びるよう配置されている。６３はガラス製細管６
０を保持するためのサボータである。

陰極２０は、筒状の形態であつて、ガラス製細
管６０の一端６１と他端６２との間において当該
ガラス製細管６０と封体１０とに囲まれた空間内
に位置するよう、例えば中央部筒体１１内に圧入
されてその内壁に当接した状態で配置されてい
る。この陰極２０は、例えばアルミニウムにより
形成され、その筒内壁面２１に酸化被膜が設けら
れ、冷陰極として使用される。なお、図示はいな
いがこの陰極２０は金属製筒体１４に電気的に接
続され、当該金属製筒体１４を介して陰極２０に
給電される。

ガラス製規制部材７０は、例えばコバールガラ
スよりなる筒状の形態を有し、その一端７１がガ
ラス製細管６０の拡開された一端６１とは逆方向
に拡開されて封体１０を構成する給電用の金属製
筒体１４に融着されて固定され、他端７２がガラ
ス製細管６０を微小の隙間を有して覆うよう伸ば
されている。図示の例では、他端７２が、筒状の
陰極２０の内壁とガラス製細管６０の外壁との間
の筒状空間部７５内に例えば陰極２０のほぼ中央
部程度にまで進入するよう配置されている。

ガラス製一端側筒体１３およびガラス製他端側
筒体１５の外端部にはそれぞれ例えばコバール金
属よりなる金属製蓋部材３０Ａ，３０Ｂが気密に
融着され、これらの金属製蓋部材３０Ａ，３０Ｂ
にそれぞれ共振器用ミラー取付け用保持筒体４０
Ａ，４０Ｂが接続固定されている。３１Ａ，３１
Ｂはレーザ光の通過口である。一方の金属製蓋部
材３０Ａが陽極とされ、他方の金属製蓋部材３０
Ｂが補助陽極とされる。これらの取付け用保持筒
体４０Ａ，４０Ｂの内部には、それぞれ共振器用
ミラー（図示せず）が気密に固定されている。

１８Ａ，１８Ｂは封体１０の両端側に設けられ
たガラス製の放電路規制用筒体であり、これらは
それぞれ一端側筒体１３および他端側筒体１５の
内部において外端側から内端側に向つて伸びるよ
う金属製蓋部材３０Ａおよび３０Ｂに融着されて
固定されている。これらの放電路規制用筒体１８
Ａ，１８Ｂの内端部はそれぞれ先細りのテーパー
状の形態とされ、動作金属８０の蒸気の共振器用
ミラーへの到達を抑制している。

動作金属収納体とされる金属製筒体１２の内部
には、動作金属８０として例えばカドミウムが収
納されている。９０はニクロム線等の抵抗線より
なるヒーターであり、金属製筒体１２の外側に設
けられている。

封体１０の内部には、例えばヘリウムガスが封
入されている。この封入ガスはレーザの発振に伴
つて動作金属８０の蒸気が筒体に付着する際トラ
ツプされて減少するので、封入ガス供給器５０に
より適宜封体内に封入ガスが補充される。このよ
うな補充を行うことにより、レーザを長時間にわ
たり連続的に安定に発振させることができる。

この例の封入ガス供給器５０は、二重管構造で
あつて、ガラス製の内管５１と、ガラス製の外管
５２と、圧力センサー５３と、接続用の枝管５４
とにより構成されている。枝管５４は例えば可撓
性を有するニツケル線パイプよりなり、金属製筒
体１４に気密に連通するよう接続されている。内
管５１は、温度によりヘリウムガス透過率が変化
する例えば石英ガラスよりなり、その内部には例
えば100〜200Torr程度のヘリウムガスが充填さ
れている。封体１０内のヘリウムガス量は、圧力
センサー５３により検知され、その検視信号に基
いて、外管５２の外側に配置した加熱制御装置
（図示せず）により内管５１が温度制御され、封
体１０内のヘリウムガス量が一定となるように内
管５１内の高圧のヘリウムガスが当該内管５１を
通過して封体１０内に補充される。

以上の実施例によれば、ガラス製筒体と金属製
筒体とを組合せて封体１０を構成し、１つの金属
製筒体１２を動作金属収納体とし、封体１０内に
陰極２０を配置する構成としたので、強度的にも
十分とすることができるうえ外部接続する部材が
封入ガス供給器５０のみとなつて構成がきわめて
簡素となり、従つて製造が容易となるうえ小型化
が十分可能となる。そして、他の１つの金属製筒
体１４と陰極２０とを電気的に接続して当該金属
製筒体１４を介して陰極２０へ給電するようにし
たので、陰極２０への給電のための構成がきわめ
て簡単となる。

しかも、特定の形状のガラス製規制部材７０を
特定の状態に配置したので、ガラス製細管６０の
他端６２側の開口から一旦広い空間に放出された
動作金属８０が蒸気がガラス製規制部材７０によ
り規制されて陰極２０への到達が有効に抑制さ
れ、その結果陰極２０の機能が長期間安定に発揮
される。従つて、十分な量の金属蒸気を放電空間
内に存在させることが可能となり、高い出力で安
定にレーザを発振させることができる。

結局、上記構成の金属蒸気レーザ管によれば、
簡単でしかも小型の構造でありながら、高い出力
で安定に発振させることができる。

〔実施例〕

以上の構成の金属蒸気レーザ管において、封入
ガスとしてヘリウム、動作金属８０として数ｇの
カドミウムを用い、一方の金属製蓋部材３０Ａを
陽極としこれと陰極２０との間に例えば1500V程
度の電圧を印加してこれらの間に約70〜90mA程
度の電流を流して放電を生じさせ、また他方の金
属製蓋部材３０Ｂを補助陽極としこれと陰極２０
との間に例えば400〜600V程度の電圧を印加して
これらの間に約5mA程度の電流を流し、また同
時にヒーター９０を作動させてカドミウムをその
昇華温度（約250℃）以上に加熱して蒸気化させ
ると、カドミウム蒸気と、ヘリウムとの作用によ
りレーザを安定に連続発振することができた。

なお、本考案においては、上記実施例に限定さ
れず、以下のように種々変更が可能である。

(1) 動作金属収納体とされる金属製筒体１２にお
いて、蓋部材１２Ａおよび１２Ｂは必須のもの
ではなく省いてもよい。

(2) 共振器用ミラーの代わりにブリユースター窓
を設けて、いわゆる外部共振器型の構造として
もよい。

(3) また、図示はしないが、ガラス製細管６０の
内部空間の温度を高く維持するために、中央部
筒体１１の外面には必要に応じてアルミニウム
等よりなる金属箔を巻付けて保温効果を持たせ
るようにしてもよい。この保温効果により中央
部筒体１１の径方向の熱的な均一性が向上し、
レーザをさらに安定に発振させることが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る金属蒸気レーザ管の一例
を示す説明用断面図である。 １０……封体、１１……ガラス製中央部筒体、
１２，１４……金属製筒体、１３……ガラス製一
端側筒体、１５……ガラス製他端側筒体、２０…
…陰極、３０Ａ，３０Ｂ……金属製蓋部材、５０
……封入ガス供給器、６０……ガラス製細管、６
１……一端、６２……他端、７０……ガラス製規
制部材、８０……動作金属。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ガラス製筒体と金属製筒体の組合せにより構成
   された筒体および当該筒体の両端に気密に固定さ
   れた金属製蓋部材を有してなる封体を具え、前記
   金属製蓋部材の一方が陽極とされ、前記封体内に
   筒状の陰極が配置され、前記金属製筒体の１つが
   動作金属収納体とされる金属蒸気レーザ管におい
   て、 陽極側に位置する一端が拡開されて前記動作金
   属収納体に融着されたガラス製細管と、その一端
   が当該ガラス製細管の拡開された一端とは逆方向
   に拡開されて封体に融着され、その他端が当該ガ
   ラス製細管を微少の隙間を有して覆うよう伸ばさ
   れた筒状のガラス製規制部材とを有し、 前記筒状の陰極が、前記ガラス製細管の一端と
   他端との間において当該ガラス製細管と前記封体
   とに囲まれた空間内に配置されたことを特徴とす
   る金属蒸気レーザ管。