JPS5825291A - 条導体コンデンサ - 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】 この発明はＴＥ型の高出力ガスレーザーｌニエネルギー
を供給する条導体コンデンサに関する。

このガスレーザーはその光軸に平行に拡がっり・′υく
とも二つの互に間隔！保って対向する電極の間に発生す
るできるだけ一様な無弧元コンデンサ放電によって励起
され、レーザー電極は条導体コンデンサの金属電極層と
□高速変高電圧遮断間隙の電極と（：結ばれ、条導体コ
ンデンサの金属電極層。

その間に置かれた誘電層はコンデンサの重ね方向ｌ二対
してほぼ垂直に拡がり、コンデンサの重ね方向はレーザ
ーの元軸に平行になるように高出力レーザーと組合わさ
れ、レーザー室の第一電極は条導体コンデンサを通して
高電圧パルス源に接続され、対向Ｔる第二電極は地電位
（二置かれる。

この種の条導体コンデンサは特開昭５６−２９３８７号
公報により公知である。この明細書中には高出力ガスレ
ーザーシニエネルギーを供給Ｔるための実施例が記載さ
れている。高出力ガスレーザーに対Ｔる適当な予備イオ
ン化装置も既（：特開昭５７−８８７８９号公報により
提案されている。

この種のＴＥレーザー（横励起レーザー）はコストの点
で有利な構成と高い平均光出力をもつものが光化学の分
野特に工業的の方面で要求されている。このレーザーの
駆動に対してはパルス発生回路網の波動インピーダンス
ができるだけ低くしかも電流上昇速度が高いことが有利
である。このことは励起回路のインダクタンスとパルス
発生回路の容隈との適当な組合せによって達惑される。

この場合励起回路はパルス発生回路とレーザーヘッドを
組合せたものｔ指している。ＴＥレーザーの多くの応用
方面ではその上レーザーパルス長ができるだけ長いこと
が望まれる。この要望は励起パルスと矩形のパルス即ち
急峻な上昇線とできるだけ広く平坦な頂上部と急峻な下
降線を持つパルスを使用することによって最も効果的に
満たてことができる。この発明の目的はこのような要求
をできるだけ広範囲に満足する励起パルス！パルス発生
回路内で作ることができる条導体コンデンサを提供する
ことである。

この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として挙げた構
造とすること（二よって達成される。この発明による１
条溝体コンデンチの具体的の実施形態は特許請求の範囲
＠２項以下に示されている。この発明に二よって得られ
る利点の主なものはコンデンサの金属電極層に作られた
切り込みによってメアンダー形、ら旋形又は環形となっ
た電流路が遅延回路網を構成して放電持続時間全延長Ｔ
ることである。コンデンサ電極の充電容歌は切り込み≦
二よって僅かに低下するだけであるのに対してコンデン
サの容積は増大の必要がない。

この発明の実施例を示した図面Ｃついてこの発明！更に
詳細に説明する。これらの実施例には図？簡単Ｃ二する
ためこの発明を理解する上に必ずしも必要としない部分
は除いである。

第１図、第２図、第８図および第９図は既に特開昭５６
−２９３’８７号公報中に使用されているがこの発明の
説明に適当なものであるからここでも採用する。

第１図に示したプリュームライン回路は電極ＥＬＩとＥ
Ｌ２を持つレーザー室ＬＫと電極Ｅ　Ｆ　１５ＥＦ２　
　を持つ高速度高電圧遮断間＠Ｆから構成きｎる。この
遮断間隙Ｆは保持電圧、遮断速度、尖頭電流および平均
遮断電力に関してパルス発生回路網の要求を満たしてい
るものでなければならない。この要求は火花間隙、サイ
ラトロンあるいはプラズマ開閉器およびそれらのデバイ
スの並列接続を使用Ｔることによって満たされる。遮断
間部Ｆは後で説明する接続によりレーザー室ＬＫの電極
ＥＬＩとＥＬ２の間にガス放電点火用の高電圧パルスを
加える。間隙Ｆに並列に第一条導体コンデンサ堆積が接
続され、このコンデンサの金属電極層１．２は接続片ａ
ｌ、ａ２によって遮断間［Ｆに接続されている。レーザ
゛−室ＬＫＩ＝並列に第二条導体コンデンサ堆積が接続
され、コンデンサＣＦとｃＫの金属電極層２と３は互に
結合されて高電圧電源ＨＶの高電位側に接続される。地
電位側ｌ二は間ＦＪＦの電極Ｅ、、、レーザー室ＬＫの
電極ＥＬ、および第一コンデンサ堆積の金属電極層１が
互ｇ二結合されて接続される。レーザー室ＬＫ１２）電
極ｌ１８Ｌｌと第二コンデンサ堆積の金属電極層４は点
火したプラズマの抵抗値に比べて高い値のインピーダン
スを通して地電位に接続される。

パルス発生回路網は第２図および第４図に示すような立
体構造となり、第一および第二の条導体コンデンサｃＦ
、ｃＫ、の金属電極層ｌ乃至４とそれらの間（二置かれ
た誘電層ｄはレーザー室ＬＫの光軸０に対してほぼ垂直
に拡がっている。これらの金属電極層１乃至４は更にレ
ーザー室ＬＫの光＠０に平行Ｌ：重ねられてコンデンサ
堆積を形成し側方につき出した接続片ｆ　（第４図）に
よってレーザー室電極ＥＬｌ”’Ｌ２に接続される。第
２図のＣＦＫは最小の容量単位を表わし、この単位がｎ
個レーザー軸に平行に積み重ねられてレーザー室に接触
している。レーザー室ＬＫと遮断間ＦＪＦは第２図には
単に管状の物体として示したが第４図にはそれらの簡単
な具体的形状を示す。第１図と第２図の比較から第２図
の励起系もプリュームライン回路乞基本にしていること
が明らかである。

従って第一と第二の条導体コンデンサＣＦ　ｅ　Ｃｘの
金属電極層が第１図と同じ番号１，２，３．４で示さ几
ている。誘電層ｄは動作中興った電位に接続されるコン
デンサ金属電極層１と２および３と４の間に置かれる。

二つの容量単位ＣＰ、Ｋ　　の間の中間室２においては
金属電極層４．４と２゜３は等電位であるから（こ九ら
は共にレーザー室ＬＫの電極ＥＬＩに接続されている）
互に結合して単一の金属電極層とすることができる。金
属電極層４．４と２．３の集積構造は液体誘電体例えば
化学的純水を使用Ｔる場合考慮される。

この発明においては条導体コンデンサの極板とレーザー
室ＬＫの電極Ｅい　、Ｅ□ならびにパルス発生装置の電
極との間の低インダクタンス結合が重要な問題となる。

第４図に二足した立体図ｔ：よればコンデンサＣＦの金
属電極層１が二つｃｉ）接触片ｆｌｆｊｒ−介して遮断
火花間隙Ｆを包む電極ＥＦｆに接触する。電ｆｉｆｆｉ
’ＥＰ、は外側の二つの脚ｅ１ｍ、ｅ１ｍと中央脚ｅ１
２を持つＥ形断面である。レーザー室の電極に対しては
耐ハロゲｊ性の金属例えば合金鋼又はアルミニウムが使
用される。電極材料で作られていないレーザー室壁部分
はレーザーガスと紫外線に侵されない耐熱性の合成樹脂
例えばフッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）によって相互
間ならびＣ二電極との間が結合され、レーザー室ＬＫ内
の混合ガスを所望の圧力（通常５０　ｍｂａｒから数ｂ
ａｒ　　ｖ間〕に保つことができる。レーザー室ＬＫの
絶縁性壁話は第４図にＷＬとして示されている。遮断間
＠Ｆにもこれに対応Ｔる壁部分があるがこの部分はこの
発明には直接関係しない。誘電層ｄを形成する板又は膜
は金属電極層１，２，３．４の縁端からつき出し沿面放
電の発生を防止する。コンデンサＣＦの金属電極層ｌ：
Ｄ縁は第４図に太い線で示され、金属電極層２の縁は部
分的に線１の内部にある破線２で示されている。金属電
極層２は接触片ｆ２によって遮断間隙Ｆの極に結ばれる
。コンデンサ電極層４は第３図に点破線で示され、接触
片ｆ４によってレーザー室ＬＫの壁部分ＷＬに結合さＪ
ｌ、、た電Ｉ！１ｉｉｌＥＬ、シ：接触する。レーザー
室ＬＫの他方の電電ＥＬ２は両性側脚ｅ２１、Ｃ２１と
中央脚ｅ２２から構成されほぼＥ形の断面！持つ。中央
脚ｅ２’２は本来の電極ＥＬｘ　　であり対電極ＥＬ１
と間隔を保って対向する。両電極脚ｅ２１．ｅ２１１：
はコンデンサＣＦの電極層ｌが二つの接触片ｆｌによっ
て接触する。レーザー室ＬＫ内Ｃ二は一般的Ｃ二Ｈとし
て示した予備イオン化棒がレーザー電極Ｅ　Ｌｔ　ａ　
Ｅ　Ｌ□に平行（＝小さい間隔をもって設けらルる。こ
こで二つの予備イオン化棒Ｈ２は電極ＥＬｔ”所属し、
二つの予備イオン化棒Ｈ１は電極”Ｌｌに所属Ｔる。こ
の種の予備イオン化棒はこの発明Ｃ二直接関係を持って
いないのでその詳細な説明は省略でる。第２図の２３は
両コンデンサ電極層２．３の導電結合用の幅広い接触片
である。しかし電極層２．３は一枚の板を図面に示す形
状に曲げたものであってもよい。

この発明は第２図（二おいてレーザー室ＬＫの第一電極
ＥＬ、が接続されている条導体コンデンサＣＫのコンデ
ンサ電極層４の特殊な構成に関するものである。この電
極層４には第３図と第４図に示すようｌ＝放電電流が流
れる電流路の長さを数倍にするための切り込み５が作ら
れている。放電電流■１は第３図Ｃ：ベクトル群によっ
て示されている。切り込み５は対向辺４．１，４．２か
ら層の側辺の方向１に間隔ａＸを置いて交互に、出発し
て内部に進み、それによってメアンダ形の電流路６が電
極層面に沿って層の第三の辺４３にある電極接鯨面（接
触片ｆ４．３）にまで達している。この接触片ｆ４．３
はレーザー電極ＥＬＩ　の接触片ｆ４と接触するかそれ
と一体となっている、 条導体コンデンサＣＰ、ＣＫの電極層の基底面形状とし
ては円形、楕円形、一般的の多角形等種々のものが考え
られるがいずれの場合にも適当な切り目を入れることに
より電流路の長さを数倍に延長することができる。この
ようにして作られた遅延回路網の特性は切り込みの長さ
、その相互間隔と層の縁端からの間隔および切り込み相
互間の角り縁端に対する角度によって決まる。遅延回路
網を構成する電流路６に基くパルス形成は切り込み５の
位置と形状の外電極層４の面形状即ちその長さ１１と高
さり、　　（第３図）によって影響される。第４図に示
した励起系に対しては層４の基ｂ（面？はぼ矩形とし、
更に切り込み５は両射向辺４．１，４．２から内部に向
って伸ばし、電ｇｉ接触面ｆ４．３を短辺４３の側に設
けるのが特に有利である。

第５図Ｃ二足した第二実施例では問題となるコンデンサ
電極層は４０でありこれＣ二切り込み５Ｑが設けられて
いる。図に示すように切り込み５０は二つの対向辺から
対となって層の中央部に伸びその間（二重流路区分７が
残される。電極層の側辺の方向ｌにおいて各切り込み対
（５ｏ、５０）はＣ２だけずらして設けられる。この実
施例においても第３．４図の実施例と同様５：切り込み
５０は互に平行している。電極層の高さはｈｌ、側辺方
向の長さは１１であり、切り込みの両端辺４．３　、４
．４からの距離と相互間隔はＣ２となっている。更Ｃ：
切り込みの幅はｂｌであり電流路区分７の幅はＣ１であ
る。放電電流の流路は重態接触面ｆ４．３＋＝向って進
む曲線６′で示される。中央の電流路区分フに沿って各
電極層区分４０．１からの電流を合せた集合電流が流れ
る。図に見られるようＣ＝切り込み５０の相互間隔ａ２
、従って電極層区分４（１，１の幅が電極接触面ｆ４３
に向って次第に増大している。電極層区分４０１には電
極層４０の左端から始めて順次に符号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄが
つけられている。Ｄは最も広い区分、Ａは峡も狭い区分
である。

この実施例においてもコンデンサ型の遅延回路の電気特
性はａ２．ｂｌ、ｃｌ、１１．ｈｌという驕によって調
整され、レーザーの要求ｉ二適合させることができる。

電極層区分Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの容ＱＹ低下させないため第
５図の左上部に示ＴようＣ二切り込み５０の形を変えて
細いＬ型切り込み５０′とすることができる。

第６図に示した第三実施例ではほぼ矩形のコンデンサ電
極層４００にその外縁から始まって中心部に達するら旋
形の切り込み１０が作られ、中・し部から右外側の電極
接触面ｆ＋、３に達するら旋状電流路６＃が形成される
。こめ゛電流路は電極層の長手方向の脚Ａ１乃至Ｅ１と
それらｔ連結する垂直ｊｉ向の連結路ＡＢ、ＢＣ，ＣＤ
、ＤＥ、ＥＦから構成される。この場合互に平行する枝
線な持つ多重切り込みを設けることも可能である。又基
底面の形状が円形、楕円形、多角形等の電極層に対して
もら旋状の切り込みは有利である。

第７図Ｃ二本した第四実施例においてもほぼ矩形の電極
層に切り込み１００が設けられている。電極層の一方の
側縁の近くにある連絡溝１０１からほぼＬ形の切り込み
１０２，１０３，１０４が左側に伸び、それらの間に互
Ｃ二平行する電流路区分６０が作られ、共通の電極接触
面ｆ４．Ｊに導く上下の集合電流路部分６００に続いて
いる。第７図Ｃは特にＬ形切り込み群ＬｍとＬ２が電極
接触面ｆ４３を通る対称軸８に対して鏡映対称に配置さ
れているものが示されている。これによって電流路６０
，６００も鏡映対称配置となる。

第６図と第７因の場合電極層の基底がほぼ矩形であるた
めら旋形又はＬ“形の切り込みも角形になっているが、
これは平面Ｉ：フライス削り又は切断によって作ること
ができるから製作技術上有利である、 第１図の回路の動作情況を簡単シ：説明する。まずコン
デンサＣＦとＣＫｔ高電圧ＨＶによって充電する。レー
ザー室Ｌ　ｔ（は高抵抗ＲＫ　’＆通して接地しておく
。スイッチＦを閉結するとレーザー室の電極の間Ｃ：高
電圧がかかり、レーザーガスの絶縁破壊が起ってレーザ
ー元が放出される。この発明の条導体コンデンサを使用
でれば光放出中レーザー室の電極Ｉ：かかる励起パルス
電圧は持続時間の長い矩形パルスとなり種々の応用方面
（二おｌ／為で望まれているものとなる。

第８図には第１図のプリュームライン回路と同様にレー
ザー励起用の高電圧］（ルス発生Ｉ：使用される電荷転
送回路と呼ばれてし）る回路な示す。第１図と対応する
部分（＝は同じ符号がつけである力；、コンデンサ電極
層に対しては番号にダッシュをつけ１′、　２／　、　
３１　、４Ｆとなっている。

第９図は第６図の回路の立体構造図である。この発明に
よって切り込みが作られるコンデンサ電極層は２’、３
’であり、これらはレーザー室ＬＫの″電極ＥＬ１１に
結ばれる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第８図はこの発明による条導体コンデンサを使
用する二種類のパルス発生回路、第２図と第９図はこれ
らのパルス発生回路に使用される条導体コンデンサの構
成を示す立体図、第３図はこの発明の第一実施例の平面
図、第４図は第２図の実施例の透視図、第５図と第６図
と第７図はそれぞれこの発明の第二、第三、第四の実施
例の平面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）　レーザー室の第一電極に接続された条導体コンデ
   ンサの金属電極層５二放電電流路の長さを数倍にする切
   り込みが作られていることを特徴とするレーザーの元軸
   に平行に拡がった少東とも二つの対向毛極の間に発生す
   る無電弧コンデンサ放電によって励起され、これらの電
   橋が条導体コンデンサの金属電極層と高速高電圧遮断間
   隙の電極とに結ばれ、条導体コンデンサの金属層とその
   間に置かれた誘電層がコンデンサの重ね方向にほぼ垂直
   であり高出力レーザーと組合わされた条導体コンデンサ
   の重ね方向がレーザー元軸に平行であり、レーザー室の
   第一電極が条導体コンデンサ全通して高圧パルス電源に
   接続され、第二電極が地電位に接続されている高出力ｌ
   −ザーにエネルギー全供給する条導体コンデンサ。 ２）金属電橋層の切り込みがその両対向側辺からこの側
   辺の方向にある間隔をずらして交互に層の内部ｆ：向っ
   て切り込まれ、それによってメアンダ形の電流路が金属
   電極層に沿ってその第三の辺に置かれた電極接触面に至
   るまで作られていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の条導体コンデンサ。 ３）金属電極層の切り込みがその両肘向辺から互に対向
   して一つの対を構成するように側辺の方向に間隔を保っ
   て切り込まれ、それぞれの一対となって対向する切り込
   みの間に電流路区分が残されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の条導体コンデンサ。 ４〕　切り込みが互に平行していること！特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第３項の一つに記載の条導体コ
   ンデンサ。 ５）金属電極層の基底面がほぼ矩形であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項の一つ（：記載の
   条導体コンデンサ。 ６ン　切り込みが層の対向する二つの長辺から始まって
   内部に向って伸び、電極接触面は一方の短辺に設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の条
   導体コンデンサ。 ７）　切り込みの間隔が層の長辺方向に電橋接触面に向
   って次第に広くなっていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項又は第３項記載の条導体コンデンサ。 ８〕　切り込みが外側辺から層内部に向ってら旋状に伸
   び、それによって層内部から外側の電極接触面に達する
   ら旋状の電流路が作られていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の条導体コンデンサ。 ９〕　層の縁端近くに設けられた共通連結路から層内部
   に向ってほぼＬ形の切り込みが作られ、それらの間に形
   成された互に平行する部分電流路が最も大きいＬ形切り
   込みの外側Ｃ：あって電極接触面に達する集電路に連絡
   していることｔ特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   条導体コンデンサ。 １０）　　二つのＬ形切り込み群が層の電極接触面２通
   る対称軸Ｃ二対して対称的に配置されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第９項記戦の条導体コンデンサ。 １１）　　層の基底面がほぼ矩形でありら旋形切込みも
   直角に折り曲がった形状であることを特徴とする特許請
   求の範囲第８項乃至第ト〕項Ｏ）一つに記載の条導体コ
   ンデンサ。