JPS58500682A - レーザ - 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】 改良型気体・レーザー 技術分野 本発明は気体レーザー、特に改良されたレーザー放電管を有する気体イオンレー ザ−に関する。

ある。その一つの型式は気体封入ガラス管内に複数のグラ７アイトデイスクを使 用する放電管を有する。たとえば米国特許第３，６１９，８１０号を参照された い。もう一つの、型式においては厚壁状のべ＋７１Ｊア（酸化ベリリウムＢｅＯ ）の小片が放電孔を形成すべく一体に接合されている。たとえば米国特許第３， ７６０，２１３号参照。

米国特許第３，５０１，７１４号にはもう一つの型の放電管が説明されている。

この特許においては薄壁状の精密加工のセラミック管が使用されている。提案さ れているセラミック材料の一つはアルミナ（酸化アルミニウムｐ、ｔ２ｏ３）で ある。放電で発生された熱は一連の密接に離隔された円筒部分から管外に伝導さ れるのであるが、これら円筒部分は管作動時に加熱されて膨張し、セラミック管 に接触する。

この設計は厚壁ＢθＯ型放電管よシも多数の利点を有する。約２−の内径と１な いし１．５　ｔｗｒ程度の外径を有したＢｅ０毛細管においては酸化ベリリウム を流れる熱流が管外壁に引張応力・を生じさせるが、この応力は代表的なイオン レーザ−の場合、セラミックの破断強度の１０々いし１５パーセントに達する。

アルミナは酸化ベリリウムの熱伝導度の約七分の−の伝導度を有するので、かつ その応力は熱伝導度に反比例するので、同一寸法のアルミナ毛細管における応力 は管を破壊するに十分な大きさとなシ得る。

しかし比較的に薄壁の管（端効果は無視する）においては外部層における円周方 向及び縦方向の引張応力は次式で与えられる。

÷△ｔαε／（１つ）。ここで△ｔは管壁を横断する温度勾配、αは当該材料の 線膨張率、εはその材料のヤング率、そしてνはポアソン比である。もしもアル ミナ管が直径１．５インチ（３，８１ｔＴｎ）程度に作られると熱流に利用し得 る面積が△ｔをかなシ低下させる結果、応力は実質的に管の外径の比にまで低減 され得る。

また、アルミナ管はさらに薄い壁で作ることが出来る。

酸化ｋＩＪ　ＩＪウム管における厚壁は構造上の剛性を得る為であると共に水冷 に大きな表面積が必要であるからである。酸化アルミニウム管においては大きな 外径は構造上の剛性と水冷に利用可能な面積の両方を与える。内径が１÷インチ （３，１７５ｍ）々いし１１インチ（３，４９２５α）で外径が１フインチ（３ ，８１ｃｒ＋＋）ないし１１インチ（４，１２７５ｍ）の酸化アルミニウム管に おける応力計算値は、管を同一電力が流れる場合において酸化アルミニウムの破 断強度の１０ないし１５％に達する。従って薄壁酸化アルミニウム管は管の引張 強度に匹敵する程の応力を管内に発生することなく熱を伝導除去し得る能力にお いて、酸化ベリリウムと完全に比肩する。

しかし米国特許第３．５−０１，７１４号に説明されているレーザー管は設計上 及び製造上の欠点を多数有している。それらの欠点の多くは精密加工のセラミッ ク管と管壁に永久的には接合されない高い許容範囲を有したディスクとを使用す ることに由来する。

米国特許第３，５０１，７１４号は膨張するディスクとセラミック管壁との間の 対称的にして一様な熱的結合を確実にするため表面仕上げ及び直径の両方に厳格 な許容範囲のディスクの膨張を利用した気体レーザー管について述べている。製 造を高価かつ困難にすることに加え、もしもこれらの許容範囲が得られなければ 、管の外壁から出る非対称的熱流と相まって、内部ディスクの膨張はセラミック 管の引張強度を超えた大きな接線方向応力を生ずるに至る。保持されなければな らない厳格な許容範囲は機械工作される管の長さを制限する。上述のレーザーに おいては管外径が約１．フインチ（４，５１８ｃｒｎ）である場合でも放電管は ４イ“ンテ（１０，１６ｔＭ）未満である。半径方向に対称的な熱流がある条件 下ではセラミック管の熱応力は内部壁が外部壁よシも高温であることに帰因する 。したがって管は外部壁におけるよシも接線方向引張応力が大きくなるように膨 張する。対称的な半径方向の熱流がある条件下では外部壁における接線方向引張 応力（セラミックは引張応力に最も弱い）はすでにセラミックの引張破断応力の 約２０％に達する。厳格な許容範囲が維持されたとしても非対称的熱流条件が発 生し、外部セラミック管引張応力は対称的々半径方向熱流の場合に相遇する応力 よシも係数５程大きいであろうと推測される。この条件は管を容易に破断しかね ない。

さらに引例の表面仕上げ許容範囲（ディスク外側で１６ＲＭＳ以上、アルミナ管 内側壁の表面仕上げ・・・３２　ＲＭＳ以上以上管壁からの熱流に利用可能な実 効表面積を特徴する 特許第３，５０１，７１４号に説明されたレーザーはガス放電及びその外方のセ ラミック製封入管の間の熱伝達に利用可能な表面積を最大にするため、厚いディ スクの使用に頼っている。この事実及び内部ディスクと外部セラミック封入管と の間の貧弱々熱的接触は、レーザー内における気体流に対して数通シの形態で大 きなインピーダンス（抵抗）を与える。第一に、気体流が通る円筒形チャンネル を厚いディスクに用いる必要があるが、厚いディスクは気体流によシ大きなイン ピーダンスを生ずる。第二にディスクの温度はよシ高く、一層大きな気体流イン ピしたがって改良された気体レーザーとそれを製造する本発明のもう一つの目的 は改良された放電管、特にイオンレーザーに使用するに適したもの、を与えるこ とである。

本発明のもう一つの目的は低い許容範囲の部品を使用して製造し得る改良された 気体放電管を有したイオンレーザ−を与えることである。

本発明のもう一つの目的は、堅牢にして非常に信頼性の高い気体イオンレーザ− を与えることである。

本発明のもう一つの目的は放電路から熱を伝導するに効果的である放電管を有し た気体イオンレーザ−を与えることである。

本発明のもう一つの目的は管内で気体ポンピング（汲上げ）の量及び方向を制御 する装置を備えた気体イオンレーザ−管を与えることである。

本発明によれば気体レーザー、特に気体イオンレーザ−１にはアルミナのような 薄壁の比較的低許容範囲のセラミック管を使用した放電管が設けられる。電気放 電に由来する熱はセラミック管の内側壁に確実に接合された薄壁のカップ部材を 使用することによりセラミック管に対する熱伝導によって効果的に伝達される。

放電断面積は、カップ部材又はカップ部材に対し共軸的に固定された耐スパツタ 性ディスク、に設けられた開口にょシ決定される。カップ部材の周縁には気体戻 シ穴が設けられている。

この構造を用いてプラズマ放電により発生された熱はこれらカップ部材とセラミ ック封入管とから熱伝導されるがカップ中心部とセラミック管外壁との間の温度 差は小さい。この小さな温度差はカップ型部材とセラミック管との間の接合が密 であるためである。さらに特定するとこれら内部一部材は、セラミック管に対し これらいずれの方に丸味不足や表面仕上げの不規則性があっても、変形して適合 する。さらにろう付は及びはんだ付は等を行なうことによシ永久的な金属接触が 内部カップ及び外部セラミック壁の間に与えることが出来、との接触はこれら双 方間に高い熱伝導性を与える。

これらの方法を用いる結果、内部部分及び外部部分に必要な許容範囲は著しく低 減される。このことはさらにこれら部分の機械工作を要せずに非常に長い構造体 の製作を可能にする。好ましくは孔を確定しているディスクを支持するカップ部 材は薄壁の銅で作られる。

銅はこれらのディスクとして使用する良好な材料である。その理由は適当に焼鈍 されれば銅は延性を有し、容易に膨張して壁に接触し、高い伝導性を持つからで ある。

その結果、中央孔と壁との間の薄い部分は小さな温度勾配を与え、内部部分を厚 くすることなく内部部分の温度上昇を低く維持する。米国特許第３，５０１，７ １４号におけるレーザーの設計におけるような熱膨張の為の空間を残す必要はな い。

上の薄壁部材は米国特許第３，５０１，７１４号のレーザー設計に使用された厚 壁よりもいくつかの利点を有する。第一に薄壁鉱前述したように、丸味又は表面 のいずれかの許容範囲のいずれにも依らずに外部セラミック管の内径に適合すべ く容易にカップの変形が起こシ得る。これによシ硬ろう材料又ははんだ材料の毛 細管作用にょシ一様に濡らし得る一様な薄い空間が与えられ、硬ろう又ははんだ がカップとセラミック管との間の熱的接合を果す。

低精度のセラミック管と組合せると、これにより比較的製造しやすいレーザー管 が出来る。

第二に薄壁カップは管内に気体貯留のための大きな容積を与える。このことの効 果として、始動の際又はあるレベルから他のレベルに変更する場合に管内の圧力 変化を最小にするための外部的釣合いタンクを与えることなく良好な動作が得ら れる。

第三に薄壁カップは、遮蔽体を組合せることにょシ大型で低温の、したがって気 体伝導性の高い（圧力降下の低い）、かつ−個のディスクの周縁上の穴から次の ディスクの周縁上の穴に至る、経路を与えることにょシ、管に沿って低い圧力勾 配を維持し得る。

本発明のもう一つの局面によれば、カップ部材それぞれに対し軸線方向に輪又は 遮蔽体が設けられておシ、その結果セラミック管壁近辺の気体が一層低温に保た れることによシ、管内に貯留される気体の量が増大される。

この遮蔽体は管内における気体ボンピングを最少にする点で又は制御する点で助 けとなる。

本レーザー設計の特徴は陽極にある。この陽極は他の内部管部材と同様に装架さ れている。したがって陽極で発生された熱は直接、伝導によってセラミック封入 管を介して伝導される。陽極は冷却水と電気的接触を持たず、電気分解が排除さ れている。したがって水の抵抗率及び無機質存在量は管の寿命に影響を与えない 。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による改良型気体イオンレーザ−の分解断面図である。

第２図は第１図のレーザーに使用されるカップ部材及び遮蔽体の断面図である。

第３図は組立ての際にセラミック管内に配置されたときの第２図のカップ部材の 部分断面図である。

第４図は第３図に示した硬ろう挾みの透視図である。

第５図は本発明の改良型レーザーを組立てるに使用される挿入兼膨張工具の平面 図である。

第６図は第５図の工具の一部の部分断面図である。

第７図はセラミック管内に挿入された後のカップ部材を示す図である。

第８図は孔を確定している耐スパツタ性ディスクを製造する装置を示す図である 。

第９図は組立て前のディスクの透視図である。

第１０図は第９図のディスクをカップ部材にろう付けするに用いる硬ろうリング の平面図である。

第１１図はディスクにスポット溶接された第１０図の硬ろうリングを示す図であ る。

第１２図は放電管内におけるカップとディスクとの組立体を示す図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は本発明による改良型気体イオンレーザ−（１０）の分解断面図である。

゛レーザー（１０）はアルゴン又はクリプトン等の活性気体で満たされた、かつ 光学的空洞を形成すべく鏡（１６Ｘ１８）　（路線的に示す）に整合された軸線 （１４）を有する、放電管（１２）を含む６放電管（１２）を水ジャケット（同 様に路線で示す）　（２０）が囲む。水は入口（２２）にてジャケット中に流入 し、管（１２）の外に熱を吸出し、出口（２４）から流出する。水ジャケットの 周シには、公知の方法で放電プラズマを閉じ込めるソレノイドがあるが図示され ていない。

放電管（１２）は薄壁のセラミック管（２６）、陰極組立体（２８）、陽極（３ ０）、及び喘息組立体（３２Ｘ３４）を含む。後者窓組立体はそれぞれ陰極組立 体（２８）及び陽極（３０）に対するニッケル装態支持管（３６）に固定されて いる。

陰極組立体（２８）は電源（図示してなし）に接続され、かつ螺旋状陰極（４２ ）に接続された二つの接続線（３８Ｘ４０）を含む。陰極（４２）からの放射及 びスペッタリングが窓（３２）附近の領域に入ることを防止するため、熱遮蔽体 （４４）が設けられている。

プラズマ放電路及びプラズマ放電断面積は複数のディスク（４８）内に設けられ る開口又は孔（４６）によシ決定される。ディスク（４８）は好ましくは耐スパ ツタ性の材料で作られる。第１図においては放電管（１２）の全体が示されてい ないので、七個のディスクのみが示されている。一つの実際の実施例においては ５０個以上のそのようなディスクが使用されている。

ディスク（４８）は薄壁のカップ状部材（５０）の開口（４９）の周縁に接合さ れている。これらは銅などの優れた熱伝導体であシ、かつ展延性を有する材料で 作られる。カップ部材（５０）の縁（５２）はセラミック管（２６）の内側壁に 永久的に接合されている。カップ部材（５０）には気体戻り穴（５４）が設けら れている。プラズマ放電によシ発生された熱はディスク（４８）及びカップ部材 （５０）から管壁（２６）を通して急速に伝導され、壁から熱が水冷却材によシ 運び去られる。

カップ部材（６０）それぞれには円筒形のリング（輪）又は遮蔽体（５６）が共 軸的に装着され又は形成されている。これらの遮蔽体は領域（５Ｂ）−ｆ’９の 気体を比較的低温に維持する。各円筒（５６）はカップ（５０）から管壁（２６ ）への熱伝導によう冷却される。円筒（５６）が無ければ、領域（５８）内の気 体は放電熱の伝導により加熱される。もしもこれが起こると管内にはよシ少数の 気体原子が貯留されるのでスイッチを入れてから平衡に達するまでに長い時間が 必要とされる。その理由は放電領域内で適当な作動圧力が達成される前に気体が 気体戻シ穴から陽極領域及び陰極領域に移動しなければならないからである。円 筒（５６）が所定位置にある場合、気体は領域（６０）から領域（５８）に移動 するだけで平衡作動条件を確立できる。

気体戻シ大の附近における電界の影響のもとて気体戻シ穴（５４）を通してイオ ンを加速することによって気体のポンピング（汲上げ）を起こすことが出来る。

円筒（５６）は再結合のための表面とイオンが領域（５８）中に遊動するための チャンネル（６２）のみとを与えることによって領域（５８）内のイオン数を最 小にする。

よく知られていることであるが、放電領域のすべてのイオンが孔の壁に自由落下 する（理論上、ラングミュアートンクス模型として説明されている）ように低圧 放電が連続的な孔内で起生ずるときは気体ポンピングは低電流時には陽極に向き 、高電流時には陰極に向く。閉じ込め構造体が附近に壁のない領域内にあれば、 ボンピングは常に陰極に向く。したがって円筒（５６）の直径を適当に選ぶこと により、装置の設計目標である最大放電々流の下で正味のポンピングが無いよう にすることが可能である。とれは通常の形式で内部的に気体を戻す十分な迂回路 を与えることが困難である長いイオンレーザ−においては考慮すべき重要点であ る。

放電による気体ポンピングの方向は孔と遮蔽体（５６）の形状及び直径によって 制御出来るので、管を管に沿ったいろいろの区間で変化するようにし得る。した がってたとえば−領域内で陽極ボンピングを持ち、他領域で陰極ボンピングを持 つようにし得る。これは、全体としてゼロのもしくは小さな圧力差を与えながら もプラズマ放電の成長を最小限にするような圧力勾配を、管内に与える。

もしも気体戻シ穴が、孔直径よシもやや小さな程度の直径から著しく拡大される と気体戻シ穴から放電も通過し得る。しかしもしも直径かつまたは位置が変えら れれば放電はこれら迂回穴を多分通過しないであろう。それはこれが起こるため にはこの構造体の経路にかなシの無理が必要だからである。この無理々経路はま た、磁界に対して平行であるよシはむしろ磁界に垂直に放電が起生ずる領域を含 む。このことは放電を壁に向けて起こし、かつ単位長さ当シの放電ポテンシャル を上昇さ、せる傾向を生ずる。

アルミナ管（２６）　ａ　ｒクアーズ」及び「マクダネルス」等の製造業者から 入手可能であシ、外径１．５０インチ（３，８１ｃｒｎ）及び壁厚０．１２５イ ンチ（（１，３１７５ｃｒｎ）を有する標準品目である。内側円筒の許容範囲は 外径について±０．０５インチ（０，１２７ｃｍ　）及びインチ直線度について ０．０６ないし０．１２インチ（０，１５２４ないし０．３０４８ｃｒｎ）であ る。

標準的な自己ジグ法及び補助ジグ法を系列ろう付けと組合せて使用することによ シ第１図に示すような孔付き管を製造することは直接的方法であろうが、内径及 び直線度に関する大きな許容範囲がそれらの使用を不可にする。

内径及び直線性に関する小さな許容範囲を有するセラミック管が非常に高価であ ることは明白である。以下の技術は入手可能な「標準許容範囲」のセラミック管 を使用した第１図のイオンレーザ一孔付き管の製造に使用可能である。

第２図に示すように銅カップ部材（５０）はドローイング（引抜き）によってＯ ＦＨＣ銅板から成形される。その後、遮蔽体（５６）がたとえばろう付けによっ てカップ（５０）に接合される。

銅カップ（５０）とセラミック管（２６）との間に、第３図に示すようにろう付 は挾み（６４）　（第４図）が配置される。

適当なろう付は材料の一つは「ティスフシル（Ｔｉｓｃｕ８ｉ１）　Ｊである。

この材料は、活性金属処理と呼ばれる方法のもとてセラミックと金属との間の接 合剤をなすは−ストに使用されている、少量のチタニウム添加の々された銅銀融 合体である。この処理においてはチタニウムがセラミック材料を減少させる結果 、セラミック対金属の接合が一回の操作で果される。このことによ勺たとえば公 知のモリマンガン法その他の方法によシ先行技術のセラミック金属化法は不要で ある。

カップ（５０）の縁表面に沿って円周方向に延びた溝（６６）を与えることが望 ましいことが見出されている。この溝はろう付は挾み内に形成されたリップ（唇 ８６８）を受承する。リップと溝の組合せの目的はろう付は作業の間、ろう付は 挾みがずれるのを防止するためである。これはカップリム（縁）の角にて清浄な 銅とセラミックの接触をなすことを確実にする。

第５図ないし第７図はいかにして個々のカップ部材（５０）がセラミック（２６ ）の内側壁に抗して膨張し、その結果、ろう付けの前に確実な機械的固着を形成 するか、を示している。セラミック管（２６）はレール（７２）に沿って平行に 移動し得るキャリッジ（７０）上に支持されている。

管（２６）内には遊動心金（７４）がある。細長し部分（７８）及び膨張ヘッド （８０）を含んだ膨張工具（７６）はレール（７２）に平行に固定されている。

銅カップ（５６）が最初に膨張ヘッド（８０）上に挿入される。次にキャリッジ （７０）が管（２６）内でカップ（５０）を中心に据えながら破線で示すように 膨張工具（７６）に向けて移動される。

水圧ポンプ（図示してなし）のような適当な装置がピストン（７９）を駆動しこ のピストンがカップ部材（５０）内で円周方向に配置された複数の指片（８４） に抗して外向に、それまでつめ込まれていた弾性体リング（第６図）を圧縮する 。これらの指片はリム（５２）を変形し、かつ強制的にセラミック管（２６）に 固く接触させる。この位置（第７図）にあるとき管は後のろう付は作業を受ける 態勢になっている。

銅カツゾ（５０）は、これらを膨張するに必要な力を最小にし、かつこれらをセ ラミック管（２６）と一層良好に適合し得るように、管（２６）内に挿入される 前に焼鈍される。

このことは管の内径が少々円よシ歪であるので、望ましい。

ろう付けに先立ってディスク（４８）を鍍金することをここで説明する。初めに タングステンディスク（４８）は０字リング（９０Ｘ第８図）の内側に金属製ス は−サ（８８）によシ離隔された状態で心金（８６）上にねじ込みされる。この 組立体は次にｏ、ｏｏｏｓないしｏ、ｏｏｉｏインチ（０，００１２７ないし０ ．００２５４ｃｒｎ）の厚さにニッケル鍍金される。０字リング（９０）はディ スクの内側領域を被覆し、金属スペーサ（８８）はディスクに対する電気接触を 与える。この被覆はその後、硬ろう材料により表面が濡らされるのを防ぐ。

ニッケル被覆された外側領域（９２）を有する成形済みディスクが第９図に示さ れている。

鍍金の後、ディスク（４８）は９００℃にて１０分間水素中で燃やされる。これ がニッケル鍍金を焼鈍してニッケルータングステン接合を改善する。ウエスタン ゴールドアンドプラチナムカン・ξニーから入手出来る直径０．０３０インチ（ ０，０７６２ｃｒｎ）のコクシル−３線から第１０図に示すような硬ろうリング （９４）が成形される。この硬ろうリングは次に第１１図に示すようにタングス テンディスク（４８）の片面に対し点（９６）にてスポット溶接される。

ここで管組立てシーケンスを説明する。最初に膨張工具（７６）上にカップ（５ ０）が置かれ、工具が十分に膨張され、カップ（５０）を所定位置に保持する。

硬ろう基リング（６４）がカップ（５０）の周囲に置かれ、カップが管（２６） 内の適切な位置に来るまでキャリッジと管が移動される。

タングステン心金（７４）は管（２６）の内部で自由に遊動し膨張工具の穴の内 外に滑動するようにキャリッジ（７０）上を管と共に移動する。カップ（５０） は次に膨張され、弾性体（７８）の圧力が緩和され、次にキャリッジと管の組合 せ体が膨張工具からはずされる。次に第１２図に示すように心金上をタングステ ン製ディスク−硬ろうリング組立体が滑動する。カップ（５０）とディスク（４ ８）を交互に据付けしながら孔が完成されるまでこの手続が繰返される。

実際上は心金直径に合致する最初及び最後のタングステンディスク（４８）はよ り高温用の硬ろう合金を用いてそれぞれの銅カップ（５０）に対し予めろう付け しておくことも出来る。これら二つのディスクは孔の中心線を確定している。

ろう付けに先立って心金をつけたままの管一孔組立体は端１Ｂ」（第１２図）を 上向きにして真空炉内に鉛直に置かれる。心金（７４）は一端を固定されてろう 付はサイクルの間、反対端を引張することによシ強く引かれる。これによシすべ ての中間ディスク（４８）がろう付は後、直線的孔を形成すべく整合されること が保証される。

次第に大きくなるディスク孔（４９）を有する−又はそれ以上の区間からなる「 遷移」区間が一端又は両端に設けられる。この場合、最初と最後の「心金寸法」 のディスク及びこれらの外方にある太き目寸法のディスクはすべて予めろう付け されである。

組立体が加熱されるにつれて銅はセラミックよりも膨張する傾向にある。その理 由はそれらの熱膨張係数が異なるからである。その結果、ろう付は温度が達成さ れたときには管（２６）内でカップ（５０）が非常に堅固に係合される。銅はろ う付は温度にて十分に焼鈍されるが、これは、冷却期間中に熱膨張差によシ生じ た応力に屈服すると共にろう付は点にてセラミックからはずれなくなるために、 好ましいことである。

「遊動」ディスクを引張された直線状心金上に整合する工程は、非常に許容範囲 の低いセラミック管内で非常に直線的な孔を造形し得るためには非常に重要であ る。

「非常に直線的孔」は全体的な直線度が孔直径の１０％未満であるものと解釈し てよい。

陰極組立体（２８）は銅製容器（２９）内に収容されるが、この容器は管（２６ ）と気密密封を形成せねばならない。この（密封のための）接合を形成するには 上記と同じ膨張−ろう付は法が使用される。管の内側ではカップと管壁との間の 良好な熱伝導性を得るためにろう付けが必要である。端部では真空密封接合が同 様に必要であシ、膨張後にカップが管壁の小さな不規則性に順応するようにたが ね形の工具によシカツブを壁に一層密着した状態に押この同じ製造法が陽極（３ ０）の装架に使用される。その結果得られる形状は重要な利点を有する。陽極（ ３０）はカップ（５０）の設計と類似した銅カップ（５１）によシ装架される。

その結果、陽極によシ発生された熱はカップ（５１）を通して管外に伝導される 。かくして陽極は冷却水との電気的接触が全く無いまま冷却される。陽極は、米 国特許第３，５０１，７１４号におけるような陽極と管（２６）との間の絶縁ニ スを使用せずとも管の残シの部分から電気的に孤立している。また、導線（図示 してなし）は管（２６）の壁を通過することなく管から引出される。

高い耐スパツタ性の材料を与えるもう一つの技術は公知の方法によシ銅カップ（ ５０）の中心領域上にタングステンを蒸着することである。この場合はもちろん タングステンディスク（４８）を心金上に心置きさせるべく滑動せしめる上記の 便法は適用出来ない。しかし直線的孔は、外部からの機械的規準を基に決定され た管中心−にタングステンを保持するためのピンを備えた挿入具の使用により、 部分が整合された状態を維持しつつ、銅カップリムが管壁に対して適応するよう に銅カップが膨張されて、管壁に当たる。

銅カップ（５０）をアルミナに装着するもう一つの方法は次の通シである。Ｍｏ 　Ｍｎで予め金属化するか又は他の方法で金属化されたアルミナ管（２６）の壁 と接触するようにカップが膨張された・ときにカップ（５０）とセラミックの金 属化された周縁とを加熱してはんだを融解するパルス誘導加熱装置によシ、銅カ ップを所定位置にパルスろう付けし得る。パルス終了後にアルミナ壁を冷却する ことによシはんだがその融解点板下に冷却される結果、銅カップを所定位置にろ う付けしたまま工具が直ちに引出され得る。

この方法は永久磁石が管の内側に使用される場合に好ましい。なぜならばこの方 法は磁石が磁気を失なわない低温で銅カップを装着する一つの方法だからである 。

管は比較的低温で作動するので、水冷却の中断が冷却ジャケット内に残っている 水を沸騰させることは々い。

計算の示すところによれば管内に蓄積された熱は孔付き管（２６）を水沸点まで 上昇させるにさえ不十分である。空気冷却管もまたこのレーザー設計法で実現可 能である。

（その場合）冷却フィンがアルミナ管（２６）の外表面に直接に装着される。

一つの実際の実施例においては次の寸法が使用された。

カップ（５０）　厚さ　０．０７６２ｃｒｎ開口（４９）の直径　０．７８７４ ｔ：ｒｎ外径　２．８５７５副 ろう付はリング（６４）厚さ　０．００５０８ｏ＋＋デイスク（４８）　孔（４ ６）直径　０．２７９４ｃｒｎ外径　１．２７ｃｒｎ 厚さ　０．０２５４ｍ 遮蔽体（５６）　外径　１．９０５１：ｒｎ内径　１．５８７５ｃｒｎ ＦＩＧ、　１１ 国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）比較的薄い壁の電気的に絶縁された材料で作られた気体封入円筒管と、 該管内にあり、かつその軸線に対し一般に垂直である、複数の離隔されたディス クにして、各々が該管軸線と共軸的に整合された中心部開口を有しており、該開 口が中心部放電路を確定するようにされたディスクと、高い熱伝導度を有した複 数のカップ形部材にして各々が一般的に平坦な面、一般的に円筒形リム、及び核 部の中央にある開口を有している該カップ形部材と、該ディスクそれぞれの該中 央開口から読管の壁に至る、かつ該壁を通ずる、熱伝導路を与える装置にして該 カップ部材それぞれの該開口の周縁にディスクを装着するだめの装置及び該カッ プリムそれぞれの遠方側の縁を読管の内側壁沿いに装着する装置を含んでいる該 装置と、該管内の気体を排出するための装置と、読管と整合された光学的空洞と を含むレーザー。
2. （２）請求の範囲第（１）項に記載のレーザーにおいて該各カッゾ形部材が、該 中央開口に共軸的に整合された、かつカップ形部材の本体内に延びた１円筒形リ ング気体障壁を含んでいることを特徴とする″レーザー。
3. （３）請求の範囲第（２）項に記載のレーザーにおいて該円筒形リングが隣接の カップ形部材の本体内に延びることを特徴とするレーザー。
4. （４）請求の範囲第（２）項に記載のレーザーにおいて該カップ形部材それぞれ の該リムが少くとも一つの気体戻り穴を有することを特徴とするレーザー。
5. （５）請求の範囲第（４）項に記載のレーザーにおいて該円筒形リングの直径が 該管内における気体ボンピング量を制御すべく選択されていることを特徴とする レーザー。
6. （６）請求の範囲第（４）項に記載のレーザーにおいて該気体戻シ大の寸法かつ または位置が該カップ形部材にわたシ変化することを特徴とするレーザー。
7. （７）請求の範囲第（４）項に記載のレーザーにおいて該円筒形リングの直径が 該管内で気体圧力勾配に局所的変化を生せしめるように選択されていることを特 徴とするレーザー。
8. （８）請求の範囲第（１）項に記載のレーザーにおいて該陽極によって発生され た熱が読管に、かっ読管から、伝導されるように、カップ形部材によって該陽極 が該管内に固定されていることを特徴とするレーザー。
9. （９）請求の範囲第（１）項に記載のレーザーにおいて、該電気的絶縁性の管が セラミック製であることを特徴とするレーザー。 αｑ　請求の範囲第（９）項に記載のレーザーにおいて該セラミックがアルミナ 製であるレーザー。 αη　請求の範囲第（１）項に記載のレーザーにおいて該カップ形部材が銅製で あることを特徴とするレーザー。 （至）請求の範囲第（１）項に記載のレーザーにおいて該ディスフがタングステ ン類であることを特徴とするレーザー。 θ］　請求の範囲第（１）項に記載のレーザーにおいて該カップ装着装置がろう 付けを含むことを特徴とするレーザー。 θ→　請求の範囲第（１）項に記載のレーザーにおいて各該カップ形部材のリム が少なくとも一つの気体戻シ穴を含むことを特徴とするレーザー。 αυ　請求の範囲第０４項に記載のレーザーにおいて該気体戻り穴の寸法かつま たは位置がカップ形部材により種々であることを特徴とするレーザー。 （ＩＱ　比較的に薄壁の電気的絶縁性材料で作られた気体封入円筒管と、 高い熱伝導度を有した材料で作られた複数の薄壁部材にして各々が読管の軸線に 共軸的に整合された中央開口を有し、該開口が中心部放電路を確定している該部 材と、該各藩壁部材中心部開口から読管に至る、かつ読管を通ずる、熱伝達路を 与える装置にして該各藩壁部材の遠方側の縁を読管の内側壁沿いに装着する装置 を含む該装置と、 該各開口を耐スパツタ性材料で囲む領域を与える装置と、 該管内の気体を排出する装置と、 読管に整合された光学的空洞と 部材各々が少なくとも一つの気体戻り穴を有していることを特徴とするレーザー 。 ａ→　請求の範囲第０６項に記載のレーザーにおいて該電気的絶縁材料製の読管 がアルミナ製であり、該薄壁部材が銅製であり、該耐スパツタ性材料がタングス テンであることを特徴とするレーザー。 αつ　請求の範囲第０Ｑ項に記載のレーザーにおいて、該電気的絶縁材料製によ る円筒管はアルミナ製で、該薄壁部材は銅製で、該耐スパツタ性材料はタングス テンであることを特徴とするレーザー。 （イ）気体レーザー放電管を製造する方法であって、複数の離隔された熱伝導部 材を組立てる段にして各該部材が一般的に読管の軸線に整合された放電路を確定 している中心部開口を有すると共に電気的絶縁性の管内にありかつこの管に接触 している該部材を組立てる該段と、該中心部開口を貫通して該中心部開口を厳密 に整合させるべく与えられた心金を引張する段と、該熱伝導部材を該電気的絶縁 性管に対し永久的に固定する段と、 を含む方法。 ０１）　請求の範囲第一項に記載の方法において該固定の段が該熱伝導部材を該 電気的絶縁性管にろう付けすることを含む方法。 （イ）請求の範囲第ｅメ項に記載の方法において該組立て段が該熱伝導部材と該 電気的絶縁管との間にろう付けに先立って硬ろう材料を挿入する段をさらに含む 方法。 に）請求の範囲第（２）項に記載の方法において該心金を所定位置に配置したま ま該管組立体全体を焼くことにより該ろう付は段が達成される方法。 （ハ）請求の範囲第Ｑ］）項に記載の方法において該組立て段が （ａ）熱伝導性材料のカップ形部材を成形する段と、（ｂ）　該管内に離隔して 該カップ形部材を挿入する段と、（Ｃ）該カップ形部材と該管壁との間に硬ろう 材料を挿入する段と、 （ｄ）　該カップリムを読管の内側壁中に拡張して該カップ形部材を所定位置に 保持させる段と、を含んでいる方法。 に）請求の範囲第（ハ）項に記載の方法において、孔を確定している中心部開口 を有した耐熱性材料のディスクを各該カップ形部材内に、かつこれと接触すべく 挿入する段をさらに含んでいる方法。 （ハ）請求の範囲第（ハ）項に記載の方法において該ディスクと該カップ形部材 との間に硬ろう材料が与えられる方法。 （ロ）請求の範囲第（ハ）項に記載の方法において少なくとも二つの該カップ形 部材がその中に、孔の中心線を確定すべく該管内に挿入される前に接合されたデ ィスクを、有するようにする方法。 （ハ）請求の範囲第一項に記載の方法において該焼き段が該心金を鉛直方向に向 けられてなされる方法。 翰　請求の範囲第（ハ）項に記載の方法において該組立て段がさらに、該カップ 形部材それぞれの部分として共軸的な円筒形遮蔽リングを形成することを含む方 法。 （ト）請求の範囲第（ハ）項に記載の方法において該熱伝導部材が該管内に組立 てられる前に焼鈍される方法。 ０η　請求の範囲第一項に記載の方法にして該レーザー管の一端を陰極組立体を 以って終端し、他端を陽極で終端する段を含む方法。 ０→　請求の範囲第０１）項に記載の方法において該陽極を別の熱伝導性部材に よシ該管壁に装着することにより該−極が該管内に固定される方法。 に）請求の範囲第一項に記載の方法にして該各中央開口・それぞれを耐スパツタ 性材料で囲む段を含む方法。