JPS5996788A - 高電圧パルス放電励起装置 - 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】 この発明は一つの負荷に対して高電圧パルス放電を発生
するための励起系、特に高出力レーザーをできるだけ一
様な％アークコンデンサ放電によって励起する励起装置
に関するものである。

この種の励起装置の一つが特開昭１−２４）３８７号公
報に記載され公知である。この装置が対象としている横
励起レーザー（ＴＥレーザー）は高い尖頭出力と高いパ
ルスエネルギーを持つ点で重要視されているものである
。この横励起レーザーでは縦励起のものに比べて高い圧
力（５０ｍｂａｒから数ｂａｒの間）のレーザーガスが
広い面積を持ちレーザーの光軸即ちレーザー光放出方向
に平行する対向電極に加えられた数ｋＶの電圧によって
発生する一様な放電によって励起される。この種の励起
系に適用される予備イオン化装置は特１．興昭５７−８
８７８９号公報および西独国特許出願公開第３０３５７
０２号公報に記載されている。この発明の対象となって
いる励起装置も適当な予備イオン化装置を備えているが
、これは公知のものであるからその説明は省略する。

この発明の対象となっている励起装置は前述のようにＴ
Ｅレーザー例えばＣｏｐレーザー又はエフサイマー・レ
ーザーに適し、これらのレーザーは効率が高くパルス毎
の出力エネルギーが大きいことから多くの技術分野で採
用されている。パルス動作の場合キロジュール程度のパ
ルスエネルギーを繰り返し数約１　ｋＩ−１ｚ　　にお
いてマイク四秒の数分の−の間放出することが望まれて
いる。このように短〜）スイッチング時間をもって高電
圧大電流を開閉するスイッチとしては放電間隙とサイシ
トロンが考えられるが、このような高度の要求を満たし
同時に長い耐用時間を示すものは未だ知られていない。

レーダー技術においては５０年代の初めから町。

飽和誘導コイルから構成される開閉要素が知られている
。ｒｉｆ飽和誘導コイルは大電流を高い立上り速度をも
って投入するのに使用されるもので、火花間隙およびサ
イラトロンのように損耗を生ずることのない純金属電流
導体を備えている。従って長い耐用時間が要求される方
面ては可飽和誘導コイルの使用が有利である。

この種の誘導フィルの強磁性磁心材料の製法とその組成
および特性は文献（Ｓｃｉｃｎｔｉｆｉ、ｔｉｃＡｍｅ
ｒｉｃａｎ、　Ａｐｒ目１９８０．　ｐ、　８４−９（
３）に発表されている。更に米国特許第４２７５３１７
号明細書も参考になる。この特許明細書には可飽和誘導
コイルをＴＥレーザーの励起に適した特殊のパルス発生
回路に使用することが記載されている。しかし後で第１
図と第２図について詳細に疲萌するようにこの公知のパ
ルス発生回路ではレーザー電流の総て、従ってレーザー
で転換されるエネルギー全体がレーザー室に直列に接続
された可飽和誘導コイルを流れなければならないが、こ
の誘導コイルは特に大きなエネルギーの開閉に際しては
飽和状態において高い残留インダクタンスを持っている
という難点がある。この残留インダクタンスはレーザー
放電回路のインピーダンスをレーザー室の充電コンデン
サだけから成る回路に比べて著しく大きくする。レーザ
ーガスを効果的に励起するためには高いイン、ビーダン
°スは有害である。

この発明の目的は、上記の欠点を除去して各種の負荷、
特に大出力レーザーを励起するための高速高電圧パルス
放電を発生する励起装置を提供することである。この励
起装置には負荷特に大出力レーザーの電極間隙に直列接
続する可飽和誘導コイルを必要としないようにすべきで
ある。

この目的を達成するためこの発明は冒頭に挙げた励起装
置に対して、横枝線中にある高速度高電圧スイッチング
素子を飽和可能の磁気誘導コイルとして構成し、帯導体
コンデンサの充電電圧がそのピーク値近くに達したとき
その磁化電流がコイルを飽和状態にするように選定する
ことを提案する。ここで横枝線というのは帯導体コンデ
ンサとレーザー室自体との直列接続を指している。

この発明の有利な実施形態は特許請求の範囲第２項以下
に示されている。

この発明によって得られる利点は飽和可能の誘導コイル
の優秀な特性かこの発明によって始めて励起系内におい
て発揮できることである。これは誘導フィルがレーザー
電極間隙に直列に接続されていない実効誘導リアクタン
スとなり、適当に設計されるとレーザーの高電圧放電に
対して無視し得る程度の妨害しか与えないことに基く。

図面についてこの発明を更に詳細に説明する。

第１図と第２図は公知の励起装置を示し、第３図から第
９図にはこの発明の種々の実施例を水子。

この発明の特徴を理解し易くするためまず米国特許第４
２７５３１７号明細書による公知の励起系を第１図につ
いて説明する。Ａい高電圧給電電源であって通常直流電
圧を供給する。電源Ａには二つの縦桟線部ちプラス線ｔ
１と接地線ｔ２が接続され、プラス線は高圧スイッチ８
６１と非飽和チョークコイルＬ。０および一つのチョー
クコイルとなる可飽和誘導コイルＬＭＯＩの動作巻線Ｌ
ＯＩを通してレーザー室ＬＫの電極Ｅ１に結ばれ、接地
接ｔ２はレーザー室の対向電極Ｅ、に結ばれる。

誘導コイルの動作巻線Ｔ、０．１と二次側の制御巻線Ｍ
ｏｌはそれぞれ単一の巻回とすることができる。

接地端はＭＰとして示されている。中間蓄積コンデンサ
ｃｎｎは第−横枝線ｑｌ内にあってスイッチＳＯｔの前
に置かれている。充電コンデンサＣＯ１は第二横枝１１
Ｊｑ２中にあり、チョークコイルＬｒ＋。

と誘導コイルＬＭＯＩの間に置かれる。第三横枝線ｑ３
中にあるレーザー室Ｌ　’Ｋには横枝線ｑ４内のチョー
クコイルＬｏ３が並列接続される。スイッチｓｎｔを閉
じると、高圧電源Ａの中間蓄積コンデンサＣｏｏからチ
ョークコイルＬｏｏを通して充電コンデンサＣ（Ｎが誘
導コイルＬＭｏｘを飽和状態にするピーク電圧値に充電
される。その除温れる磁化電流は非飽和チョークコイル
Ｌ。３を通してレーザー電極Ｅ１とＥ２の横を流れる。

磁化過程中チョークフィルＬ。３中の電圧降下はレーザ
ー室の貫通放電電圧より低い値にとどめなければならな
い。誘電コイルＬＭＯＩが飽和した後始めて貫通放電電
圧値より遥に高いコンデンサｃｏ１の充電電圧がレーザ
ー電極Ｅｌ、　Ｅ２に加えられ、コンデンサｃｎｔは直
列に接続された誘導コイルＬＭＯＩの無視できない残留
インダクタンスを通してレーザー電極Ｅ！とＥ、の間に
形成されるプラズマに向って放電する。

放電電流のパルス長は飽和している誘電コイル、ＬＭ、
０１のインダクタンスとキャパシタンスＣ１１＋によつ
・て決められる。これに対してＣ６，を充電するパルス
長はインダクタンスＬ。０およびコンデ゛ンサＣｏｏと
ＣＯｔの直列接続によって決められる。

充電時間は経験上チョークコイルＬ。０のインダクタン
スにより放電時間の１０倍まで延ばすことができる。放
電時間に対する充電時間の比は圧縮係数と呼ばれている
。その値は開閉要素となっている誘導コイルＬＭＯＩの
磁性材料特性と幾何学的形状によって予め与えられる。

誘導コイルＬＭＱＩのインダクタン効果を完全に利用す
るためには制御巻線と呼ばれている二次巻線ＭＯ］を設
け、それを通して磁性拐料をパルス休止期間中に連続す
るかパルス状の直、流により゛逆極性の飽和状態に戻す
ことができるようにしなければならない。コンデンサＣ
ｎ、の充電期間中スイッチｓｎｔを電荷保持のためレー
ザー励起回路の電流よりも圧縮係数だけ低い電流が流れ
る。簡単のため今後は動作巻線と制御巻線を特に名指す
ことなく誘導コイルＬＭＯＩおよびＬＭＯ２とだけ呼ぶ
ことにする。

スイッチＳｎｌで開閉する電流の大きさは第２図の回路
で更に低下させることができる。第１図と同じ部分には
同じ符号がつけである。縦桟、！７１には誘導フィルＬ
ＭＯＩと横枝線ｑ３の接続点との間に第二の可飽和誘導
コイルＬＭＯ２が挿入され、両方の誘導コイルＬ’１Ｖ
ＩＯ１とＬＭＯ２の間にある縦桟ＭＡＬの結合点には横
枝ｍｑ５を構成する中間コンデンサＣＩ＋９が接続され
る。横枝線ｑ５の他端は接地線ｔ２に結ばれる。ここで
は誘導コイルＬ　Ｍ　Ｏ］により中間コンデンサＣＨは
電圧波高値に充電され、そこで第二の誘導フィルＬＭＯ
２が飽和に達してコンデンサＣ１２がレーザー室ニ向っ
て放電する。回路部品Ｃｎ９とＬＭＯ２の挿入により一
層のパルス圧縮が達成される。

前に述べたように第１図と第２図に示したパルス圧縮回
路は次の欠点を持つ。すなわち全レーザー電流従ってレ
ーザー室ＬＫ内で転換されるエネルギーの全体がレーザ
ー室に直列接続されたチョークコイル（誘導コイルＬＭ
ＯＩ又はＬＭＯ２）を通して流れなければならないが、
これらの誘導コイルは開閉する電気エネルギーが大きい
と飽和状態において相当な残留インダクタンスを持つ。

この残留インダクタンスはレーザー室ＬＫどコンデンサ
Ｃｏｌだけで構成される回路に比べてレーザー放電回路
のインピーダンスを著しく高める。レーザーガスを効果
的に励起するためには高いインピーダンスは有害である
。

この発明によれば可飽和誘導コイルを使用する際の欠点
は大部分避けることができる。これを第３図に示した第
一実施例について説明する。この実施例は高速の高電圧
パルス放電な゛負荷に発生させる励起系、特に大出力レ
ーザーをできるだけ一様な無アークコンデンサ放電によ
って励起する公知の励起系を出発点とする。この種の励
起系に適した予備イオン化装置も既に発表されているか
らここではそれらについては更めて説明しない。

第３図はこの発明の第一の実施例の構成を示す。

ここに使用されているレーザー室ＬＫとしてはＴＥレー
ザーが有利である。このレーザー室のガス室内にはレー
ザー光軸０−０に平行に拡がる電極ＥｌとＥ、が対向し
て設けられている。レーザー室はその全長に亘って同し
断面Ｅを持っているのがよい。この場合レーザー室はガ
スタンクＧＴを備え気密結合されな電極Ｅ１．Ｅ２であ
る。ガスタンクの壁の一部は金属電流復帰路として電流
端子を設けることがてきる。゛ル−ザー室″の代りにパ
レーザーヘッド″′という名称も広く使用されている。

第１図、第２図と同様に次の構成部品、すなわち高電圧
給電電源Ａとそれに接続された縦枝線ｔ１（プラス線）
とｔＩ）　（接地線）、第一から第四の横枝線ｑｌ乃至
ｑ４とそこに挿入された接続部品ｃｏ　（中間蓄積コン
デンサ）とＣＩ　（第一帯導体コンデンサ）とＣ９（レ
ーザー室に直列接続された第二帯導体コンデンサ）とり
、　（コンデンサＣ２の充電電流の周波数に対してい低
いインピーダンスを示しレーザー放電電流の周波数に対
しては高いインピーダンスを示すチョークコイルがある
。横枝線ｑ３は帯導体コンデンサＣ７とレーザー室ＬＫ
の直列接続である。パルス発生回路ＰＦＮは高電圧給電
電源Ａとレーザー室ＬＫを除いた残りの部分を含み、そ
の端子Ａ１とＡ２において高圧電源に接続されている。

従ってＰＦ’Ｎはレーザー室ＬＫ即ちレーザー電極間隙
Ｅ、−Ｅ９に直列、並列に接続された第一と第二の帯導
体コンデンサＣ，、Ｃ，の他に詳細には示されていない
縦ならびに横インダクタンスを包含している。これらの
インダクタンスは主としてレーザー室とその接続線およ
び帯導体コンデンサＣ１，Ｃ２の自己インダクタンスか
ら成るもの、である。点破線の矩形ＢＬは、レーザー室
ＬＪ＜とその帯導体コンデンサＣＩ、Ｃ２がプリューム
ライン回路中に設けられパルス発生回路ＰＦＮの一部を
構成することを示している。コンデンサＣ＊　、　ｃ、
の前に置がれた横枝線ｑ６中の高電圧素子はパルス発生
回路がらレーザー電極Ｅ１１Ｅ９　に高電圧パルスを導
くためのものであるが、この発明により可飽和誘導コイ
ルＬＭとして構成され、帯導体コンデンサＣ！、ｃ２の
充？！！電圧がそのピーク値近くに達したときその磁化
電流によって飽和状態になる。以下誘導コイルＬＭは少
くとも一つの動作巻線即ち一次巻線Ｌ１と場合によって
一つの制御巻Ｉｌｉｌｉ１Ｍを長っ１ゴ飽和チヨークコ
イルを指すものとする。前に述べたようにこれらの巻線
は単巻であってもよい。

帯導体コンデンサＣ１，Ｃのモ１４成とレーザー室ＬＫ
に対する配置にできるだけコンパクトな構造となるよう
に選ぶ。このコンパクト構造の一例は後で第８図につい
て説明する。

第３図の回路の作用様式は吹の通りである。

スイッチＳ１を閉結すると中間蓄積コンデンサＣｏを持
つ高電圧給電電源Ａによってプリュームライン回路ＢＬ
内の帯導体コンデンサＣＩ、　Ｃ。

が充電される。その充電時間は非飽和チョークコイルＬ
ｏの大きさによってピーク値に達したとき誘導コイルＬ
Ｍが飽和するように決められる。第二帯導体コンデンサ
Ｃ２の充電電流は横枝線ｑ４においてレーザー室ＬＫに
並列接続されているチョークコイルＬ３を流れる。充電
期間中非飽和チ’Ｂ−クコイルＬ３中の電圧降下として
の電圧パルスが電極Ｅ１とＥ２の間に加えられるが、そ
の大きさは望ましくないガス放電を点火することがない
ように注意する。誘導コイルＬＭの硼化電流の一部分流
はプリュームライン回路ＢＬとなっている励起系に並列
に流れる。飽和状態に達するとコンデンサＣ１は誘導フ
ィルＬＭを通して振動的に放電して逆極性のピーク電圧
値となるので、最初並列に充電されたコンデンサＣ１と
Ｃ７が直列になり、損失を無視すると最大で２１倍の電
圧がレーザー電極Ｅ、　、　Ｅ２に加えられレーザー室
ＬＫが点火される。直列に接続されたコンデンサＣ１と
０２はレーザー室内に放電するが、その際回路素子ＬＭ
の残留インダクタンスがＣ，、Ｃ，およびレーザー室Ｌ
Ｋかう成るレーザー励起回路の全インダクタンスよりも
著しく大きいためレーザー励起電流はＬＭを通して流れ
ることはない。レーザー励起回路ノこのように低いイン
ダクタンスはレーザーの有効性に対して極めて有利に作
用する。第１図、第２図に示した装置と異り第３図の装
置では、電荷転換過程に際してＣ１に蓄積されていたエ
ネルギー量だけが飽和誘導コイルＬＭを通して運ばれ、
レーザー室ＬＫにはＣ１とＣ７に蓄積されていたエネル
ギーの全量が導かれる。このような回路特性は、無視し
得ない損失を伴いレーザーの効率を悪化させるマグネッ
トスイッチを使用するものに比べて著しく有利である。

マグネットスイッチによる損失を更に低減させる方法は
非対称プリュームライン回路を使用することであるが、
これについては既に提案されている。

レーザー電極間に生ずる一様な放電はレーザー室に許さ
れる最高の電圧上昇時間を実現する。この時間はプリュ
ームライン回路としての励起系の場合可飽和チョークコ
イルＬ１の動作巻線とキャパシタンスＣ１によって決め
られる。Ｃ１と０２の並列接続の充電時間は前置チョー
クフィルＬ。のインダクタンスたよって調整される。こ
の充電時間ｔＬ、は次式で与えられる。

パルス圧縮が可能な最大限のとき必要な充電時間は比ｌ
ｌ１２的短く、それによって生ずる充電電流の尖頭値は
比較的高い。

充電時間を更に短縮し又充電電流によってＬ３に生ずる
望ましくない電圧降下を阻止するためには第４図に示し
た励起系が設けられる。第３図の装置に比べて第・４図
のものは第一高電圧給電電源への他に、それと同種の第
二高電圧給電電源Ａ′（第４図の右側に示す）が横枝線
ｑ　１／中の中間蓄積コンデンサＣ６′および縦桟線ｔ
ｌ’中のスイッチＳ′１　と前置チョークコイルＬ′ｏ
の直列接続を介してパルス発生回路ＰＦＮのプリューム
ライン回路ＢＬに接続されている。１柩が異っている。

この第二電源Ａ′はその二つの縦桟ｔｉＪ　ｔｌ’、　
ｔ２’を通してレーザー室ＬＫに並列の横枝線ｑ３を形
成する第二帯導体コンデンサＣ７の両極に結ばれている
。従ってコンデンサＣ１と０２は二つの互に分離された
高電圧給電電源ＡとＡ′および中間蓄積コンデンサｃｏ
とＣ８ｌ　がらスイッチｓ１と８１′を通して充電され
る。電源Ａ′はＬＣ型の低域フィルタ装置Ｆｌすなわち
縦桟線ｔ１′中の０４１′とＬ４１′　がら成るＬＣフ
ィルタ回路ならびに下方の縦桟ｉＱ　ｌ　’ｌ’のＣ４
，ｌとＬ４．′がら成るＬＣフィルタ回路によってレー
ザー室ＬＪ（に発生する高電圧パルスの交流会の進入が
阻止される。両スイッチｓ１とｓ′１は同時（（閉結さ
れＬｏとＬｌｏを通す充電時間は互に等しくなる。この
パルス発生回路の抵抗Ｒは高抵抗とすることができる。

これは放電体止期間中レーザー電極を等電位に保持する
ものである。スイッチＳ１と３／、　　の同時閉結には
同時閉結のための制御手段を備える電子スイッチ例えば
サイラトロンが有利である。図に示すようにレーザー室
ＬＫに並列に高抵抗Ｒが接続されている場合、第一充電
環線ＬＡＩの充電時間ｔＬ１と第二充電環線ＬＡ２の充
電時間ｔＬ２の間に次の関係が成立する。

この場合キャパシタンスＣ＋は主として第二電諒Ａ′の
充電環線ＬＡ２を通して充電され、この充電電流を第３
図に示すように低抵抗チョークコイルＬ３を通して導く
必要はない。この二重給電系により電極Ｅ１　とＥ２を
通しての予備パルスを恐れる必要なく充電時間ｔＬを短
縮できる。その際両環線の充電時間を上記のよう・に一
致させることにより、誘導コイルＬＭは実際にプリュー
ムライン回路ＢＬの電圧尖頭値において接続されるよう
になる。

第５図に示した第三実施例は同じくプリュームライン回
路ＢＬを基礎と、するものであるが、第４図の回ｉの中
間蓄積コンデンサｃｏをスイッチＳ１とチョークコイル
Ｌ。の直列接続と入れ換えることによりスイッチＳ１の
一極が地電位に置かれ、ｃｏ、ＬｏおよびＳｌの直列接
続が誘導コイルＬＭに並列、従って第一帯導体コンデン
サＣ１に並列となる。更に第二充電環線ＬＡ２内では、
スイッチＳ１とチョークコイルＬ′ｏの直列接続が正電
位に置かれた上方の縦接ａ１１’からレーザーに並列の
インピーダンスＲを通して地電位Ｍ　１）に接続されて
いる下方の縦枝線ＡＱ／に移され、第一充電環線ＬＡＩ
の素子列Ｓ、−Ｌｏ−Ｃｏ−Ｃ，−８１に第二充電環線
の素子列Ｓ′＋、　−Ｌ’（１−Ｃｏｔ−Ｃ，−８／、
　　が対応するようになる。この回路ではスイッチＳ１
として技術的に制御が簡単である一極接地のサイラトロ
ンか使用可能となる。この利点は第３図の回路において
もＳｌ、ＬｏとＣｏを入れ換えることによって当然達成
される。

第６図に示した第四実施例は電荷転送回路Ｃ’Ｈ−Ｔを
基礎とする。この回路は近似的には、第３図のプリュー
ムライン回路ＢＬにおいてレーザー室ＬＫと回路部品Ｌ
Ｍとを互に入れ換えることによって作られたものと考え
られる。可飽和磁気誘導コイルは電荷転送回路において
も第６図、第７図に示すように横枝線ｑ６に設けられて
いるときは良好な回路部品として採用される。本来の電
荷転送回路ＣＩ−１−Ｔは点破線で囲んだ部分である。

パルス発生回路全体はｌ）　Ｆ　Ｎとして示されている
。

横枝線ｑ３”内でレーザー室ＬＩ（に直列接続された第
一帯導体コンデンサはＣ１として示され、レーザー室Ｌ
Ｋに並列に横枝線ｑ２　中にある第二帯導体コンデンサ
はＣ，として示されている。

レーザー室Ｌ　、Ｋをそれに直列接続された帯導体コン
デンサ９２　（第３図乃至第５図）又はＣ１（第６図と
第７図）とまとめて横桟線９３名はｑ３”とすることは
、第８図に示すような励起系の現実の構成においてこれ
らの帯導体コンデンサがレーザー室とコンパクトな構成
ユニットとなりそれらの間の接続線が最短となってでき
るだけ低い漏れインダクタンスが達成される点で合理的
である。

この場合高電圧給電電源Ａは上方の縦桟線ｔｌ中のフィ
ルタ回路（Ｃａ１−Ｌ４１　）と下方の縦枝線Ｌ２中の
フィルタ回路（Ｃ４２−Ｌ４２）からＪ友る低域フィル
タＦによって、レーザー室ＬＫとそれに直列の帯導体フ
ンデ／すＣ１に発生する高電圧パルスの交流会を阻止さ
れる。第３図又は第４図の回路と同様に電源Ａ、の接続
は横枝線ｑ］中の中間蓄積コンデンサｃｏを介して」；
方の縦桟線ｔｌ中の高電圧スイッチＳ１とそれに直列接
続されたチョークフィルＬｏを通して行なわれる。フィ
ルタ回路Ｆは第４図と第５図の場合と同様に電源Ａ（又
はＡ／）が上方と下方の縦接ｍ１１．ｌ’ｌを通してレ
ーザーヘッドＬＡの直列帯導体コンデンサＣ，（第４図
、第５図の場合はＣｔ　　）に結ばれているとき有利な
ものである。

高圧給電電源Ａによって中間蓄積コンデンサｃ。

が充電され、スイッチＳｌが閉結されるとコンデンサＣ
１が誘導コイルＬｎを通して共振充電によって充電され
る。その際僅かな部分流が誘導コイルＬＭと横枝線ｑ４
　中にあってレーザー室に並列接続されたチョークフィ
ルＬ３を通ってコン゛デンサＣｏに戻される。充電時間
ｔ１．は次式：で与えられるが、その大きさは帯導体コ
ンデンサ苦 Ｃ１の電圧がピーク値に達したとき誘導コイルＬＭｆＪ
″−飽和するように選定される。チョークコイルＬ１内
の電圧降下はこのピーク値に比べて小さいから、充電な
らびに磁化期間中レーザー室ＬＫには僅かの電圧パルス
が発生するだけである。誘導フィルＬＭが飽和すると最
低インダクタンス状態となり、コンデンサＣ１，かコン
デンサＣ２を充電する（これによって電荷転送回路とい
う名ｔ＞ｉＪが与えられる）。コンデンサＣ２が充電さ
れると電極ＥＩ　とＥ２の間にプラズマが形成される。

前に述べたように電源Ａは低域フィルタＦによって高周
波高電圧パルスに対して保護される。

第７図に示されている第二の高圧給電電源Ａ′からも直
流電圧を供給することにより、電荷転送回路を含む励起
系においても充電期間中チョークコイルＬｓ（第６図）
に電圧降下の発生を避けることができる。第６図の回路
に比べて第７図の実施例では第一電源Ａの他に同種の高
圧給電電源Ａ′が伺加され、横枝線ｑｌ’中の中間蓄積
コンデンサ０７口を介し縦桟ｔＪｔ］、’中のスイッチ
Ｓ′１とチョークコイルＬ′ｏの直列接続を通し、更に
横枝線ｑ８中のイ」加コンデンサＣ３を介して誘導コイ
ルＬＭを含む横枝線ｑ６に接続される。この場合もレー
ザー室ＬＫに並列接続されたインピーダンスは高抵抗で
あり、特に第（５図のチョークコイルＬ３に比べて高抵
抗値の抵抗比は誘導コイルＬＭの磁化電流がＲを流れる
必要がないため高抵抗とすることができる。第（）図と
第７図の対応部分は同し符号がつけである。

第二充電環線ＬＡ２　　内ではコンデンサＣ３がコンデ
ンサＣ′ｏから充電される。この場合充電電圧の経過は
コンデンサＣ１のそれに一致するように調整される。僅
かの部分電流が磁化電流として誘導コイルＬＭを流れる
。高抵抗Ｒとしてのインピーダンスはゆっくりした電圧
変化に際してレーザー電極Ｅ１　とＥ２を等電位に保持
するためのものである。

第７図の励起系においても磁化電流だけを流す比較的低
エネルギーの回路（充電環線ＬＡ２　　）の充電時間を
高エネルギー充電回路（充電環線薫 ＬＡＩ　　）の充電時間に等しくすることが極めて重要
である。この場合ＬＡ２　　の充電時間をｔ勤。

ＬＡＩ　の充電時間をｔＬ、　　とすれば少くとも第一
近似においては となる。ここでＣ１０に蓄積されるエネルギーは必要な
磁化エネルギーよりもいくらが大きく選ぶ。

上記の関係式は特にスイッチｓ１　とＳ／１が同時閉結
のため制御手段を備える電子スイッチであって、帯導体
コンデンサＣ１とＣ１の充電電圧がそのピーク値近くに
達したとき誘導コイルが飽和に達するものであるとの前
提の下に成立する。

磁気スイッチとも呼ばれる可飽和誘導コイルＬＭの残留
インダクタンスが低いことは特別な意味を持つもので、
この条件はこのコイルの鉄心となっているテープ又は板
の形状と残留透磁率の値によって満たす、ことができる
。目的に適った設計は付加充電環線ＬＡ２　　中の中間
蓄積コンデンサＣ′ｏに蓄積されるエネルギーＣ′ｏ−
Ｕ２／２を誘導コイルＬＭの磁化に必要なエネルギーＬ
・■２／２（１：磁化電流、Ｌ：ＬＭの不飽和時のイン
ダクタンス、Ｕ：容１ｍ　ｃ’ｎのコンデンサＣ’ｏ　
メ充電電圧）よりいくらか大きく選ぶことである。

第３図において誘導コイルＬＭのプリュームライン回路
］３Ｌに対する接続点は１と？で示され、チョークコイ
ルＬ３の接続点は３と２と示されている（誘導コイルＬ
ＭとチョークコイルＬ３の一方の接続点は共に２となっ
ているのはこれらが共に接地線ｔ２上にあって等電位で
あることによる）。

これらの小円で示された接続点は点破線で囲んだプリュ
ームライン回路ＢＬと残りのパルス発生回路ＰＦＮの部
分の想像上の交点と考えることができる。これらの接続
点の合理的な表記は第４図に示すように接続点を時計方
向に１．１．３．２．２とすること゛である（ここでは
第二充電環線があるため接続点１が追加されている）。

同じ表記形式は第５図にも採用されている。第６図、第
７図の励起系は＠３図乃至第５図のものと異り、プリュ
ームライン回路の代りに電荷転送回路がノクルス発生回
路ＰＰＮ内に設けられているから、接続点の表記もそれ
に応じて変り、第６図では時計方向に３　．２　．１　
　となっている。３゛と　２　は誘導コイルＬＭと電荷
転送回路ＣＨ−Ｔの接続点であり、１”と　２”はチョ
ークコイルＬ３の接続端となっている。第７図において
も合理的な接続点表記３　．２　．１　　が採用されて
いる。

第８図と第９図は総ての実施例に共通なコンパクトな構
成ユニットを示す。このユニットは第８図に示すように
レーザー室ＬＫとそれに一体となっている帯導体コンデ
ンサ組Ｋ　Ｐおよびコンデンサ組の他方の長辺側にとり
つけられた可飽和誘導コイルとしての高速高電圧スイッ
チＬＭから構成される。帯導体コンデンサＣ１，Ｃ７（
第３図乃至第５図）およびＣ＋　　、　Ｃ，（第６，７
図）の金属層とその間に置かれた誘電層はレーザー室Ｌ
Ｋの光軸Ｏにほぼ垂直に拡がり、レーザー軸にほぼ平行
に積重ねられてコンデンサ組Ｋ　Ｐどなっている。ｆと
して示されている側方に引き出された接続片はパルス発
生回路内部てレーザー室の電極Ｅ１とＥ、ならびに誘導
コイルＬ　Ｍの電流導入脚ｍ１と電流帰還脚１η２（こ
れは上方脚ｍ２１と下方脚ｍ２２に分れている）に接続
される。

接続片ｆには接続点の符号がつけられたものがあるが、
これらはそれぞれの接続点の電位に置かれている。レー
ザー電極Ｅ１には接続片ｆ３が接続され、レーザー電極
Ｅ９から出る二つの電流帰還脚ｅ２１．’ｅ２２（これ
らはレーザー室からの復帰電流路ｅ２を構成する）は接
続片ｆ２に結ばれる。ｉはコンデンサ組ＫＰの絶縁体を
総括して表わし、レーザー室ｆｆｉ＜への接続導体の気
密導入にも使用される。接続点１乃至３に対応する記号
を持つコンデンサ金属層ｂ」乃至ｂ６は第８図の他に第
３図乃至第５図にも記入されている。第８図で括弧でか
こんだコンデンサ金属層符号ｂ１　乃至ｂ３　と電荷転
送回路ＣＩＩ　−Ｔの接続点符号１ゝ乃至３　は第６図
と第７図にも記入されている。

実線で示した金属層ｂ２、破線で示した金属層ｂ１およ
び点破線で示した金属層ｂ３の間の誘電層にも固体絶縁
物が使用されるか、基本的には水その他の液体誘電体を
使用することも可能である。

図に示すようにレーザー室ＬＫは断面が矩形のコンデン
サ組］（Ｐの一方の側面に設けられる。この場合可飽和
誘導コイルＬＭは第８図に示すように反対側の側面に設
けるのが有利である。誘導コイルの動作巻線Ｌ゛１　と
帯導体コンデンサｂ２又はり１との接続は、接続片ｆ２
又はｆｌを通し、更に一方ではレーザー軸に平行な中央
の電流導入脚ｍ１を通し、他方では同しくレーザー軸に
平行な外側の電流帰還脚ｍ２１．ｍ２２を通して行なわ
れる。第９図に示すように脚１η２］とｍ　２２は中央
脚ｍ１の両側にあり、ｍ２］、、１η２２と中央脚ｍ１
の間の空室には絶縁層＋１．ｉ２をはさんで高透磁率テ
ープ、材料が置かれる。このテープ材料はできるだけ薄
く一面が絶縁彼個されたもので、電流導入脚ｍｌのまわ
りに巻きつけられ誘導コイ　　′ル’ＬＭの閉鎖磁心を
構成する。脚【η２１２ｍ２２の接続片薗〕〕の部分で
は脚が曲げられて接続板を形成し、コンデンサ紹Ｋ　、
Ｐの接続片ｆ２の対応する接触面にねし止め又ははんだ
づけによって接触結合される。電流導入脚ｍ］も接続片
ｆ］の対応する接触面に面接触して結合される。

第８図の左の部分において誘導コイルＬＭの区域内に一
般にＭＯとして示された線は制御巻線Ｍが誘導コイルＬ
Ｍの磁心脚ｋを包み込んでいることを示すもので、その
回路は外部直流電源Ｂから上方と下方の電流帰還路Ｍ２
１．Ｍ２２および中央電流導入路Ｍ１とスイッチＳ、を
通して閉結゛される。制御巻線Ｍの個々の巻線は図に示
すように電流導入脚ｍ　ｌを通して導かれ、磁心にの外
側で制御電流＃Ｂに戻される。これに付加しであるいは
その代りに第９図の下半分に示すように閉鎖磁心ｋを切
断面ＩＸ−ＩＸの方向に延長し、制御巻線Ｍをその磁心
延長部１（′に設けることも可能である。

接触片ｆｌ乃至ｆ３とコンデンサ金属層ｂ１乃至ｂ３の
アラビア数字１，２．３は、第３図乃至第５図のプリュ
ームライン回路の接続点の番号に対応する。第８図に初
号ＣＨ−Ｔを括弧でくくっであるのは、第８図の構造・
が第６図第７図の電荷転送回路ＣＨ−Ｔにも使用可能で
あることを示している。この場合ＣＩＩ　−Ｔの対応す
る接続点１乃至３　はプリュームライン回路ＢＬの対応
する接続点の符号の横の括弧内に示しである。対応する
コンデンサ金属層の符号ｂ１　乃至ｂ３　についても同
様である。電荷転送回路ＣＩ（−Ｔに対する接続片ｆの
記号は第８図において変更されていない。

第８図、第９図に示すものは帯導体コンデンサ組Ｋ　Ｐ
とレーザー室ＬＫと誘導コイルＬＭの形のマグネットス
イッチから成るコンパクト構造の一つの実施例と見るべ
きものであるが、これは特に有利な実施形態である。基
本的には金属層が矩形以外の基底面例えば互角、六角一
般にｎ角形あるいは円形、楕円形の基底面を持つ帯導体
コンデンサの積重ねを使用することも可能である。更に
このようなコンデンサ積重ねの外周面に複数のレーサー
室と複数の誘導コイルＬＭを設けることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は公知のレーザー励起系を示し、第３図
乃至第７図はこの発明の５種類の実施例を示し、第８図
と第９図はこの発明による励起系のコンパクトな構成の
一例を示す。第３図乃至第７図においてＡ：高電圧給電
電源、ｃｏ　：中間蓄積コンデンサ、ＣＩ　と０９　＝
帯導体コンデンサ、ＬＫ：レーザー室、ＬＭ：可飽和誘
導コイル、ＰＰＮ：パルス発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 メレーザー室のガス空間内にレーザ室光軸に平行に拡が
   る少くとも二つの電極が互に対向して設けられているレ
   ーザー室と、高電圧給電電源と、パルス発生回路とを備
   え、パルス発生回路は入力側が高電圧給電電源に接続可
   能であり出力側がレーザー電極に接続され、レーザー電
   極間の区間に直列および並列に置かれている第一および
   第二帯導体コンデンサならびに縦と横のインダクタンス
   を備え、帯導体コンデンサの前にある横枝線に設けられ
   た少くとも一つの高速度高電圧スイッチング素子を通し
   て高電圧パルスがレーザー電極に導かれるようにしたで
   きるだけ一様な無アークコンデンサ放電によって高出力
   レーザを励起するための高電圧パルス放電発生用の励起
   装置において、横枝線上にある高速度高電圧スイッチン
   グ素子が可飽和磁気誘導コイルとして構成され、帯導体
   コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２；Ｃ１”）の充電電圧がそのピ
   ーク値＋ｉ近に達したときその磁化電流がコイルを飽和
   状態にし、レーザー室（ＬＫ）の横枝線は帯導体コンデ
   ンサ（Ｃ２又はＣ１“）とレーザー室（１，Ｋ）との直
   列接続となっていることを特徴とする高電圧パルス放電
   励起装置。 ２）パルス発生回路（ＰＦＮ）がプリュームライン回路
   （ＢＬ）を基礎とするものであることを特徴とする特Ｊ
   ′ｌ・請求の範囲第１項記載の励起装置。 ３）レーザーヘッド（ＬＡ）に並列接続されたインピー
   ダンスが低抵抗チョークコイル（Ｌ３）であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の励起装
   置。 ４）横枝線中の中間蓄積コンデンサ（Ｃｏ）と縦枝線中
   の前置チョークコイル（Ｌｎ）を通して゛プリュームラ
   イン回路型のパルス発生回路（ＰＦＮ）の残りの部分に
   接続されている高電圧給電電源（Ａ）を備え、この第一
   高電圧給電電源（Ａ）にイ」加して同種の第二高電圧給
   電型＃、（Ａ’　）が横枝線中の中間蓄積コンデンサ（
   ＣＯ”）　　と縦枝線中にあるスイッチ（８’１）と前
   置チョークコイル（Ｌ’ｏ’）の直列接続とを通してパ
   ルス発生回路に接続されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の励起装置。 ５）第二高電圧給電電源（Ａ′）がレーザーヘッド（Ｌ
   Ａ）に直列に接続され横枝線を構成する第二帯導体コン
   デンサ（Ｃ２）の両極に接続されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の励起装置。 ６）第二高電圧給電電源（Ａ′）がレーザーヘッド（Ｌ
   Ａ）とそれに直列接続された帯導体コンデンサ（Ｃ２）
   に生ずる高電圧パルスの交流分の侵入を低域フィルタ（
   Ｆ’）によって阻止されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項又は第５項記載の励起装置。 ７）高電圧給電電源（Ａ、Ａ’）をパルス発生回路と結
   ぶスイッチ（Ｓｌ、Ｓ１′）カミ子スイッチ例えばサイ
   ラトロンであり、これらのスイッチが同時起動のための
   制御装置を備え、第一と第二の充電回路（ＬＡＩ、ＬＡ
   ２）の充電時間（ｔＬｓ＋　ｔＬ９）か前置チョークコ
   イル（Ｌｎ＋ＬＧ）によって互に等しくなり、Ｌｎ　、
   　Ｌｎ’　：　ｎ［チョークコイルのインダクタンス Ｃｏ、ＣＯ２：中間蓄積コンデンサ容量Ｃ１，Ｃ２：帯
   導体コンデンサ容量 で与えられることを特徴とする特許請求の範囲第４項乃
   至第６項の一つに記載の励起装置。 ８）パルス発生回路（Ｐ　Ｆ、Ｎ　）が電荷転送回路（
   ＣＩ−１−Ｔ　）を基礎とするものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の励起装置。 ９）高電圧給電電源（Ａ）がレーザーヘッド（ＬＡ）と
   それに直列接続された帯導体コンデンサ（Ｃ１勺に発生
   する高電圧パ／ｌ・スの交流分の侵入を低域フィルタ（
   Ｆ）によって阻止されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第８項記載の励起装置。 １０）　　横枝線中の中間蓄積コンデンサ（Ｃｏ）と縦
   枝線中のスイッチ（Ｓｌ）と前置チョークコイル（Ｌ→
   の直列接続姦通して電荷転送回路（ＣＨ−’［”　）と
   してのパルス発生回路（Ｐ　Ｉ”　Ｎ　）の残りの部分
   に接続されている高電圧給電電源（Ａ）を備え、この第
   −高電圧給電型＃、（イ）（Ａ′）が横枝線中の中間蓄
   積コンデンサ（ＣＩ）ト縦枝線中のスイッチ（Ｅ３（）
   と前置チョークフィル（Ｌ′ｏ）の直列接続を通し別の
   横枝線中のイ」加キャパシタンス（’Ｃ＊　）を介して
   誘導コイル（ＬＭ）を含む横枝線に接続されていること
   を特徴とする特５′「請求の範囲第８項又は第９項記載
   の励起装置。 １１）高電圧給電電源（Ａ、Ａ’）をパルス発生回路（
   Ｐ　ｌ”　Ｎ’　）、に接続するスイッチ（８１，Ｓ’
   、　）が電子スイッチであり、これらのスイッチがその
   同時起動のための制御装置を０１ｎえ、イづ加高電圧給
   電電源（Ａ′）を含み誘導コイル（ＬＭ）の磁化電流を
   供給する充電回路（ＬＡ２”）の充電時間（ｔＬ、”）
   と、第−高電圧給電型＃、（５）を含み帯導体コンデン
   サ（Ｃｔ”）を充電する充電回路（ＬＡ　１”）の充電
   時間（ｔＬｌ”）とが互に等しく第一近似において次の
   式： で与えられることを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   記載の励起装置。 １２）付加充電回路（ＬＡ２”）の中間蓄積コンデが誘
   導コイルの磁化に必要なエネルギーることを特徴とする
   特許請求の範囲第１０項又は第１１項記載の励起装置。 １３）レーザーヘッドとそれに所属する第一と第二の帯
   導体コンデンサから成る構成ユニットを備え、帯導体は
   その金属層とその簡に置かれた誘電層がレーザー室の光
   軸にほぼ垂直に払がりレーザー軸方向に積重ったコンデ
   ンサ組を形成し、直接又は、側方に引六出された接続片
   を通して間接にパルス発生回路内部に接続され、レーザ
   ー室はコンデンサ組の一つの長辺側に設けられているも
   のにおいて、可飽和誘導コイル（ＬＭ）がコンデンサ組
   （ＫＰ）の別の長辺側に設けられ、この誘導コイルの動
   作巻線（Ｌｌ）の帯導体コンデンサ金属層（”）１１　
   ｂｘ乃至す、＋、　ｂ、、”　）　ヘの接続が、レーザ
   ー軸に平行に伸びた二つの電流帰還類（ｍ２１．ｍ２２
   　）を通して行なわれ、この電流帰還類が電流導入脚（
   Ｉη１）の両側にほぼバイファイラ式に伸び、両電流帰
   還脚と電流導入脚の間の空室に高透磁率帯材料を巻いて
   作った誘導コイル磁心脚（１（）が電流導入脚（ｍｌ）
   を包んで設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第１２項の一つに記載の励起装置。 １４）帯導体コンデンサの金属層が矩形で・コンデンサ
   組が平行六面体形状で・あり、可飽和誘導コイルがレー
   サーヘット’（ＬＡ）に対して反対側のコンデンサ組側
   面に設けられていることを特徴とする特許諸求の範囲第
   １３項記載の励起装置。 １５）誘導コイルに制御巻ＰＪ　（Ｍ　）が設けられ、
   この巻線が誘導コイルの閉鎖形磁心脚（１（）をその突
   出部分において包囲するがあるいは電流導入脚（ｍｌ）
   を通して導がれ、磁心脚（ｋ）の外側で制御電流供給電
   源に戻されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ３項又は第１４項記載の励起装置。 １６）特許請求の範囲第４項に記載の回路において、中
   間蓄積コンデンサ（Ｃｏ）がスイッチ（Ｓｌ）とチョー
   クコイル（Ｌｏ　）の直列接続とを取り換えることによ
   り、スイッチ（Ｓｌ）の一種が地電位に置かれ、これら
   （Ｃａ　＋　ＬｏおよびＳ、）の直列接続が誘導コイル
   （Ｌｌ）に並列に、従って第一帯導体フンアンサ（Ｃ１
   ）に並列接続されるようになり、第二の充電ループ（Ｌ
   Ａ２）内でスイリ・チ（Ｓ’、　’）とチョークコイル
   （Ｌ′ｏ）の直列接続が正電位に置かれる上方の縦枝線
   からレーザーに並列接続されたインピーダンス（［）を
   通して地電位に接続された下側の縦枝線に移され、それ
   によって第一充電ループ（ＬＡＩ）の素子順列（Ｓ＞−
   Ｌｎ　−Ｃｎ　−Ｃ１”　Ｓ、）に対応して第二充電ル
   ープ（ＬＡ２）の素子順列（Ｓ’ｉ　−Ｌ’ｎ　−Ｃｏ
   ’−Ｃ２−８’１）が作られることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の励起装置。 １７）レーザー室（Ｌ　Ｋ　）に並列接続されたインピ
   ーダンスが高抵抗インピーダンス特にチョークコイル（
   Ｌ３）に比べて抵抗値の高いオーム抵抗（Ｒ）、である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項、第５項、第１
   ０項あるいは第１に項記載の励起装置。