JPS59982A - パルス化レ−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】 本発明は新規な高繰返速度化学レーザーに関するもので
ある。レーザー蝶反応物を予め混合して操作され、これ
をそれから超音波ノズルを通して膨張し、それの下流ｖ
ｃは、該反応物混合体へパルス化電気放電を加えるため
の手段が設けられたレーザー腔が置かれており、望むレ
ーザー発光を結果するところの励起された種を発生する
必要な化学反６に開始する。新規なレーザーは敵方へＶ
ツのパルス率で有効に運転され得る０新規なレーザーは
アイソトープ分離用に使用できる。

種々の型の化学レーザーが公知である。これらは二つの
主な型を含んでいる・ ａ、第一の型は酸化剤と燃料ガスの本来場所混合に基づ
いていて、連続的出力を生ずる。ガス混合物は電気放電
（マイクロウェブ、Ｒ１’ま几はＤＣ）によってか。熱
分解（アーク加熱器または燃焼器）Ｋより活性化される
ことができ、反応開始種を生ずる。化学反応の速度は拡
散支配であり、かくして、この型のＶ−ザーは比較的低
圧（１−２０Ｔｏｒｒの桁の）で運転されねばな・らぬ
ので、レーザー発生する種の生産速度は、それらの衝突
非活性化の速度を１廻る。

ｂ、第二の型は予備混合した燃料と酸化剤との使用に基
づいており、これでは必要な反応開始種はフラッシュ光
分解により、電子ビームにより、または、パルス化放電
により生じられる。そうした予備混合された反応物は、
フレームアウトおよび爆どう問題分域することがある。

一端、混合物が点火すると、そｎを消すことは難しく、
燃焼は連鎖反応を経て爆どう波に変換し易く、それによ
り装置への破壊を起しうる。

二つの主な型の分子が化学レーザーにおけるレーザー発
生種として操作される：ハロゲン化水素（ＨＸ　）と−
酸化炭素（ＣＯ）とである◎ＨＸレーザーに対しては、
適当な燃料は、水素、炭化水素、および種々の有機およ
び無機水素化物のような水素（またけ重水素〕含有分子
であり；適当な酸化剤は、弗素、三弗化窒素、六弗化硫
黄、塩素、臭素および、種々の仔機および無機ハロゲン
化物である。燃料−酸化剤混合物中の前反応を防止する
ためには、酸素、亜硝酸ガスのような適当なラジカル捕
集剤が使用できる。ＣＯレザーに対しては、適当な燃料
は、二硫化炭素。

ニセレン化炭素のような炭素含有分子である。

適当な酸化剤は、酸素、オシ′ン、亜硝酸ガス、亜硫酸
ガスのような酸素含有分子である◎活性の２反応物は、
ヘリウム、アルゴンおよ（ｉ　ｉｌｌ　７６１７）如き
適当な不活性ガスで屡々稀釈される。化学レーザー用の
燃料、酸化剤、および稀釈剤の詳細なリストは、Ｒ，Ｗ
、Ｉｒ、ＧｒｏａｓおよびＪ、Ｆ、Ｂｏｔｔ編［化学レ
ーザーハンドブックＪ（１９７６年、Ｗｉｌｅｙ、Ｎｅ
ｗ　Ｙｏｒｋ）　ＶＣ出ており、これらは、ここに開示
される型の装置にて使用するのに適当している。

本発明は高繰返し速度パルス化化学レーザーに関するも
のである。レーザーは次のものを組合せて含んでいる：
装置を通って連続的に供給されている反応物を、前混合
する混合室、該室中への入場手段、該室からレーザー腔
へと導く超音波ノズル、そのレーザー腔ＶｃＶｉ、該反
応物にｔ＜　ルス化電気放寛を加える手段がついていて
、それにより、励起された種とレーザー発光とｔ生ずる
化学反応ｔ−開始する。末完ｑＫよるレーザー発生の過
程は、反応物と稀釈剤ガスとを、もし望むなら防止剤と
共に、前混合することと、七９結果のガス状混合物全連
続的に超音波ノズルを通して燃焼速度より大なる速度に
することと、パルス化電気放亀を印加して化学反応を開
始し、その結果としてレーザー発生種の生産をすること
と１＆んでいる。

消費されたガスは腔外へ対流され、他方、新しい未反応
ガス状反応物が、超音波速度でレーザー腔内へ導入され
る。反応しているガスは、レーザー腔から、反応が上流
へ伝播しうる速度よりも大なる速度で吹き出されるから
１次のパルスサイクルの開始１ｌＱＶｃ１未反応ガスで
レーザー腔を更新するのに障害はない。パルスの周波数
は意図される用途へ調整できる。一般πキロヘルツ範囲
であり、何方へノビッの桁のパルス率が到達しうる。Ｉ
Ｅ気パルスはジュール対ジュールの分数の程度であり、
これらは約ＩＵＯＨｚから１００　ＫＨ２までの周波数
で印加される。ガスは混合室中へと導入されて、若干Ｔ
’ｏｒｒから多気圧までの桁の圧力を得る。そして、そ
こから超音波ノズルを通って流れ、７乃至１０マツハの
流速に達する。新規のレーザーは、１２．３．。

１．９７３のＤＡ８２３１２１９４号に規定されている
型の同位元素分離過程に使用出来る◎そこＫｕ３個まで
の染料レーザーが数キロヘルツの繰返速度で使用され、
若干のアイソトープ種カニら一つが選択的に励起され、
そうした励起された種を炭酸ガスレーザーからの赤外光
量子によりイオン化する６ 末完＃４を、必ずしも秤尺どおりではない略図を参考に
して説明する。

第１図に示されている如くに、本発明による新規なレー
ザーは、ガス状種用の収入手段２゜３および４が設けら
れた混合室１、ガス状種は超音波ノズル５を通過してレ
ーザー腔６に入り。

ここには、高繰返速度電気パルスを印加する手段があり
、金属陽極７、および高電圧（Ｈ，Ｖ、）パルス接続８
、金属ビン陰極９からなり、該金属陽極は接地戻りへ接
続されており、ＪｉＨｏＶ、パルス接続は適当な積載物
を通しＨ，Ｖ、パルス形成網へと接続されている。１０
は出力つがい鏡で。

それに向い合って別の鏡（図示せず）が、それからある
距１ＩｌＩＫ、レーザー腔の反対壁土にある。

１１は真空ポンプに連結された真空ダンプタンクである
ａ＠２図におけるレーザ一部品の番号・付けは、第１図
におけると同じである。

本発明を更に説明するために、若干の実施態様を非制限
的実施例として記述しよう。

１、装置？建造したが、その中で混合室Ｔｄ　８４　ｍ
ｌの容積を有していた。Ｂ混合室中へは適当なジェット
を通して、六弗化硫黄を２気圧の圧力から、ガス状水素
に１０気圧の圧力から、ヘリウムを１０気圧の圧力から
注入した。混合室内のその結果のガス状混合物は、混合
室内２００Ｔｏｒｒの停滞圧力で、８容積優の六弗化硫
黄、４容債粥の水素、８８容積％のヘリウムであった。

ガス状混合物はマツハ２，５超音波ノズルｔ−通し、６
５！Ｊ、ットル／秒ＮＴＰの流速で放電室中へ通した。

超音波ノズルののどの高さＴｒｉ９Ｂであった。矩形切
断面の放電室は２硼の高さと１０ｃｍの長さを持ってい
た。

放電室内の圧力は１２Ｔｏｒｒであった。そこで１．＊
ＩＥ気パルスが２ジユール６５００、ヘルツの周波数で
印加された。レーザー腔は流れおよび放電方向の双方に
対し横になっていた。

隙間は２０四であった。鏡の闇の距離は１００闘であっ
た。全反射体はガラス上の誘璽強化金であった。部分反
射体は誘電塗布セレン化亜鉛で２．８ミクロン近くで９
２％の反射率を持っている。双方の鏡が１ｍの曲率半径
を持っていた。結果のレーザー・パルスはＨＦバンドで
各約１．５ミリジユールであった。かくて、レーザーの
平均動力は約１０ワツトであった＠２、該装置と該作業
条件を使用し、ただ、六弗化硫黄を弗素で置換し、かつ
、混合室内ガス混合物に酸素１％を加えると、レーザー
の平均動力Ｖｉ１００ワット以上に増加する。装置は、
例えばｌ乃至ｌＯ気圧の定常圧に混合室内でして、一層
高圧で運転出来る。同じ反応物の比率で、質量流れに比
例する相応的により高い出力を与える。この場合、真空
ダンプタンクは必要でなく、消費ずみガスは大気へ対流
される。

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明によるレーザーを通る側部断面図である
。 第２図は明瞭にする之めに切り開いた同レーザーの等角
内である。 同　　　　　　安　　　達　　　　　　　　智へ Ｆｌｔ、、ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、混合室と、該室内に反応物を連続的に導入する手段
   と、該混合室からの出口を構成している超音波ノズルと
   、該ノズμの出口に置かれているレーザー腔と、該レー
   ザー腔内の該反応物へパルス化した電気放電を加えるた
   めの手段とを組合せて含んでいるところの高繰返し速度
   化学レーザー７ ２、混合室中へガス状反応物を導入する几めの手段を含
   むところの特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、超音波ノズルが矩形断面のものになっているところ
   の特許請求の範囲第１または第２項記載の装置。 ４、　　Ｌ’−ｆｌ！内に一対の鏡が設けられていると
   ころの特許請求の範囲第１項から第３項までの何れかに
   記載の装置。 ５、　レーザー腔の出口へ連結された真空ダンプタンク
   を含んでいるところの特許請求の範囲第１から４項まで
   の何れかに記載の装置Ｎ。 ６、はぼ前記し尼如くで、かつ、図面を参照して記述さ
   れた如き、パルス化運転モードで連続運転用の高繰返速
   度化学レーザー。 ７、　キロヘルツ繰返し速度でパルスｌｋａ用するため
   の手段を含んでいるところの特許請求の範囲寡１から５
   項までの何れかに記載の装置。 ８、望む反応物？、もし必要ならば稀釈剤または防止剤
   と共に、予め混合し、出来たガス状混合物を超音波ノズ
   ルを通して該混合物の燃焼速度よりも大なる速度にまで
   膨張させ、該混合物に化学反応を開始させる高速パルス
   化電気放電を加え、消費されたガスをに一ザー腔から換
   気するところの、高繰返し速度での連続レーザー化の方
   法。 ９、混合室内の定常状態圧力は大気圧以下であり、消費
   されたガスは、大気圧以下の圧力に維持されている気圏
   中に換気されるところの特許請求の範囲第８項記載の方
   法。 １０、　　混合室内の定常状態圧力は大気圧以上に維持
   、されて諭て、消費されたガスは大気中へ換気されると
   ころの特許請求の範囲第８項記載の方法。 １１、　　パルスの割合がキロヘルツ範囲にあるところ
   の特許請求の範囲第８乃至１ｏ項の何れかに記載の方法
   。 １２、反応物が水素または炭化水素燃料と組合せにした
   六弗化硫黄を不活性稀釈剤と共に含んでいるところの特
   許請求の範囲第８乃至１１項の何れかに記載の方法。 １３、反応物が弗素を水素またｔｉＳ化水素燃料と組合
   せにして、もし望むならば酸素および稀釈剤と共に含む
   ところの特許請求の範囲第８乃至１１項の何れかに記載
   の方法。 １４、反応物が塩素または臭素全水素と組合せにして含
   んでいるところの特許請求の範囲第８乃至１１項記載の
   方法。 １５、　　反応物が六弗化硫黄とアルカン、　ＡｓＨｌ
   　、　ＧｅＨ。 とを組合せにして含んでいるところの特許請求の範囲第
   ８乃至１１項記載の方法。 １６、反応物が二硫化炭素およびニセレン化炭素より選
   ばれた炭素含有分子であり、池の反応物が酸素、オゾン
   、亜硝酸ガスおよび二酸化硫黄より選ばれた酸素含有分
   子であるところの特許請求の範囲第８乃至１１項記載の
   過程。 １７、　　ガス停滞圧力が大気中への放ｔを許すに充分
   な程に高いところの特許請求の範囲第８項と第１０乃至
   １６項との何れかに記載の過程。 １８、ここに前述し、かつ、実施例を参照してほぼ記し
   た如き、高速化学レーザー化用過程◎