JPS61283185A

JPS61283185A - 放電管

Info

Publication number: JPS61283185A
Application number: JP61129993A
Authority: JP
Inventors: アーサー　メイトランド; ヒュー　メノウン; クリストファー　ヴィンス　ニール
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1985-06-04
Filing date: 1986-06-04
Publication date: 1986-12-13
Also published as: GB8514058D0; GB2176335A; ATE57046T1; EP0212776A3; AU5829886A; GB8528175D0; AU582244B2; GB2176335B; EP0212776A2; EP0212776B1; DE3674506D1; US4794614A

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】意策上■旦爪立国本発明は放電管に関し、特に金属蒸気レーザーで使用す
るための金属蒸気放電管に関するが、これには限定され
ない。

従来技術金属蒸気レーザー放電管において、管の活性媒質は少く
とも一部分が、ネオン又はヘリといった緩衝ガス中の例
えば銅又は鉛のような金属蒸気でできている。従来のこ
の種の放電管では、気化して放電管の活性媒質の一部を
なすことになっている金属を、放電管の作動前に放電管
内に小片の形態で挿入する。管の作動の際、最初、緩衝
ガス中で放電が起こり、この放電の熱が金属片を気化さ
せる。しかしながら、かかる従来の放電管では問題が起
こる。金属片は、レーザーを放出したときレーザー窓に
付着し、また、装置の半期中或はレーザー作動中のポン
プ圧送中に真空ポンプに入る。

更に、溶融金属が放電管の断熱面に有害な影響を及ぼす
ことがある。もう１つの問題は、金属片が溶融したとき
、放電管の断熱面の内部に沿って、長さ及び形状の不揃
いな伝導路が形成されることであり、このことは、レー
ザー放電管或はレーザースペクトル源としての放電管の
作動に望ましからぬ影響を及ぼす。

光皿公旦負本発明は、改良放電管を提供しようとするものである。

本発明によれば、活性媒質の金属を気化前に所定位置に
保持する構造を有し、この構造の作用面のほぼ全体が、
管の使用中、金属蒸気を発散するように構成されている
金属蒸気放電管が提供される。活性媒質の金属は、本明
細書において「放電金属」という。「所定位置に保持す
る」ということは、放電金属が固体又は液体の状態にあ
るとき、放電金属の表面を実質的に同じ位置に保持する
ことを意味する。かくして、前記構造は液体金属表面の
位置を定め、また、個々の原子や分子が液体中で動くけ
れども、放電金属が構造から完全に気化するまで放電管
の作動中に亘って前記液体金属表面をほぼ同じ位置に保
つ。前記構造の一部である「作用面」というものは、放
電金属の状態の変化、例えば、液体状態から気体状態へ
、又はその逆の変化、が起こる表面を意味する。

咋朋本発明を用いることによって、放電金属を固体の形態に
あるとき、及び溶融しているときの両方の状態で所望の
位置に保持することができる。液体の形態にあるとき、
かくして、管内に望ましからぬ伝導路が形成されること
が回避される。

好ましくは、前記構造は、金属蒸気を分配するようにな
っている管の部分が更に精密に選定されるようにする複
数のセグメントを有する。多くの重要な金属蒸気レーザ
ーについて、例えばセラミックであるのがよい断熱管壁
との化学反応による金属蒸気圧の降下は、レーザーの性
能に有害な影響を及ぼす。セグメント構造を使用するこ
とによって、放電金属に対して露呈されている断熱壁の
区域が減少するため、この問題を著しく軽減することが
できる。しかしながら、構造は単一の連続作用面を有し
てもよい。

成る適用分野では、この構造は複数のセグメントのうち
の１つである電極を少くとも１つ有する。

有利には、放電金属を気化前に支持するように構成され
た「ディスペンサーブロック」と呼ばれる少くとも１つ
のブロックを有する。ディスペンサーブロックは気化さ
れるべき放電金属を位置決めし、且つ金属蒸気を放電領
域に分配するように構成されている。好ましくは、放電
金属の材料は、ディスペンサーブロックを放電管に位置
決めする前にディスペンサーブロックを溶融金属中に置
くことによって、液体金属が材料に吸い込まれるように
、多孔質である。有利には、この材料はディスペンサー
陰極に使用することのできる種類の焼結タングステンで
ある。ディスペンサーブロックは、任意の適当な形体で
あるのがよいが、通常は、放電管の長手方向軸線を中心
として同軸に位置決めすることのできる中空シリンダの
形態である。

変形としてし・かも有利には、前記構造は複数の同心の
シリンダを有し、それらの同心のシリンダのうちの少く
とも１つは複数の貫通孔を有し、これは通常は金属製の
細目網である。シリンダは円形断面を有する必要はなく
、その周囲に亘って連続していなくてもよい。好ましく
は、構造はモリブデン類の細目網でできた内シリンダと
、モリブデン類の外シリンダとを有するが、もちろん、
タンタルのような他の耐熱金属を用いることもでき、内
シリンダと外シリンダとの間には放電金属でできた中間
シリンダがある。かかる構造は熱容量及び質量が比較的
小さなものである。表面張力が溶融した放電金属を構造
の内部まで引出し、そこで細目網から気化する。

好ましくは、放電管は前記構造のほぼ全体を取囲む放射
線遮蔽体を有し、それによって放電管の保温特性を改善
し、約２（１１）０℃程度の温度を保つことができる。

放射線遮蔽体を適当に位置決めすることによって、構造
の作用面をほぼ一定の温度に保つことができる。

好ましくは、管の長手方向軸線に対して横方向に配置さ
れ且つ前記構造を支持する突出部を有する環状支持体が
提供され、有利には、この支持体はその平面と直角をな
した突出部を有する。これらの突出部は前記構造の支持
に加えて、セラミック類のスペーサを支持することがで
きる。環状支持体は、エンベロープと放電管との間の熱
インピーダンスが小さいように、薄いのが好ましい。こ
のため、この構造は他の方法で可能であるよりも更に迅
速に、必要な作動温度を達成することができる。大きな
温度勾配によるエンベロープの熱的に誘導された応力も
また減少する。

尖施炭本発明を、添付図面を参照して以下に例示として説明す
る。

第１図を参照すると、金属蒸気放電管はセラミック類の
エンベロープ１を有し、このエンベロープ内には複数の
モリブデン類の支持体２．３．４及び５が配置されてい
る。モリブデンの支持体のうちの１つの支持体２を第２
図、第３図、及び第４図により詳細・に示す。この支持
体は形体がほぼ環状であり、突出部を幾つか持っている
。これらの突出部のうちの４つ、６．７．８及び９は、
支持体のまわりに９０°間隔で配置され且つその平面内
にある。これらの突出部は、支持体が、放電管の長さ方
向軸線Ｘ−Ｘと交差するようにスペーサをエンベロープ
１内に位置決めするのに役立つ。

また支持体２は８つの突出部を更に有し、これらの突出
部のうちの４つ、１０．１１．１２、及び１３は、支持
体２の平面に対して一方向に９０゜折り曲げられ、他の
４つの突出部１４．１５．１６、及び１７は支持体２０
の平面に対して逆方向に９０”折り曲げられている。

支持体２及び３は、放電金属が装填された焼結タングス
テンの多孔質のディスペンサーブロックを位置決めし且
つ支持するようになっており、放電金属の蒸気は、活性
媒質の少くとも一部をなる。

ブロックは中空シリンダ１８として形成され、且つこの
ブロックは軸線Ｘ−Ｘを中心として同軸に配置されてい
る。このシリンダ１８は両端に押縁１９及び２０の形成
された減幅領域を有し、これらの押縁はシリンダ１８を
支持体２及び３に対して位置決めする。支持体４及び５
は、放電金属が装填された焼結タングステンの別のシリ
ンダ２１を同様に支持し且つ位置決めする。シリンダ１
８及び２１は、他のディスペンサーブロック（図示せず
）と−緒に以下に説明するように放電管の作動中放電金
属を所定位置に保持する構造のセグメントを形成する。

支持体２．３．４、及び５の外周のまわりの突出部はシ
リンダ１８及び２１を分離するセラミックスペーサ２２
．２３、及び２４を位置決めする。

′これらの突出部は、モリブデン箔の円筒形熱遮蔽体２
５．２６．２７、及び２８を支持し、これらの熱遮蔽体
はシリンダ１８及び２１を実質的に取囲み、管の作動中
放電が起こるエンベロープ１の容積内に熱を保持するよ
うになっている。

シリンダ１８は多孔質であり、エンベロープ１に挿入す
る前に所望の溶融金属に浸される。この溶融金属はシリ
ンダ１８の孔に入り、それらの孔で保持される。゛次い
でシリンダ１８をエンベロープ１に挿入する。構造を形
成するシリンダ２１及び他のシリンダは同様に処理され
て放電金属が装填される。

管の作動の際、はぼ軸線Ｘ−Ｘに沿った放電が最初にエ
ンベロープｌ内の緩衝ガス中につくられ、内部温度を上
昇させる。温度が上昇するにつれて、放電金属の蒸気圧
が所望の作動値まで上昇し、放電金属はその温度で溶融
する。表面張力がシリンダ１８及び２１内に溶融した放
電金属を保持し、かくして、溶融した放電金属を所定位
置に保持する。金属蒸気は、シリンダ１８及び２１の作
用面のほぼ全体から実質的に軸線Ｘ−Ｘに沿った放電領
域に発散され、この金属蒸気はこの放電領域で活性媒質
の少くとも一部をなる。蒸発させるこ上の他に、スパッ
タリングは金属原子又は分子をディスペンサーブロック
から放電領域に移送する上での重要な工程である。

第５図を参照すると、別の金属蒸気放電管は第１図を参
照して説明した金属蒸気放電管と同様であり、この放電
管は、放電金属を所定位置に保持する焼結タングステン
の複数の中空シリンダ２８及び３０、（他のシリンダは
図示せず）を有する構造を持っている。しかしながら、
これらの中空シリンダ２９及び３０は、各端に減幅区域
を持っていない。この実施例では、シリンダ２９及び３
０は支持体３−１．３２．３３、及び３４で支持され、
且つ第１図の実施例の支持体の上に追加の突出部３６を
持っている。支持体３２を第６図、第７図及び第８図に
詳細に示す。支持体３２は、その内周に配置された４つ
の別の突出部３５．３６．３７、及び３８を有し、これ
らの突出部はその平面に対して直角に曲げられている。

これらの追加の突出部３５．３６．３７、及び３８はシ
リンダ２９及び３０を位置決めする。

第９図を参照すると、別の金属蒸気放電管は第５図に示
す支持体と同様の支持体３１．３２．３３及び３４を使
用するが、放電金属を所定の位置に保持する構造は、焼
結タングステンのディスペンサーブロックの代わりに複
数の同心のシリンダを有する。こ・の構造はモリブデン
の細目網でできた内シリンダ３９と、放電金属の中間シ
リンダ４０と、放電金属が溶融したときにこれを所定位
置に保持するモリブデンの外シリンダ４１とを有する。

放電金属はモリブデンの細目Ｎ４３９の表面で蒸気とし
て発散される。金属がこの表面で気化されるにつれて、
更に多くの金属が構造の内部から表面張力によって引出
される。

放電金属を所定位置に保持する構造は、第１０図及び第
１１図に示すような、全体に横方向の複数のセグメント
から成るのがよい。これらの図面に示されている金属蒸
気放電管は、放電金属が装填されている焼結タングステ
ンでできたディスク状のディスペンサーブロック４２．
４３、及び４４を有し、これらのブロックは管のＸ−Ｘ
軸線に沿ってほぼ横方向に配置されている。

第１２図及び第１３図を参照すると、放電金属を所定位
置に保持する構造は、放電管のＸ−Ｘ軸線を中心として
非対称であるのがよい。図示の金属蒸気放電管では、複
数のディスペンサーブロック４８及び４９は部分的に円
筒形であるだけであって、エンベロープ１の内周の全体
には延びていない。

各構造が複数のセグメントを有する構造を示す第１図な
いし第１３図を参照して本発明の実施例を上述したけれ
ども、連続形状の構造を使用することもできる。かかる
構造は、第１４図に示す放電管に入っており、且つ放電
金属を装填した焼結タングステン製のディスペンサーブ
ロック５０を１つだけ有する。ディスペンサーブロック
５０は円筒であり且つ放電管のエンベロープ１に同軸に
配置されている。この実施例では、ディスペンサーブロ
ック５０は、陰極として作用するように接続され、ディ
スペンサーブロック５０とエンベロープ１は孔５１及び
５２を夫々有し、陽極ロッド５３がこれらの孔を貫通し
ている。

放電管に用いる構造の寸法は、管の活性媒質管の圧力、
及びパルスモードで作動するか、連続波モードで作動す
るかによる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による金属蒸気放電管の一部の長手方
向断面の概略図であり、第２図は、第１図の放電管の部品の立面図であり、第３図は、第２図の■−■線における側面図であり、第４図は、第２図に示す部品の斜視図であり、第５図は
、本発明による別の放電管の一部の長手方向断面図の概
略図であり、第６図は、第５図の放電管の部分の立面図であり、第７図は、第６図の■−■線における図であり、第８図
は、第６図に示す部品の斜視図であり、第９図は、本発
明による更に別の放電管の長手方向断面図の概略図であ
り、第１０図及び第１１図は夫々、本発明による金属蒸気放
電管の一部の長手方向断面図の概略図及び横方向断面図
の概略図であり、第１２図及び第１３図は夫々、本発明による放電管の一
部の長手方向断面図の概略図及び横方向断面図の概略図
であり、第１４図は、同一の部品には同一の参照番号が使用され
ている、別の金属蒸気放電管の一部の長手方向断面図の
概略図である。１・・・エンベロープ、２．３．４．５・・・支持体、
１８．２１・・・ディスペンサーブロック、２５．２６
．２７．２８・・・熱遮蔽体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）活性媒質の金属を気化前に所定位置に保持する構
造を有し、前記構造の作用面のほぼ全体が、管の作動中
、金属蒸気を発散するように構成されていることを特徴
とする金属蒸気放電管。
（２）前記構造が複数のセグメントを有することを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項に記載の放電管。
（３）前記構造が少くとも１つの電極を有することを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項に記
載の放電管。
（４）前記構造が、前記金属を気化前に支持するように
構成された材料のディスペンサーブロックを少くとも１
つ有することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項、
第（２）項、及び第（３）項のうちのいずれか１項に記
載の放電管。
（５）前記材料が多孔質であることを特徴とする特許請
求の範囲第（４）項に記載の放電管。
（６）前記材料が焼結タングステンであることを特徴と
する特許請求の範囲第（４）項又は第（５）項に記載の
放電管。
（７）前記ディスペンサーブロックが中空シリンダであ
ることを特徴とする、特許請求の範囲第（４）項、第（
５）項及び第（６）項のうちのいずれか１項に記載の放
電管。
（８）前記ディスペンサーブロックがその一端に減幅領
域を持っていることを特徴とする特許請求の範囲第（７
）項に記載の放電管。
（９）前記ディスペンサーブロックが、前記放電管の長
手方向軸線に対して実質的に横方向に配置されたディス
クであることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項、
第（５）項及び第（６）項のうちのいずれか１項に記載
の放電管。
（１０）前記構造が複数の同心のシリンダを有し、これ
らのシリンダの少くとも１つが複数の貫通孔を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）
項に記載の放電管。
（１１）前記構造が、耐熱金属の細目網でできた内シリ
ンダと、耐熱金属でできた外シリンダと、これらのシリ
ンダの間にある、蒸気が活性媒質の少くとも一部を形成
するような金属でできた中間シリンダとを有することを
特徴とする特許請求の範囲第（１０）項に記載の放電管
。
（１２）前記耐熱金属がモリブデンであることを特徴と
する特許請求の範囲第（１１）項に記載の放電管。
（１３）前記構造のほぼ全体を取囲む放射線遮蔽体を有
することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第
（１２）項のうちのいずれか１項に記載の放電管。
（１４）放電管の長手方向軸線に対して横方向に配置さ
れた環状支持体を有し、この環状支持体は構造を支持す
るように配置された突出部を有することを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項乃至第（１３）項のうちのいず
れか１項に記載の放電管。
（１５）前記支持体がその平面に対して直角に配置され
た突出部を有することを特徴とする特許請求の範囲第（
１４）項に記載の放電管。
（１６）前記突出部が、前記構造の部品間に間隔を隔て
るように配置されたセラミックスペーサを支持すること
を特徴とする特許請求の範囲第（１４）項又は第（１５
）項に記載の放電管。