JPS6177379A - ガスレ−ザ−管 - Google Patents
ガスレ−ザ−管Info
- Publication number
- JPS6177379A JPS6177379A JP19915784A JP19915784A JPS6177379A JP S6177379 A JPS6177379 A JP S6177379A JP 19915784 A JP19915784 A JP 19915784A JP 19915784 A JP19915784 A JP 19915784A JP S6177379 A JPS6177379 A JP S6177379A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- discharge
- silicon carbide
- tube
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）発明の分野
この発明は、ガスレーザー管に関し、さらに詳しくは、
ガスレーザー管に内蔵された放電電極に関する。
ガスレーザー管に内蔵された放電電極に関する。
（ロ）発明の背景
上述のガスレーザー管において、ガスレーザーを長時間
に渡り安定して動作させるためには、適当な種類、圧力
のガスを満たした空間において、ガス分子の励起状態に
反転分布を生じさせると共に、誘起放出させて、グロー
放電を維持することが必要である。
に渡り安定して動作させるためには、適当な種類、圧力
のガスを満たした空間において、ガス分子の励起状態に
反転分布を生じさせると共に、誘起放出させて、グロー
放電を維持することが必要である。
一方、ガスレーザーのエネルギー変換効率は数％〜２０
％程度であり、放電路において電子との非弾性衝突によ
り励起されたガス分子は、誘導放出により、固有波長の
光子を放出した後も、基底レベルまで冷却されるため、
残りのエネルギーは他のガス分子やレーザー管壁との衝
突によって放出される。
％程度であり、放電路において電子との非弾性衝突によ
り励起されたガス分子は、誘導放出により、固有波長の
光子を放出した後も、基底レベルまで冷却されるため、
残りのエネルギーは他のガス分子やレーザー管壁との衝
突によって放出される。
上述のエネルギーの放出は発熱となり、ガス分子や管壁
の温度を上昇させることになり、これらの温度上昇はレ
ーザー光出力の低下をもたらし、甚だしい場合には、レ
ーザー管を構成する部品の熱歪が過大となり、レーザー
管を破壊するに至ることがある。
の温度を上昇させることになり、これらの温度上昇はレ
ーザー光出力の低下をもたらし、甚だしい場合には、レ
ーザー管を構成する部品の熱歪が過大となり、レーザー
管を破壊するに至ることがある。
この本うな発熱を除去し、レーザーを安定して動作させ
、殊に連続した光出力を得るために、レーザー管の外周
を水冷したり、あるいは管中を循環するガス自体を冷却
する等の方法が取られているが、いずれにしても、レー
ザー管を構成する部品の熱伝導率が高い程有利となるこ
とは明らかである。
、殊に連続した光出力を得るために、レーザー管の外周
を水冷したり、あるいは管中を循環するガス自体を冷却
する等の方法が取られているが、いずれにしても、レー
ザー管を構成する部品の熱伝導率が高い程有利となるこ
とは明らかである。
レーザー管を構成する部品の中でも、殊に放電電極は放
電電流が集中するため、温度の上昇が著しく、そのため
電極材質が蒸発し易くなり、ガスイオンの衝突によりス
パッタされることによって、電極表面の二次電子放射率
、局部電界強度、仕事画数等の変化を生じ、さらに放電
電流値の変動を起してレーザー光出力の変動の原因とな
り易いことは周知の事実である。
電電流が集中するため、温度の上昇が著しく、そのため
電極材質が蒸発し易くなり、ガスイオンの衝突によりス
パッタされることによって、電極表面の二次電子放射率
、局部電界強度、仕事画数等の変化を生じ、さらに放電
電流値の変動を起してレーザー光出力の変動の原因とな
り易いことは周知の事実である。
たとえば、第４図に示すように、平行平板型金属電極１
，１を用いる場合、その表面の一部に付着物などにより
放電を起し易い部分があると、局部的にＩＩｌ電を生じ
、その電流ｉｃにより回路中の安定抵抗Ｒ８に電圧降下
が生じ、電極１，１の表面間には、電源Ｖｐから安定抵
抗Ｒ３を介した一様な電圧ＶＣが掛かることになり、仮
に局部放電がアーク放電になった場合には、電圧Ｖｃは
ガスの電＊ｔ’ｉ圧程度の低い値となり、電極１．１の
他の部分では放電が起こり得なくなって、放電の偏在が
生じる。
，１を用いる場合、その表面の一部に付着物などにより
放電を起し易い部分があると、局部的にＩＩｌ電を生じ
、その電流ｉｃにより回路中の安定抵抗Ｒ８に電圧降下
が生じ、電極１，１の表面間には、電源Ｖｐから安定抵
抗Ｒ３を介した一様な電圧ＶＣが掛かることになり、仮
に局部放電がアーク放電になった場合には、電圧Ｖｃは
ガスの電＊ｔ’ｉ圧程度の低い値となり、電極１．１の
他の部分では放電が起こり得なくなって、放電の偏在が
生じる。
（ハ）発明の目的
この発明は、放電電極の少なくとも電極面を炭化硅素で
形成することで、電極の発熱を抑制し、均一な放電がで
きる放電電極を備えたガスレーザー管の提供を目的とす
る。
形成することで、電極の発熱を抑制し、均一な放電がで
きる放電電極を備えたガスレーザー管の提供を目的とす
る。
（ニ）発明の構成
この発明は、放電電極の少なくとも電極面を炭化硅素で
形成したガスレーザー管であることを特徴とする。
形成したガスレーザー管であることを特徴とする。
（ボ）発明の効果
この発明にＪ：れば、放電電極の少なくとも電極面を炭
化硅素で形成することで、電極面の耐熱性が高く耐スパ
ツタ性が高くなり、また線膨張率が小さいので、熱変形
と熱歪を抑制することができる。
化硅素で形成することで、電極面の耐熱性が高く耐スパ
ツタ性が高くなり、また線膨張率が小さいので、熱変形
と熱歪を抑制することができる。
したがって、ガスイオンの衝突で電極表面がスパッタさ
れることが防止され、このスパッタに基づくレーザー光
出力の変動がなくなる。
れることが防止され、このスパッタに基づくレーザー光
出力の変動がなくなる。
ざらにｉ膨張率がパイレックスガラスと等しいので、パ
イレックス管を用いたレーザー管においては電極の封じ
込みが容易になる。
イレックス管を用いたレーザー管においては電極の封じ
込みが容易になる。
しかも、電極面を炭化硅素で形成することで、電極面が
広い範囲の比抵抗を有する抵抗体となり、しかも、炭化
硅素自体の比抵抗が、微量添加物の量および成形加工法
により、広い範囲で調節可能な性質を持つので、炭化硅
素の電極自身が放電安定抵抗の作用を行なうことで、安
定抵抗の外側けが不要となり、ガスレーザー管の構造を
単純化することができる。また結果的に電極と安定抵抗
との距離がなくなることから放電が安定する。
広い範囲の比抵抗を有する抵抗体となり、しかも、炭化
硅素自体の比抵抗が、微量添加物の量および成形加工法
により、広い範囲で調節可能な性質を持つので、炭化硅
素の電極自身が放電安定抵抗の作用を行なうことで、安
定抵抗の外側けが不要となり、ガスレーザー管の構造を
単純化することができる。また結果的に電極と安定抵抗
との距離がなくなることから放電が安定する。
さらに、電極面の一部において放電が開始しても、電極
表面の他の部分の電位は必ず放電部分より高くなので、
電子やイオンは放電部分の周辺に広がって入射し、放電
領域を広げるように作用するので、ついには放電が全面
に及ぶようになり、たとえ、電極面の付着物、汚れ、微
小な変形等により、放電ギャップの放電維″持電圧が均
一でない場合にも、炭化硅素電極は連続した抵抗体であ
ることで、放電表面の電位に応じた電流密度分布が自動
的に実用される。
表面の他の部分の電位は必ず放電部分より高くなので、
電子やイオンは放電部分の周辺に広がって入射し、放電
領域を広げるように作用するので、ついには放電が全面
に及ぶようになり、たとえ、電極面の付着物、汚れ、微
小な変形等により、放電ギャップの放電維″持電圧が均
一でない場合にも、炭化硅素電極は連続した抵抗体であ
ることで、放電表面の電位に応じた電流密度分布が自動
的に実用される。
（へ）発明の実施例
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は線形放電のガスレーザー管を示し、第１図におい
て、ガスレーザー管１０は直線状に形成された管状部１
１と、この管状部１１に連設された角状の電極収納部１
２．１３が形成され、また管１０内に°は、たとえば炭
酸ガスのような適宜のガスが封入され、前述の電極収納
部１’２．１３には電極１４．１５が封入され、管状部
１１の両端部には反射１ｉ１６’、１７が対設され、一
方の反射鏡１６は、部分透過窓を兼ね、この部分透過窓
（反射鏡１６）から管１０内に生じたレーザーが外部に
照射される。そして管状部１１の外周部は適宜の手段に
よって冷却される。
て、ガスレーザー管１０は直線状に形成された管状部１
１と、この管状部１１に連設された角状の電極収納部１
２．１３が形成され、また管１０内に°は、たとえば炭
酸ガスのような適宜のガスが封入され、前述の電極収納
部１’２．１３には電極１４．１５が封入され、管状部
１１の両端部には反射１ｉ１６’、１７が対設され、一
方の反射鏡１６は、部分透過窓を兼ね、この部分透過窓
（反射鏡１６）から管１０内に生じたレーザーが外部に
照射される。そして管状部１１の外周部は適宜の手段に
よって冷却される。
上述の電極１４．１５は直流電源１９が接続されるが、
＋側の電極１４は炭化硅素によって形成され、−側の電
極１５はタングステン、モリブデン等の一般的な材料で
形成されている。
＋側の電極１４は炭化硅素によって形成され、−側の電
極１５はタングステン、モリブデン等の一般的な材料で
形成されている。
上述の＋側の電極１４を形成した炭化硅素と、一般的な
電極材料との特性を比較したのが、下記の表であるが、
この表から明らかなように、原子間の結合エネルギーを
溶融温度により比較した場合、耐熱金属であるタングス
テン、モリブデンに次ぐ大きさを持ち、耐スパツタ性の
高さを示す。
電極材料との特性を比較したのが、下記の表であるが、
この表から明らかなように、原子間の結合エネルギーを
溶融温度により比較した場合、耐熱金属であるタングス
テン、モリブデンに次ぐ大きさを持ち、耐スパツタ性の
高さを示す。
一方、線膨張率はパイレックスガラスと同じ程度に小さ
く、熱変形と熱歪の発生に対して有利である。
く、熱変形と熱歪の発生に対して有利である。
さらに、炭化硅素を放電電極として用いる場合の長所は
、炭化硅素が半導体であり、室温付近において０．１〜
１０１２Ωｃｍに及ぶ広い範囲の比抵抗を有する抵抗体
であることである。
、炭化硅素が半導体であり、室温付近において０．１〜
１０１２Ωｃｍに及ぶ広い範囲の比抵抗を有する抵抗体
であることである。
第２図は前述の電極１４．１５による放電状態の広がり
を示す説明図であるが、電源電圧■ｐ１極面電圧ｖ′ｐ
、部分放電電圧ＶＣ１部分放電電流ＩＣ１内部抵抗Ｒｅ
としたとき、 Ｖ′０ ＝Ｖ１１ ＝Ｖｃ ＋Ｒｅ −ｉｃの関係が生
じ、電極表面の一部分において放電が開始しても、電極
表面の仙の部分の電位は必ず放電部分より高くなるので
、電子やイオンは放電部分の周辺に広がって入射し、放
電領域を広げるように作用するので、ついには放電が全
面に及ぶようになる。
を示す説明図であるが、電源電圧■ｐ１極面電圧ｖ′ｐ
、部分放電電圧ＶＣ１部分放電電流ＩＣ１内部抵抗Ｒｅ
としたとき、 Ｖ′０ ＝Ｖ１１ ＝Ｖｃ ＋Ｒｅ −ｉｃの関係が生
じ、電極表面の一部分において放電が開始しても、電極
表面の仙の部分の電位は必ず放電部分より高くなるので
、電子やイオンは放電部分の周辺に広がって入射し、放
電領域を広げるように作用するので、ついには放電が全
面に及ぶようになる。
第３図は電流密度分布の最適化を示す説明図であるが、
電源電圧■ｐ１部分放電電圧Ｖｃ１． Ｖｃ２、部分放
電電流ｉｃ１． ｉｃ２ 、内部抵抗Ｒ１、Ｒ２、とし
たとき、 Ｖｃｌ＜Ｖｃ２ Ｖｃ１＋Ｒ１・ｉｃｌ ＝Ｖｃ２＋Ｒ２・１ｃ２＝Ｖｐ
の関係が生じ、電極１４の表面の付着物、汚れ、微小な
変形等により、放電ギャップの放電維持電圧が均一でな
い場合にも、炭化硅素電極１／Ｉは連続した抵抗体であ
るため、その放電表面の電位に応じた電流密度分布が自
動的に実現される。
電源電圧■ｐ１部分放電電圧Ｖｃ１． Ｖｃ２、部分放
電電流ｉｃ１． ｉｃ２ 、内部抵抗Ｒ１、Ｒ２、とし
たとき、 Ｖｃｌ＜Ｖｃ２ Ｖｃ１＋Ｒ１・ｉｃｌ ＝Ｖｃ２＋Ｒ２・１ｃ２＝Ｖｐ
の関係が生じ、電極１４の表面の付着物、汚れ、微小な
変形等により、放電ギャップの放電維持電圧が均一でな
い場合にも、炭化硅素電極１／Ｉは連続した抵抗体であ
るため、その放電表面の電位に応じた電流密度分布が自
動的に実現される。
また、上述のように、電極１４を炭化硅素で形成した場
合は、この炭化硅素が抵抗体であるため、゛安定抵抗と
なり、したがって電極１４と安定抵抗とが一体となり、
安定抵抗の外付けが不要となる。
合は、この炭化硅素が抵抗体であるため、゛安定抵抗と
なり、したがって電極１４と安定抵抗とが一体となり、
安定抵抗の外付けが不要となる。
そして電極１４と安定抵抗の距離が短くなり、放電が安
定する。
定する。
なお、高周波放電、パルス放電等においても電極が安定
抵抗を兼ねると、安定した放電状態が得られる。
抵抗を兼ねると、安定した放電状態が得られる。
また、炭化硅素による電極１４は、上述の実施例で示す
ように、全体をこの炭化硅素で形成するもよく、または
中心部材を一般的な材料で形成し、その表面を炭化硅素
でコーティングするもよい。
ように、全体をこの炭化硅素で形成するもよく、または
中心部材を一般的な材料で形成し、その表面を炭化硅素
でコーティングするもよい。
図面はこの発明の一実施例を示し、
第１図はガスレーザー管の概略断面図、第２図、第３図
はそれぞれ放電状態を示す説明図、第４図は従来の放電
状態を示す説明図である。 −〇 − １０・・・ガスレーザー管 １４・・・電 極−１〇
− 第４図 Ｖｐ
はそれぞれ放電状態を示す説明図、第４図は従来の放電
状態を示す説明図である。 −〇 − １０・・・ガスレーザー管 １４・・・電 極−１〇
− 第４図 Ｖｐ
Claims (1)
- １、放電電極の少なくとも電極面を炭化硅素で形成した
ガスレーザー管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19915784A JPS6177379A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | ガスレ−ザ−管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19915784A JPS6177379A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | ガスレ−ザ−管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6177379A true JPS6177379A (ja) | 1986-04-19 |
| JPH038590B2 JPH038590B2 (ja) | 1991-02-06 |
Family
ID=16403101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19915784A Granted JPS6177379A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | ガスレ−ザ−管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6177379A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6348832A (ja) * | 1986-08-19 | 1988-03-01 | Tokyo Electron Ltd | Ｃｖｄ装置 |
-
1984
- 1984-09-21 JP JP19915784A patent/JPS6177379A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6348832A (ja) * | 1986-08-19 | 1988-03-01 | Tokyo Electron Ltd | Ｃｖｄ装置 |
| JPH0588539B2 (ja) * | 1986-08-19 | 1993-12-22 | Tokyo Electron Ltd |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH038590B2 (ja) | 1991-02-06 |
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