JPS62221172A - 磁気的に高められた放電を利用するレ−ザ−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】 （発明の背景） 本発明の背景を２部に分けて説明する。

（発明の分野） 本発明は気中放電発生装置に係るものであり、更に詳し
くいえばレーザー増巾部として使用する新規な気中放電
構造体に係るものである。

（先行技術の説明） 気中放電を安定に維持するという問題により。

又はレーザーキャビティに均一に気中放電を充満させる
という問題によりガスレーザーの設計は厳しい制限をう
ける０例えば、トランスバースフロー又は横流式炭酸ガ
スレーザーは、グロー放電からアークに放電が変化する
「アークアウト」問題をしばしば呈する。又、放電は円
筒管を一様に満たすことはできても、他の形状の管を満
たすことはできない、更に、高圧でパルスモードで動作
するレーザーは、均一な放電を生ぜしめるため特別にガ
スをあらかじめ電離しておかなければならないことがし
ばしばある。

従来から炭酸ガスレーザーは５つのカテゴリーに分けら
れている。最も普通の構造は「スローフロー又は貫流式
放電管」として一般に知られているものである。この構
造のものでは１メートル当り最大約７５ワツトの出力し
か得られない、炭酸ガスレーザー装置の第２のカテゴリ
ーに属するものは「対流」レーザー装置であり、これは
複雑になる代りに出力は大きくなる。

第３のカテゴリーに属するものは、ロケットニンジン技
術を利用する「ガスダイナミック」レーザーであり、こ
れは一般に商業的に利用するには適当ではない、第４の
カテゴリーに属するものはｒＴＥＡＪ　レーザーとして
知られているもので、パルス型レーザーとしてだけ適し
ている。第５のカテゴリーに属するものは「導波」レー
ザーであり、これは１００ワツト以下の用途に最適と考
えられる。

これらの異なるカテゴリーのレーザーを説明していく上
で注意すべきことは、カテゴリー間の主たる相違はレー
ザー増巾部に使用される構造に認められるということで
ある。換言すれば、普通すべてのレーザーは、程々の作
動要素、例えば光学システム、電源、レーザー増巾部等
を含んでいる。しかし、設計上の最も大きな相違はレー
ザー増巾部の構成方式において生じ、そのため種々のカ
テゴリーのレーザーはレーザー増巾部に使用される設計
の仕方によって性格的にはっきり区別できる０例えば、
増巾部はレーザー発振器とレーザー増巾器の両方の要素
として使用される。電気的に励起されるガスレーザーで
は、レーザー増巾部の重要な要素は放電装置である。レ
ーザー以外の分野でも放電は重要な要素である０本文に
開示された新規な放電装置は、新しいレーザー増巾部の
設計を可能とするものである。

従来技術については以下の文献を参照されたい。

（１）本出願人が取得した米国特許第４，４２４．６４
６号、「らせん対流レーザー」　；（２）　　シー・ジ
ェイ争ブツェク他、アプライドフィジックス　レターズ
、第１６巻、第８号（１９７０）。

（３）　　エイチ・ジェイージェイ番セクイーン他、ア
プライド　フィジックス　レターズ、第３７巻、１３０
頁（１９８０）； （４）　　エイチ・ジェイΦジェイ・セクイーン他。

アプライド　フィジックス　レターズ、第３９巻、２０
３頁（１９８１）； （５）　　シー・イー・キャパック他、ジャーナルオン
　アプライド　フィジックス、第５２巻、４５１７頁（
１９８１）； （６）シー・イー・キャパック他、アプライドフィジッ
クス、Ｂ２６巻、１６１頁（１９８１）； （７）　　エイチ・ジェイφジエイ・セクィーン他、ア
プライド　オプティックス、第２４巻、第９号（１９８
５）； （８）　　エヌ・ウメダ他、アプライド　オプティック
ス、１９４４２　（１９８０）； （９）　　ニス・オノ他、レビュー　オン　サイエンテ
ィフィック　インスツルメンツ、第５４巻、１４５１　
（１９８３）； （１０）米国特許第３．４３５．３７３号；そして（１
１）米国特許第４．０７７．０２０号先行技術（１）、
（２）は、横方向に流れるガス流内で、円筒空間内で放
電を安定にするための磁界を示している。

先行技術（３）、（４）、（５）、（６）。

（７）は、すべてカナダのアルバータ大学のグループに
より発表されたものである。これらの文献は「磁気的に
安定している電極」をつくる２つの方法を扱っている。

放電内で交叉している電界と磁界とを使用しているが、
放電は望ましくない程に高い電力密度と低い冷却率とを
呈し、そのため拡散冷却レーザーに使用するには不適当
である０本発明と比較してその設計の差異は、（１）主
境界面に垂直に電界ベクトルを向けていること；　（２
）放電空間内の主境界面に平行に磁界を向けていること
；　（３）導電性の主表面を利用していることである。

先行技術（８）は「トランスバース　ジ−マンレーサー
」を扱っている。このクラスのレーザーも本発明と相違
している。キャビティ空間が異なり、狙いが異なり、電
界の形態が異なり、そして磁界の形態が異なるからであ
る。

先行技術（９）は炭酸ガスレーザーのサイドアームにガ
ス循環用の小型電磁ポンプを設けることを提案している
。

これらの先行技術と対比して、本発明は、電気的に安定
していない条件下で、又は放電が所望空間を均一に満た
していない条件下で均一な放電をつくる新しい方法と装
置とを教示している。本発明が更に教示していることは
、この新しい型の放電を分子レーザー、例えばＣ０２レ
ーザーの構造に適用することである。Ｃ０２レーザーに
適用すると、そのレーザーは新しいカテゴリーのＣｏ２
レーザーとなり、その商品名は「マツケン放電レーザー
」　（“Ｍａｃｋｅｎ　　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　　Ｌａ
５ｅｒ”）となろう、その特徴は、スローフロー又は貫
流式放電管レーザーと比較して単位長当りの出力は大き
くなっており、しかも環流レーザーの場合のような急速
に流れるガスを必要としないということにある。

（発明の要約） 本発明に従うレーザー装置の増巾部の新規な構造は、表
面の寸法に比して近接して間隔をあけて向き会う２つの
表面が、全体として境界を定めているキャビティを、含
んでいる。これらの表面に垂直に磁界をつくる。電極の
設計とキャビティの形とが電界の形を定めているが、そ
のようにして形を定められた電界は、磁界ベクトルと電
界ベクトルとの両方に対して垂直な方向に比較して、磁
界に平行な方向において狭くなっている。電極は通常２
つの長い領域を限定している。これらの領域は、反対に
荷電した２列の電極を分離している距離よりも、かなり
長い距離にわたってのびている。これらの長い領域を横
切って放電が発生するとき、磁界は放電内の荷電粒子に
力を作用して電極領域の下方へ、先の方へ放電を移して
いく、ある磁界の強さ以下では、この作用効果は２つの
長い電極の下方へ先の方へ動いていく一連の放電として
現われてくる。ある磁界の強さ以上では、放電は一様で
、そして非常に安定してくる。放電が比較的狭い、巾広
のキャビティの中へ入り込むと、ガスからの熱除去率は
著しく増大し、そしてＣＯ２レーザーのような熱的に制
限されるレーザーを扱うとき単位長当りの出力をかなり
高めることができる。第１の実施例では、２つの全体と
して平坦な表現を使ってキャビティを形成し、別の実施
例では２つの同心円筒を使ってキャビティを形成してい
る。

本発明の他の目的や利点は、同じ要素を同゛じ数字で示
している添付図を参照しての以下の説明から明らかとな
ろう。

（好ましい実施例の説明） レーザーに使用できるこの新規な放電装置の背景を説明
する。先行技術の放電装置は多くの場合不安定であり、
不安定でさえなければレーザー増巾部を構成するのに望
ましいものではあった。このような放電装置では、ガス
圧を高くし、又は電流を大きくすると放電は、ガス媒体
を適正に励起するには不適当なアークとなる。それ故、
パルス式ガスレーザーは本発明から利益を得ることがで
きる。

本文で説明する新しい型の放電は本発明に従って矩形表
面のような２枚の近接したプレート間の空間を一様に満
たす、プレートを冷却すると、これらのプレート間のガ
スからの熱除去率は等長の気中放電管と比べてアスペク
ト比（プレートの分離距離でキャビティの巾を除した比
）にほぼ比例して増大する。

熱除去率を高めることができるということは直ちに、Ｃ
Ｏ２レーザーのような熱時に制限されているレーザーの
出力を高めるということになるのである。２枚の平らな
プレートにより境界を定められている構造の両端に電極
を配置するだけでは気中放電はその全空間を満たすこと
はない、放電はほぼ円形断面を保持し、その直径は２枚
のプレートの分離により定められ、放電はあちらこちら
にのび、そのためレーザーパワーを抽出する問題を更に
複雑にしている。

もし平らなプレートを使用し、他には何も手の込んだこ
とをしないでレーザーをつくろうとすれば、レーザーの
出力は冷却式円筒管内の放電よりも単位長当り小さくな
ってしまうこととなろう。

好ましい実施例として、炭酸ガスレーザーの増中部へ新
型式の放電装置を適用した構造を説明することとする。

しかし当業者には明らかなことであるが、この技術は放
電装置を必要とする他の装置にも適用できる。

添付図中特に第１ないし３図を参照する。これらの図に
はレーザー装置の、全体を１０で示しているマツケン放
電増市部が示されている。この放電増巾部１０は全体と
して箱状の矩形のサンドイッチの形をしたエンベロープ
、すなわち包囲体として形成され、巾方向と長さ方向と
の両方で近接している２つの向きあう表面１６．１８を
含む、これらの表面は後述するファンクションを遂行す
るため十分に電気的に絶縁性である。

１６．１８の好ましい材料は磁器、セラミック又はガラ
スである０表面１６はプレー）１２で、そして表面１８
はプレート１４で裏打ちされている。これらのプレート
は表面１６．１８の支持体となっており、そのため適当
な材料でつくることができ、表面１６．１８と同じ材料
、例えばガラスでつくってもよい、しかし、プレート１
６，１８は熱を伝えるのが望ましいので、これらのプレ
ートは金属であるのが好ましい、好ましい実施例では、
プレートｉＢ、１８は後述する理由からスチールのよう
な強磁性材料からつくる。

プレート部材１２．１４は十分に高い熱伝達性を有し、
プレート１２において熱冷却チャンネル３４Ａ　、３４
Ｂを、そしてプレート１４において熱冷却チャンネル３
７Ａ、３７Ｂを、それぞれ形成できるだけの厚みがある
。パイプ（図示せず）をこれらの冷却チャンネルへ接続
して、冷却液をチャンネルに流してプレート１２．１４
を冷却し、そして究極的には熱伝導によりキャビティ２
４の壁の主部分を形成している表面１６．１８を冷却す
る０図に示し、説明したような適当な冷却手段を表面１
６．１８に設けるためにどのような便宜的な方法を利用
してもよい。

全体として矩形のキャビティ２４を形成するように位置
決めした支持部材２０．２２により表面１６．１８を離
して保持する。このキャビティは２つの開いた端を有し
ているけれども、ここに説明している放電装置の部分と
なるものではないが、他の部材により真空密のエンベロ
ープすなわち包囲体を形成することも考えられる０例え
ば、レーザーミラー５４　、５６　（第３図）は真空包
囲体の部分を形成できる。キャビティ２４の空間にはガ
スを充填し、このガスはこの例では炭酸ガス、窒素そし
てヘリウムの混合である。

適当な磁界発生手段として永久磁石２６．２８を設ける
。磁石２６．２８はプレート１２．１４の面にほぼ垂直
に磁極を揃えて配置する。すなわち、第１．第２図に示
すように、下方の磁石２８の北極はプレート１４に接し
、上方の磁石２６の南極はプレー）１２に接し、これら
の極性は磁石２６．２８上に示すように普通の表記法に
よりＮとＳで示している。第２図の矢４２は磁界の方向
を示す、磁石２６．２８の大きさは磁界の発生を容易と
するためプレート部材１２．１４の大きさに近いのが好
ましい、これらの磁石２６　、２８は、比較的廉価なバ
リウム鉄酸化物セラミック磁性材料等から形成した永久
磁石でよい、他の装置を使って所要の磁界を発生しても
よく、他の装置とは例えば他の永久磁石、直流電磁石又
は交流電磁石である。要するにその目的は１表面１６，
１８に少なくとも主ベクトル成分が垂直な磁界をキャビ
ティ２４内に発生することである。磁石２６．２８がつ
くる磁界をより均一としなければならないときは、プレ
ートをスチールからつくると磁界が非常に一様になる。

好ましい実施例では、スチールプレート３０，３１，３
２．３３　（第２図）はほぼ矩形の管を形成しており、
そして磁石や他の部品を包囲している。他の部品をよく
示すために、プレート３１．３３は第１，３．４図には
示されていないが、プレー）３１，３３は３゜とほぼ同
じ長さである。この強磁性管状構造体（矩形として示さ
れているが、他の形でもよい）は、２６の北極から出て
、２８の南極に入る磁石線に対して磁気抵抗の低い磁路
を与えている。この磁路は好ましい実施例の部分ではあ
るが１本発明の機能に対して絶対に必要というものでは
ない、８１路の機能は磁石２６．２８の寸法や費用を最
小とするためであり、磁界を構造体ｌｏへ閉じ込めるた
めのものだからである。プレート３０゜３１．３２．３
３を除去するのであれば磁石２６．２８ははるかに強力
としなければならなくなる。

第３図に示すように、プレート１２と磁路要素３１．３
３との間に間隙をつくることが重要である。プレート１
４も同様の形とすべきである。もしこれらの間隙がなか
ったらば、電気的「短絡」に相当することが生じて、キ
ャビティ２４に磁界は発生しないこととなる。

側壁部材２０．２２を適当な非磁性材料でつくるのが好
ましい、壁部材２０．２２も相互から電気的に絶縁され
ている。これらの側壁部材は表面１６．１８の間に間隔
を保ち、電極構造体を支持している。この電極構造体は
第１と第２の同じ電極の組を含んでおり、これらの組は
３６．３８で示されており、各組の電極には添字を付し
て、３６Ａ、３６Ｂ・・・のようにして示している。電
極の組３６は、相互に平行に配列され、そして側壁部材
２０を通ってのび、そして側壁部材２０により支持され
ている。同様に、電極の組３８の電極も相互に平行であ
り、電極の軸方向で組３６の対応する電極と揃っており
、電極の組３８は側壁部材２２を通ってのび、そして側
壁部材２２により支えられている。しかし、電極は側壁
部材２０．２２と電気的に接触してはいない、もし電極
の組が３６がカソードであれば、他方の電極の形は好ま
しいが必要ではない。

第３図を参照する。各組３６．３８の電極はキャビティ
２４内へ等距離だけ入り込んでおり。

電界３９を形成している。第３図で見て、キャビティ２
４の下端に隣接して補助電極４０を設ける。この電極４
０は放電を開始させるために使用されるシングル電極又
はマルチプル電極を表わしている。この作用については
後述する。

もし必要であれば、電気的に適当なバラスト、例えば抵
抗を電極に設ける。抵抗４６Ａ−４６Ｌは電極３６Ａ−
３６にモして４０と直列に接続されている。抵抗４８Ａ
−４８Ｌは電極３８Ａ−３８にモして４０と直列に接続
されている。抵抗４６の他端は適当な電源の端子５０へ
電気的に接続されており、抵抗４８の他端も電源の他方
の端子５２へ電気的に接続されている。この例では、端
子５０は負であり、そして端子５２は正である。

電気的そして磁気的極性は例示に過ぎない。

抵抗４６Ａ−４６Ｌそして４８Ａ−４８Ｌは長い電極領
域を定めていることを強調しておく、多数の電極３６Ａ
−３６にの線形アレーを単一の電極、例えば適当な導体
ロッドで置換えてもよい。

最適の作動を得るには電極３６Ａ−３６にの先端が形成
する空間におけるポイントをロッド電極が通過するよう
にロッド電極を配置して、それにより同じ長い電極領域
にわたってロッド電極がのびているようにする。これら
のロッド電極を電源の正端子とぶ負端子とへ接続する。

最適の電極形状は当業者が実験的に定めることができる
。

第３図において、レーザーミラー５４，５６はキャビテ
ィ２４の両端に隣接して示されている。

これらのミラーは基準点として示されている。この矩形
の形状とするのに適しているミラーは本発明の要旨外の
ものである。別のやり方として、キャビティ２４の端を
、ミラー５４．５６の位置に配置した完全に透明な窓で
閉じることもできる。外部で発生したレーザービームを
これらの窓を通して増巾部１０により増巾する。いずれ
にせよ、キャビティ２４は適当に密封されてその中に混
合ガスを含むエンベロープすなわち包囲体として働かせ
る。

第３図を再び参照する。直流電源を端子５０゜５２に接
続する。端子５２が正であり、そして第１．２図に示す
ような極を有する磁石２６　、２８が発生する磁界の方
向４２で、電極３６Ａへ電極４０が近接しているとキャ
ビティ２４の端で放電を開始し、キャビティでは磁界の
作用が連続的に新しい放電を発生していく、その場合、
横方向への放電が第１組３６の電柱と第２組３８の電極
との間で現われ、磁界の作用はその放電に力を作用させ
るようなものであｇ、適正状態であればキャビティの少
なくとも選択された空間においては磁界の作用によりこ
れらの個別の放電は第３図で矢で示した方向に掃引して
いく、この状態を「個別に動く放電」と称する。

キャビティの形とガス圧とに対しである磁界強度では、
放電はキャビティを満たすように広がるようにみえるが
、電極間につくられる放電は、第１．３図に示すような
個別に動く放電の間のボイド又は空間を急速に移してい
く、これらの個別の放電は５８Ａ、５８Ｇ、５８ＥΦ・
・５８にで示している。第３図に示す大きさよりも大き
ｌ、％強度の磁界では１個別の放電は一緒になって第４
図に示すように１つの均質な放電になる。第４図の破線
５７は、均一放電状態に到達すると電子がたどる路を表
わしている。

これらの放電状態はどちらも実験により観察されている
。急激に動く個別の放電をつくるだけの強度の磁界があ
ると、これらの個別の放電が動くスピードは磁石２６．
’２８によりつくられる磁界の強度と、キャビティ２４
の混合ガスの圧力と組成とにより異なってくる。

炭酸ガスレーザーに普通使用される炭酸ガス１７％、窒
素２３％、ヘリウム６０％の混合ガスでは、キャビティ
２４内の放電の運動速度は次のようになる。

Ｖ＝１２５Ｂ／Ｐ（式１）。

ここで、■は放電の運動速度（ｃｍ／５ｅｃ）。

Ｂは磁界の強度（ガウス）。

Ｐは全ガス圧（トル）。

例として、もしガス圧が１４．２トルであり、そして磁
界強度が３００ガウスであると、放電の横移動速度は２
６ｍ／ｓｅｃとなる。上式は流れるガスに向って１つの
放電が上流へ動く場合の測定に基礎を置いている。マツ
ケン放電を確立する磁界において、実験によれば上式は
成立しない。

その理由は個別の放電の前縁が後縁よりも速く動くから
である。このことは放電がキャビティを下方へ進むにつ
れて放電の巾が広がつｊていくことを意味している。こ
のことが個別の放電が一緒になって１つの均質の放電と
なるメカニズムとなっているように考えられる。

磁力が放電中の電子に主として作用する。これは、電子
がそれよりもはるかに重い電離した原子や分子よりも何
倍も速く動くということによるのである。速度Ｖで走る
電荷Ｑの粒子に磁界強度Ｂが作用したときの力Ｆｍは次
式によって与えられる。

Ｆｍ＝ＱＶＸＢ　（式２）。

ここで×は「クロス」として参照される数学の記号であ
る。この式から力は荷電粒子の速度Ｖに比例する。電子
は正に帯電したイオンよりも１００倍以上も速く走るの
で、磁界が働かす力は電子に表われ、そしてこの力は個
々の電子の速度に比例する。

電極の長さに沿って下方に個別の放電が急速に動いてい
るときの磁界強度においては、仮定であるが、個別の放
電の横断方向に電荷は次のように分布している。すなわ
ち、電子は動いている放電の前縁近くに集まろうとし、
正に帯電したイオンは動いている放電の後縁に沿って引
きずられていく、磁界強度を増大していくと、これも仮
定であるが、放電の運動の速さが大きくなり、電界ベッ
ドに対する放電の角度が変化し、そして個別の放電にお
（する負に帯電した前縁と正に帯電した後縁との間の分
離距離が増大する。磁界強度のある臨界値以上で、１つ
の放電の前縁における電子は隣りどうしの放電の間の間
隙を橋絡し、そして前の放電の後縁の正に帯電したイオ
ンに追付いてこれをつかまえる。この点で、放電は一緒
になって均質になる。

これが第４図に示された状態である。高出方のＣＯ２レ
ーザーを製作するには、第４図の均質なマツケン放電装
置をつくるのが望ましい、しかし、このことは絶対に必
要というのではない、急速に動く個別の放電でも、キャ
ビティ２４の空間の一点を一つの個別の放電が通過し、
そして別の個別の放電がその点を通過する通過と通過の
時間間隔がキャビティ２４内のガスの熱の弛緩又は降下
速度又はレダンダンシーよりも短時間であれば、ガスを
加熱するということでは熱的な均質をつくり出せるから
である。もしこの状態に到達すると、熱除去率、そして
多分レーザーの出方はほぼ最大となる。それ故、個別の
放電を一緒にまとめることにより更に均質とする必要は
ない、しかし、不飽和利得は放電が一緒になるとき大き
くなる。それ故、放電が一緒になって一つの連続した放
電を形成するような状態では励起ガスからレーザーパワ
ーを引出し易くなる。有用な掃引放電を発生するための
磁界を計算することはできる。有益な効果を得るために
必要な磁界の下限は、ガス中で熱を広がらせ始めるに十
分な速さで個別の放電が動くという基準に基づいている
。既出の式（１）は、Ｃｏ２レーザーガスにおける動く
放電の速度の一般式を与えている。

分離距１１Ｌ（センナメートル）の２つの平行プレート
間のＣＯ２、Ｎ２　、Ｈｅの圧力Ｐ（トル）の混合ガス
の熱時間定数Ｔ（秒）は次の簡単化した近似式で与えら
れる。

Ｔ＝０．０００２ＰＬ（式３） 速度Ｖで動く放電が距離ｄを掃引するのにかかる時間ｔ
は次式で与えられる。

ｔ　＝　ｄ　／　ｖ　（式４） もし式４のｔが式３から求められる熱時間定数Ｔに等し
く定められ、そしてもしｄが式３からのキャビティ分離
距離りに等しく定められると、式４の速度Ｖに式ｌを代
入すると、この式の解は、１つの熱定数においてキャビ
ティ分離距離と等しい距離を放電が掃引するには４０ガ
ウスを必要とするということを示す、この値は圧力やキ
ャビティとは関係ない。

所定の効果を得るための最小の磁界は８０ガウスである
。この値は上述の状態の２倍となる。８０ガウスはガス
の均一加熱を必然的に生じさせるということはないけれ
ど、８０ガウスはＣＯ２。

Ｎ２．Ｈｅの混合ガス中で動いている放電の後ろに明確
な熱の航跡をつくる。他のまだテストされていないガス
ではそれらの定数は異なるが、実験的に８０ガウスはそ
の作用効果を開始させるに十分な基準となる。

マツケン放電状態はガス圧、電流密度、キャビティの形
状そして電極の形状を含む多くの要因により異なる大き
な磁界で開始する。所要の臨界的磁界は実験により決定
しなければならない。反対の極限では、最大の適正磁界
強度は約２２，０００ガウスである鉄の飽和磁束密度に
設定される。

第１の実験では、第１図に示すのと同じキャビティを形
成し、電極３６Ａ、３６Ｂ・・・と電極３８Ａ、３８Ｂ
＠−・との間の分離距離は１５センチメートルとし、そ
して表面１６と表面１８との間の分離距離は１．２セン
チメートルとした。

一連のアンード又はカソードの長さは４５センチメート
ルであり、そして個別の電極間の分離距離は１．２５セ
ンチメートルであった。この実験では、使用した磁石は
セラミック磁石で、巾９センチメートル、長さ２７セン
チメードル、そして厚み１．２５センチメートルであっ
た。第２図に示されているように第１図のプレー）２０
．２２へ平行な２枚の矩形スチールプレートが構造体の
外側へ加えられ、磁気的にスチールプレート３０゜３１
．３２．３３を接続し、それによりキャビティ２４内の
磁界強度を増大した。

この実験で、最初ガス圧は、炭醜ガス、窒素そしてヘリ
ウムの標準レーザーの混合ガスで約１８トル（ｔｏｒｒ
）であった、放電電圧は約１アンペアの電流で１，８０
０ボルトであった。抵抗４６はそれぞれ２０．０００オ
ームであり、そして抵抗４８はそれぞれ１０，０００オ
ームであつた。ｌ、５００ガウスの磁界強度で放電は、
抵抗４８Ｈのような抵抗を流れる電流を監視することに
より放電が完全に一緒になってしまったことを認めた。

又、視認により良好な均一性がはっきり認められた。第
１図の磁石２６に相当する磁石層（第８図と同様の構造
を形成している）を取除くことにより磁界強度は７５０
ガウスに減少し、その場合も放電は完全に均一であるこ
とが確認された。すべての磁石を取除いても、スチール
構造体に残っている磁界は約２５ガウスであった。視認
により、そして個別の抵抗に流れる電流を監視すること
により、磁界強度が２５ガウスに減っても個別の動いて
いる放電は観察された。これらの放電は予想したように
動き、そして個別の抵抗を流れる電流は放電が動いたと
きその抵抗中で変動した。放電と放電との間の分離距離
はこの例では多分１０センチメートルであった。

この実験で判明したことは、１８トルで１，５００ガウ
スというような大きな磁界強度が電子に強い力を働かせ
それにより極めて僅かな電流が最初の２個か３個７ノー
ド４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃに流れる。最初のカソード４
６Ａを離れる放電は磁界強度とガス圧とにより定まる角
度で勤〈からである、ガス圧を３５トルへ増大するか、
又は磁界強度を７５０ガウスへ減少するかすると、電界
に対する平均電子走行角は減少して最初の２個か３個の
７ノードは電流を受取り始める。

電界ベクトル３９に対しである角度で電子が走行すると
いう考えは放電ライン５７により第４図に示されている
。電子に作用する磁力は、正確にはＦｅ工ＱＶＸＢとし
て与えられる。又、電界の力Ｆｅは次式により与えられ
る。

Ｆｅ＝ＱＥ。

ここでＱは電荷、Ｅは電界強度である。それ故、電界の
力に対する磁界の力の比は次のようになる。

Ｆ　ｍ　／　Ｆ　ｅ　＝　Ｖ　Ｘ　Ｂ　／　Ｅ放電中の
電子の速度は種々の条件で測定される。電子のドリフト
速度の典を的な範囲は５０゜０００　Ｍ　／　ｓ　ｅ　
ｃから１５，０００Ｍ／ｓｅｅである。

電子の平均速度を７０，０００Ｍ／ｓｅｃとし、毎平方
メートル当り０．０７５ウエノ（−の磁界強度（７５０
ガウス）とメートル当り９，２００ボルトの放電内の電
界強度（カソード降下は無視する）とを仮定して、上式
にこれらを代入すると、電気力に対する磁気力の比は約
０．５７である。これは電界ベクトルに対する約３０度
の平均角度で電子が走行することを示しているが、これ
は広い角度分布の中心的値に過ぎない。一般に、この種
の効果は実験的に観察され、そして第４図に示されてい
る。

第１ないし４図に示すようにすべての電極に一個づつ抵
抗バラストを設ける必要はないということが認められて
いる。カソード又は７ノード電極のすべてを並列に接続
して実験を行なった。こうするとキャビティ２４の下流
端に放電を集中させようとするけれども、安定はしてい
る。又、長い矩形の７ノードバーをマルチプルアノード
３８Ａ、３８Ｂ等ととりかえたり、又は１つの長いカソ
ードバーをマルチプルカッ−Ｆ３６Ａ、３６Ｂ等ととり
かえて試験してみた０ｇＪいている放電と放電との間の
空間を最小とするか、全く除去するために重要なことは
、磁界の作用によって放電を「開始」しなければならな
い構造体の端で新しい放電を連続的に発生させるだけの
大きさの電界強度をつくることである。第３図において
、電極４０はグループ３８の電極ではなく反対に帯電し
ている電極へ接近している。この電極４０は始動電極を
表わしている。この電極に任意のバラスト抵抗４８Ｌを
設ける。

電極４０を除去して、電極３８Ａと３６Ａとの間に新し
い放電を開始させるに必要な電界強度を発生させること
もできる。こうするためには、電源電圧とバラスト抵抗
とは、７ノード３８Ａへの電流停止時に放電を開始させ
るのに十分な大きさでなければならない。

直流電源の代りに、端子５０．５２に交流電源を接続し
てもよい、その場合構造体の両端に電極４０と同様の始
動電極を設ける必要があるかもしれない、側壁２０．２
２上の電極組３６．３８の代りに、光学系の障害となら
ないように反対の端に電極を設けてもよい、この場合、
放電の方向は９０度だけ変るが、加えられた磁界と垂直
な方向に放電が流れる。別の変形態様として、永久磁石
の代りに電磁石を使用し、それへ多相交流を流して運動
磁界を発生してもよい。

第１ないし４図を参照して上に説明した実施例は、２つ
の電極領域間で放電が発生し電極の、対の一端で放電を
開始し、そしてその電極対の他端で放電を終了させなけ
ればならないところから「オープンループ」放電装置と
称することができる。オープンループ放電装置では電界
の等電位線はそれ自体では閉じることなくキャビティを
出ていく、電界の矢３９は電界ベクトルとして知られて
いる電界勾配を示す０等電位線はこの電界ベクトルに垂
直である。

第５，６図に示され、「クローズトループ」として知ら
れている掃引型放電装置もある。このクローズトループ
放電装置は新しい放電の連続開始を必要としない、放電
は、無限に長いオープンループシステムと等価であるク
ローズトループの周りを掃引する。電界の等電位線もキ
ャビティの内側で閉じたルーツを形成する。

第５．６図を一緒に参照する。これらの図に示されてい
る別の実施例においては第１ないし４図の平らな平行の
形状ではなくて同軸円筒形状のものが使用されている。

第５，６図において、円筒キャビティは、第１ないし４
図の表面１６．１８に対応する２つの同軸表面１６Ｔ、
１８Ｔによって境界を定められている０表面１６Ｔと１
８Ｔとは電気的に絶縁されていて、キャビティ２４Ｔ中
に含まれるガスを通して放電が発生する。第５図に示す
ように、軸方向に揃えられ、間隔をあけた強磁性円筒６
２Ａ、Ｂ、Ｃがある。これらの強磁性円筒は軸方向で揃
えられており、相互に間隔をあけた永久磁石６３Ａと６
３Ｂとにより磁化される。磁石６３Ａと６３Ｂとは６２
Ｂの両端で極が反撥するようにして配置されている。こ
れらの磁石の磁界は第５図に示されており、例えば磁気
円筒６２Ｂはそれの長さにわたって磁石の南極として働
き１円筒６２Ａと６２Ｃとは全長にわたり磁石の北極と
して働く。

第５図では外側の円筒は内部の詳細を明らかにするため
省略しである。第６図では外側の円筒は示されている。

第６図において、円筒７０を構成している強磁性円筒は
、第５図における電極６４．６５へ接続されている端子
６８．６９のための開口を除いては円筒１６Ｔの長さに
わたって連続している。

円筒７０は円筒６２Ａと６２Ｃの北極へ円筒６２Ｂの南
極を接続する磁路の一部分を形成しているので、円筒７
０は二重の目的を果している。第５図における半径方向
の矢４２Ｔと第５．６図におけるキャビティ２４Ｔの内
側の無印の矢とは、第６図に示す外側円筒７０と円筒６
２Ａ、６２Ｂそして６２Ｃとの間にのびる磁界の局所的
方向を示している。

この磁界は第１ないし４図の磁界４２と同様である。同
じように、矢３９Ｔは第２ないし４図中の３９と同様の
広域電界を示している。

又、円筒７０は４つの水冷パイプ７１−７４を含んでお
り、これらはこの金属円筒と熱的に接触しでおり、これ
らのパイプは冷却面１６Ｔに対して採用されている冷却
を表わしている。この場合冷却パイプ７１−７４から円
筒７０を通って最後に表面１６Ｔへ熱は伝導する。同様
に、第６図に示すように内側の金属円筒６２Ａ、６２Ｂ
そして６２Ｇはパイプ７５−７８により冷却される。簡
単のためこれらの内側冷却パイプは第５図には示されて
いない、動作において、端子６８と６９とへ電圧が加え
られると、広域電界３９Ｔと放電とが電極６４と６５と
の間のキャビティ２４Ｔを通して確立される。これらの
電極６４．６５は直列電極３６と直列電極３８とに類似
であり、それ故それらは区分けされることができ、そし
て長い電極領域と考えることができる。半径方向の磁界
により放電は急速に回転し、そして磁界が十分に強けれ
ば、第６図に示す角度からみて放電は円を形成する。こ
の放電は第４図の平行形状のものについて既に説明した
プロセスと同じマツケン放電となる。

幾つかの要素が協力して掃引放電を実施するということ
を理解することが重要である。これらの要素は放電と関
連しているキャビティの形、ガス、磁界そして電界であ
る０本文中での説明は、従来の放電装置におけるこれら
の要素の相関関係を読者が既に知っているということを
想定している。以下の文献を参考として挙げる。

１）エム・イー・ヒルシー、「ガス電子Ｊ、ｉ１巻、１
９７８年、アカデミツクプレス、ニューヨーク（第１章
と第２章）； ２）ジエイ・ディ舎コバイン「ガス導体」、１９５７年
、ドーバーパブリケーションズ、ニューヨーク（第７章
と第８章）： ３）イー・ダブリュー・マクダニエル、「電離ガスにお
ける衝突現象Ｊ、１９８４年、ジョーンウィリーアンド
サンズ、ニューヨーク（５０６−５１２頁）； ４）ジー・フランシス、「ガス中の電離現象」　。

１９６０年、アカデミツクプレス、ニューヨーク　　（
１２３−１２８頁）　。

文献１．２は破壊電圧勾配、電圧−電流カーブ、そして
環流放電を安定にする条件を取扱っている０文献３．４
は放電に対する磁界の一般的作用を取扱っている。

これらの４つの要素の協力的特徴はマツケン放電装置を
つくるのに特に重要である。これらの要素のあるものの
パラメータを調整して他の要素についての理想的ではな
い状態を補償することができる１例えば、キャビティの
形と電極とは一緒になって電界の形を調整する。この電
界の形は少なくとも広域掃引放電を形成するものでなけ
ればならないが、理想的には、多くのバラストをつけた
電極を使用し、そして注意深く電極を成形することによ
り電界は放電の広がりを助けていく、シかし、この理想
が十分に達せられない部分は磁界強度の増大により又は
ガス組成もしくは圧力の調整により補償できる。

第５図に示すように、任意の薄い金属円筒面６６を磁石
６３Ａの隣りに、そして薄い金属円筒面６７を磁石６３
Ｂの隣りに表面１６Ｔの内側と接触させて置く、これら
の円筒６６．６７は電極として働き、そして磁界の方向
が１例えば１円筒６２Ｃと６２Ｂとの間で反転するとき
に生じる異常な不規則性に回転放電が対処する手段とな
っている０例えば、電界の方向と磁界の方向との組合せ
により放電が円筒６２Ｃの近くの領域で時計方向に回転
するのであれば、そのときはこの放電が近くの電極６６
面上に終ることとなろう、それから、放電は電極６６の
他端に再び現われ、そして放電が円筒８２Ｂの近くの領
域を通過するとき反時計方向に回転する。それから、こ
の放電は電極６７近くの縁に終り、そしてもう一度電極
６７の遠い方の側に再び現われ１時計方向に回転し、そ
して電極６５に終る。端子６８と６９に示されているの
と同様の外部接続を有する薄い別の電極に内部電極６６
．６７を取替えることも、又は内部電極６６．６７を排
除することも、勿論可能である０例えば円筒６２Ｂと６
２Ｃとの間で第５因に示すように磁界の方向に反転があ
ると、その反転が生じているその区域に放電を通らせる
ことは好ましいことではないが、許容できることである
と現在のところ考えられている。実験によれば、この領
域では磁気的均質性がないのでこの領域は不安定を生じ
勝ちである。磁界の方向の周期的反転は、円筒内の半径
方向の磁界につきものであるということは当業者は認識
している。

第１ないし６図は重要な設計思想を示しているけれども
、幾つもの変形が可能である０例えば、第７図と第８図
は、第１ないし４図に示すのと同様の全体として矩形の
キャビティへ磁界を供給するため第２図に使用される磁
気回路へなされた設計の変更例を示している。

第７図は図を複雑にして不明瞭としないため構造体の５
１気回路の要素と、２つか、３つの他の要素を形成する
部品だけを示している。電極、導線、冷却手段、放電な
ど磁気回路の部分を形成していないものは示していない
、第７図において、添付数字は数字の後にＭを付してい
る以外は第１．２そして３図の対応要素に付した数字と
一致している。キャビティ２４Ｍは比較的近接して間隔
を置き向い合っている表面１６Ｍと１８Ｍとの間に形成
されている。

支持部材２０Ｍと２２Ｍとはキャビティの壁を形成して
いる０強磁性（好ましくはスチール）のプレート３０Ｍ
が第２図のプレート３０と１２の両方の作用を果す、同
様に、３２Ｍは第２図の３２と１４の機能を果す、磁石
２８Ｍと２６Ｍとを強磁性プレート３０Ｍと３２Ｍとの
間に配置する。この強磁性プレートは磁石が発生した磁
界を移して、比較的均一にキャビティ２４Ｐ内で磁界を
分布させる。磁界ベクトルは４２Ｍにより示されている
。この構造では、第２図と比較してキャビティの内側で
磁界ベクトルの方向は反対になっていることに注意され
たい（両図面とも磁石の北極を上にして示している）。

第７図において、磁界ベクトルの方向におけるキャビテ
ィの寸法又はディメンジョンは、磁化される方向におけ
る磁石の寸法又はディメンジョンとほぼ同じである。も
し磁石をキャビティよりも厚くか又は薄くしたいのであ
れば、プレート３０Ｍと３２Ｍのどちらかに高さの差を
吸収するようにさせるか、プレート３０Ｍと３２Ｍに沿
って磁石を配置し、そして磁界をプレー）３０Ｍと３２
Ｍ内へ移す磁気結合要素としてスチールプレートを使用
してもよい。

第８図は磁気回路に関係する構造の要素だけを示してい
る。第８図は、第２図と非常によく似ている。対応する
部品には同じ番号にＰを添えて示している。大きな例外
は、磁石２６とプレート１２とを取除いたことである６
Ｍ電体表面１６はプレート３０Ｐに直接配置されている
。第８図において、プレート１４Ｐは構造的に適当な材
料からつくることができるが、スチールはキャビティ２
４Ｐ内の磁界を非常に均一にする性格があるので好まし
い材料である。１４Ｆにスチールを使うのであれば、磁
気的「短絡」を防止するため、１４Ｐと３３Ｆ又は３１
Ｐの間に適当な間隙を設けることに、注意すべきである
。

第１ないし８図に示した磁気回路は同じ基本的要素と目
的とを有している。基本的目的は、（１）　８１石の２
つの極の間にリラクタンスの小さい（透磁率の高い）路
を確立することであり、（その路の唯一の間隙はキャビ
ティであり、そしてキャビティと組合せた非磁性材料で
ある）：（２）向き合っている表面に対しほぼ垂直に向
けてキャビティ内に磁界を一様に分布させることであり
；　（３）キャビティ内に十分に強力な磁界を確立する
ことである。これらの目的を達成させるため磁気回路の
設計はすべて次の事項を含んでいる。すなわち、（１）
少なくとも１つの磁石；（２）キャビティ；　（３）キ
ャビティの比較的接近して間隙を置いて向き合っている
表面を裏打ちしている強磁性部材；　（４）キャビティ
内の磁界を実質的に減少する゛こととなる強磁性裏打部
材への磁気的な「短絡」接続を回避すること；　（５）
磁気回路を完全にするのに必要とされる強磁硅帰路をつ
くる磁気回路の設計。

本発明の教示するところに従って他にも多くの変形があ
り得る０例えば１円筒軸を放電５８Ｇと５８Ｈに示す矢
に平行にした円筒の形に、第３図の平らな形のキャビテ
ィを包み込むような形の円筒にしてもよい、更に別の形
の円筒としては、第５図の磁石６３Ａ、６３Ｂを第６図
の円筒７０と１６Ｔとの間に置いた円筒磁石に取替えた
円筒としてもよい、これらの円筒磁石は周期的に反転す
る極性で半径方向に磁化されて、第５，６図に示すのと
同じ磁界分布をつくる。磁束のための帰路を効果的に形
成するには強磁性円筒６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃを１つの
連続した強磁性円筒で置替えることが必要となろう、既
に述べたように、ここに説明した装置は２つのクラスに
分けることができる。第５．６に図に示す設計は［クロ
ーズループ放電装置」と呼ぶクラスを代表している。第
１ないし４図は「オープンループ放電装置」と呼ぶクラ
スを代表している。クローズループ放電装置の変形はい
くつかある０例えば、第７図と同じ２つの構造を、一方
を他方の上にのせて組合せることができる。２つのキャ
ビティの間の中間プレート上で磁極を同じにして２つの
構造体の向きを定め、そして中間プレートは完全な放電
体のコーティングを有している。外部包囲体で部分真空
を維持していて、放電が先ず上部キャビティを掃引し、
それから下部キャビティに入り込んでループを完成する
ようにして連続したループを形成することができる。

別の変形は第１ないし４図と同様の装置であり、側壁２
０に平行な線に沿うキャビティの中間において磁界方向
に反転がある。磁界の掃引方向は、この磁気反転ライン
の両側で反転している。

たとえ電界の等電位線がオープンループであったとして
も、２つの掃引方向が反対であるのでその放電装置は閉
じたループシステムにかなり似ている。予備実験ではこ
の設計は安定性でかなり問題がある。

種々のキャビティ構造がつくられており、そしてレーザ
ーとして十分作動している。少なくともＣＯ２レーザー
のテストにおいては放電が第４図に示すマツケン放電状
態に到達するか、又は放電状態に部分的に移行している
といえる状態で少なくとも作動してレーザー光を放射し
ている。Ｃ０２レーザーで普通使用される範囲の圧力と
電流で、個別に動いている放電からマツケン放電への移
行は突然であり、そして目覚しくさえある。移行よりも
僅かに磁界強度が低いと放電は目にはスムーズに映るけ
れども、オシロスコープを使用して個々の電極への電流
を監視すると電流の変動が見られる。この電流変動の振
巾は始動器からの距離が増大するにつれて増大していっ
て、ついには変動はある最大レベルに到達する。それら
はアークとなって現われるのではなく、広がってはいな
い個別のグロー放電となって現われる。もしガスがレー
ザーガスであってマツケン放電への移行に至らない状態
であれば、放電で励起したガスは増巾を呈しないか、比
較的低い増巾を呈するかである。

磁界強度が移行臨界値以上の値に増大すると。

放電の様子が突然変化する。放電からの光出力はその前
の大きさから低下し、放電電圧は（多分５−１０％）増
大し、そして電流変動の振巾は始動器からの距離が遠く
なるにつれて明確な減少を示して遂には最小の変動レベ
ルとなる。非常に目覚しいこととして、レーザーガスで
は増巾は飛躍し、適当な反射ミラーがあるとレーザー光
を発生しない状態からレーザー光を発生する状態へと移
る。

このシャープな移行は、他の放電不安定要因が最小とな
っている最適状態で生じる。それ程最適な状態でない状
態では、２つの状態の間に移行域があり、その場合放電
の一部分がマツケン放電へ部分的に移行するか、又は多
分マツケン放電と個・　別に動く放電状態との間を急速
に移り変ることとなる。他の不安定要因が電流変動を持
込み、部分的ニマツケン放電への移行を妨げる。このマ
ツケン放電への移行状態では、かなり低い磁界強度での
放電分布に比して、比較的一様に放電が広がって、はぼ
均質となっているものと考えられる。

レーザーガスについて、マツケン放電への移行の開始が
明確に認められるのは、ある範囲にわたって掃引方向に
ほぼ平行な方向から磁界強度を監視していくとき、レー
ザー増巾の増大が認められるときである。

マツケン放電状態に到達するとき放電を安定化させるよ
う作用する条件を考察する。矩形キャビティについて説
明をするが、他の形状のキャビティにも等しく適用でき
る。矩形キャビティは３つの寸法、又はディメンジョン
を有しており、これらは（ｅ）電界に平行なディメンジ
ョン；（ｂ）８１界に平行なディメンジョン；そして（
Ｓ）掃引方向に平行なディメンジョンである。

この例では（ｂ）が（ｅ）よりもはるかに小さく、そし
て（ｅ）は（Ｓ）よりも小さい。

ガス内の電流を制限するバラスト手段を講じてさえあれ
ば、放電は（ｅ）方向では安定しており、問題はない、
放電は帯電粒子の周りを動いて、（ｅ）方向において安
定状態を形成するのに必要とされる局所電圧勾配と空間
電荷をつくる。

（ｂ）方向においてはキャビティの大きさとガスの圧力
とは放電を安定するように選択されている。この形態の
安定化を普通「壁安定化」と称する。（Ｓ）ディメンジ
ョンは大きくとられている。

電界のポテンシャルはこの（Ｓ）方向に平行にかなり均
一である。（Ｓ）方向に放電を分散させる手段を講じな
くても、放電の（Ｓ）方向の巾は（ｂ）のディメンジョ
ンにほぼ等しく１通常（Ｓ）ディメンジョンにおいてさ
まよう丸い放電を形成する。（Ｓ）ディメンジョンにお
ける放電の大きさを制限しているのは、ガスの加熱が狭
いチャンネルにおける放電電圧勾配を低下させているか
らである。これを放電の熱的閉じ込めとして参照する。

従って目的は、この熱的閉じ込めを克服するための新し
い力を（Ｓ）ディメンジョンに持込むことである。磁界
を利用してこの力を放電に加える０例えば、計算による
と約４０ガウスでその力は、ガスの熱的時定数に等しい
時間が経つと、放電が１つの壁分離距離（ｂ）だけ動く
速さで、ガスを通して放電を動かすだけの大きさとなる
。この状態ではまだ熱的閉じ込めはあるが、その効果は
減少している。

強い磁界では、放電にかかる磁力が熱的閉じ込め力を越
え、そして（Ｓ）ディメンジョンに対し新しい安定状態
をつくる。この新しい状態により放電は比較的巾広とな
り、そして均一となる。すべての３つのディメンジョン
が安定化される。

他の放電不安定要因を持込むことなくこの安定化が達成
されているということを認めることが重要である。プラ
ズマと相互作用する磁界が幾つかの不安定モードを発生
することが知られている。

（ジー・フランシス、「ガス中の電離現１＋、１９６０
年アカデミックプレスインコーボレーテッド、ニューヨ
ーク（第７章）参照）、これらの問題は、向き合ってい
る表面（そして強磁性バッキングプレート）をプラズマ
へ接近させることにより、少なくとも部分的には、明ら
かに排除できる。

物理的説明は放電にしぼってしてきたが、Ｃ０２レーザ
ーやＣＯレーザーのようなある種のレーザーでは、放電
加熱ガスからの熱除去率を増大することが真の目的であ
る。これは冷却した、接近している表面によって行なう
、熱的に制限されない他の型式のガスレーザーは、レー
ザー利得を上げる重要なステップを遂行するのに壁に依
存している。それ故、レーザー装置では向き合っている
表面とキャビティとは同時に他の役割を果すのが普通で
ある。

上の説明はこの技術をＣＯ２レーザーに利用した場合に
ついてしているのであるが、ここに説明しそして図示し
た技術と構造とは設計的に融通性がある。これまでは利
用できなかった形のキャビティに放電を満たすこたがで
きるようにしたからである。更に、放電の均質効果は、
これまで特別の電離方法を必要とした高圧レーザーにお
ける適用を可能としている。

大抵の紫外線レーザーにおいて熱除去の重要性は著しく
低減され、それ故第１面と第２面とにより境界を定めら
れたアスペクト比の大きいキャビティを取扱う必要はも
はやなくなった０例えば、紫外線パルスレーザ−を円筒
管を用いてつくることもでき、その場合その円筒管は円
筒の長さに沿ってのび、そして円筒の軸を横切って相互
に向き合っている円筒壁の近くに配置された２つの平行
な長い電極領域を含んでいる。これらの２つの平行な長
い電極領域は巾広の電界を形成し、磁界は電界ベクトル
と円筒の長さとに対し垂直にのびる。これらの電極を体
勢するパルス電源が必要な電気的励起を与える。

最後にいくつかの重要な技術用語を明らかにしておく、
「ｚつの向い合う表面」とはこれらの表面の間に物理的
不連続がなければならないということを必ずしも意味し
ない、又、各層に［２つの向い合う表面」を有する層を
幾つも積上げた形で本発明を実施することもできる。

本発明において向い合う表面は十分に電気的に絶縁性で
あり、これらの表面に平行な印加電圧はガスを通して放
電を生じる。導体の分割片を十分に短かくして、そして
相互に電気的に絶縁していれば放電キャビティに使用で
きる。これらの分割片は放電に対して電気的に絶縁であ
るので、「有効に電気的に絶縁性」であるという−例と
なる。

２つの向き合っている表面は平行でなくてもよい、つま
り一様に間隔があけられていなくてもよい、それ故、こ
れらの表面について一般的に述へているときは向き合う
表面の間の中間を参照していることもある。つまり、２
つの向き合う表面の中間の仮想面を説明していることも
ある。磁界の要件としてはそれが向き合う表面に垂直で
あるのが好ましい、しかし、その場所での中間面に対し
少なくとも磁界の主ベクトル成分が垂直であれば足りる
。

中間面に対して平行な磁界のベクトル成分は好ましくな
い効果を有し、磁界強度の損失であるが、容認できる。

「磁石」という語は、永久磁石と電磁石とを含むどのよ
うな磁界源をも示すものとして使用されている。実施例
で永久磁石を使用しているがこれは例示に過ぎない、「
磁路」と「短絡」とはどちらも電気回路との類似を示し
ている。パラスト抵抗又は「パラスト」の使用は。

パラストチューブ、トランジスタ又は電流制限電源のよ
うな電流制限手段を表しているものとして理解すべきで
ある。「異常グロー」と呼ばれる電流密度テノカソード
ラン（ｃａｔｈｏｄｅ　　ｒｕｎ）すらも一種の分布パ
ラストである。単一の長い電極でも多くのパラストをつ
けた電極と均等の効果を生じる抵抗層を観念的には有す
ることもある。

好ましい実施例を説明したが、本発明の技術的思想の範
囲内で種々変更することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザー装置の磁気的に高められたレ
ーザー増巾部の展開図である。 第２図は第１図の線２−２に沿うレーザー増巾部の断面
図である。 第３図は第１図の線３−３に沿う断面図で１個別の動く
放電を保持する磁界強度における放電の流れパターンを
概略示している。 第４図は、個別の放電を排しマツケン放電を形成する磁
界強度における放電を概略示している、第３図と同様の
断面図である。 第５図は、クローズルーズの放電を利用する磁気的に高
められたレーザー増巾部の別の実施例の切開斜視図であ
る。 第６図は、第５図の線６−６に沿って切断し、″　矢視
方向に見た第５図のレーザー増巾部の断面図である。 第７図は、磁石を挿入した設計の磁気回路を有する別の
実施例の斜視図である。 第８図は一層の磁石を使用した設計の磁気回路を有する
別の実施例の斜視図である。 図中： １０：マッケン放電増巾部 １２；１４ニブレート １６；１８：向き合う表面 ２０　；　２２　：支持部材 ２４：キャビティ ２６　；　２８　：永久磁石 ３４Ａ　、　３４Ｂ　、　３７Ａ　、　３７Ｂ：冷却チ
ャンネル３８Ａ・・・３８Ｋ　、　３８Ａ・・拳３８に
：電極４０：補助電極 ４２：磁界 ５４；５８：レーザーミラー ５８Ａφ・・５８に＝個別の放電 ８３Ａ　；　８３Ｂ　：永久磁石 ８４；８５：電極 特許出願人　ジョン拳アラン・マツケン代理人　　弁理
士　　牧　舌部（ほか２名）易３図 ノメＩノ／／＋Ｉ／＋／／Ｉノ、Ｉ／１・％４図 、＋／／／／／／−ｌ／／、〆 ！５′４ 鳥７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー装置のレーザー増巾部を製造する方法にお
   いて、 近接した表面と表面との間にガス包囲体を つくり； 前記の表面にほぼ垂直な方向に磁界をつく り；そして 放電に前記の磁界を作用させて前記の表面 のほぼ中間で前記のガス包囲体のガスを通して放電を動
   かし、そしてそれにより前記の表面の分離距離よりも広
   い区域にわたり放電を広げるようにして前記のガス包囲
   体内に放電の群集連続を生ぜしめる 諸段階を備え、 前記の磁界をつくる段階は前記の近接表面 の少なくとも一方に隣接して永久磁石を配置することを
   含むことを特徴とする方法。 ２、閉じた包囲体とこの包囲体内に充満しているガスと
   を有するレーザー装置において、 ガスを少なくとも部分的に包囲している キャビティを形成している第１と第２の向き合っている
   表面（これらの表面はそれらの表面積に比して近接して
   配置されている）； ２つのほぼ一様に間隔をあけた長い電極領 域を形成する前記のキャビティ内の少なくとも２つの電
   極（電極領域間の電界ベクトルが前記の第１と第２の表
   面にほぼ平行であるように電極領域の向きは定められて
   おり、電極領域の長さは電極領域間の分離距離よりも長
   くなっている）； 前記のキャビティのガスを通して前記の キャビティ内に少なくとも一つの放電をつくるための前
   記の電極に結合されている手段；放電により加熱される
   ガスを冷却するため 前記の向き合う表面の少なくとも一方を冷却する手段；
   及び 前記の向き合う表面のいずれの部分に対し てもほぼ垂直に磁界をつくる手段 を備え、磁界の強さは磁界ベクトルと電界 ベクトルとの両方に垂直な方向に放電を急速に掃引して
   いき、磁界がないときの放電が広がるキャビティ内の空
   間に比して大きな空間に放電を広げるに足りる強さであ
   ることを特徴としたレーザー装置。