JPS6297381A - ガスレ−ザ装置 - Google Patents
ガスレ−ザ装置Info
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- JPS6297381A JPS6297381A JP23786385A JP23786385A JPS6297381A JP S6297381 A JPS6297381 A JP S6297381A JP 23786385 A JP23786385 A JP 23786385A JP 23786385 A JP23786385 A JP 23786385A JP S6297381 A JPS6297381 A JP S6297381A
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- Japan
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- adsorbent
- gas
- adsorption
- temperature
- heating
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-
- 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
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、気密容器内部に封入したレーザ媒質ガスを放
電により励起してレーザ光を発生するガスレーザ装置に
関する。
電により励起してレーザ光を発生するガスレーザ装置に
関する。
一般に、ガスレーザ装置においては、レーザ媒質ガスに
不純ガスが混入するか、あるいはレーザ媒質ガスが解離
、結合もしくはイオン化等によって変化すると、出力の
低下が起り、遂には発振の停止に到ることもある。これ
は、不純ガスがレーザ光を吸収したり、あるいはレーザ
媒質ガスの純度が低下して有効なレーザ励起を妨げたり
することなどが原因である。
不純ガスが混入するか、あるいはレーザ媒質ガスが解離
、結合もしくはイオン化等によって変化すると、出力の
低下が起り、遂には発振の停止に到ることもある。これ
は、不純ガスがレーザ光を吸収したり、あるいはレーザ
媒質ガスの純度が低下して有効なレーザ励起を妨げたり
することなどが原因である。
近年、種々あるガスレーザ装置のうちでも、気密容器内
部にレーザガスが封入された態様のものは、上述した現
象を防ぐために次の様な対策が施されている。
部にレーザガスが封入された態様のものは、上述した現
象を防ぐために次の様な対策が施されている。
すなわち、不純ガスである例えば水分子を選択的に吸湿
する吸着剤を気密容器内部に配設したり、あるいはレー
ザ媒質ガスの変化を予測して（例え７重 ば炭酸ガスレーザでは平衡状態ｃｏ、’；ｃｏ＋。
する吸着剤を気密容器内部に配設したり、あるいはレー
ザ媒質ガスの変化を予測して（例え７重 ば炭酸ガスレーザでは平衡状態ｃｏ、’；ｃｏ＋。
？！
（ただし、ＩＰ 、 ＝？＊、１． 、 ？１ ：反応
連間を予測して）、予めＣＯ，ガスにガスＣＯを添加し
たりしている。
連間を予測して）、予めＣＯ，ガスにガスＣＯを添加し
たりしている。
これにより、レーザの封じ切り寿命、つまり気密容器内
部にレーザガスを封入した後のガスレーザ装置の運転可
能な期間は、数十時間〜百数十時間に達していた。
部にレーザガスを封入した後のガスレーザ装置の運転可
能な期間は、数十時間〜百数十時間に達していた。
しかし、上述したような対策を施した場合、さらに封じ
切り寿命を伸ばすには、吸着剤の置を増やすしかなかっ
た。また、レーザガスの交換時には、気密容器内部のガ
スを真空ポンプによって排気した後、ある一定圧力以下
に容器内圧力が下がってから再度純粋なレーザ媒質ガス
を封入する作しない等の現象が発生し、ガス交換時間が
かかるという欠点があった。
切り寿命を伸ばすには、吸着剤の置を増やすしかなかっ
た。また、レーザガスの交換時には、気密容器内部のガ
スを真空ポンプによって排気した後、ある一定圧力以下
に容器内圧力が下がってから再度純粋なレーザ媒質ガス
を封入する作しない等の現象が発生し、ガス交換時間が
かかるという欠点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
かかる従来の問題点を解決するため、本発明では、気密
容器内のレーザ媒質ガスの循環経路に不純ガスを吸着す
る吸着剤が配設されたガスレーザ装置において、前記ガ
スレーザ装置が稼動中には前記吸着剤を冷却し、前記レ
ーザ媒質ガスを交換する際には前記吸着剤を加熱するよ
うにしている。
容器内のレーザ媒質ガスの循環経路に不純ガスを吸着す
る吸着剤が配設されたガスレーザ装置において、前記ガ
スレーザ装置が稼動中には前記吸着剤を冷却し、前記レ
ーザ媒質ガスを交換する際には前記吸着剤を加熱するよ
うにしている。
前記吸着剤は冷却すると吸着量が増大し、加熱すると吸
着量が減少するため、前記吸着剤を冷却することにより
封じ切り時間を伸ばすことができ、また吸着剤を加熱す
ることによりガス交換時間を短縮することができる。
着量が減少するため、前記吸着剤を冷却することにより
封じ切り時間を伸ばすことができ、また吸着剤を加熱す
ることによりガス交換時間を短縮することができる。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明に係るガスレーザ装置の一実施例を示し
ている。
ている。
この装置における気密容器１には閉じられているバルブ
２を介してボンベ３が連結され、また閉じられているバ
ルブ４を介して真空ポンプ５が連結されている。上記ボ
ンベ３には例えばＣＯ，ガスにＣｏ 、Ｎｔ 、 Ｈｇ
ガス等を混合してなるレーザ媒質ガスが貯蔵されている
。
２を介してボンベ３が連結され、また閉じられているバ
ルブ４を介して真空ポンプ５が連結されている。上記ボ
ンベ３には例えばＣＯ，ガスにＣｏ 、Ｎｔ 、 Ｈｇ
ガス等を混合してなるレーザ媒質ガスが貯蔵されている
。
上記気密容器１内部には上記レーザ媒質ガスが封入され
ており、このレーザ媒質ガスはブロワ６によって数１０
〜数１００ｍ／ｓで矢印方向Ｑ、Ｈに循環している。放
電電極７．８はその間で放電を起し、循環しているレー
ザ媒質ガスを励起して反転分布領域を生じさせている。
ており、このレーザ媒質ガスはブロワ６によって数１０
〜数１００ｍ／ｓで矢印方向Ｑ、Ｈに循環している。放
電電極７．８はその間で放電を起し、循環しているレー
ザ媒質ガスを励起して反転分布領域を生じさせている。
その際、全反射ミラー９と部分透過ミラー１０からなる
光共儀器によって共振光Ｘが形成され、この共振光Ｘの
一部が部分透過ミラー１０を透過してレーザ光Ｘ′とし
て取り出される。また、ラジエタ１１は反転分布領域で
熱せられたレーザ媒質ガスを冷却している。
光共儀器によって共振光Ｘが形成され、この共振光Ｘの
一部が部分透過ミラー１０を透過してレーザ光Ｘ′とし
て取り出される。また、ラジエタ１１は反転分布領域で
熱せられたレーザ媒質ガスを冷却している。
そして、レーザ媒質ガスの循環経路の途中には吸着装置
１２が配置ｉされている。第２図はこの吸着装置１２の
構成を示している。
１２が配置ｉされている。第２図はこの吸着装置１２の
構成を示している。
この吸着装置１２は、吸着部１２ａ１吸着部１２ａを加
熱冷却する半導体加熱冷却素子１２ｂ、半導体加熱冷却
素子１２ｂの一方の熱交換基板器を常温に保つ常温プレ
ート四から構成されている。
熱冷却する半導体加熱冷却素子１２ｂ、半導体加熱冷却
素子１２ｂの一方の熱交換基板器を常温に保つ常温プレ
ート四から構成されている。
吸着部１２ａは、熱交換基板２２（熱伝導性陽愼酸化被
膜アルミ板あるいはセラミック板）に接合される金属ベ
ース冴の上面に、金属製のハニカム状容器δが接合され
、このハニカム状容器δ内に不純ガス（例えば水分子、
油分子等）のみを選択的に吸着する粒状の吸着剤２６（
例えば人工ゼオライト、活性炭、シリカゲル等）が詰め
込まれ、更に吸着剤あの飛散を防止し、かつガスの通過
を可能にするためのフィルター２７（例えば金網等）が
ハニカム状容器δ上に配設されて構成されている。
膜アルミ板あるいはセラミック板）に接合される金属ベ
ース冴の上面に、金属製のハニカム状容器δが接合され
、このハニカム状容器δ内に不純ガス（例えば水分子、
油分子等）のみを選択的に吸着する粒状の吸着剤２６（
例えば人工ゼオライト、活性炭、シリカゲル等）が詰め
込まれ、更に吸着剤あの飛散を防止し、かつガスの通過
を可能にするためのフィルター２７（例えば金網等）が
ハニカム状容器δ上に配設されて構成されている。
半導体加熱冷却素子１２ｂは、Ｎ型半導体索子Ｎ（例え
ばＢｉ Ｔｅ Ｓｅ）とＰ型半導体素子Ｐ（例えば
Ｂｉ Ｔｅ Ｓｂ）とを交互に行列配列し、隣り合
う２つの半導体素子の上面または下面同志をそれぞれ金
属片２１ ａによって直列接続し、更に、金属片２１
ａをそれぞれ′１気絶縁と熱交換の目的を持った熱交換
基板ｎおよび乙によって固定して構成されている。
ばＢｉ Ｔｅ Ｓｅ）とＰ型半導体素子Ｐ（例えば
Ｂｉ Ｔｅ Ｓｂ）とを交互に行列配列し、隣り合
う２つの半導体素子の上面または下面同志をそれぞれ金
属片２１ ａによって直列接続し、更に、金属片２１
ａをそれぞれ′１気絶縁と熱交換の目的を持った熱交換
基板ｎおよび乙によって固定して構成されている。
常温プレー）２８には一定温度の水が配管２８ａから流
入し、その内部を循環したのち配管２８ｂから雌用して
おり、常温プレート公は熱交換基板ｎを常に上記一定＠
度に保つようにしている。
入し、その内部を循環したのち配管２８ｂから雌用して
おり、常温プレート公は熱交換基板ｎを常に上記一定＠
度に保つようにしている。
さて、上記半導体加熱冷却素子１２ｂに、同図ζこ示さ
れる矢印方向（順方向）に電流■を流した場合は上面が
高温に下面が低温になり、また逆方向に′亀流工を流し
た場合は上面が低温に下面が高温になる。また、電流Ｉ
を数Ａ〜数十Ａに調節することにより（電圧降下数百ｍ
ｍＶ以下）、素子１２ｂの両面の温度差をθ〜数十度の
範囲で任意番こ選択することができる（ただし、素子の
動作温度範囲は約−５０°Ｃ〜１５０“０）。
れる矢印方向（順方向）に電流■を流した場合は上面が
高温に下面が低温になり、また逆方向に′亀流工を流し
た場合は上面が低温に下面が高温になる。また、電流Ｉ
を数Ａ〜数十Ａに調節することにより（電圧降下数百ｍ
ｍＶ以下）、素子１２ｂの両面の温度差をθ〜数十度の
範囲で任意番こ選択することができる（ただし、素子の
動作温度範囲は約−５０°Ｃ〜１５０“０）。
したがって、半導体加熱冷却素子１２ｂは、電流の流れ
る方向によって熱交換基板とを高温または低温に変化さ
せることができ、これによりノ）ニカム状容器５は加熱
または冷却される。
る方向によって熱交換基板とを高温または低温に変化さ
せることができ、これによりノ）ニカム状容器５は加熱
または冷却される。
また、ハニカム状容器δ内に吸着剤加を詰めることによ
り、熱交換基板ｎから吸着剤加への熱伝導が速やかに行
われ、吸着剤あは速やかに加熱、冷却される。
り、熱交換基板ｎから吸着剤加への熱伝導が速やかに行
われ、吸着剤あは速やかに加熱、冷却される。
ところで、この吸着剤の吸着量は、次のＢＥＴ吸着等温
式（１）で表わされる（ Ｂｒｕｎａｎｅｒ 。
式（１）で表わされる（ Ｂｒｕｎａｎｅｒ 。
Ｅｍｎｅｔｔ 、 Ｔｅ１ｌｅｒ ）。
ただし、？＆：吸着量
”ａｍ：単原子層を形成する吸ｉｔ
Ｚ ： Ｐ／Ｐ。
Ｐ：圧力
Ｐｏ：飽和蒸気圧
Ｈｌ：吸着第一層の吸着熱
Ｈｌ：吸着第二層の吸着熱
Ｒ：気体定数
Ｔ：温度
第３図のグラフは上式（Ｉ）に基づいて各温度Ｔｌ＋Ｔ
ｚ 、Ｔｓ （Ｔ＋ ＜Ｔｓ ＜Ｔｓ ）別の各吸着等
＠線ｔｉ。
ｚ 、Ｔｓ （Ｔ＋ ＜Ｔｓ ＜Ｔｓ ）別の各吸着等
＠線ｔｉ。
ｔ、 、 ｊ、を示しており、）黄軸が不純ガスの分圧
Ｐ。
Ｐ。
縦軸が吸着量ＩＦａである。また、ｐｏ（’ｒｔ）；ｐ
ｏ（’ｒ、 ）、Ｐ、 （Ｔ３ ） は、温度Ｔ１．
Ｔ、、Ｔ。
ｏ（’ｒ、 ）、Ｐ、 （Ｔ３ ） は、温度Ｔ１．
Ｔ、、Ｔ。
別の飽和蒸気圧である。
矢に、本実施例の作用を説明する。
まず、吸着装置１２における吸着剤２６の温度が常温Ｔ
、で、吸着剤の吸着！−，が吸着等温線ｔ。
、で、吸着剤の吸着！−，が吸着等温線ｔ。
上の点Ａに対応する値（＝１０）にあるとする。この状
態から気密容器１内部のレーザガスを交換するために、
次の作業を開始する。
態から気密容器１内部のレーザガスを交換するために、
次の作業を開始する。
すなわち、半導体加熱冷却素子１２ｂに１＠方向の電流
を流して、吸ｆＪ剤５の温度を高温Ｔ、に上昇させる。
を流して、吸ｆＪ剤５の温度を高温Ｔ、に上昇させる。
これに伴い、吸着剤かの吸着ｔ Ｆ＆は、吸着等温線ｔ
、上の点Ｂに対応する１直（く５）まで低下し、吸着剤
２６に吸着されていた不純ガスがその低下に応じた分だ
け放出される。ここで、吸着剤あの加熱による不純ガス
の脱離によって、レーザガス交換に費やす時間が大幅に
短縮される。
、上の点Ｂに対応する１直（く５）まで低下し、吸着剤
２６に吸着されていた不純ガスがその低下に応じた分だ
け放出される。ここで、吸着剤あの加熱による不純ガス
の脱離によって、レーザガス交換に費やす時間が大幅に
短縮される。
次に、閉じられていたバルブ４を開けて、真空ポンプ５
により気”Ｍ８器１内部のガスを排気する。
により気”Ｍ８器１内部のガスを排気する。
これによって、分圧Ｐが０．０５まで低下され、吸着ｔ
？、は点Ｃに対応する値（〈２）に低下する。
？、は点Ｃに対応する値（〈２）に低下する。
そして放出されたガスが排気された後に、バルブ４を閉
じる。
じる。
さらに、半導体加熱冷却素子１２ｂに流されていた順方
向の電流を逆方向の電流に切換えて、吸着剤あの温度を
低温ＴＩに下降させる。その際、気密容器１内の不純ガ
スは吸着剤２６に吸着され、分圧Ｐが更に低下するため
、これによって、吸着量７１１は吸着等温線ｔｌ上の点
りに対応する値となる。
向の電流を逆方向の電流に切換えて、吸着剤あの温度を
低温ＴＩに下降させる。その際、気密容器１内の不純ガ
スは吸着剤２６に吸着され、分圧Ｐが更に低下するため
、これによって、吸着量７１１は吸着等温線ｔｌ上の点
りに対応する値となる。
次に、閉じられていたバルブ２を開けて、ボンベ３から
レーザ媒質ガスを気密容器ｌ内部に送入する。そして、
気密容器１内部の圧力がレーザ発振を行うのに必要な予
設定値に達すると、バルブ２を閉じる。
レーザ媒質ガスを気密容器ｌ内部に送入する。そして、
気密容器１内部の圧力がレーザ発振を行うのに必要な予
設定値に達すると、バルブ２を閉じる。
こうしてレーザガスが交換され、交換直後の吸着量ｒａ
は吸着等温線ｔ、上の点りに対応する値となる。
は吸着等温線ｔ、上の点りに対応する値となる。
この後、吸着剤かの温度を低温で、に保持した状態で、
レーザ発振が行われる。
レーザ発振が行われる。
この間、気密容器１および内部部品からの不純ガス放出
および漏れ、放電化学反応等により不純ガスが徐々に放
出され、不純ガス分圧が増加すると、それにともなって
吸着量が増加する（ Ｄ−＋Ｅ ）。
および漏れ、放電化学反応等により不純ガスが徐々に放
出され、不純ガス分圧が増加すると、それにともなって
吸着量が増加する（ Ｄ−＋Ｅ ）。
以下、同様にして第３図のグラフにおける点Ｅ→Ｂ′→
Ｃ−）Ｄ→Ｅに対応する作業を操り返す。
Ｃ−）Ｄ→Ｅに対応する作業を操り返す。
ところで、常時吸着剤を常温Ｔ、に維持し続けた場合は
、上記Ｅ点に対応するガス分圧時には、点Ｇに対応する
値しか吸着できず、また、ガス排気時（分圧Ｐが０．０
２）には点Ｈに対応する値までしか吸着量の放出ができ
ない。
、上記Ｅ点に対応するガス分圧時には、点Ｇに対応する
値しか吸着できず、また、ガス排気時（分圧Ｐが０．０
２）には点Ｈに対応する値までしか吸着量の放出ができ
ない。
すなわち、吸着剤の温度調節を行った場合と行わない場
合を同じ分圧下で比較すると、吸着量を数倍から数十倍
に増加させることができ、封じ切り寿命を大幅に延長す
ることができる。
合を同じ分圧下で比較すると、吸着量を数倍から数十倍
に増加させることができ、封じ切り寿命を大幅に延長す
ることができる。
なお、上記実施例では、吸着剤の加熱または冷却を半導
体加熱冷却素子を利用して行ったが、これに限定される
ものでなく、加熱または冷却を所望に応じてできるなら
ばどのようなものでもよい。
体加熱冷却素子を利用して行ったが、これに限定される
ものでなく、加熱または冷却を所望に応じてできるなら
ばどのようなものでもよい。
以上説明したように、本発明に係るガスレーザ装置は、
不純ガスを吸着する吸着剤を加熱および冷却することに
より、不純ガスの吸着量を増加することができる。した
がって、吸着剤の量を増加させず屹、封じ切り寿命の延
長を図ることができる。また、吸着剤の加熱により、不
純ガスが脱離されるので、ガス交換に費やす時間が短縮
される。
不純ガスを吸着する吸着剤を加熱および冷却することに
より、不純ガスの吸着量を増加することができる。した
がって、吸着剤の量を増加させず屹、封じ切り寿命の延
長を図ることができる。また、吸着剤の加熱により、不
純ガスが脱離されるので、ガス交換に費やす時間が短縮
される。
第１図は本発明に係るガスレーザ装置の一実施例を示す
斜視図、第２図は第１図に示した実施例における不純物
ガスを吸着する吸着手段の構成を示す斜視図、第３図は
第１図に示した実施例の作用を説明するために用いられ
た吸着剤の特性グラフである。 １・・・気密容器、２，４・・・バルブ、３・・・ボン
ベ、５・−・真空ポンプ、６・・・ブロワ、７，８・・
・放寛電也、９・・・全反射ミラー、１０・・・部分透
過ミラー、１１・−・ラジエタ、１２・・・吸着装置。 ＯＢ乏、１ｆ１１ の口上２１１架♀温線０”０５．２
．４ ．６ ．７ １．０不糸モ刀゛スデトモ Ｐ
斜視図、第２図は第１図に示した実施例における不純物
ガスを吸着する吸着手段の構成を示す斜視図、第３図は
第１図に示した実施例の作用を説明するために用いられ
た吸着剤の特性グラフである。 １・・・気密容器、２，４・・・バルブ、３・・・ボン
ベ、５・−・真空ポンプ、６・・・ブロワ、７，８・・
・放寛電也、９・・・全反射ミラー、１０・・・部分透
過ミラー、１１・−・ラジエタ、１２・・・吸着装置。 ＯＢ乏、１ｆ１１ の口上２１１架♀温線０”０５．２
．４ ．６ ．７ １．０不糸モ刀゛スデトモ Ｐ
Claims (3)
- （１）気密容器内のレーザ媒質ガスの循環経路に不純ガ
スを吸着する吸着剤を配設したガスレーザ装置において
、 前記ガスレーザ装置が稼動中には前記吸着剤を冷却し、
前記レーザ媒質ガスを交換する際には前記吸着剤を加熱
する加熱冷却手段を具えたことを特徴とするガスレーザ
装置。 - （２）前記吸着剤は人工ゼオライトである特許請求の範
囲第（１）項記載のガスレーザ装置。 - （３）前記加熱冷却手段は、半導体加熱冷却素子と、加
熱時と冷却時とで前記半導体加熱冷却素子への電流の流
れの方向を変えて通電する手段とからなる特許請求の範
囲第（１）項記載のガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23786385A JPS6297381A (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | ガスレ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23786385A JPS6297381A (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | ガスレ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6297381A true JPS6297381A (ja) | 1987-05-06 |
Family
ID=17021532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23786385A Pending JPS6297381A (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | ガスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6297381A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007064430A (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Hoshizaki Electric Co Ltd | フレキシブル管 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5687392A (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-15 | Hitachi Ltd | Carbon dioxide laser unit |
| JPS596589A (ja) * | 1982-07-03 | 1984-01-13 | Daihen Corp | 炭酸ガスレ−ザ装置 |
| JPS60242684A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-12-02 | Komatsu Ltd | 封じ切りガスレ−ザのガス制御装置 |
-
1985
- 1985-10-24 JP JP23786385A patent/JPS6297381A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5687392A (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-15 | Hitachi Ltd | Carbon dioxide laser unit |
| JPS596589A (ja) * | 1982-07-03 | 1984-01-13 | Daihen Corp | 炭酸ガスレ−ザ装置 |
| JPS60242684A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-12-02 | Komatsu Ltd | 封じ切りガスレ−ザのガス制御装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007064430A (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Hoshizaki Electric Co Ltd | フレキシブル管 |
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