JPS63133583A - 紫外光予備電離パルスガスレ−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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、紫外光予備電離パルスガスレーザ装置に関す
る。

〈従来の技術〉 ＴＥＡ　　Ｃｏ□レーザやエキシマレーザでは、通常、
大気圧以上のガス圧中に配置された一対の電極（以下、
主電極と称する）間に、高電圧を印加してグロー放電を
起こし、レーザ媒体ガスを励起する。

ところが、大気圧以上のガス中での放電には、一般にア
ーク放電が発生しやすい。このアーク放電はレーザ出力
の低下の原因となるばかりでなく、種々の不純物を生成
し、レーザ媒体ガスを劣化させてその寿命を短くしてし
まう。

このようなアーク放電を防ぐため、従来、次のような対
策が採られている。

まず、主電極の相対向する面を、主電極間の大体積に均
一な電界が生ずるよう、所定の曲面形状に形成する。こ
れは例えばロゴスキー電極やチャン電極と称されるもの
等が相当する。

更に、紫外光予備電離法が併用される。この方法は、グ
ロー放電を生じさせるべき主電極の近傍において、その
主放電に先立ち、ピン電極列による小さなアーク放電や
コロナ放電を起こし、これによって発生する紫外光によ
り主電極間にグロー放電の種となる初期電子を生成する
方法である。

また、一般に、パルスガスレーザ装置においては、高い
平均出力が望まれる場合、高繰り返し、高効率で安定に
動作させる必要があるが、この場合、放電空間内のガス
の冷却が必要となる。この冷却のために、通常、高速度
でレーザ媒体ガスを循環させる方法が採られる。

第３図および第４図に以上の諸対策を採用した従来の紫
外光予備電離パルスガスレーザ装置の構成例を示す。

第３図に示す例は、所定の曲面形状を有する主電極３１
の近傍外方にピン電極対３２ａ、３２ｂを配設し、この
ピン電極対３２ａ、３２ｂによるアーク放電により予備
電離を行う例である。すなわち、コンデンサＣＩは高電
圧Ｈ０Ｖ、により充電され、サイラトロン３３がＯＮに
なるとコンデンサＣ３に充電された電荷がコンデンサＣ
２，Ｃ，に移行してゆき、コンデンサＣ！＋Ｃ２の電圧
が増大していく。

この時、ピン電極対３２ａ、３２ｂにおいてアーク放電
が生じる。このアーク放電時の紫外光により、主電極対
３１間に初期電子が生成される。その後、Ｃ２の電圧が
主電極間の放電開始電圧に達すると主放電が起こる。ま
た、ガスの冷却のために、クロスフローファン３４と熱
交換器３５が設けられ、主電極対３１間に高速のガス流
を生起させている。

第４図に示す例は、適切な曲面形状を有する一方の主電
極４１ａに数本の溝４２を設け、その内部に誘電体管（
絶縁体管）４３ａ中に導線４３ｂを挿入してなるコロナ
電極４３を配置して、このコロナ電極４３によるコロナ
放電により予備電離を行う例である。すなわち、高電圧
Ｈ，Ｖ、により充電されたコンデンサＣ１から、スイッ
チ４４がＯＮになるとコンデンサＣ２に電荷が移行し、
このコンデンサＣ２の電圧が主電極４１ａ、４１ｂ間の
放電開始電圧に対する前に、誘電体管４３ａ表面と主電
極４１ａとの間でコロナ放電が生じる。このコロナ放電
時の紫外光により主電極４１ａ、４１ｂ間に初期電子が
生成する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 第３図に示す従来装置では、ガス流路中にピン電極対３
２ａ、３２ｂが存在するため、クロスフローファン３４
により高速で均一なガス流を得るためには不利である。

また、主電極対３１の幅を拡げて大体積を励起しようと
すると、ピン電極３２ａ。

３２ｂと主電極対３１の中心との距離が増大し、−均一
な予備電離が不可能となる。

第４歯に示す従来装置では、第３図に示す装置と同様に
ガス冷却のために高速ガス流を発生させる場合には、ガ
ス流路に遮蔽物が存在しないため、均一な高速流を得や
すく、また、主電極４１ａ。

４１ｂの幅を拡げる場合には、溝の本数を増大させるこ
とによって対応できるという利点を有している。ところ
が、主電極４１ａに溝を形成しているが故に、そのエツ
ジ部等の影響によって均一な電界を得に＜＜、媒体ガス
を高圧化するとアーク放電が生じやすくなって高圧力動
作に不適当である。

本発明の目的は、高繰り返し、高効率で安定なレーザ発
振を得るために、高く均一なガス流速を得やすく、しか
も、高いガス圧力下においても大体積に亘って均一なグ
ロー放電を生じさせることのできる、紫外光予備電離パ
ルスガスレーザ装置を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第１図、第２図を参照しつつ説明すると、本発明は、レ
ーザ媒体ガス中の一対の主電極ｌａ。

１ｂ間に高電圧を印加して、この主電極１ａ、ｌｂ間で
グロー放電を生起させることにより、レーザ媒体ガスを
励起するレーザ装置において、一対の主電極のうち一方
１ａを金属で形成する。他方の主電極１ｂを、絶縁体材
料で形成され、かつ、その表面に溝１３が形成されてな
る支持体１１と、絶縁体管１２ａ内に導体線１２ｂを挿
入してなり、溝１３内に埋め込まれるコロナ電極１２と
、そのコロナ電極１２の上方から支持体１１の表面に被
せられる金属メツシュ１４とによって構成する。

そして、一方の主電極１ａにこの金属メソシュ１４が対
向するよう配設したことによって、特徴づけられる。

く作用〉 主放電の前にコロナ電極１２の絶縁体管１２ａと金属メ
ツシュ１４との間にコロナ放電を生起させることができ
、第４図の従来装置と同様の予備電離効果が得られる。

ここで第４図の装置と同様、主電極ｌａ、ｌｂ間に遮蔽
物が存在せず、高速で均一なガス流を得やすいとともに
、コロナ電極１２を収容する溝１３は絶縁性材料の支持
体１１に形成しているから、第４図の従来装置のように
電界に影響を及ぼすことなく、主電極１ａ、ｌｂ間に均
一な電界が得られる。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例の構・成図で、第２図はその主電
極１ａ、ｌｂの拡大図である。

一方の主電極（陽極）ｌａは金属、例えばステンレス、
アルミニウム等によって形成され、その形状は均一電界
が得られやすい公知の適正な曲面形状とされている。

他方の主電極（陰極Ｎｂは、絶縁性の支持体１１とこの
支持体１１の表面に被せられた金属メツシュ１４等によ
って構成され、支持体１１には数本のコロナ電極１２を
収容してなっている。

すなわち、支持体１１はテフロン、アクリルあるいはセ
ラミック等の絶縁性材料を上述した主電極１ａと同様の
曲面形状に成形し、その表面には軸方向（紙面に直交す
る方向）に数本、例えば２木の溝１３を刻設する。この
溝１３内には、それぞれガラス管もしくはテフロン管等
の絶縁体管１２ａ内に導体線１２ｂを挿入してなるコロ
ナ電極１２を埋め込む。そして、その上方から支持体１
１の曲面に沿わせて金属メツシュ１４を被ぶせて主電極
１ａと対向させる。金属メツシュ１４は支持体１１の背
面に固着された金属板１５とコンタクトをとる。

以上のような主電極１ａ、１ｂが高圧のレーザ媒体ガス
が充填された発振器２内に配置され、第１図に示すよう
な励起用スイッチング回路に接続される。この回路にお
いてメインコンデンサＣＩは高電圧Ｈ，Ｖ、によって充
電される。スイッチ素子であるサイラトロン３がＯＮに
なると、メインコンデンサＣ１に蓄えられた電荷はコン
デンサＣ２へ移行してゆき、０２間の電圧は増大してゆ
く、このとき、陰極１ｂを構成する金属メツシュ１４と
コロナ電極１２との間に高い電界が発生し、導体線１２
ｂを包む絶縁体管１２ａ表面との間でコロナ放電が生じ
、近傍のレーザ媒体ガスを予備電離する。コンデンサＣ
２での電圧が主電極１ａ、ｌｂ間の放電開始電圧に達す
ると主放電が起こる。ここで、コンデンサＣ３は、コロ
ナ電極１２と陰極１ｂ間の容量仝直列に接続され、絶縁
体管１２ａにかかる電圧を下げるとともに、コロナ電極
１２に過大なエネルギが流入するのを制限するためのも
のである。

なお、発振器２内には、高繰り返しの動作が可能なよう
、レーザ媒体ガスを冷却するための熱交換器４と、土竜
ｊ％　１　ａ、１ｂ間にガス流を得るためのファン５が
配設されている。

以上の本発明実施例においては、主電極１ａ＋１ｂ間に
ガス流を妨げる遮蔽物がなく、ファン５の回転により均
一で高速のガス流が発生しやすい。

また、コロナ電極１２を収容するための溝１２は絶縁性
の支持体１１に設けており、陰極１ｂの本体たる金属メ
ツシュ１４は均一電界を得やすい形状を維持している。

なお、支持体１１は上述の実施例のように一体的に成形
する必要はなく、適宜に分割して成形することができる
。また、本発明はパルスガスレーザ装置のみならず、高
圧ガス動作の直流発振のレーザに対しても適用可能であ
る。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、主放電の前に予
備電離を行うべくコロナ放電を発生するコロナ電極を、
絶縁性の支持体に刻設された溝内に収容し、その上方か
ら支持体に金属メツシュを被せて主電極の一方を構成し
たから、従来のコロナ電極を用いた予備電離レーザ装置
と同様に、主電極間にガス流を妨げる遮蔽物が存在せず
、高速で均一なガス流が得られやすく、また、主電極の
幅の増大に対しては溝の数を増加させることによって、
予備電離の不均一性をそこなうことなくスケールアップ
が可能である。

しかも、コロナ電極は絶縁性の支持体に溝を設けてその
内部に収容するから、従来のこの種装置のように、主電
極の一方に直接溝を形成して均一電界の発生を阻害する
ことがな（、主電極間に均一な電界を得て、高圧ガス下
においても均一なグロー放電を得やすい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図、 第２図はその主電極ｌａ、ｉｂの拡大図、第３図および
第４図はそれぞれ従来の紫外光予備電離パルスガスレー
ザ装置の構成例を示す図である。 ｌａ、ｉｂ・・・主電極 ２・・・発振器 ３・・・サイラトロン ５・・・ファン １１・・・支持体 １２・・・コロナ電極 １２ａ・・・絶縁体管 １２ｂ・・・導体線 １３・・・溝 １４・・・金属メツシュ 特許出願人　　　　株式会社島津製作所代　理　人　　
　　弁理士　西１）新 築１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ媒体ガス中の一対の主電極間に高電圧を印加して
   、この主電極間でグロー放電を生起させることにより、
   レーザ媒体ガスを励起するレーザ装置において、上記一
   対の主電極のうち一方を金属で形成するとともに、他方
   を、絶縁体材料で形成され、かつ、その表面に溝が形成
   されてなる支持体と、絶縁管内に導体線を挿入してなり
   、上記溝内に埋め込まれるコロナ電極と、そのコロナ電
   極の上方から上記支持体の表面に被せられる金属メッシ
   ュとによって構成し、上記一方の電極に上記金属メッシ
   ュが対向するよう配設したことを特徴とする、紫外光予
   備電離パルスガスレーザ装置。