JPS63228776A

JPS63228776A - ガスレ−ザ装置

Info

Publication number: JPS63228776A
Application number: JP6326887A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Takagi; 茂行高木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1988-09-22

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明はレーザガスを放電励起してレーザ光を出力す
るガスレーザ装置に関する。

（従来の技術）一般的なガスレーザ装置は、例えばＣＯ２レーザではＣ
Ｏ２−Ｎ２−Ｈｅの混合ガス、エキシマレーザではｘｅ
−ＨＣＩ−Ｎｅの混合ガス等のレーザ媒質が収容された
レーザ管内に陽橿と陰極とからなる主電極を設け、この
主電極で発生する放電エネルギによって上記レーザ媒質
を励起するとともに、上記主電極が放電を開始する前に
、放電空間部を予備電離装置で予備電離し、主放電が発
生しやすくするようにしている。

従来、上記予備電離Ｉｆｆの電離方式としてはコロナ放
電、紫外線あるいはｘｍ等を利用するものがある。

上記コロナ放電による予備電離方式を利用したガスレー
ザ装置を第６図および第７図を参照して説明する。図中
において１は内部に上述したようなレーザ媒質が封入さ
れたレーザ管であり、このレーザ管１はレーザ出力を向
上するためにレーザ光発振方向に長く形成されている。

そして、レーザ管１の内側には、このレーザ管１の長手
方向に亘って一対の主電極２．３が対向して設けられて
いる。このうち一方が例えば陽極２で、他方が陰極３で
あり、双方の電極２．３間に放電空間８１１４が形成さ
れている。

そして、上記陽極２および陰極３は上記レーザ管１内に
設けられた保持板５．６にそれぞれ結合されている。こ
の保持板５．６は導電性を有する例えば金属材料で形成
され、レーザ管１の内壁と一定距離を離間して固定され
ている。

また、上記陰極３の内部にはレーザ管１の長手方向に空
洞部７が設けられており、さらに、この陰極３には上記
空洞部７と放電空間部４とを連通ずる複数の子ＩＩＭ離
孔８・・・が穿設されている。

そして、レーザ管１の外側に設けられた高圧電源９にリ
ード配置９ａを介して接続されたコロナワイヤ１０が上
記空洞部７内に設けられている。

このコロナワイヤ１０は上記空洞部７内の長手方向に回
って設けられており、陰極３から一定の距離離間されて
いる。また、上記リード配線９ａの中途部から分岐した
配線は保持板６に接続されている。

そして、上記保持板５．６には、双方に接続されたピー
キングコンデンサ１１および波形成形のための主コンデ
ンサ１２が設けられている。また、上記保護板５はリー
ド配線５ａを介して上記高圧Ｍ源９に接続されている。

さらに、上記レーザ管１内にはレーザ媒質としてのレー
ザガスをレーザ管１内で循環させるファン１３とレーザ
ガスを冷却する熱交換器１４とが設けられている。

このような構造のレーザ装置がレーザ光を発ｊ辰する場
合には、図示しないスイッチの操作により上記高圧電源
９が作動し、コロナワイヤ１０に電圧を印加する。そし
て、コロナワイヤ１０と上記陰極３との間でコロナ放電
が起き上記ピーキングコンデンサ１１はこのコロナ放電
と同時に充電される。上記コロナワイヤ１０と陰極３と
の放電によって発生した電子の一部は、予備電離孔８・
・・を通過して上記放電空間部４を予備電離する。そし
て、この予（ｉ％を離と同時に上記主コンデンサ１２が
充電され、陽極２と陰極３の間の放電空間部４でグロー
放電が起きレーザガスを励起しレーザ光が発振される。

このような工程を高繰返しすることで上記レーザ光を発
振するガスレーザ装置は、レーザ出力を高めるためにレ
ーザ管１のレーザ光発振方向の寸法を延長することが行
われる。このように延長されたレーザ管１内の陽極２、
陰極３も同様に延長され、第７図に示されるように上記
コロナワイヤ１０も共に延長される。

このように延長されたコロナワイヤ１ｏは、図中に示さ
れるようにコロナワイヤ１０の長手方向中央に高圧電流
供給点１５が設けられた場合には、高圧電流供給点１５
に高圧電流が集中しやすく、また、コロナワイヤ１０の
両端部が陰極３側に自重により湾曲してしまうため、こ
の高圧電流供給点１５および両端部近傍でスパーク放電
が発生しやすくなり、その長手方向に亘って均一なコロ
ナ放電を得ることが困難となる。このようにスパーク放
電が発生すると予備電離が一部に集中し主電極２．３間
の放電もアーク放電となり、レーザ出力が著しく減少し
たり、発振が停止したりすることがあった。

（発明が解決しようとする問題点）上述のように、ガスレーザ光の出力を高めるために、レ
ーザ光の発振方向にレーザ管を延長し、これとともに一
対の主電極も同様に延長することが行われるが、これら
の主電極のうち一方の主電極の内部に亘って設けられた
予ｔＲ電離用のコロナワイヤは、上記レーザ管のレーザ
光の発生方向に亘って均一なコロナ放電を得ることが困
難であり、スパーク放電が発生しやすいという事情があ
った。

この発明は上記事情に基いてなされたものであり、主電
極のレーザ光発振方向の長さの延長に影響されずに、均
一なコロナ放電を発生できるコロナワイヤを有するがス
レーザ装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段及び作用）この発明は内
部にレーザガスを封入したレーザ管内に一対の主１！極
を対向離間して設けることで、この主Ｎ楊間に放電空間
部を形成し、一方の主電極内に空洞部およびこの空洞部
と上記放電空間部とを連通ずる予備電離孔を設け、上記
空洞部の長手方向に複数本に分割されたコロナワイヤを
設けることにより、このコロナワイヤの全長に亘って均
一なコロナ放電を発生することができるガスレーザ装置
にある。

〈実施例）この発明における第１実施例を第１図を参照して説明す
るが、その基本的構成と作動工程は第６図に示される従
来例と同様のため同一構成部分に関しては同一符号を付
して説明の重複を避け、改良点のみ図示して説明する。

図中において、３は一方の主Ｗｌ橿としての陰極であり
、この陰極３は図示しない陽ｆｆ１２と一対でレーザ管
１内に設けられている。この一対の主電極としての陽極
２と陰極３はともに対向離間してレーザ光発振方向に亘
って設けられている。

そして、上記陰極３には、そのレーザ光発振方向に亘っ
て空洞部７が設けられており、この空洞部７から上記一
対の主電極２．３間に形成された放電空間部４に連通す
る複数の予備電離孔８・・・が穿設されている。

そして、上記空洞部７には、その長手方向に複数本に分
割されたコロナワイヤ１６・・・が設けられている。こ
れらコロナワイヤ１６・・・には、それぞれ高圧電源９
からの電流が分流供給される。そして、コロナワイヤ１
６・・・は、それぞれの長さＡが例えば３０〜２００ｍ
ｍ程度に分割されて、その長手方向略中夫に上記高圧Ｎ
源９からの配線がそれぞれ接続されている。この様な寸
法にすることにより、高圧電流の集中や自重による湾曲
等を押えることができるため安定したコロナ放電が得ら
れるとともに、短か過ぎて放電が広がらずにスパーり放
電状態になることを防止できる。また、各々のコロナワ
イヤ１６・・・相互の間隔臼はできるだけ小さくするこ
とが望ましく、例えば１〜５ｍｍ程度に形成されている
。

このような構造のガスレーザ装置の高圧１ｆｔ！９を作
動すれば、各々のコロナワイヤ１６・・・の全長に亘っ
て均一なコロナ放電を発生させることができる。つまり
、コロナワイヤ１６・・・は長手方向に分割されている
ため、従来構造に比較して非常に安定した均一な放電を
可能にしている。また、コロナワイヤ１６・・・相互の
間隔臼が上述のごとく小さいため、この隙間は両側のコ
ロナワイヤ１６・・・からのコロナ放電の広がりによっ
て予備電離されるため、均一で安定した予備電離を可能
にしている。このようにコロナ放電が安定することで、
上記放電空間部４での主電極２．３に安定したグロー放
電が発生し、従来に比較して非常に安定で高出力のレー
ザ光を発振できる。さらに、この様な構造によれば従来
構造を大幅に変更することなく上述のような効果を得る
ことができる。

なお、この発明は上記一実施例に限定されるものではな
く、コロナワイヤ１６・・・の寸法Ａや、コロナワイヤ
１６・・・相互の間隔Ｂ等は上記に限定されるものでは
ない。また、上記第１実施例では１つの高圧電源９から
複数のコロナワイヤ１６・・・に電流を分流しているが
、その分流の数はなんら限定されるものではない。つま
り１つの高圧電源９から２本以上のコロナワイヤ１６・
・・に分流されるものであればよく、このような形態の
複合等もこの発明に含まれる。

以下、この発明における第２実施例を第２図を参照して
説明するが、その構造は上記第１実施例と略同様のため
同一部分には同一符号を付して改良点のみを説明する。

図中において、３は一方の主電極としての陰極であり、
この陰極３内に設けられた空洞部７には、その長手方向
にそって複数本に分割されたコロナワイヤ１６・・・が
設けられている。そして、これらコロナワイヤ１６・・
・には、それぞれ高圧電３！９から導出されたリードＩ
！１７が分岐して接続されている。この分岐されたリー
ド線１７の中途部には、それぞれコイルとしてのバラス
トコイル１８・・・が設けられている。

このバラストコイル１８・・・を設けることで、各々の
コロナワイヤ１６・・・に均一に電流を分流することが
でき、これらのコロナワイヤ１６・・・と陰極３との間
で安定したコロナ放電が得られる。そして、予備電離を
より安定したものにできる。

なお、上記第２実施例では高圧電源９からの電流を各々
のコロナワイヤ１６・・・に均一に分流するためにコイ
ルを設けたが抵抗を用いてもよい。

以下この発明における第３実施例を第３図を参照して説
明するが、その基本的構成は上記第１および第２実施例
と略同様のため、同一構成部分に関しては同一符号を付
して説明を省略し、改良点のみを説明する。

図中において３は一方の主電極としての陰極であり、こ
の陰極３には空洞部７および複数の予備電離孔８・・・
が設けられている。そして、上記空洞部７内には長手方
向に複数に分割されたコロナワイヤ１６・・・が設けら
れている。それぞれのコロナワイヤ１６・・・にはその
周方向を包囲する誘電体１９・・・が設けられている。

この誘電体１つ・・・はガラス、アルミナセラミックや
ガラスエポキシ樹脂等を例えば管状に形成したものであ
り、予１ｉＭ離の際にコロナワイヤ１６の放電面積を拡
大して陰極３との間で安定したグロー放電を発生させる
ことができる。

以下この発明における第４実施例を第４図を参照して説
明するが、上記第３実施例同様基本的構造は第１および
第２実施例と同様であり、同一構成部分は同一符号を付
して改良点のみを図示して説明する。

一方の主電極としての陰極３には空洞部７が設けられて
いる。そして、上記陰極３には放電空間部４と上記空洞
部７とを連通ずるように予備電離孔８・・・が穿設され
ている。

そして、上記空洞部７には、長手方向に複数に分割され
たコロナワイヤ２０・・・が例えば２列に並設されてい
る。このため、予備電離される範囲を横方向に広げるこ
とができる。そして、予備電離の幅が広がることにより
主放電幅も広がり、レーザ光の出力を著しく向上させる
ことができる。

なお、上記第４実施例ではコロナワイヤ２０・・・を２
列に並設したが、これに限定されず、３列以上並設され
たもの等も含まれる。

以下この発明における第５実施例を第５図を参照して説
明する。図中において２１はレーザガスとしての例えば
ＣＯ２レーザでは、ＣＯ２−Ｎ２−Ｈｅ混合ガス、エキ
シマレーザではＸｅ−ＨＣ１−Ｎｅ混合ガスを封入した
レーザ管であり、このレーザ管２１内には、そのレーザ
発振方向に長手方向を有する一対の主電極としての陽極
２２と陰極２３が離間対向して設けられて、この陽極２
２と陰極２３との間には放電空間部２４が設けられてい
る。そして、陰極２２と陰極２３はそれぞれ導電性を有
する保持板２２ａ、２３ａに結合されている。また、上
記陰極２３にはその長手方向に亘って空洞部２５が設け
られているとともに、この空洞部２５と上記放電空間部
２４とを連通する複数の予備電離孔２６・・・が穿設さ
れている。

そして、上記空洞部２５には長手方向に複数に分割され
たコロナワイヤ２７・・・が設けられている。

このコロナワイヤ２７・・・は陽極２２の保持板２２ａ
と電気的に接続されてその中途部にピーキングコンデン
サに相当するコロナコンデンサ２８が設けられている。

また、高圧１．ｔ！２９から導出された出力配線は保持
板２３ａに接続され、この保持板２３ａから波形成形の
ための主コンデンサ３０を介して保持板２２ａに接続さ
れ、また、この主コンデンサ３０と同様の主コンデンサ
３１も他の配線を介して保持板２２ａ、２３ａ間に設け
られている。そして、保持板２２ａから導出された配線
は上記高圧電源２９に導入接続されている。

また、上記レーザ管２１内には上記し〜ザガスをこの管
内で循環させるファン３２とレーザガスを冷却するため
の熱交換器３３が設けられている。

このように構成されたガスレー、ザ装置を作ｖＪさせる
と、上記高圧電源２９より高電圧が印加され、直接主コ
ンデンサ３０．３１が充電される。そして、上記コロナ
ワイヤ２７・・・はコロナコンデンサ２８を通過した電
流により陰ｌ４ｉ２３との間にコロナ放電を発生する。

このコロナ放電によって発生した電子は上記予備電離孔
２６・・・を通って放電空間部２４に到達しこの空間２
４に存在するレーザガスを予備電離する。これと同時に
上記陽極２２と陰極２３との間でグロー放電が発生しレ
ーザ光が発振される。

このような構造とすることにより、上記コロナコンデン
サ２８の容量を変更することで、コロナ１ｉ５［電の量
を予備電離に最適の量に調整することができる。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものではな
い。例えば上記各実施例において、予備電離用のコロナ
ワイヤは主電極としての陰極であるが、これに限定され
るものではなく、！ｉ権を対象にするもの等も含まれる
。但しこの場合には上述の電気回路に変更を要すること
は勿論である。

つまり、電気回路の構造等はなんら限定を受けるもので
はなく、予備電離用のコロナワイヤを、その長手方向に
複数本に分割して、このコロナワイヤ全体に亘って均一
な予備ｌ！離ができるガスレーザ装置であればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、放電空間部を挟
んで設けられた少なくとも一対の主電極のうち、いずれ
か一方の主電極内に、長手方向に複数本に分割されたコ
ロナワイヤを設けることにより、レーザ光出力を高める
ためにレーザ管を延長しても、上記？！牧本のコロナワ
イヤ全体に均一なコロナ放電を発生できる。これにより
、予備電離は放電中間部全体に亘って安定し、主電極間
でのグロー放電も安定させることができるため、従来の
構造に比較して安定した高いレーザ光出力を発振できる
ガスレーザ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図はこの発明における各実施例であり、
第１図は第１実施例の要部を示す側断面図、第２図は第
２実施例の要部を示す側断面図、第３図は第３実施例の
要部を示す正断面図、第４図は第４実施例の要部を示す
正断面図、第５図は第５実施例のガスレーザ装置の概略
的構成を示す正断面図、第６図および第７図は従来例で
あり、第６図はガスレーザ装置の概略的構成を示す正断
面図、第７図は主型漫に設けられた予備電離用のコロナ
ワイヤの＃ｌ！造を示す側断面図である。１・・・レーザ管、２・・・陽極（主電極）、３・・・
陰極（主電極）、４・・・放電空間部、７・・・空洞部
、１６・・・コロナワイヤ。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図第２図第３図第　４　口第　５　図第６図第　７　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザガスが封入されたレーザ管と、このレーザ
管内に配置された少なくとも一対の主電極と、これら主
電極間に形成された放電空間部と、上記主電極のうちい
ずれか一方に設けられた空洞部と、上記一方の主電極に
穿設されて上記空洞部と放電空間部を連通する複数の子
備電離孔と、上記空洞部の長手方向に複数本に分割して
設けられてコロナ放電を発生するコロナワイヤとを具備
することを特徴とするガスレーザ装置。
（２）複数本に分割されたそれぞれのコロナワイヤに、
電流を均等に分流するコイルあるいは抵抗が接続されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガス
レーザ装置。
（３）上記コロナワイヤの周囲が、誘電体で覆われてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項および第２項
記載のガスレーザ装置。