JPS6393179A - レ−ザ発振器用放電管 - 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、レーザ共振器の光軸と放電管の軸とが一致す
る形式のガスレーザ装置に使用される、放電管の構造に
関する。

（従来の技術） 第３図、第４図に従来の交流励起型放電管の構造を示す
。図において１は放電管、２は交流電圧高周波電源、３
はこの電極から電極５にに電力を供給する導線である。

この電極は放電管外面の円筒面に沿い、あるいは、らせ
ん状に巻きつける形状で配設され、誘電性を有する放電
管を介して放電管内部に交流電界を印加することによっ
て、放電を誘起し、レーザ活性を有する反転分布領域を
形成し、放電管軸上に対向して配置された光共振器によ
って、レーザ出力としてとり出される。

従来、上記電極を構成する方）ｋとして次の２つの方法
が実施されてきた。

■電極を放電管外形に密着する形状に形成して、機械的
機構によって力を加えて一体化する方法（第５図）。

■放電管素管外周をサンドブラスト等によって粗面化し
てそこにプラズマジェット等で金属溶射し金属層を形成
する方法（特開昭６ｌ−１４２７８３）。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の電極構造■では、第５図（ａ）に示すようにフレ
ーム８、スペーサ９によって機械的に押えただけである
ため金属部材５と放電管材１との間に局所的な空隙が生
じるためレーザの運転時に交流電界を印加した場合、こ
の空隙内で気体放電が発生するため放電管の局部的加熱
、ＴＬ極のｔｉ’１耗劣化が発生し、それに伴ない電気
入力に対するレーザ出力の効率も悪化する（第５図（ｂ
）参照）。

また、従来■によれば適当な条件で溶射することで放電
管〜電極界面での空隙は、除去でき上記のような問題点
は解消できる。しかしながら金属溶射て金属を接合する
場合、接合強度は、セラミック表面の起伏に金属をくい
こませるいわゆる「アンカー効果」に基づいているため
実用的な接合強度を実現するには、粗面化したセラミッ
クが不可欠となる。しかるに、放電が維持できる交流高
圧電界を凹凸のある誘電体界面に印加した場合に、金属
突出部での電界が局部的に強くなるためトリーイング等
の絶縁破壊が進展し、そのクラックに沿ってさらに電界
集中が起こって加速度的に放電管の劣化・破壊が進行し
、信頼性の面で大きな問題があり、実用上の障害となっ
ていた（第６図参照）。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
電力ロスの少ない省エネルギーな、特性の安定した（品
質の安定した）レーザ発振器用電極管を提供することを
目的としている。

（問題点を解決する手段） 本発明では、レーザ発振器用放電管に交流放電用電極を
接合する際に、「姦融点金属法」を採用し、前記電極の
接合を行なった。

（作用） 本発明によれば、金属電極の密着度が高いうえ、誘電体
界面の凹凸、クランク等の不均一性を必要とせずに実現
できるため、効率が高（、信頼性の高い交流放電励起レ
ーザ発振器用の放電管を実現できる。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例を示す。１は放電管、２は
高圧交流電源、３は給電線であり、■には、メタライジ
ング層７を形成とた後、スパイラル状の金属電極５が接
合されている。放電管はＳｉＯ上、ＡＩ几、’ｒｉｏ２
等の誘電体からなり、例えば内径φ２０ｍｍ、外径φ２
２．．ｍ、　Ａさ３００　ｍｍ程度の形状で、金属電極
はＣｕ、旧、Ａｇ、ＡＩ等の導電性を有する金属および
合金から成り０．１〜１．０順程度のＪ１７．　、；ｉ
）を有し７ている。

第２図に放電管にアルミナ、金属電極とし、てＪＲを接
合する場合の全工程を示す。

（ペイントコーティング） 洗浄・乾燥された放電管基材にＭｏ、Ｍｏ−獣Ｗ、Ｗ−
Ｍｎあるいは、これらの中にメタライジングに有効と思
われる添加物を加えたものの微粉末を有機バインダーに
混合しペイント状としたものを、放電管基材表面に電極
形状にあわせて塗布、印刷する。

（メタライジング） これを１加湿水素又は、加湿フォーミングガス（１１／
Ｎ　）中で１３００°ｃ〜１７００°Ｃの湿度で加熱処
理し、メタライズを行なう。この過程によってＭｏ−Ｍ
ｎ法の場合には、 Ｍ　ｎ　＋　Ｈ２Ｑ　　　−−＋　　Ｍ　ｎ　Ｏ＋　Ｈ
２という反応によってペイント中のＭｎがＭｎＯになり
アルミナセラミックス中のガラス相（ＳｉＯ２）の中に
溶は込み粘性の低いガラス相が形成される。

こうしてメタライジング層とアルミナセラミックとの間
の界面部に形成された粘性の下がったカラス相は流動し
やすくなり焼結が進行しているメタライジング層との空
隙部に毛細管現象により侵入してアルミナセラミックス
とメタライジング層を接合させる。また同時にＭｎＯは
Ａ１□０３と反応してＭｎ０−ＡＩ□Ｏｊを形成し中間
層となる。Ｍ　ＯＭ　ｎの表面は加湿水素ガス中におい
てわずかに酸化されており、ガラス層はよく濡れる状態
であり、ＭＯ１Ｍｎの酸化物が進入してきたガラス相に
溶は込んで完全に接着する。

（Ｎｉメッキ） 次にこのメタライジング層とその表面にＮｉメッキを施
こすことによってＮｉメッキ層がメッキ後の加熱処理時
および銀ろう何時にまだ残っているメタライジング層の
空隙部に入り込み、Ｍｏ　−Ｍｎが相互拡散して完全な
接合となる。

（ろう付） 最後に、このＮｉメッキ層の上に電極となる金属体をろ
う付けすることにより放電用電極の接合が実現する。ま
た、上記のとおり、ガラス層が重要な役割をはたすと考
えられるので、高純度（〜１００χ）アルミナセラミッ
クス、透光性アルミナセラミックス（ＡＩ２０３≧９９
．９９χ）、サファイヤ単結晶のような素材を用いる場
合には、メタライジング組成中にＣａＯ、ＳｉＯ□等の
ガラス相形成成分を　０゜０１χ〜１０．００′＆添加
すればこの方法が使用できる。

上記の様にして構成されたレーザ発振器用放電管を使用
した炭酸ガスレーザで、放電管内にＣＯ，：Ｎ　：ｌＬ
ｅ　□　５：６５：３０　ｖｏｌχの混合比でガス圧８
０〜１５０ｔ。

ｒｒの圧力下でガス流速１００〜２００ｍ／ｓでガスを
流しながら、金属電極間に交流電界を印加することによ
って、電極と放電管の間で放電を生しることなく長時間
高い信頼性放電を生成でき、その放電により励起された
Ｃ０２ガス分子による１０．６μｍのレーザ光を安定に
得ることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、電極全屈部分と放電管を形成する誘電
体部分との界面を平坦な状態のままで十分な接合強度を
持たせることができるため、金属電極と放電管間での放
電が防止でき電気−光変換効率を向上し、信頼性、耐久
性の高いレーザ発振器用電極管を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は本発明
にかかるメタライジング層を形成するための工程図、第
３図、第４図は従来例に係るレーザ発振器の構成図、第
５図、第６図は、従来例における問題点を表わした放電
管の説明図である。 ｌ・・・放電管、　４・・・電極素管、　５・・・金属
電極７６０．メタライジング層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体で管状に形成した放電管の外面に少なくと
   も一対の金属電極を対向させた状態で取り付け、前記放
   電管内にレーザ媒質ガスを流通させ、前記金層電極間に
   高周波電源から電圧を印加し誘起された放電により、前
   記レーザ媒質ガスを励起させレーザ光を出力させるレー
   ザ発振器用放電管において、高融点金属法によって形成
   したメタライズ層の上に電極導体部分を接合したことを
   特徴とするレーザ発振器用放電管
2. （２）誘電体に９９％以上の高純度アルミナを使用する
   とともに、メタライズ用の高融点金属中に１０％以下の
   ＣａＯ、ＳｉＯ＿２等のガラス相形成成分を添加したこ
   とを特徴とする特許請求範囲第１項記載のレーザ発振器
   用放電管
3. （３）誘電体が、透光性アルミナであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載のレーザ発振器用放電管