KR19990045393A - 고출력 레이저에 사용되는 미러 결함 검출기 - Google Patents
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Abstract
검출기(50)는, 미리 정해진 광 경로(40)로부터 고 에너지 레이저 빔의 제어되지 않은 이탈을 막기 위하여, 고 에너지 레이저 빔을 발생시키는 레이저 장치 내에 포함된다. 고 에너지 레이저 빔은 광 경로(14)를 따라 진행하여 그 경로(14)에 있는 일련의 반사면들(26, 30)로 인하여 작업장(44)으로 향해 간다. 일련의 반사면들은 광 생성원으로부터 작업장(44)까지 빔(32)의 경로(14)를 전환시키는 기능을 한다. 앞면(52)과 뒷면(54)을 갖는 전도성 프레임(51)을 포함하는 검출기(50)가 각각의 반사면들과 결합되어 있다. 뒷면(54)은 열 전도성 프레임(51)의 기저부(64)에 위치된 열 센서(60)로 장치된다. 검출기는 임계 온도를 유지하기 위해 냉각 수단(58, 66)으로 장착된다. 반사면들(26 또는 30)이 깨어지거나 그렇지 않으면 반사면들이 빔(32)으로 하여금 열 전도성 프레임(51)에 부딪히게 하는데 실패하게 하는 경우에, 그 빔은 제어 회로(69)를 트리거(trigger)시킬 수 있는 센서 온도를 갑작스럽게 상승시키는 원인이 되는데, 그 때 미리 설정된 임계 온도에서 고 에너지 게인(gain) 모듈(12)에 전류를 공급하는 전원 공급부(92)를 작동 정지(shut down)시키도록, 제어된 두께를 갖는 기저부(64)에 고정되어 있는 그 센서(60)는 임계온도로 미리 설정된다.
Description
본 발명은 일반적으로 고 에너지 레이저 장치의 광학 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 잠재적으로 손상을 주는 방사파가 그 지정된 광학 경로를 벗어나서 광학 시스템의 외부 환경에 위험을 주게 되는 때를 감지하기 위한 보호 장치에 관한 것이다.
고 에너지 레이저는 많은 산업 분야에 대하여 유용성이 검증되어 왔다. 그러한 레이저 빔은 자동차 차체 프레임을 용접하는 것에서부터 금속에 작은 크기의 구멍을 뚫는 것에 이르기는 범위에 걸친 제조용 작업을 위해 사용될 수 있다. 그 시스템은 신뢰할 만하며, 그 시스템은 매우 엄밀한 정밀도로 실행할 수 있을 뿐만 아니라 상당히 신속히 그러한 작업을 수행할 수 있다. 이러한 시스템이 더 넓은 용도로 사용됨에 따라, 그 시스템이 적절한 보호 장치로 장착되지 않는다면 사용 도중 전반적인 작업 환경에 위험을 주게 될 수 있다.
고 에너지 레이저 시스템 구성의 간단한 설명은 그 장치와 결합되어지는 보호 장치에 대한 필요성의 더 나은 이해를 제공하는 데에 유용할 수 있다. 고 에너지 레이저 시스템은 일반적으로 펄스 빔을 생성시키는, 출력 오실레이터와 고출력 빔을 생성시키는 지그재그 슬랩 게인 매체(slab gain medium)와 같은 고체 상태의 레이저 소스를 포함한다. 증폭된 빔은 10W에서부터 5,000W까지 그리고 그보다 더 큰 범위를 갖는 생성된 빔으로 아웃 커플(out-coupled)되거나 추출(extract)된다. 그 빔의 광 경로는, 레이저 빔이 레이저 공동부(cavity)로부터 아웃 커플 되어짐에 따라 그 빔이 일련의 반사면 상으로 향하게 되고, 이것에 의해서 그 빔이 사용되어지는 장업장에까지 전달되게 되도록, 주어진다. 그 사용되는 레이저 슬랩은 일반적으로 네오디뮴 YAG("Nd-YAG")의 단결정으로, 두 개의 반사면들 사이에 위치되어 있는데, 그 중 하나의 반사면은 레이저 슬랩의 전단부에서 완전 반사를 하며, 그리고 레이저 슬랩의 타단부에서는 그 에너지 빔은 일부는 투과하고 일부는 반사하는 다른 표면을 통해 아웃 커플된다. 전단부에 있는 반사면의 완전 반사성(reflectivity)은 그 빔을 다시 슬랩 안으로 되향하게 하고, 그 빔이 적절히 증폭되고 그후 아웃 커플될 때에 그 빔을 지그재그로 두 개의 반사면 사이에서 앞뒤로 진행하게 한다.
본 발명은 특정한 레이저 시스템이나 기하학적인 구조로 제한되어서는 안된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 결함 검출기는 가스, 화학 물품이나 고체 상태와 같은, 적절한 반사 미러로 장착된, 임의의 레이저 게인 매체와 더불어 효과적으로 사용될 수 있다. 그 빛은 시준(collimate)되고 그 게인 매체를 통해 앞뒤로 그 빔을 순환시킴으로써 증폭된다.
고 강도의 빔이 아웃 커플링 하는 반사면과 광학 시스템의 다른 부분을 통하여 완전 반사면으로부터 미리 설정된 광학 경로 위에 남아 있는 한, 그 빔은 제어된 경로를 거쳐 작업장에 도달할 때까지 특정한 위험은 없다. 그러나, 반사면 중의 하나 또는 광학 경로의 다른 부분들이 기계적 파손을 겪게 되었다거나 어떤 이유로 인하여 고출력의 빔을 차단하도록 중지하여야 하는 상황에서, 그 고 에너지 빔은 의도된 빔 경로를 이탈할 수 있고 장치가 설치된 환경에 위험을 주게 될 것이다.
고 에너지 레이저 장치의 상태를 모니터하기 위한 이전의 시도는 임계 온도 이상으로 가열될 때 녹거나 용융되는, 미러 뒤에 위치되는, 열에 반응하는 퓨즈를 갖는 타입의 구조를 사용했다. 열에 반응하는 퓨즈는 다루기가 힘들고 한번만 사용 가능하다. 광학 경로로부터 5,000W의 빔이 이탈하게 되면 그 장치에 포함되는 벽부에 쉽게 부딪힐 것이고 순식간에 재산과 인명에 손상을 끼칠 것이다. 그 장치의 근처에 있는 사람이 실명(blindness)하게 하거나 심각한 화상을 일으키게 하는 위험을 줄 수 있다.
그 시스템을 매우 신속히 비활성화(de-energizing)시켜서, 이것에 의해서 미러 결함이 일어나는 시간과 임의의 감지 장치의 반응 사이의 어떤 지연 인자(factor)도 최소화함으로써 그 빔이 의도된 경로로부터 이탈하는 것을 방지하며, 재사용 가능하게 하는, 보호 장치에 대한 필요성이 요구된다.
고 에너지 레이저 방사파에 노출됨으로써 일어나는 결함을 검출하는 검출 장치는 광 경로에 있는 광학적으로 흡수성이 있는 실드, 열 감지 장치를 포함하는데, 그 검출기는 온도의 변화를 감지하기 위하여 그 실드 바로 뒤에 배치되며 또한 그 검출기는 (i) 열을 수용하는 표면부를 갖고, 온도 감지 요소를 수용하기 위하여 채널(channel) 수단으로 구성되는 전도성 금속 프레임을 갖는데, 상기 온도 감지 요소는 방사파를 흡수하는 표면부와 열 전도성 관계로 위치되고, 그 온도 센서는 임계 온도로 미리 설정되는, 상기 전도성 금속 프레임과, (ii) 상기 감지 수단을 상기 임계 온도보다 더 낮은 레벨까지 냉각시키는 냉각 수단과, 그리고 (iii) 높은 온도의 레이저 방사파 소스를 비활성화시키기 위하여 상기 감지 수단에 반응하는 제어 수단을 포함한다. 그 온도 센서는 전도성 금속 프레임 내의 채널 내에 배치되는데, 상기 채널은 제어되는 두께를 갖는 기저부 만큼 방사파를 흡수하는 표면부로부터 분리되어 있다. 온도 센서는 열 전도성 프레임의 방사파를 흡수하는 표면부에 직접 대향하는 그 채널의 기저부에 고정된다. 방사파를 흡수하는 표면부는 방사파를 흡수하는 코팅으로 처리된다.
센서가 그 위에 장착된 공기 채널의 기저부는 온도의 증가에 적절한 민감도를 제공하기 위하여 매우 한정된 두께로 되어 있는데 이것에 의해서 미리 예측할 수 있는 시간 내에 반응한다. 그 검출기는 임계 온도보다 더 낮은 제어된 온도 레벨로 그 금속 프레임을 유지하기 위하여 냉각 수단으로 장착된다. 임계 온도는 장치의 정상적인 작동 온도를 나타낸다. 그 검출기가 임계 온도를 초과하는 온도의 증가를 감지할 때는, 검출기는 고 에너지 레이저 방사파 소스에 주는 전원 공급부를 비활성화시키게 트리거한다. 냉각 수단은 열 교환기에 있는 냉각 액체의 사용을 포함하고, 대안적으로 검출기는 지지용 기저부에 장착되거나, 프레임 부재에 흡수되는 열을 전도되게 하는 벽부에 전도가능하게 장착된다. 열 전도성 접착제는 그 센서를 열 전도성 프레임 내의 채널의 기저부에 고정시키도록 하는데 사용된다.
본 발명의 이러한 및 다른 특징, 양상과 이점들은 다음의 설명, 첨부되는 청구항 및 수반되는 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 방사선이 레이저 슬랩(slab)을 통과하여 앞뒤로 순환하며 그로 인하여 작업장으로 가는 경로를 따라 아웃 커플(out-coupled)되도록 전반사와 부분 반사를 받는 게인(gain) 모듈로 발생되는 레이저 빔의 경로를 도시하는 고 에너지 레이저 방사파 장치의 스케치.
도 2는 열 전도성 프레임의 앞면에 부딪히는 방사파를 차단하기 위하여 위치된 검출기를 수용하는 열 전도성 금속 프레임의 뒷면의 평면도.
도 3은 열을 흡수하는 표면부 바로 뒤에 있는 채널(channel)에 센서를 장착하는 것을 도시하는 전도성 금속 프레임의 도 2의 라인 3-3을 따른 횡단면도.
도 3a는 도 3의 열 센서의 확대 상세도.
도 4는 미러에 결함이 있는 경우에 고 강도의 레이저를 작동 정지(shut down)시키는 제어 회로의 개략도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레이저 방사 장치 12 : 레이저 게인 모듈
14 : 광 경로 22,24,26,30 : 반사면
32 : 빔 50 : 검출기
51 : 열 전도성 프레임 58 : 냉각 도관
60 : 센서 64 : 기저부
69 : 제어 회로 83 : 임계 온도 접점부
84 : 전원 공급부 신호 생성기 90 : 릴레이
96 : 접점부 92 : 전원 공급부
도 1을 참조하여, Nd-YAG 슬랩 결정체를 구비하는 레이저 게인 모듈(12)과 광 경로(14)를 한정해 주는 일련의 반사면들(22,24,26, 및 30)을 포함하는, 도면 부호 10으로 일반적으로 지정된, 레이저 방사 장치가 도시되어 있다. 반사면(22)은 레이저 게인 모듈로부터 생성되는 빔(32)을 완전 반사한다. 앞서 설명된 바와 같이, 고 에너지 레이저 생성기는, 전형적으로, 도면에서 도시되지 않은, Nd-YAG 슬랩과 인접하게 수용되는 레이저 다이오드의 뱅크(bank)에 의해 여기(excited)되는, 단결정 Nd-YAG 슬랩을 사용한다. 레이저 게인 모듈은 전원 공급부(92)로부터 전력을 공급 받는다(도 4).
완전 반사되는 방사빔(32)은 게인 모듈(12)로 다시 향해 가는데, 거기서 그 빔은 앞뒤로 지나가고 다른 하나의 반사면(24)에 부딪힘으로써 그 모듈의 다른 하나의 종단부로부터 빠져나간다. 반사면(24)은 부분적으로는 방사파를 투과한다. 그 투과된 방사파는 아웃 커플(out-coupled)되어, 기능적으로 유용한 고 에너지 레이저 빔을 형성한다. 입사 방사파의 나머지 부분은 다시 레이저 공동부로 반사되는데, 거기서 그 빔은 다시 증폭 작용을 받는 게인 모듈을 통해 횡단하다가 아웃 커플(out-coupled)된 방사빔(32)이 기능적으로 유용한 고 에너지 레이저 빔이 되는 에너지 레벨을 얻은 후에는 도 1에서 점선으로 도시된 바와 같이 광 경로(14)를 따라 진행한다.
아웃 커플(out-coupled)되어 있는 반사경(24)을 빠져나올 때, 그 빔(32)은 마지막으로 작업장(44)으로 향하게 되는 구부러진 광 경로(14)를 따라 진행한다. 경로(14)를 따라 가는 그 빔(32)의 진행 과정은 그 빔이 표적이나 작업장(44)에 도달하도록 방향을 바꾸어 주기 위하여 두 개의 반사면들(26, 30)에 부딪히게 한다.
광 경로(14)의 일부를 형성하고 레이저로 생성된 방사 빔들을 차단하는 각각의 반사면들은 임계 레벨 위로 온도 상승이 갑자기 발생하는 것을 감지하는 검출기(50)로 장착된다. 도 2, 도 3, 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 검출기(50)는 앞면(52)과 뒷면(54)을 갖는 전도성 프레임 부재(51)를 포함한다. 도 2는 입사하는 레이저 빔(32)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 뒷면(54)을 도시한다. 그 전도성 프레임(51)은 열 센서(60)로 장착된다.
이제 도 3 및 도 3a로 돌아가 보면, 검출기(50)는 열 전도성 프레임 부재(51)의 뒷면(54)에 있는 리세스(recess)(62) 내에 위치된 센서(60)를 포함한다. 그 센서(60)는 모델 번호 67L110으로 지정된 에어팩스 코포레이션(Airpax Corporation)사로부터 구입 가능한 써미스터(thermistor)이다. 그 센서(60)는 두께 "T"를 갖는 얇은 기저부(64) 위에 있으며, 그 표면부(52)와 열 전도성 관계로 위치된다. 그 표면부(52)가 뜨거워짐에 따라, 그 표면은 열을 기저부(64)를 통하여 센서(60)로 전도하게 될 것이다. 그러므로, 기저부(64)의 두께 "T"는, 예를 들면 26과 같은 특정한 반사면이 부서지거나 파손되어서 그 빔(32)이 그 경로(14)로부터 이탈하게 되는 경우에 그 센서(60)의 반응 시간을 최소화하는데 사용되는 제어 요소를 나타낸다. "T"에 대한 실시 가능한 범위는 0.020인치(0.051cm)에서부터 0.040인치(0.102cm)까지인데 보다 바람직하게는 0.028인치(0.071cm)에서부터 0.033인치(0.084cm)까지라는 것을 발견하였다. 센서(60)는 그 반사면이 제거된다거나 그렇지 않으면 그 빔을 차단하는데 이용할 수 없게 되는 경우에 순식간에 반응할 수 있게 하는 것이 핵심이다. 당연하게도 기저부(64)가 너무 두껍다면, 다소 실질적인 시간의 기간이, 그 빔이 레이저에 걸리는 전원 공급부(92)를 작동 정지(shutdown)시키기를 시작하기 위해 그 센서(60)에 도달하기 전에, 검출기의 표면부(52)를 가열시키는데 소비되어질 것이다.
센서(60)를 기저부(64)에 고정시키는 방법은 도 3a에서 도시된 박막(65)에 부착되는 열 전도성 접착제를 사용함으로써 가장 잘 달성된다는 것을 발견하였다. 누실 CV-2946으로 지정되는 캘리포니아의 카펜테리아(Carpenteria)에 소재하는 누실 테크놀러지사(Nusil Technology)로부터 구입 가능한 실리콘을 기저로 한(silicone based) 접착제가 바람직한 결과를 제공한다.
뒷면(54)의 중앙 영역을 둘러싸는 냉각용 덕트(duct)(56)가 제공된다. 그 덕트(56)는 미리 설정된 온도로 열 전도를 유지하기 위하여 냉각수 순환용 스테인리스 스틸 튜브(58)를 가지고 있다. 전도성 프레임 부재(51)는 레이저로 인한 센서에서의 온도를 효과적으로 예측하기 위하여 필요한 흡수성을 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 전도성 프레임 부재(51)는 바람직한 흡수성을 제공하기 위하여 광택이 나는 검은 색의 크롬 도금으로 입힌다.
또다른 실시예에서, 프레임 부재(51)는 수냉식 대신에 다른 형태의 전도성 전달을 사용하여 미리 설정된 온도로 유지될 수 있다. 도 2를 참조하면, 금속 프레임(51)을 열 전도성 벽부나 기저부 지지대에 고정하는 금속 고정부(66)는, 장치를 사용하는 작업 환경에 존재하는 온도를 대표하는 미리 설정된 기준 온도로 프레임(51)의 온도 레벨을 유지하기 위하여, 수냉식을 위한 조건으로 설비할 필요 없이 그 프레임으로부터 축적된 열을 제거하는 역할을 할 수 있다는 것을 발견하였다. 그 전도성 프레임 부재(51)는 고정부(66)에 의해서 벽부에 고정되거나 기저부 지지대에 고정될 수 있다.
반사면을 사용하는 레이저 발생 장치의 그 반사면 자체의 성질로 인하여, 반사면을 통과하는 빛 에너지의 누출을 일으켜서 대체로 각 검출기(50)에 부딪힌다. 이것은 이 장치에 대한 정상적인 작동 온도 레벨을 만들게 해준다. 그 센서(60)는 정상적인 동작 동안에 레이저 발생 장치에 대한 작동 환경에 존재하는 온도 레벨보다도 더 높은 임계 온도 레벨로 미리 설정된다. 냉각수를 순환시키는 스테인리스 스틸 튜브가 놓여 있는, 냉각용 덕트(56) 또는 대안적으로 전도성 고정부(66)를 사용함으로써, 열 전도성 프레임(51)의 온도를 시스템이 작동 정지(shut down)되게 하는 트리거(trigger) 레벨 보다 아래에 있는 온도로 유지하게 한다.
도 4를 참조하여, 일반적으로 도면 부호 69로 지정된, 제어 회로가 도시되어 있는데, 이 제어 회로는 검출기(50)가 반사면(26,30) 중 하나에 결함이 있는 경우에 온도의 갑작스러운 증가를 감지할 때 트리거(trigger)된다. 검출기(50)는, 미러의 결함을 지시하는 개방(open) 위치에 도시되어 있는, 정상적으로는 닫혀 있는(closed) 스위치(82)로 기능을 한다. 그 스위치는 센서 전원부(16)로부터 전력을 공급받는다. 또한 제어기 신호 발생기(84)는 게인 모듈(12)에 전원 공급부(92)를 제어하는 릴레이(90)를 통하여 신호를 제공한다. 검출기(50)의 온도 레벨이 임계 온도 보다 낮을 때, 스위치(82)의 접점부(83)는 닫힌다. 이것은 정상적인 작동을 나타낸다. 릴레이(90)의 접점부(96)는 신호 발생기(84)에 반응하여 닫혀서, 전류는 전원 공급부(92)로 흐르며 레이저 모듈(12)을 활성화(energized)시키는 것을 유지한다.
센서(60)가 트리거 레벨의 임계값보다 높은 온도까지 증가하는 경우에, 접점부(83)는 도시된 바와 같이, 릴레이가 그 접점부(96)를 개방(open) 하게 하는 그 생성기(84)에 의하여 개방되어서, 릴레이(90)에 가는 전원 공급부를 차단한다. 접점부(96)가 개방되면, 릴레이는 시스템을 작동 정지(shut down)하게 하는 게인 모듈(12)로 가는 전원 공급부(92)를 차단한다.
동작 중에, 그 빔(32)은 반사면(26)의 방향으로 게인 모듈(12)을 빠져나간다. 반사면(26)이 그 빔을 차단하는데 실패하는 경우에, 그 빔은 검출기(50)의 앞면(52)에 부딪힐 것이고, 대략적으로 2-3초 내로 표면부(52)를 가열시킬 것이다. 표면부(52)의 두께인 0.03인치(0.08cm)를 통과하여 전도되어 기저부(64)를 가열시키고 이것에 의하여 센서(60)(도 2)가 전원 공급부(92)의 작동 정지(shut down)를 트리거시키는 온도까지 증가시키게 한다.
본 발명은 어떤 바람직한 변형(version)에 대하여 상세한 설명으로 기술되었을지라도, 다른 변형도 가능하다. 예를 들면, 다른 유형의 냉각 기술이 센서의 온도와 그 환경을 임계 온도 아래로 유지하는데 사용될 수 있다. 다른 기술이 센서를 채널(62)의 기저부에 고착하는데 사용될 수 있다. 다른 처리가 사용되어 열 전도성 프레임 부재가 다른 표면 처리로 그 방사율을 증가시키며 부식에 저항력이 강하게 되는데 사용될 수 있다. 그러므로, 첨부되는 청구항은 여기에 포함된 바람직한 변형의 상세한 설명에 제한되어서는 아니될 것이다.
Claims (25)
- 고 에너지 레이저 방사선 소스에 노출됨으로써 일어나는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치로서,a. 방사파를 흡수하는 실드(shield) 구조물과,b. 온도의 변화를 감지하기 위하여 상기 실드에 인접하게 위치되는 열 감지 수단으로서,i. 열을 수용하는 표면부를 갖고, 그 안에 온도 감지 요소를 수용하기 위한 채널(channel) 수단으로 구성되는, 전도성 금속 프레임으로서, 상기 온도 감지 요소는 상기 열을 수용하는 표면부와 열 전도성 관계로 위치되며 임계 온도로 미리 설정되는, 상기 전도성 금속 프레임과,ii. 상기 임계 온도보다 낮은 레벨로 상기 전도성 금속 프레임을 냉각시키기 위한 냉각 수단과,iii. 상기 온도 센서가 상기 임계 온도를 초과할 때, 높은 온도의 레이저 방사파 소스를 비활성화(de-energizing)시키기 위하여 상기 온도 센서에 반응하는 제어 수단을 포함하는, 상기 열 감지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 온도 센서를 수용하기 위한 상기 채널 수단은 상기 전도성 프레임 내에 하나의 채널을 포함하는데, 상기 채널은 상기 전도성 금속 프레임으로부터 일정 간격 떨어져 있는 사이드 벽과 기저부를 갖는 것을 특징으로 하는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 열 전도성 프레임의 상기 열 전도성 표면부에 인접한 상기 전도성 프레임에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 전도성 금속 프레임은 방사파를 흡수하는 재질로 코팅 처리되는 것을 특징으로 하는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치.
- 제 4항에 있어서, 상기 전도성 프레임은 검은 색의 크롬으로 표면 코팅되는 것을 특징으로 하는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 기저부의 두께는 그 범위가 0.02인치(0.05cm)에서 0.04인치(0.10cm)까지인 것을 특징으로 하는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 온도 센서는 열 전도성 접착제로 상기 채널의 기저부에 고착되는 것을 특징으로 하는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치.
- 제 7항에 있어서, 상기 열 전도성 접착제는 실리콘을 기저로 하는 재질인 것을 특징으로 하는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치.
- 제 8항에 있어서, 상기 실리콘을 기저로 하는 접착제는 질화 붕소(boron nitride)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 냉각 수단은 냉각제를 흐르게 하기 위한 상기 채널 수단에 열 전도성 관계로 있는 튜브형 도관(conduit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장비의 결함을 검출하기 위한 장치.
- 레이저 생성원으로부터 작업장까지 향해가는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치로서,a. 상기 고 에너지 레이저 빔을 생성시키기 위한 레이저 게인(gain) 매체와,b. 상기 고 에너지 빔을 상기 레이저 생성원으로부터 상기 작업장까지 향하게 하는 경로 수단과,c. 상기 고 에너지 빔이 상기 경로 수단을 횡단할 때, 상기 고 에너지 빔의 방향을 변화시키기 위하여 상기 경로 수단에 위치되는 반사 수단과,d. 상기 임계 온도보다 더 높은 온도로 온도의 갑작스러운 상승을 검출하기 위하여 미리 설정된 임계 온도로 설정된, 상기 반사경 수단과 결합되고 전도성 금속 프레임을 포함하는, 온도 센서 수단과,e. 온도의 갑작스러운 상승을 검출할 때, 상기 레이저 생성 장치를 비활성화(de-energizing)시키기 위하여 상기 센서에 반응하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 11항에 있어서, 상기 전도성 금속 프레임은, 방사파를 흡수하는 표면부를 포함하고, 상기 방사파를 흡수하는 표면부에 열 전도성 관계로써 위치되는 상기 온도 감지 요소를 수용하기 위한 채널(channel) 수단과, 또한 상기 임계 온도 레벨보다 더 낮은 레벨로 상기 열 전도성 장치를 냉각시키기 위한 냉각 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 12항에 있어서, 상기 채널 수단은, 상기 온도 센서를 수용하며, 상기 센서를 부분적으로 둘러싸는 공기층의 공간을 남기도록 상기 온도 센서로부터 일정 간격 떨어져 있는 사이드 벽부를 갖는, 상기 전도성 프레임 내에 개구부와, 상기 온도 센서를 수용하기 위한 기저부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 13항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 열 전도성 프레임의 상기 방사파를 흡수하는 표면부에 대향하는 상기 채널의 기저부에 고정되는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 12항에 있어서, 상기 전도성 금속 프레임은 복사파를 흡수하는 재질로 코팅 처리되는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 15항에 있어서, 상기 표면부는 검은 색의 크롬으로 표면 코팅 처리되는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 13항에 있어서, 상기 기저부의 두께는 그 범위가 0.02인치(0.05cm)에서 0.04인치(0.10cm)인 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 12항에 있어서, 상기 온도 센서는 열 전도성 접착제로 상기 채널의 상기 기저부에 고정되는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 18항에 있어서, 상기 접착제는 실리콘을 기저로 하는 재질인 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 19항에 있어서, 상기 실리콘을 기저로 하는 접착제는 질화 붕소를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 12항에 있어서, 상기 전도성 금속 프레임을 위한 냉각 수단은 냉각제가 흐르는 열 교환 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 12항에 있어서, 상기 냉각 수단은 상기 장치 지지용 구조대에 열을 전도하는 열 전도성 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 22항에 있어서, 상기 냉각 수단은 상기 임계 온도보다 더 낮은 온도로 상기 전도성 프레임의 온도를 유지하기 위하여 액체 냉각제를 흐르게 하는 상기 채널 수단 주위에 액체 도관(conduit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 레이저 생성원으로부터 발생된 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치로서, 상기 빔은 높은 온도를 실현할 수 있고, 상기 레이저 빔은 상기 레이저 생성원으로부터 작업 기능을 수행하기 위하여 상기 높은 온도를 필요로 하는 작업장까지 향하게 되는, 상기 장치는a. 상기 레이저 빔을 상기 작업장까지 향하게 하는 경로 수단과,b. 레이저 빔을 수용하고 상기 빔이 상기 경로 수단을 횡단할 때 상기 경로 변경 방향을 따라 상기 빔을 반사하기 위하여 상기 경로 수단에 위치된 반사경 수단과,c. 상기 반사경 수단에 인접하여 위치된 검출기 수단으로서, 상기 장치 수단은 상기 반사경 수단이 상기 경로 수단을 횡단하는 상기 빔을 수용하는 동안에 상기 반사경 수단의 상기 온도 레벨을 감지하도록 적용되고, 상기 검출기 수단은 상기 장치를 위하여 정상적인 작동 조건을 나타내는 임계 온도에 설정되는, 상기 검출기 수단과,d. 상기 검출기 수단이 레이저 생성원을 비활성화(de-energizing)시키는 상기 임계 온도보다 더 높은 온도를 감지할 때, 상기 검출기 수단을 감지하는 상기 장치에 반응하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
- 제 24항에 있어서, 상기 제어 수단은 정상적으로 닫혀 있는 스위치와, 상기 센서가 상기 임계 온도보다 더 높은 온도를 감지할 때 상기 레이저 생성원에 상기 전원 공급부를 차단하기 위하여 상기 스위치에 반응하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고 에너지 레이저 빔을 발생시키기 위한 장치.
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