WO1987004868A1 - Gas laser utilizing high-frequency excitation - Google Patents

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WO1987004868A1
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    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation

Definitions

  • the present invention relates to high frequency excited gas lasers, and more particularly to such high power lasers.
  • the metal electrode does not come into contact with the laser gas, it is particularly suitable for chemical and highly responsive C3 ⁇ 42 lasers.
  • This high-frequency exciter laser is constructed so that a discharge sustaining voltage and a voltage drop around the circumference are generated between both ends of the induction layer in order to achieve a stable discharge.
  • a capacitor that consumes less power than a ballast resistor as a ballast for uniformity It uses a passive ballast. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the electrode of the conventional high-frequency excitation C02 laser is formed as a glass layer as a dielectric layer on the surface of the iron tube 1.
  • the electrode 10 is formed by coating the lining layer 12 with a thickness of 0.8 to 1.2 «, and the high frequency wave is applied to the iron tube of the electrodes ⁇ 0 and 10.
  • the laser gas was excited by applying and applying a high-frequency voltage from the power supply 13. Since the discharge sustaining voltage of the laser is 5 to 10 KV, the same voltage is applied to the above-mentioned lining layer 12. Therefore, the surrounding layer 2 must have a voltage characteristic of at least about 15 KV.
  • the lining layer 12 has good adhesion to the iron tube 1 ⁇ due to its contact with the iron tube 11, and the The ripening characteristics must match those of the iron tube 11 so that peeling does not occur when 1 expands due to heat, and this liner is used only from the electrical characteristics. It was not possible to select the constituent material of the metal layer ⁇ 2. In addition, there is also a problem in production that pinholes are generated or peeled off due to the coating. Et al.
  • the purpose of this is to provide a high-frequency excitation exciter laser that is provided next to the large output.
  • One aspect of the present invention is directed to a high frequency erectile laser which excites a laser gas by a high frequency applied to the gold.1 electrode.
  • a covering made of a dielectric material and having a plasting action is separated from the metal electrode without joining to the metal electrode and covers the metal electrode. It is arranged like this.
  • Another aspect of the present invention relates to a laser pipe having a dielectric suspension pipe having a zest function and having a required mechanical strength.
  • a metal thin film is formed as a metal electrode on each of a pair of opposing outer surfaces, and a high frequency power supply is connected between the two metal thin films.
  • the present invention relates to a method of easily adhering a dielectric constituting a ballast to a metal electrode, a method of matching a coefficient of thermal expansion to a metal electrode, and the like.
  • the metal electrodes and the dielectric bal- ance are selected so that they can be selected only by considering only the electrical characteristics (dielectric constant, breakdown electric field strength, etc.) without considering the conditions of the above.
  • Separated from Uru The thickness of the dielectric is reduced because a set of metal electrodes is formed in a thin film on the outer surface of the electronic ballast. It is sufficiently thick to prevent the occurrence of pinholes and severe destruction in the dielectric, thus increasing the discharge input level per unit volume to the electrode, The user
  • the output can be increased to 1 kW or more.
  • the resonator is made smaller, a TEM00 mode similar to that of a DC-excited coaxial C02 laser can be achieved, and a DC-excited axial C ⁇ 2 laser can be obtained.
  • a full line of processing lasers can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional high-frequency excitation gas laser
  • FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line H—II in FIG. 1
  • FIG. 3 is a first embodiment of the present invention.
  • Schematic diagram showing the high-frequency evoked gas laser by rows FIG. 4 is IV in FIG. 3, IV— [A schematic cross-sectional view on line V—V in FIG. 5,
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing a high-frequency excited agitator laser electrode according to the second embodiment
  • FIG. 6 is a partial schematic plan view showing a modification of the metal thin film of FIG. 5, and
  • FIG. FIG. 4 is a partial schematic plan view showing a related metal thin film in a modified example of FIG.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show a high-frequency excited exciter laser 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • ⁇ is a metal electrode composed of a pipe such as iron
  • 2 is a dielectric t-laminated pipe, which acts as a ballast for uniform discharge.
  • the dielectric layer 2 covers the metal electrode 1 with a gap 3 therebetween (hereinafter, referred to as a dielectric layer).
  • two electrodes each of which is composed of the metal electrode 1 and the dielectric layer 2 are disposed in a laser tube (not shown).
  • a high frequency from the high frequency power supply 4 between the electrodes 1, 1 a laser gas flowing through the laser tube is excited, and laser light is emitted. You are getting it.
  • the difference between the high-frequency excited gas laser of the present embodiment and the conventional one is that the metal electrode 1 and the dielectric layer 2 are arranged with a simple gap 3 therebetween. Yes, other configurations are the same as the conventional ones.
  • the dielectric layer 2 and the metal electrode ⁇ may be adjacent to each other, and they are simply joined together. It was Do only lever has good s or Te, but it may also be Takashikoro a high pace Bok of the conductivity in the gap 3.
  • V dio / ⁇ (1).
  • the required thickness d of the dielectric layer 2 is Substituting V 0 for V in equation (1),
  • the maximum allowable current density is ⁇ 0 s ⁇
  • increase the frequency ⁇ What is necessary is just to select a material having a large ⁇ ⁇ ⁇ , that is, a material having a high absolute breakdown electric field strength ⁇ ⁇ and a high dielectric constant s. Since the maximum allowable current density can be increased in this way and the discharge input level per unit volume can be increased, high frequency excitation with a large output ⁇ KW or more can be achieved. You can get a body laser. Also, the allowable maximum current density does not depend on the thickness of the dielectric layer 2, so that the thickness of the layer prevents the occurrence of defects such as pinholes! The thickness can be increased enough, which is convenient for manufacturing the dielectric layer 2.
  • the two electrodes were used in which the metal electrode 1 was covered with the dielectric layer 2, but both electrodes were not necessarily insulated. It is not necessary to cover with the body layer 2. Only one electrode may be covered with the dielectric layer 2, and the other may be covered only with the metal electrode 1.
  • the cross-sectional shape of the electrode does not need to be limited to a circular shape, and may be a quadrilateral or another shape.
  • FIG. 5 shows a peripheral-axis high-frequency excited gas laser according to a second embodiment of the present invention, wherein 21 is a rectangular parallelepiped made of a dielectric ceramic such as alumina. It is a laser tube composed of a pipe, and has a hollow section 21a having a square cross section with a length of each side of 3 and a laser tube 21. -A pair of opposing outer surfaces, that is, upper and lower surfaces 21b and 2c are provided with metal thin films 22 and 23 as metal electrodes by metal spraying or the like.
  • a high frequency power supply 4 is connected to the metal thin films 22 and 23, and a laser gas (CO 2, ⁇ 2) flowing through the hollow portion 21 a of the laser tube 2 ⁇ . ⁇ , He, etc.).
  • the metal thin films 22 and 23 have only electrical conductivity. Therefore, the thickness can be reduced. As a result, unlike the case of the conventional example, since there is almost no restriction on the flatness of the characteristics such as the thermal characteristics of the dielectric and the metal, the laser tube 21 It is possible to freely select a dielectric material constituting the material from those having sufficient electric characteristics.
  • a laser is prepared by forming a metal powder such as copper or aluminum into a plasma in He gas.
  • the conventional one in which a dielectric material is formed in a layer on a metal electrode is a conventional one in which a dielectric layer is formed by spraying a dielectric material on a metal to form a dielectric layer on a porous material. It penetrates the dielectric dielectric, does not have the required ballast effect, and is useless at all.
  • the formation of a metal thin film on a dielectric material makes it possible to use a dielectric material and a metal having different characteristics such as a maturation expansion coefficient for the first time.
  • the user electrode can be configured.
  • the thickness of the thin film is set to the thickness of the dielectric (for example, 2 m (I! ⁇ 3 mm)-It is possible to obtain a thickness of 0,2 m ⁇ ! ⁇ 0.4 ⁇ ⁇ if the material is thinner and thicker, so that the thin films 2 2, 2 3 must be always sprayed with tar. It does not need to be formed by using an adhesive, but can be formed by metallization or vapor deposition, or may be bonded by a conductive adhesive.
  • a metal thin film 5 is formed in a waveform on the outer surface of the laser tube 21 as shown in FIG. in-out, this is meta-le-spraying, vapor deposition, line caught in main Tsu ⁇ , have been c or it may also be bonded with adhesive to be et al., a large number of metal thin film Ni Let 's are shown in FIG. 7
  • the pieces 6 may be adhered to the laser tube 21 as described above and connected to each other by the conductor 7.
  • the thicknesses of both walls of the laser tube 21 on which the metal thin films 22 and 23 are not formed are respectively increased in order to increase the mechanical strength of the tube 21.
  • the required thickness (for example, about 5 mm) is provided.
  • the plate thickness d of the upper and lower walls to which the metal thin films 22 and 23 are adhered is n3 ⁇ 4 e according to the above equation (2), and is equal to the upper and lower walls.
  • the power drop is made equal to the laser plasma discharge sustaining power source, thereby stabilizing the discharge.
  • W max 1 [. V s ⁇ E o (7) a ----- K ⁇ o... V «Q)
  • L is the total length of the laser tube 2 ⁇
  • 0 is the absolute induction rate.
  • ⁇ indicate the relative permittivity, respectively.
  • 03) is a material that can be used.
  • a ceramic is used as a dielectric in the above embodiment, it is not always necessary to use a ceramic, and the dielectric may be used as described above. Therefore, it is necessary to have the mechanical strength of the electrode, so that it has the mechanical strength and is suitable for the electrical characteristics.
  • the body is made of other materials. Is also good.
  • the second self-cleaning was applied to the circumferential type laser.

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Description

明 細 書
高周 波励起気体 レ ー ザ ー
技 術 分 野
本発明 は 、 高周 波励起気体 レ ー ザ ー に 関 し 、 と く に 大 出力 型の こ の種 の レ ー ザ ー に 関 す る 。
景 技 術
ム目
匕ヒ
问 ίΡΙ ΐ皮勐 起気 体 レ ー ザ ー は 、
ί ) 金属電極 と レ ー ザ 一 ガ ス と が 接触 し な い の で特 に 化学 ,¾応性 の 高 い C 〇 2 レ ー ザ ー に 良 い
ϋ ) キ ャ パ シ テ ィ ブ ノ ラ ス 卜 で あ る の で エ ネ ル ギ ー 効 率 が高い
III ) ¾ 放電で電圧が 低い の で電源の 固体素子化 に よ る 小型化 が可
iv ) 高速 ガ ス \1時 の 放電均一性が 良 く 良質の モ ー ド が 得 ら れ る
な ど の 理 由 で 、
i ) 小型
ϋ ) ι¾効率
) 艮い ビ ー ム モ ー ド
が 得 ら れ 、 ¾ 断加 工 用 等の G 〇 2 レ ー ザ ー に 適 し て い る 。
こ の 高周波励 気 体 レ ー ザ 一 は 安定 な 放電 の為 に は 誘 電 沐層 の 両端間 に 放電維持電圧 と 周程度 の電圧降下が 生 ず る よ に 構成 さ れ 、 ま た 、 放電を 均 一 に す る た め の パ ラ ス 卜 と し て バ ラ ス 卜 抵抗 よ り も 電 力 消費の 少な い キ ヤ パ シ テ ィ ブ パ ラ ス 卜 を 用 い て い る 。 す なわ ち 、 従来の 高周 波励起 C 0 2 レ ー ザ ー の電極 は 、 第 1 図 ， 第 2 図 に 示す如 く 鉄管 1 Ί の表面上 に 誘電体層 と し て ガ ラ ス ラ イ ニ ン グ層 1 2 を 0 . 8 〜 1 . 2 «の厚さ で コ ー テ ン グ し て 電極 1 0 . Ί 0 を構成 し 、 該電極 Ί 0 , 1 0 の 鉄管 , に 高周 波電源 1 3 よ り 高周波電圧を 印,加 す る こ と に よ り レ ー ザ ー ガ ス を励起 させ て い た 。 そ し て 、 レ — ザ — の放電維持電圧 は 5 〜 1 0 K V であ る の で 、 上記 ラ イ ニ ン グ層 1 2 に も 同程度の電圧が 印加 さ れる こ と に な る 。 従 っ て 、 周 層 Ί 2 は 少な く と も 1 5 K V 程度の ¾ 電圧特性 は持 た ね ばな ら な い 。
し か し な が ら 、 該ラ イ ニ ン グ層 1 2 は鉄管 1 1 に コ 一 テ ン グ す る こ と か ら 鉄管 1 Ί と の密着性が よ い こ と 、 ま た 、 鉄管 1 1 が熱 に よ り 膨張 し た と き剥離が生 じ な い よ う に 熟膨脹特性が 鉄管 1 1 のそ れ と一致せね ぱな ら ず 、 電気的特性 の み か ら こ の ラ イ ニ ン グ層 Ί 2 の構成材料 を 選択 す る こ と がで き な か っ た 。 ま た 、 製造上か ら も 、 コ 一テ ン グ を行 う こ と に よ り ピ ン ホ一ル が 生 じ た り 剥 離 が ΐ じ る と い う 問題 も あ る 。 さ ら に 、 ラ イ ニ ン グ罾 1 2 は 薄膜で あ る た め 、 印 加 す る電流値を 上げ て い く と 絶縁破 壊が生 じ る 3 こ の よ う に 、 絶縁破壊や ピ ン ホ ー ルが あ る と 電流が集中 し て 流 れる た め電流値 を上げ る こ と が で き ず 、 お のず か ら 入力 電力 レ ベ ル に 限界が あ り 、 1 K W が 限界で あ っ た 。 従 っ て 、 従来の こ の種の レ ー ザ ー で は 、 電流密度を上げて 注入電力 密度を増大させる こ と はで き な い ので 、 放電領域を拡大 さ せ る 必要が あ り 、 為 に 電極 隔 が 4 0 m m以 t で あ っ た ので 良質 の T E M 00モ 一 ド は 得難か っ た 。 ま た 、 従来の こ の よ う な電極構造 は直交型 レ ー ザ ー の み に 適 台 し た も の で あ る こ と も 良好な ビ ー ム モ ー ド を 得る 上 で 限界を生ず る 一 因 で あ つ た 。
発 明 の 開 示
本発明 の 目 的 は 、 入 力 電 力 レ ベ ルを 増大 す る の に 最適 な 電気的持性 を 《 す る 構成材料 に よ り 溝成 さ れ た 放電均 一 化 用 バ ラ ス 卜 を備 え た 大出 カ 翌 の 高周 波励 起気 体 レ ー ザ一を 提 供 す る こ と に あ る 。
本発明 の ひ と つ の 態様 は 、 金 .1電極 に 印加 さ れ た 高 周 波 に よ り レ ー ザ ー ガ' ス を 励 起 さ せ る 高 周 波 勅起気 体 レ ー ザ一に お い て 、 誘電 体 よ り 成 り かつ パ ラ ス 卜 作用 を有 す る 被覆 体 を 上記 金属電極 に 接合 す る こ と な く 該電極か ら 分離 し て かつ 上 記金属電極 を 覆 う よ う に 配 し て 成る 。
ま た 、 本 明 の 別 の 態様 は 、 ゾく ラ ス 卜 作 用 を 有 す る 誘 電休製 パ ィ プ よ り 成 り かつ 所要 の機铖的強度 を 有す る レ — ザ — 管の 相 対向 す る 一 組の 外 面の そ れぞ れ に 金属電極 と し て の 金属薄膜を 形成 し 、 両 該 金属薄 模 間 に 高周 波電 源 を 接続 し て 成 る =
'こ の よ う に 、 本 発明 は 、 バ ラ ス 卜 を 構 成 す る 誘電体 を 金属電 極 に 密 着 し や す い も の とか 、 熱膨張率が 金属電極 に 一致 し た も の 等の 条 件を考慮 す る こ と な く 、 単 に 電気 的特性 （ 誘電率 、 絶縁 破壊電 界強度等 ） の み を 考慮 し て 選択で き る よ う に 、 金属電極 と 誘電 体バ ラ ス 卜 と を 分離 し て 配 す る よ う に し 、 あ る い は 、 該電体バ ラ ス 卜 の 外面 に 一組の金属電極を 薄膜状 に 形成す る よ う に し た ので 、 誘電体の厚さ を十分厚 く と れ 、 誘電体 に お け る ピ ン ホ ー ル及び絶緣破壊の 発生 を 防止で き 、 従 っ て 、 電極 へ の 単 位体積当 た の放電入力 レ ベルを増大で き 、 レ ー ザ ー を
1 K W以上 に 大出 力 化 する こ と が で き る 。 ま た 、 共振器 を小径 に す れ ば D C 励 起同軸形 C 0 2 レ ー ザ ー と 同様な T E M 0 0モ ー ド が 可 能 と な り 、 D C 励起周 軸 形 C 〇 2 レ — ザ一並 の加 工用 レ ー ザ ー の提供が可能 と な る 。
図 面 の簡単な 説明
第 1 図 は従来の 高周波励起気体 レ ー ザ — を 示す概略図 、 第 2 図 は第 1 図 の H — II 線 に 沿 う 溉略 断面図 、 第 3 図 は 本発明 の 第 1 の実施 ·;列 に よ る高 周 波 ¾起気体 レ ー ザ ー を 示 す 既略 図 、 第 4 図 は第 3 図 の IV — [V線 に 洽 ぅ 概略 断面 図 、 第 5 図 は本発明 の第 2 の 実施例 に 係る 高周波励 起気 体 レ ー ザ ー 電極を 示 す概略斜視 図 、 第 6 図 は第 5 図 の 金 属薄膜の変形例 を示す部分溉略平面図 、 第 7 図 は 別 の変 形例 に ί系 る 金属薄膜を 示 す 部分概略 平面図 で あ る 。
発明 を 実施す る た め の最良 の 形態
第 3 図及び第 4 図 は本発明 の第 1 の 実施例 に よ る 高周 波励 起気 体 レ ー ザ 一 を 示 す 。
図 に お い て 、 Ί は鉄等の パ イ プで 構成さ れ た 金属電極 、 2 は誘電 t ラ ミ ッ ク パ イ プ よ り 成 り 、 放電均一化の た め の バ ラ ス 卜 作用 を 有 す る 被覆体 （ 以 下、 誘電体層 と い う ） で 、 該誘電 体層 2 は 上記金属電極 1 を 間 隙 3 を も っ て 覆 つ て お り 、 こ の金属電極 1 と 誘電 体層 2 と か ら 各々 な る 2 本の電極が 図 示 し な い レ ー ザ ー 管内 に 配置 さ れ て い る ， そ し て 、 両金属電極 1 , 1 間 に 高周波電源 4 か ら 高周 波 を 印加 す 'る こ と に よ り 、 レ ー ザ ー 管内 を 流 れる レ ー ザ ー ガ ス を励起さ せ 、 レ ーザ 一 光を得る よ う に な つ て い る 。 本実施例 の 高周 波励 起気体 レ ー ザ ー と 従来の も の と の相 違 は上記金 属電極 1 と 誘電体層 2 が 簡隙 3 を も っ て 配置 さ れ て い る 点 に あ り 、 そ の 他 の 構成 は従来の も の と 周一 で あ る 。
な お 、 上記間 隙 3 を 必ず し も 設 け る必要 は な く 、 誘電 体層 2 と 金属電極 Ί と は 互 い に 隣接 し て い て も よ く 、 単 に 両者が一体 に 接合さ れて な け れば よ い s ま た 、 該間 隙 3 内 に 電導性の 高い ペ ー ス 卜 を 充頃 し て も よ い 。
こ の よ う な構成 に お い て 、 電流密度 を i 0 、 上記誘電 体層 2 の 誘電率を s 、 印加 周 波数 を ω 、 上記誘電体層 2 の 覆厚を d と す る と 、 該誘電体層 2 で の電圧降下 V は簡 単な 計算の結果 、
V = d i o / ε ω ( 1 ) と 求 ま る 。 一方 、 放電の 安定 化 の 為 に は こ の電圧 降下 V の値を放電雑持電圧 V 0 の 近傍 の ί直 に 設定 す れ ば よ い の で 、 上記誘電体層 2 の 所要厚 み d は第 （ 1 ) 式 の V に V 0 を代入 し 、
d= V o » ε ω / ί θ ( 2 ) と 求 ま る （ な お 、 第 3 図 に 示 す例 に お い て は 2 つ の 誘 電 体層 2 , 2 が あ る か ら 1 方の 誘電 体層 2 の 厚み は第 ( 2 ) 式 に 示 す値の半分 と な る ） 。 ま た 、 誘電体層 2 内 部の電界強度 E は 簡単な 計算の結杲
E = t 0 / ε ω ( 3 ) で あ る 孑 r で 、 上記誘電体層 2 の絶縁破壊電界強度 を E Q と す る と 、 絶縁破壊防止 の た め に は上記電界強度 ヒ を 、 。
F Ε 0 …… ( 4 ) と 、 絶緣破壊電界強度 E 0 よ り 小 さ く す れ ば よ い r.
こ こ で 、 第 （ 4 ) 式 に 第 （ 3 ) 式 を代入 す る と 、
i 0 ≤ E 0 ε ω ( 5 ) と な り 、 従 つ て 許容最大電流密度 は Ε 0 s ω で あ る か ら 、 許容最大 ¾流密度を上 げ る に は 、 周 波数 ω を 上げる か 、 Ε ο ε の 大き い 材料 、 即 ち 、 絶 ¾破壊電界強度 Ε ο が大き く 、 誘電率 s の 高い 材料を選択 す れ ば よ い 。 こ の よ う に許 最大電流密 度を 増大さ せ 、 位体積当 た り の 放電 入 力 レ ベル を 増大で き る か ら 、 出 力 の 大 き い Ί K W 以上 の高周 波励 起気 体 レ ー ザ 一 を得る こ と がで き る 。 ま た 、 許容最大電流密度 は 誘電体層 2 の 厚み に は依存 し な い の で 、 そ の層 厚を ピ ン ホ ー ル等の不具 合発生 を 防 ！上す る に 足 る 厚 さ に で き 、 誘電体層 2 の 製造 に 便宜 で あ る 。
上記誘電体羼 2 の 溝成材料 と し て は上記電気的特性の 条件 よ り 、 冽 え ば 、 チ タ ン 酸バ リ ウ ム ， 石英 ， ア ル ミ ナ ， マ イ ラ ー ， ポ リ イ ミ ド 等を選 べ ば よ い 。
上記実施 咧 で は 、 2 つ の電極 と も 金属電極 1 を 誘電体 罾 2 で 覆 っ た も の を用 い た が 、 必ず し も両電極 と も誘電 体層 2 で覆 う 必要 は な く 、 一 方の 電極の み誘電体層 2 で 覆い 、 他方 は金属電極 1 の み に し て も よ い 。
さ ら に 、 電極 の 断面形状 は 円 形状 に 限定 さ れる必要も な く 、 四辺形で も 、 ま た 他 の形状で も よ い 。
第 5 図 は 、 本発明 の第 2 の 実施例 に よ る周軸型高周波 励起気体 レ ー ザ ー を示 し 、 2 1 は アル ミ ナ等の 誘電性 セ ラ ミ ッ ク よ り 成る直方体のパ イ プで構成さ れ た レ ー ザ ー 管で あ っ て 、 各辺の 長 さ が の 正方形断面の 中空部 2 1 a を 有 す る 3 そ し て 、 レ ー ザ ー 管 2 1 の -一 組 の 相対す る 外面 す なわ ち 上下面 2 1 b , 2 c に は金属電極 と し て の 金属薄膜 2 2 , 2 3 が メ タ ル溶射等で形成さ れ て いる 。 そ し て 、 該金属薄膜 2 2 , 2 3 に は 高周 波電源 4 が接続 さ れ 、 レ ー ザ ー 管 2 Ί の 中空部 2 1 a を 流れる レ ー ザ ー ガ ス （ C O 2 , ■≥ ， H e 等混 合 ） を 勋起す る よ う に な つ て い る 。 そ し て 、 レ ー ザ ー 管 2 1 自 体が構造部品 と し て の 所要の 機械的強度 を 具 腈 す る の で 、 該金属薄膜 2 2 , 2 3 は電気伝導性の みを有 す れば 良 く 、 従 っ て 、 そ の厚 さ を 薄 く で き る 。 こ の結果 、 従来例 の 場 合 と 異な り 、 誘 電体 と 金属 と の熱特性等の特性上の 整台性 に は さ ほ ど の 制約 が な い の で 、 レ ー ザ ー 管 2 1 を構成 す る 誘電性材料 を 十分な電気特性を有 する も の の 中 か ら 自 由 に 選択で き る こ が で き る 。 .特に 、 メ タ ル溶射 で金属薄膜 2 2 , 2 3 を形成 す る 場合 、 例 え ば銅や ア ル ミ 等の金属粉末を H e ガ ス 中 で プ ラ ズマ化 し て レ ー ザ ー 管 の外面 2 1 b , 2 1 G に 吹 き付け て 0 . 2 〜 0 . 4 mm厚の金属薄膜 2 2 , 2 3 を形成さ せ た 場 合 、 メ タ ル溶射で あ る か ら 、 金属薄 膜 2 2 , 2 3 は多孔質の も の と な る 。 こ の結果 、 膜 2 2 , 2 3 と 誘電体 と の熱膨張係数が一致 し な く と も ク ラ ッ ク や剥 離の 発生原因 に な ら な い の で あ る 。 一方 、 金属電極 に 誘電体を層状 に 形成 し て な る従来の も の は 、 金属上に 誘電休 を 溶射 し て 誘電体層 を多孔質上 に 形成 し た 場 台 に は F13加電流が多孔質性誘電体 醫 を貫通 し て し ま い 、 所要 の バ ラ ス 卜 作用 を 奏 さ ず 、 全 く 役 に た た な い も の と な る 。 結局 、 本発 明 の よ う に 、 誘電体上 に 金属薄膜を形成す る こ と に よ っ て 初 め て 熟膨張係数等の特性 が互い に 異な る 誘電体 と 金属 と を 用 い て レ ー ザ ー 電極を構成可能 に な る 。
ま た 、 金属薄膜 2 2 , 2 3 に は 1 ア ン ペ ア程度の電流 を 流せ れば よ い の で 、 該薄膜の厚さ は 誘電体の板厚 （ 例 え ば 2 m (I！〜 3 m m ) に 比 ベ て - 常 に 薄 く 洌 え ば 0 , 2 m π！〜 0 . 4 ΐ ίΐιに で き る 。 こ の 関係か ら 薄膜 2 2 , 2 3 を必ず し も タ ル溶射 に よ つ て 形成 す る必要 は な く 、 メ ッ ギ ， 蒸着 に よ り 形成で き 、 さ ら に は導電性接着剤で接着 し て も よ い .
さ ら に 、 金属薄膜 2 2 , 2 3 の剥離を よ り 確実 に 防止 す る た め に 、 金属薄膜 5 を第 6 図 に 示 す よ う に レ ー ザ 一 管 2 1 外面 に 波形 に形成で き 、 こ れ は メ タ ル溶射 ， 蒸着 ， メ ッ ΐ で行 え 、 さ ら に は 接着剤 で 接着 し て も よ い c ま た 、 第 7 図 に 示 す よ う に 多数の金属薄膜片 6 を レ ー ザ ー 管 2 1 に 上述の よ う に 接着 し かつ 導線 7 で 相 互 に 接続 し て も よ い 。 金属薄膜 2 2 ， 2 3 が形成 さ れて い な い レ ー ザ ー 管 2 1 の 両 则壁の 板厚 は 該管 2 1 の機械的強度 を 増大 さ せ る た め に そ れぞ れ の所 要の 厚み （ 例 え ば 5 m m程度 ） を持 た せ て い る 。 そ の 一 方で 、 金属薄膜 2 2 , 2 3 が 接着 さ れ た 上下壁の 板厚 d は 上式 （ 2 〉 に 従い V ε ω ,ノ 2 i ο に n¾ e れ 、 上 下壁 に お け る 電）Ξ降 下 が レ ー ザ ー プ ラ ズマ の放電維持電厂モ に 等 し く な る よ う に さ れ 、 放電 の安定 化 が 図 ら れ る
一 方 、 誘電 体内 部 の電 界強度 Ε は 上式 （ 3 ) か ら 明 ら か な よ う に i 0 ε ω で あ る の で 、 誘電 体が 破壊 し な 'い た め に は こ の ； が 誘電 体 の 絶緣破壊電界強度 Ε 0 よ り 小 で あ れば 良 < 、 こ の 条件か ら 最大許 ^電流 i 0 m a x と 最 大注 入霜力 W in a x が そ れぞ れ次の よ に 求 ま る =
I 0 m a x ω \i ( 6 )
W m a x = 1 [ . V s ω E o ( 7 ) a ----- K ε o … V « Q ) こ こ で 、 L は レ ー ザ 一 管 2 Ί の全長 、 0 は 絶対誘 ΐ 率 、 Κ は 比 誘電 率 を そ れ ぞれ 示 す 。
し た が っ て 、 レ ー ザ ー 管 2 Ί の 上 下 壁 の 機械的強度 を 増大 さ せ る ベ く 該 上 下壁 の板 厚 d を 大 き く す る に は 、 で き る だけ低電流高電圧 に 、 周 波数 を 高 く 、 かつ 高誘電率 W 料を 用 い る こ と 等が 必要 で あ る 。 ま た 、 最大注 入電 力 レ ベ ル W m a x を 増大 さ せ る に も 、 で き る だ け 低電流高電 圧 に 、 周 波数 を 高 く 、 そ し て 、 絶縁破壊強度 E の 大き な 材料を選択 す れ ば 良 い 。 次 に 、 ϋ = 3 cm， L = 1 . 6 !VI ， 放電維持電圧 V = Ί K V , ω Ζ 2 π = 1 0 0 Κ Η ζ の 場合 に つ い て 種々 の 材 料 に つ い て 所要板厚 d と 最大注入電力 レ ベル W max を計 算 し て み る と 下表の よ う に な る 。 誘 電 体 K E (KV/'cm) d (mm) W max (KW)
Ba T 〇3 1200 30 53.4 96.2
Si 02 5.8 160 0.17 16.2
Be 〇 10.1 236 0.45 63.6
Al2 〇3 9.4 394 0.42 98.9 な お 、 ¾厚 cl ら注 \ 力 Vも第 （ 3 ) 式 ， 第 （ 4 ) 式 に TJ^ す よ に 2 種のパ ラ メ ー タ の積 V &) に 比例 す る の で 罱压 V及び周 波数 ωの いず れかも し く は双方の値を 増大 さ せ る こ と に よ り 上表 に 示 し た 算出 ； siに 比 べ て さ ら に 増 大 さ せ る こ と ができ る 。 上表 に よ れ ぱ ア ル ミ ナ （ A ϋ 2
0 3 ) は使用 に 耐 え る材料で あ る こ と が分る 。 な お 、 上記実施例 に は誘電体 と し て セ ラ ミ ッ ク を 用 し た が 、 必ず し ち セ ラ ミ ッ ク で あ る 必要 は な く 、 上述 し た よ う に該誘電 体 に よ つ て 電極の 機械的強度を持た せ る 必要が あ る こ と か ら 、 機搣的強度 が あ り 電気特性 の適 し に .体が あ れぱ他 の材質の も の で あ つ て も良 い 。 ま た 己第 2 の実施冽 は周 軸 型 レ — ザ 一 に 適用 し た
•W に つ い て 説 明 し た が 、 直交型 レ ー ザ 一 へ の応用 が 可 能で あ る 。

Claims
請 求 の 範 囲
. 金属電極 に 印加 さ れ た 高周 波 に よ り レ ー ザ ー ガ ス を 励起さ せる高周波励起気体 レ ー ザ ー に お い て 、 誘電体 よ り 成 り かつ バ ラ ス 卜 作用 を有す る被覆体を備 え 、 上 記金属電極 は該電極 と は分離 し て 配 さ れた 上記被覆体 に よ り 覆わ れ て い る こ と を特徴 と す る高周 波励起気体 レ ー ザ ー 。
. 上記金属電極 と 上記被覆体 と の 間 に 間 隙 が画成 さ れ て い る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 1 項記載の高周 波励起気体 レ ー ザ ー 。
, 上記間 隙 に は電導性の 高い ペ ー ス 卜 が充塡 さ れて い る 請求の範囲第 2 項記載の高周 波励起気体 レ ー ザ ー 。. 上記高周 波励起気体 レ ー ザ ー は 一対の電極を備 え 、 一方の電極 は金属電極の みで構成 さ れ 、 他方 の電極 は 上記金属電極 と 上記被覆体 と で構成さ れて い る 請求 の 範囲第 1 項 ， 第 2 項又 は第 3 項記載の高周 波励起気体 レ ー ザ ー 。
. 上記被覆体 は誘電率が高 く 、 絶縁破壊電界強度の 高 い 誘電材料で構成さ れる請求の ¾囲第 1 項 ， 第' 2 項 ， 第 3 項又 は第 4 項記載の 高周波励起気体 レ ー ザ ー 。 . 金属電極 に 印加 さ れ た 高周波 に よ り レ ー ザ ー ガ ス を 励起さ せ る 高周波励 g気体 レ ー ザ 一 に お い て 、 パ ラ ス 卜 作用 を有 す る 誘電体製パ イ プ よ り 成 り かつ 所要の機 械的強度を有す る レ ー ザ ー 管 と 、 該 レ ー ザ ー 管の相対 向 す る一粗の外面の そ れぞ れ に 形成 さ れかつ 上記'金属 と し て 作用 す る 金属薄膜 と 、 両該金属薄膜間 に 接 続 さ れた 高周 波電源 と を 備 え た こ と を特徴 と す る 高周 波励 起気体 レ 一 ザ
7 . h記金属薄膜が形成さ れる レ ー ザ ー 管の 壁の板厚 d d乃電体の P7¾ ¾ ^を s , レ ー ザ — プラ ズ ム の放電雜持 電圧 を V と す る と
扳厚 d V ε ω / 2 i 0
の 値 に 選定 さ れ て い る 請求の範囲 第 1 項記載 の 高周 波励起 5 \ レ 一 ザ — 用 電極 。
8 . 上 記金属薄膜 は 上記 レ ー ザ 一 管へ の メ タ ル溶射 に よ つ て 形成 さ れた 請求の 範囲 第 6 項又 は第 7 項記載 の 高 周 波 起気 レ ー ザ一 用 電極 。
9 . 上記金属薄膜 は上記 レ ー ザ 一 管 に 波形 に 彤成さ れ て い る 求の 範囲第 6 項又 は第 7 項記載の 高周 波励起気 体 レ ― ザ 一 用 電極
1 0 . 記金属薄膜 は 互 い に 間 隙 を お い て 形成 さ れ た 多 数 の 金 ¾薄睽片 を 導線で 相 互 に 接続 し て な る請求の 範囲 第 6 項 又 は第 7 項記 載 の 高周 波励起気 体 レ ー ー 用 電 極 .，
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