WO2001082425A1

WO2001082425A1 - Generateur d'oxygene excite par une decharge haute frequence pour laser a iode et procede de generation d'oxygene correspondant

Info

Publication number: WO2001082425A1
Application number: PCT/JP2001/003422
Authority: WO
Inventors: Hiroo Fujii; Josef Schmiedberger; Minoru Okamura; Eiji Yoshitani
Original assignee: Fujisaki Electric Co., Ltd.
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2001-11-01
Also published as: US20030161372A1; EP1283568A1; AU2001248813A1; CN1423854A; JP3340417B2; RU2002131258A; JP2001308424A

Description

明細書ヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器と高周波放電型励起酸素発生方法技術分野

本発明は、主としてヨウ素レーザー装置に供給される励起酸素を発生させる装置と方法に関し、とくに、高周波放電型の励起酸素生成器に関する。背景技術

ヨウ素レーザ一は、光の質が良く、ファイバ一導光が良いことより、産業用レ一ザ一としての利用が期待されている。

従来、ヨウ素レーザーは、図 1および図 2に示す化学励起酸素発生器 2 1を有するヨウ素レーザー装置 2 0により発振されている。この化学励起酸素生成器 2 1においては、図 1および図 2に示すように、過酸化水素水に水酸化ナトリウム溶液を加え、この混合溶液中に塩素ガスがパブリングされて一重項励起酸素（0 2 (1 Δ) ) (以下、単に励起酸素ということもある）が生成される。この生成された励起酸素は、湿式法により生成されるので、生成された励起酸素には水分が含まれている。そのため、水蒸気トラップ 2 2が設けられて励起酸素中の水分の除去がなされている。

この水蒸気トラップ 2 2は、図 2にその概略が示されるように、回転ディスク 2 3に励起酸素中に含まれている水蒸気を氷結させて、それをスクレイパ一（図示せず）により搔き落とすことにより水蒸気を除去するものである。このため、この水蒸気トラップ 2 2内には多数枚の回転ディスク 2 3が設けられている。その結果、この水蒸気トラップ 2 2は大型化するとともに、回転ディスク 2 3の冷却に要するエネルギーやその回転に要するエネルギーの消費も相当なものとなる。そのため、当然のことながら設備費およびランニングコストが増大する。また、原料として使用される塩素ガス、過酸化水素水および水酸化ナトリゥム水溶液も高価であるため、これによつてもランニングコストが増大する。

それに加えて、励起酸素を生成するために用いられている塩素ガスがバブリングされた水溶液は、化学反応により N a C 1が生成し、未反応の過酸化水素水および水酸化ナトリゥム水溶液を循環使用するために、廃液処理設備が必要となる。また、塩素ガスのバブリングの際の余剰の塩素ガスやパブリングの過程で副産物として生成される塩化水素ガスも有害ガスであるため、その排ガス処理設備も必要となる。この各処理設備が必要なことも、この化学励起酸素発生器 2 1を有するヨウ素レーザー装置 2 0の大型化およびコストの増大を助長している。

このように、化学励起酸素発生器を有するヨウ素レ一ザ一装置は、かかる問題を有しているために、本発明者等は、化学励起酸素発生器を用いない、いわゆる乾式の R F放電型励起酸素発生器を有するヨウ素レーザー装置を開発した（特開平 7— 2 5 4 7 3 8号公報）。このヨウ素レーザ一装置を図 3に示す。

この図に示す R F放電型励起酸素発生器 2 5は、 R F放電において、ホロ一力ソードの形態を適当に選択するとともに、ホロ一力ソードを通過する酸素ガスの流速、ホロ一内圧力、投入電力などを適当に選択して R F放電を行って、プラズマ化されていない中性酸素とグロ一部との間におけるァフ夕一グロ一プラズマ層において励起酸素を生成させるものである。

この R F放電型励起酸素発生器 2 5で生成された一重項励起酸素は、レーザー発振器 2 6において、ヨウ素原子へエネルギー移乗しレーザ一発振する。このョゥ素レーザ一装置は、 R F放電型励起酸素発生器 2 5と、この R F放電型励起酸素発生器 2 5の下流に設けられているレーザー発振器 2 6と、該レーザー発振器 2 6の下流に設けられているヨウ素トラップ 2 7と、該ヨウ素トラップ 2 7の下流に設けられているガス循環ブロワ一 2 8と、前記レーザー発振器 2 6にヨウ素原子を供給するヨウ素気化器 2 9と、レーザー発振器 2 6内を一定の真空圧に保つための真空ポンプ 3 0とを備える。 R F放電型励起酸素発生器 2 5により一重項励起酸素が生成され、レーザ一発振器 2 6において、ヨウ素気化器 2 9からのヨウ素原子に前記一重項励起酸素のエネルギー移乗がなされてレーザー発振がなされる。

本発明者は、以上の R F放電型励起酸素発生器を備えるョゥ素レーザ一装置を試作した。しかしながら、図に示す R F放電型励起酸素発生器を備えるヨウ素レ —ザ一装置では、実際にヨウ素レーザーを発振することができなかった。それは、 R F放電型励起酸素発生器が効率よく一重項励起酸素を生成できなかったからである。

本発明は、効率よく励起酸素を発生してヨウ素レーザーを発振させることを目的に開発したもので、本発明の重要な目的は、効率よく励起酸素を発生できるョゥ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器を提供することにある。

発明の開示

本発明のヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器は、プラズマチャンネル 3を開口しているホロ一力ソード 2と、このホロ一力ソード 2を貫通してなるプラズマチヤンネル 3の排出側にホロ一力ソ一ド 2に対して絶縁して配設しているアノード 4と、このアノード 4とホロ一力ソ一ド 2との間に高周波電力を供給する高周波電源 5とを備える。この励起酸素発生器は、ホロ一力ソード 2のプラズマチャンネル 3に、 02ガスまたは 02ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成する。

さらに、高周波放電型励起酸素発生器は、ホロ一力ソード 2のプラズマチャンネル 3の供給側に、プラズマチャンネル 3の中心に向かって N Oガスを供給するインジェクタ 1 0を配設している。インジェクタ 1 0は、プラズマチャンネル 3 の中心部分に N Oガスを供給する。ここに供給される N Oガスは、プラズマチヤンネル 3において窒素と酸素に解離されることなく、効率よく励起され、そのェネルギ一で〇2ガスを励起して励起酸素とする。

高周波放電型励起酸素発生器は、 N2ガスと N Oガスと 02ガスをインジェクタ 1 0のプラズマチャンネル 3に供給して、 N2ガスと N Oガスで 02ガスを励起して励起酸素とする。励起酸素発生器が、 N2ガスではなくて、 NOガスをプラズマチャンネル 3の中心に供給しているのは、 N Oガスの解離エネルギーが N2ガスのそれよりも小さくて、解離されやすいからである。 N Oガスの解離エネルギ一は 6 . 4 7 9 e V、 N2ガスの解離エネルギーは 9 . 7 6 0 e Vである。解離エネルギ一が小さい N Oガスが解離されると、窒素と酸素となって 02ガスを励起酸素にできなくなる。

発生器は、解離されやすい N Oガスを、インジェク夕 1 0でプラズマチャンネル 3の中心部分に供給する。プラズマチャンネル 3の中心部分は電子密度が低いので、電子に励起されて解離される確率が少ない。このため、ここに供給される N Oガスは、解離されることなく 02ガスを励起した励起酸素とすることができる。

N2ガスは、解離エネルギーが大きいので、プラズマチャンネル 3の電子密度が高い領域を通過しても、解離される確率が低い。さらに、仮に解離されても窒素であるから、 N2ガスとなって 02ガスを励起できる。このため、 N 2ガスではなくて、解離エネルギーの小さい N Oガスをプラズマチャンネル 3の中心に供給して、 N2ガスと N Oガスの両方で〇 2ガスを励起した励起酸素とすることができる。

インジェクタ 1 0は、好ましくは、ホロ一力ソード 2のプラズマチャンネル 3 に向かって細く絞つてなる円錐状として、 N Oガスを効率よく絞つてプラズマチヤンネル 3の中心部分に供給することができる。また、インジェクタ 1 0はアルミニゥムで製作することができる。さらに、本発明の高周波放電型励起酸素発生器は、アノード 4を筒状として、この筒状アノード 4に、外側から内側に貫通してインジェクタ孔 1 1を開口することができる。インジェクタ孔 1 1は、 N 02ガスをアノード 4の内側に噴射する。高周波放電型励起酸素発生器 1は、プラズマチヤンネル 3において、酸素がその解離エネルギー 5 . 1 1 6 V以上のエネルギーを放電により得ることで、 0が発生する。ここで発生した 0は、オゾンを発生させて、励起酸素の発生効率を低下させる。

インジェクタ孔 1 1からアノード 4の内部に噴射される N 02ガスは、以下の式でアノード 4の内部で発生した〇を除去する。

0 + N 02— N O + 02

さらに、筒状のアノード 4に開口しているインジェク夕孔 1 1は、不活性な冷却用ガスをアノード 4の内側に噴射して、プラズマジェット 8を冷却して励起酸素を効率よく発生させることもできる。不活性な冷却用ガスとして、アルゴン、ヘリウム、 N2ガス等が使用できる。

さらに、本発明の高周波放電型励起酸素発生器は、アノード 4の内側に生成されるプラズマジェット 8の方向に磁界をかけることができる。磁界は、たとえば、アノード 4の外側に励磁コイル 1 2を配設し、この励磁コイル 1 2に通電して、あるいは、アノード 4の外側に永久磁石 1 3を配設して、アノード 4の内部に磁界をかけることができる。プラズマジェット 8の方向の磁界は、荷電粒子にローレンツ力による求心力を与え、プラズマジェット 8を細く絞ってエネルギー効率を向上して励起酸素をより効率よく発生させる。

さらに、本発明の高周波放電型励起酸素発生方法は、プラズマチャンネル 3を開口しているホロ一力ソード 2と、ホロ一力ソ一ド 2を貫通しているプラズマチャンネル 3の排出側にホロ一力ソード 2に対して絶縁して配設してなるァノード 4との間に高周波電力を供給し、ホロ一力ソード 2のプラズマチャンネル 3に、 O 2ガスまたは O 2ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成する。さらに、本発明の高周波放電型励起酸素発生方法は、ホロ一力ソード 2のプラズマチヤンネル 3の供給側で、プラズマチャンネル 3の中心に N Oガスを供給する。

本発明の高周波放電型励起酸素発生方法は、好ましくは、 N Oガスをホロ一力ソード 2のプラズマチャンネル 3の中心部に供給し、 02ガスを含むガスをプラズマチヤンネル 3の周囲に供給する。

さらに、本発明の高周波放電型励起酸素発生方法は、 N 02ガスをアノード 4の内側に噴射することができる。さらに、本発明の高周波放電型励起酸素発生方法は、アノード 4の内側に不活性な冷却用ガスを噴射してプラズマジエツト 8を冷却することもできる。さらにまた、本発明の高周波放電型励起酸素発生方法は、アノード 4の内側に生成されるプラズマジエツト 8の方向に磁界をかけることもできる。図面の簡単な説明

図 1は、従来の化学励起酸素発生器を有するヨウ素レーザー装置の概略構成図図 2は、図 1に示すヨウ素レ一ザ一装置の斜視図

図 3は、本発明者が先に開発したヨウ素レーザー装置の概略構成図

図 4は、本発明の実施例 1の高周波放電型励起酸素発生器の概略断面図図 5は、本発明の実施例 2の高周波放電型励起酸素発生器の概略断面図図 6は、本発明の実施例 3の高周波放電型励起酸素発生器の概略断面図図 7は、本発明の実施例 4の高周波放電型励起酸素発生器の概略断面図図 8は、本発明の実施例 5の高周波放電型励起酸素発生器の概略断面図発明を実施するための最良の形態図 4ないし図 6に示す高周波放電型励起酸素発生器 1は、中心にプラズマチヤンネル 3を開口しているホロ一カソ一ド 2と、このホロ一力ソ一ド 2を貫通してなるプラズマチャンネル 3の排出側にホロ一力ソード 2に対して絶縁して配設してなるアノード 4と、このアノード 4とホロ一力ソード 2との間に高周波電力を供給する高周波電源 5とを備える。この高周波放電型励起酸素発生器 1は、ホロ一力ソード 2のプラズマチャンネル 3に、〇 2ガスまたは〇 2ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成する。一重項励起酸素はヨウ素レーザー発振器に供給されて、ヨウ素レーザーを発振させる。

ホロ—カゾード ₂はアルミニウム製で、全体を円筒状として先端に厚い閉塞部 6を設け、この閉塞部 6の中心を貫通して、プラズマチャンネル 3を開口している。ホロ一力ソード 2は、アノード 4との間で高周波放電されるので導電製の金属で製作される。アルミニウム製のホロ一力ソード 2は、効率よく励起酸素を発生できる。それは、励起酸素がアルミニウムに接触しても、酸素を励起状態に保持できるからである。

閉塞部 6は、厚さを約 4 mm、プラズマチャンネル 3の内径を約 3 mmとする。ただし、本発明の発生器は、ホロ一力ソード 2の閉塞部 6の厚さと、プラズマチヤンネル 3の大きさを特定しない。閉塞部の厚さは、たとえば、 2〜3 0 mm、好ましくは 3〜 2 O mmとすることもでき、プラズマチャンネルの内径は 1 . 5 〜2 0 mm、好ましくは 2〜1 0 mmとすることもできる。

アノード 4もホロ一カゾード 2と同じ理由でアルミニウムで製作される。ァノード 4は、絶縁材 7を介してホロ一力ソード 2に固定される。図のアノード 4は円筒状で、ホロ一力ソード 2のプラズマチャンネル 3と同軸に配設されている。図のアノード 4は下端を絶緣材 7で気密に閉塞している。絶縁材 7は、ホロ一力ソード 2の上端に気密に連結されて、アノード 4をホロ一力ソ一ド 2に固定している。絶緣材 7は、セラミックや耐熱性のプラスチックで製作される。アノード 4は、内径がプラズマチャンネル 3よりも大きく、図に示すように、プラズマチヤンネル 3からプラズマジェット 8を内部に噴射できる形状としている。アノード 4から噴射されるプラズマジェット 8は、 02ガスを励起して一重項励起酸素を発生させる。一重項励起酸素は、ヨウ素レーザー発振器に供給されて、ヨウ素レーザーを発振させる。したがって、アノード 4の先端開口部は、ヨウ素レーザー発振器に連結される。

高周波電源 5は、マッチング回路 9を介してアノード 4とホロ一カゾード 2とに高周波電力を供給する。この高周波電源 5の周波数は、好ましくは 1 MH z〜 5 0 0 MH z、好ましくはの 5 MH z〜 3 0 0 MH z、さらに好ましくは 1 0 M H z〜l 0 0 MH zとする。高周波電源 5の出力は、約 1 0 0 Wとする。ただし、高周波電源の最適出力は、ホロ一力ソードやアノードの形状、さらに、励起酸素の発生量により変化するので、励起酸素の発生量を多くする場合、あるいは、ホロー力ソードやアノードを大きくする場合は、高周波電源の出力を大きくする。高周波電源 5は、出力を効率よくアノード 4とホロ一力ソード 2に伝達するたるに、マッチング回路 9を出力側に連結している。マッチング回路 9は、高周波電源 5の出力インピーダンスとホロ一力ソード 2とアノード 4との間のインピ一ダンスとを整合させて、効率よく高周波電力をホロ一カソード 2とアノード 4とに供給する。

さらに、図 4に示すホロ一力ソード 2は、プラズマチャンネル 3の供給側、図においてプラズマジェット 8の下方に、プラズマチャンネル 3の中心に向かって N Oガスを供給するインジェクタ 1 0を配設している。インジェクタ 1 0はアルミニゥムで製作される。図のインジェクタ 1 0は、ホロ一力ソード 2のプラズマチャンネル 3に向かって次第に細く絞っている円錐状である。ただ、インジェク夕は、必ずしも円錐状に形成する必要はなく、 N Oガスをプラズマチャンネルの中心に供給できる全ての形状とすることができる。たとえば、先端に向かって次第に細くなるェクスポ一ネンシャルホーンの形状とすることもできる。

図のインジェクタ 1 0は、プラズマチャンネル 3の中心部分に N Oガスを供給するために、先端開口部の大きさを、プラズマチャンネル 3の内径よりも小さく絞っている。インジェクタ 1 0は、先端開口部の面積を、好ましくは、プラズマチャンネル 3の開口面積の 1 0〜5 0 %、さらに好ましくは、 1 0〜4 0 %、最適には約 2 5 %とする。さらに、インジェクタ 1 0は、先端をプラズマチャンネル 3の開口部まで接近させ、あるいは、プラズマチャンネル 3の開口部から内部まで挿入する。

この図の高周波放電型励起酸素発生器 1は、ホロ一力ソード 2の下端開口部に、ガス供給源（図示せず）から〇2ガスを供給し、あるいは、〇2ガスと N2ガスの混合ガスを供給し、インジェクタ 1 0には N Oガス供給源（図示せず）から N Oガスを供給する。供給された N Oガスは、プラズマチャンネル 3の中心部分に供給され、その外側に〇2ガス、あるいは、〇2ガスと N2ガスの混合ガスが供給される _c プラズマチャンネル 3に供給されるガスは、プラズマチャンネル 3からアノード 4の内部に噴出される。

この状態で、高周波電源 5から高周波電力が供給されると高周波放電が起こり、図において点線で示す領域に、ブラズマジェット 8が形成される。プラズマジェット 8は、プラズマチャンネル 3からアノード 4の中心に向かって噴射する形状で形成される。このとき、酸素分子への電子からのエネルギー移乗が起こって、一重項励起酸素が生成される。高周波放電型励起酸素発生器 1は、プラズマジェット 8で生成された一重項励起酸素を取り出してョゥ素レーザーに供給するものである。

図 4の実施例において、プラズマチャンネル 3の内径を 3 mm、閉塞部 6の厚さを 4 mm、〇2ガスの流量を 2 0 0 s c c m、 N Oガスの流量を 4 0 s c c mとし、ホロ一力ソード 2に供給する混合ガスの圧力を 5 O T o r r、アノード 4内の圧力を 0 . 5 T o r r、高周波電源 5の出力を 2 0 0 W、高周波電源 5の周波数を 1 0 0 MH zとして、効率よく一重項励起酸素が得られる。ただし、流量を示す s e c mは、 1 5 °C、 7 5 0 t o r rにおける 1分間の流量を c cで表したものである。プラズマチャンネルに〇2ガスに加えて N2ガスを供給する場合、 N 2ガスの流量は 1 s c c mとする。

図 5に示す高周波放電型励起酸素発生器 1は、筒状であるアノード 4に、外側から内側に貫通してインジェク夕孔 1 1を開口している。インジェクタ孔 1 1は、図においてアノード 4の下部、いいかえると、プラズマチャンネル 3の開口部に接近する位置に開口している。さらに、図のインジェクタ孔 1 1は、アノード 4 を半径方向に貫通するように開口している。インジェクタ孔 1 1は、ひとつまたは複数に設けられる。

インジェクタ孔 1 1からは、 N〇2ガスまたは不活性な冷却用ガスのいずれかまたは両方がアノード 4の内部に噴射される。インジェクタ孔 1 1は、好ましくは N O 2ガスと不活性な冷却用ガスの両方をアノード 4の内部に噴射する。 N O 2ガスと不活性な冷却用ガスの両方を噴射するアノード 4は、複数のインジェクタ孔 1 1を開口して、 N 02ガスと不活性な冷却用ガスとを別々に噴射する。ただし、インジェクタ孔は、 N 02ガスと不活性な冷却用ガスとを混合して噴射することもできる。

インジェク夕孔 1 1からアノード 4の内部に噴射される N 02ガスは、アノード 4の内部で発生する Oを除去する。アノード 4内で 0が発生すると、これがォゾンとなって励起酸素の生成効率を低下させる。 N 02ガスが〇を除去すると、ォゾン量が少なくなつて、効率よく励起酸素を生成できる。

さらに、インジェクタ孔 1 1からアノード 4の内部に噴射される不活性な冷却用ガスは、アノード 4の内部を冷却して励起酸素を効率よく発生させる。したがつて、不活性な冷却用ガスを噴射する構造も、励起酸素を効率よく生成できる。不活性な冷却用ガスには、アルゴンを使用する。ただし、このガスには、へリウムゃ N2ガス等も使用できる。

インジェクタ孔 11は、図示しないガス源に連結されて、 N02ガスや不活性な冷却用ガスをアノード 4の内部に噴射する。この図の高周波放電型励起酸素発生器 1は、 N02ガスの流量の流量を、好ましくは 20 s c cm、不活性な冷却用ガスの流量を、好ましくは 40 s c cmとする。

図 5の高周波放電型励起酸素発生器 1は、インジェクタがないので、ホロ一力ソード 2のプラズマチヤンネル 3には 02ガスと NOガスとを混合したガスを供給する。ただし、ホロ一力ソードには、 02ガスと NOガスに加えて、 N2ガスを添加するガスを供給することもできる。この発生器は、プラズマチャンネル 3の内径を 3mm、閉塞部 6の厚さを 4mm、 02ガスの流量を 200 s c c m、 NOガスの流量を 40 s c cmとし、インジェクタ孔 1 1から噴射する N02ガスの流量を 20 s c cm、ホロ一力ソード 2に供給する混合ガスの圧力を 5 OTo r r、アノード 4内の圧力を 0. 5To r r、高周波電源 5の出力を 200 W、高周波電源 5の周波数を 100MHzとして、効率よく一重項励起酸素が得られる。ホ口一力ソード 2に N2ガスを供給する場合、その流量は 1 s c cmとする。

さらに、インジェク夕孔 11からプラズマジェット 8に向かって噴射するガスを N02ガスから、アルゴン、ヘリウムガス等の不活性な冷却用ガスに変更し、その噴射流量を 40 s c cmとする以外、前述の同じようにして、一重項励起酸素を効率よく発生できる。さらに、インジェクタ孔 11からプラズマジェット 8に向かって噴射するガスを、流量を 10 s c cmとする NO 2ガスと、流量を 20 s c cmとする不活性な冷却用ガスとしても、一重項励起酸素を効率よく発生できる。

さらに、図 6に示す高周波放電型励起酸素発生器 1は、アノード 4の外側に励磁コイル 12を配設して、アノード 4の内部に磁界をかけている。磁界をかける方向は、図の矢印で示すように、プラズマジェット 8が噴射される方向である。アノード 4内における磁界の強度は、好ましくは 10000ガウスとする。ただ、アノード内の磁界は、 1000〜 50000ガウスとすることもできる。磁界は、プラズマジエツト 8を細く絞ってエネルギー効率を向上させて励起酸素をより効率よく発生させるので、強くしてプラズマジェット 8をより効率よく集束できる。励磁コイル 12で磁界をかける構造は、励磁コイル 12に流す電流とコイルの巻数で磁界の強度を制御できる。本発明の高周波放電型励起酸素発生器は、図 7 に示すように、永久磁石 13を使用して、プラズマジェット 8に磁界をかけることもできる。この構造は、電力を消費しないで、プラズマジェット 8に磁界をかけることができる。

図 6の高周波放電型励起酸素発生器 1は、インジェクタがないので、ホロ一力ソード 2には、 02ガスと NOガスとを混合したガスを供給する。ただし、ホロ一力ソードには 02ガスと NOガスと N2ガスの混合ガスを供給することもできる。さらに、この発生器は、インジェクタ孔もないので、インジェクタ孔から N02ガスゃ不活性な冷却用ガスを供給しない。この発生器は、プラズマチャンネル 3の内径を 3mm、閉塞部 6の厚さを 4 mm、〇2ガスの流量を 200 s c c m、 NO ガスの流量を 40 s c cmとし、ホロ一力ソード 2に供給する混合ガスの圧力を 50 To r r , アノード 4内の圧力を 0. 5To r r、高周波電源 5の出力を 2 00W、高周波電源 5の周波数を 100MHz、アノード 4内の磁界を 1000 0ガウスとして、効率よく一重項励起酸素が得られる。ホロ一力ソード 2に N2ガスを供給する場合、その流量は 1 s c cmとする。

図 4ないし図 6に示す高周波放電型励起酸素発生器 1は、インジェクタを設け、インジェクタ孔を設け、あるいはアノードに磁界をかけて効率よく励起酸素を生成する。したがって、図 8に示すように、インジェクタ 10とインジェクタ孔 1 1を設けて、アノード 4に磁界をかける高周波放電型励起酸素発生器 1は、最も効率よく励起酸素を生成できる。

産業上の利用可能性

本発明の高周波放電型励起酸素発生器と、高周波放電型励起酸素発生方法は、プラズマチヤンネルの中心に N Oガスを供給するので、 N Oガスの解離を防止して、励起酸素を効率よく生成できる。したがって、産業用レーザーとして利用される。

本発明の N 02ガスをアノード 4の内側に噴射するものは、 N02ガスがァノードの内部で発生する Oを除去し、 Oからオゾンになるのを有効に防止して、ォゾンが励起酸素の発生効率を低下させるのを有効に阻止できる。とくに、アノードにインジェクタ孔を開口して、このインジェク夕孔から N 02ガスをアノードの内側に噴射するものは、 N 02ガスを効率よくアノードの内部に供給して、オゾンの発生を有効に防止できる。

さらに、本発明にかかるアノードの内側に不活性な冷却用ガスを噴射してブラズマジェットを冷却するものは、効率よく励起酸素を生成できる。とくに、筒状のアノードにインジェクタ孔を開口して、このインジェクタ孔から、アルゴン等の不活性な冷却用ガスを噴射するものは、冷却ガスを効率よくアノードの内部に供給して有効に冷却できる。

また、本発明にかかるアノードのプラズマジエツトの方向に磁界をかけているものは、磁界がプラズマジエツトを細く絞ってエネルギ一効率を向上させて励起酸素をより効率よく生成できる。

Claims

請求の範囲

1. プラズマチャンネル（3) を開口しているホロ一力ソード（2) と、このホロ一力ソード（2) を貫通してなるプラズマチャンネル（3) の排出側にホロ —力ソード（2) に対して絶縁して配設してなるアノード（4) と、このァノ一ド（4) とホロ一力ソード（2) との間に高周波電力を供給する高周波電源 (5) とを備え、ホロ一力ソ一ド（2) のプラズマチャンネル（3) に、 02ガスまたは 02ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器において、

ホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル（3) の供給側に、プラズマチヤンネル（3) の中心に向かって NOガスを供給するインジェク夕（10) を配設してなることを特徴とするヨウ素レ一ザ一用の高周波放電型励起酸素発生器。

2. NOガスがインジェクタ（10) を介してホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル（3) の中心部に供給され、 02ガスが、インジェクタ（10) の外側からプラズマチャンネル（3) に供給される請求項 1に記載されるヨウ素レ一ザ一用の高周波放電型励起酸素発生器。

3. インジェク夕（10) がホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル (3) に向かって細く絞ってなる円錐状である請求項 1に記載されるヨウ素レ一ザ一用の高周波放電型励起酸素発生器。

4. インジェク夕（10) がアルミニウムである請求項 1に記載されるヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器。

5. プラズマチャンネル（3) を開口しているホロ一力ソード（2) と、このホロ一力ソード（2) を貫通してなるプラズマチャンネル（3) の排出側にホロ

—力ソード（2) に対して絶縁して配設してなるアノード（4) と、このァノード（4) とホロ一力ソード（2) との間に高周波電力を供給する高周波電源 (5) とを備え、ホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル（3) に、 02ガスまたは 02ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器において、

アノード（4) が筒状で、このアノード（4) に、外側から内側に貫通してィンジェクタ孔（1 1) を開口しており、インジェク夕孔（1 1) から N02ガスをアノード（4) の内側に噴射することを特徴とするヨウ素レーザー用の高周波放

6. プラズマチャンネル（3) を開口しているホロ一力ソード（2) と、このホロ一力ソード（2) を貫通してなるプラズマチャンネル（3) の排出側にホロ —力ソード（2) に対して絶縁して配設してなるアノード（4) と、このァノード（4) とホロ一力ソード（2) との間に高周波電力を供給する高周波電源 (5) とを備え、ホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル（3) に、 02ガスまたは O 2ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器において、

アノード（4) が筒状で、このアノード（4) に、外側から内側に貫通してィンジェク夕孔（1 1) を開口しており、インジェクタ孔（1 1) から、不活性な冷却用ガスをアノード（4) の内側に噴射することを特徴とするヨウ素レーザ一用の高周波放電型励起酸素発生器。

7. プラズマチャンネル（3) を開口しているホロ一力ソ一ド（2) と、このホロ一力ソード（2) を貫通してなるプラズマチャンネル（3) の排出側にホロ一力ソード（2) に対して絶縁して配設してなるアノード（4) と、このァノード（4) とホロ一力ソード（2) との間に高周波電力を供給する高周波電源 (5) とを備え、ホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル（3) に、 02ガスまたは 02ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成するョゥ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生器において、アノード（4) の内側に生成される、プラズマジェット（8) の方向に磁界をかけてなることを特徴とするョゥ素レーザ一用の高周波放電型励起酸素発生器。

8. アノード（4) の外側に励磁コイル（12) または永久磁石（13) を配設して、アノード（4) の内部に磁界をかける請求項 7に記載されるヨウ素レーザ一用の高周波放電型励起酸素発生器。

9. プラズマチャンネル（3) を開口しているホロ一力ソ一ド（2) と、ホロ —力ソード（2) を貫通しているプラズマチャンネル（3) の排出側にホロ一力ソード（2) に対して絶縁して配設してなるアノード（4) との間に高周波電力を供給し、ホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル（3) に、 02ガスまたは〇2ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成するヨウ素レーザ一用の高周波放電型励起酸素発生方法において、

ホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル (3) の供給側に、プラズマチヤンネル（3) の中心に NOガスを供給することを特徴とするヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法。

10. NOガスをホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル（3) の中心部に供給し、〇2ガスを含むガスをプラズマチャンネル（3) の周囲に供給する請求項 9に記載されるョゥ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法。

1 1. プラズマチャンネル（3) を開口しているホロ一力ソード（2) と、ホローカゾード（2) を貫通しているプラズマチャンネル（3) の排出側にホロ一力ソード（2) に対して絶縁して配設してなるアノード（4) との間に高周波電力を供給し、ホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル（3) に、 02ガスまたは 02ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成するヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法において、

N02ガスをアノード（4) の内側に噴射すること特徴とするヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法。

12. プラズマチャンネル（3) を開口しているホロ一力ソード（2) と、ホ口一力ソード（2) を貫通しているプラズマチャンネル（3) の排出側にホロ一力ソード（2) に対して絶縁して配設してなるアノード（4) との間に高周波電力を供給し、ホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル（3) に、 02ガスまたは 02ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成するヨウ素レーザ一用の高周波放電型励起酸素発生方法において、

アノード（4) の内側に不活性な冷却用ガスを噴射してプラズマジェット ( 8 ) を冷却すること特徴とするヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法。

13. プラズマチャンネル（3) を開口しているホロ一力ソード（2) と、ホローカゾード（2) を貫通しているプラズマチャンネル（3) の排出側にホロ一力ソード（2) に対して絶縁して配設してなるアノード（4) との間に高周波電力を供給し、ホロ一力ソード（2) のプラズマチャンネル (3) に、 02ガスまたは〇2ガスに他のガスを混合してなる混合ガスを供給して、一重項励起酸素を生成するヨウ素レーザ一用の高周波放電型励起酸素発生方法において、

アノード（4) の内側に生成される、プラズマジェット（8) の方向に磁界をかけることを特徴とするヨウ素レーザー用の高周波放電型励起酸素発生方法。