JPH03127884A - ガスレーザ装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はレーザ管内に封入されたガスレーザ媒質を陰
極と陽極との間で発生する主放電によって励起してレー
ザ光を出力させるガスレーザ装置に関する。

（従来の技術） 一般に、ＴＥＡ　Ｃｏ２レーザやエキシマレーザなどの
ガスレーザ装置は、ガスレーザ媒質が封入されたレーザ
管内に主電極を構成する陰極と陽極とが対向して配設さ
れ、これら電極間に主放電を発生させることによって上
記ガスレーザ媒質を励起してレーザ光を放出させるよう
になっている。

上記陰極と陽極との間に主放電を発生させるには、それ
に先立ってこれら電極間の放電空間部を予備電離する必
要がある。放電空間部を予備電離するには種々〃手段が
あり、その１つにＸ線が用いられている。

第５図は予備電離手段としてＸ線を用いた一般的な構成
のガスレーザ装置を示す。すなわち、同図中１はガスレ
ーザ媒質が封入されたレーザ管である。このレーザ管１
内には主電極を構成する陰極２と陽極３とが対向して配
設されている。上記陰極２は下部取付板４の上面に取付
けられ、上記陽極３は上部取付板５の下面に取付けられ
ている。

上記陰極２の幅方向中央部分には第６図に示すように収
容部６が長手方向はぼ全長にわたって形成されている。

この収容部６には予備電離手段としてのＸ線源７が収容
されている。この収容部６の陽極３側に位置する開口は
たとえばアルミニュウムなどのＸ線を透過させやすい金
属などからなる透過部材８によって閉塞されている。

また、上記陰極２と陽極３との間には波形整形のための
ピーキングコンデンサ９が接続され、さらに陰極２は高
圧電源１０のマイナス側に接続され、陽極３はプラス側
にそれぞれ接続されている。

なお、上記下部取付板４には陰極２に形成された収容部
６と対応して開口４ａが形成されている。

上記レーザ管１内にはガスレーザ媒質を矢印方向に循環
させる送風手段１１と、ガスレーザ媒質を所定温度に維
持するための熱交換器１２とが配設され、上記送風手段
１１によってレーザ管１内のガスレーザ媒質は図中矢印
方向に循環させられるようになっている。

このような構成のガスレーザ装置においては、まずＸ線
源７に接続された図示しない電源を作動させて上記Ｘ線
源７からＸ線を発生させると、そのＸ線は透過部材８を
透過して陰極２と陽極３との間の放電空間部１３に至り
、この放電空間部１３に電子を発生させる。

一方、Ｘ線源７からＸ線が発生させられたのち、一定の
タイミング（０，１〜ｌμＳ）をおいて高圧電源１０が
作動させられる。そして、陰極２と陽極３との間の電位
差が大きくなると、Ｘ線により放電空間部１３に発生さ
せられた電子が種火となって上記陰極２と陽極３との間
に主放電（グロー放電）が点弧され、ガスレーザ媒質が
励起されてレーザ光が出力されることになる。

ところで、このような構成のガスレーザ装置において、
通常、陰極２と陽極３とは、電界緩和のためにこれらの
放電面２　ａ　ｓ　３　ａの対向間隔が幅方向中央から
両端に向かって次第に大きくなる曲面に形成された、た
とえばチャン型などが用いられている。そのため、放電
空間部における電界密度は、電極２．３の幅方向中央が
最も強く、両端にゆくにしたがって弱くなっている。

一方、上記透過部材８を透過したＸ線の放電空間部にお
ける強度は、第７図のグラフ（ａ）に示すように電極２
．３の幅方向においてほぼ均一となっている。そのため
、放電空間部における放電密度は、Ｘ線の強さが一定で
あることにより、対の電極２．３間における電界の強さ
によってはぼ決定されてしまう。一対の電極２．３間の
電界の強さは、上述したように電極２．３の幅方向中央
が最も強く、両端にゆくにしたがって弱くなる。

したがって、放電密度に比例するレーザ光の強度は、第
７図のグラフ（ｂ）で示すように、いわゆるガウス分布
になってしまうから、レーザ光をたとえばマーキングや
大面積露光などのように強度が均一なスポットで被加工
物を照射しなければならないレーザ加工に利用しすらい
ということがあった。

（発明が解決しようとする課題） このように、予備電離手段としてＸ線を用いた従来のガ
スレーザ装置においては、放電空間部におけるＸ線の強
度分布が電極の幅方向においてほぼ均一であった。その
ため、レーザ光の強度は一対の電極間における電界の強
さに比例して幅方向中央が最大となり、両端にゆくにし
ったがって弱くなるガウス分布となることが避けられな
かった。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、放電空間部をＸ線によって予備電離
する場合に、レーザ光の強度分布をほぼ均一にできるよ
うにしたガスレーザ装置を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、第１の手段としてガスレーザ媒
質が封入されたレーザ管と、このレーザ管内に対向して
配設されているとともに互いの放電面の対向間隔が幅方
向中央で最小となり両端にゆくにしたがって次第に大き
くなるよう形成された陰極および陽極と、これら陰極お
よび陽極のいずれか一方の電極に形成された収容部に収
容され上記陰極と陽極との間の放電空間部を予備電離す
るためのＸ線を発生するＸ線源と、上記収容部の他方の
電極の放電面側の開口を閉塞して設けられ上記Ｘ線源か
ら発生されるＸ線を透過させる透過部材と、上記陰極と
陽極との間に電気エネルギを供給しこれら電極間に主放
電を発生させる高圧電源とを具備し、上記透過部材は、
その厚さを上記電極の幅方向中央において最大で、両端
にゆくにしたがって徐々に薄く形成する。

また、この発明は第２の手段としてガスレーザ媒質が封
入されたレーザ管と、このレーザ管内に対向して配設さ
れているとともに互いの放電面の対向間隔が幅方向中央
で最小となり両端にゆっくにしたがって次第に大きくな
るよう形成された陰極および陽極と、これら陰極および
陽極のいずれか一方の電極に形成された収容部に収容さ
れ上記陰極と陽極との間の放電空間部を予備電離するた
めのＸ線を発生するＸ線源と、上記収容部の他方の電極
の放電面側の開口を閉塞して設けられ上記Ｘ線源から発
生されるＸ線を透過させる透過部材と、上記陰極と陽極
との間に電気エネルギを供給しこれら電極間に主放電を
発生させる高圧電源とを具備し、上記透過部材と上記Ｘ
線源との間には、上記電極の幅方向中央部に上記透過部
材を透過するＸ線の量を規制する遮蔽部材を設ける。

上記第１の手段あるいは第２の手段とすることにより、
収容部のＸ線源から出力されて放電空間部へ透過するＸ
線の量が、電極の幅方向と対応する収容部の幅方向両端
部の方が中央部に比べて多くなるから、一対の電極間に
おける放電密度を電界強度に比例させず、Ｘ線の強度分
布に応じて変えることができる。

（実施例） 以下、この発明の第１の実施例を第１図乃至第３図を参
照して説明する。なお、第６図に示す構成と同一部分に
は同一記号を付して説明を省略する。すなわち、この第
１の実施例においては、陰極２に形成された収容部６の
陽極３の放電面３ａ側の開口を閉塞した透過部材２１は
、その厚さが一対の電極２．３の電界強度に比例する厚
さに形成されている。つまり、一対の電極２．３間にお
ける電界強度は、幅方向中央が最大で、両端にゆくにし
たがって弱くなっているから、上記透過部材２１の厚さ
も収容部６の幅方向中央が最大で、両端にゆくにしたが
って徐々に薄くなる曲面に形成されている。

上記一対の電極２．３はチャン型などの形状に形成され
、それによってこれら放電面２ａｓ３ａの対向間隔は電
極２，３の幅方向中央で最小となり、両端にゆくにした
がって徐々に大きくなっている。

なお、上記透過部材２１は第６図に示す構成と同様Ｘ線
を透過しやすいアルミニュウムなどの金属によって形成
されている。

０ このような構成によると、Ｘ線源７から発生して透過部
材２１を透過するＸ線量は、この透過部材２１の厚さに
反比例することになる。つまり、透過部材２１を透過す
るＸ線の強度分布は第２図のグラフ（ａ）に示すように
収容部６の幅方向中央部で最小になり、両端にゆくにし
たがって徐々に増大する分布となる。

このようなＸ線の分布状態は一対の電極２．３間におけ
る電界強度の分布状態と反比例することになる。したが
って、電界強度とＸ線強度との影響を受ける一対の電極
２．３間における放電密度は、上記電界強度とＸ線強度
との分布状態が逆の状態となって相殺されるため、収容
部６の幅方向においてほぼ均一になる。この結果、放電
密度に比例するレーザ光の強度分布も第２図（ｂ）のグ
ラフに示すように収容部６の幅方向においてほぼ均一と
なる。

第３図はこの発明の第２の実施例を示し、この実施例は
透過部材２１ａの断面形状を曲面とせず、三角形状とし
たもので、このような構成であって１ も、レーザ光の強度分布を収容部６の幅方向においてほ
ぼ均一にすることができる。

第４図はこの発明の第３の実施例を示し、この実施例は
第６図に示す従来構造と同様透過部材８はその厚さが収
容部６の幅方向において一定であるが、収容部６の幅方
向央部針には、Ｘ線源７と透過部材８との間に、たとえ
ば鉛などのようなＸ線源６からのＸ線がほとんど透過し
ない材料で作られた遮蔽部材２２を配置した。

このような構成によれば、透過部材８の幅方向中央部分
からは、上記遮蔽部材２２によってＸ線が放電空間部１
３へ透過するのが規制されるから、一対の電極２．３間
におけるＸ線強度の分布状態を、収容部６の幅方向中央
で最小としてレーザ光の強度分布を均一にすることがで
きる。

なお、上記各実施例ではＸ線源を収容する収容部を陰極
に形成したが、陽極に形成するようにしてもよいこと勿
論である。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、陰極あるいは２ 陽極のいずれか一方に形成された収容部に収容されたＸ
線源から発生し、その収容部の開口を閉塞した透過部材
を透過して放電空間部に到達するＸ線の強度分布が電界
強度と逆の状態になるよう制御するようにした。したが
って、放電空間部において電界強度とＸ線強度とが相殺
され、放電密度を電極の幅方向においてほぼ均一にする
ことができるから、それに応じてレーザ光の強度分布も
均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す一対の電極の断
面図、第２図は第１図のＢ−Ｂ断面に沿う放電空間部の
Ｘ線強度とレーザ光強度との分布状態のグラフ、第３図
はこの発明の第２の実施例を示す一対の電極の断面図、
第４図はこの発明の第３の実施例を示す一対の電極の断
面図、第５図は従来のガスレーザ装置の断面図、第６図
は同じく一対の電極の拡大断面図、第７図は第６図のＡ
−Ａ線に沿う放電空間部のＸ線強度とレーザ光強度との
分布状態のグラフである。 ３ １・・・レーザ管、 ２・・・陰極、 ３・・・陽極、 ６・・・収 容部、 ７・・・Ｘ線源、 ８、 １・・・透過部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスレーザ媒質が封入されたレーザ管と、このレ
   ーザ管内に対向して配設されているとともに互いの放電
   面の対向間隔が幅方向中央で最小となり両端にゆくにし
   たがって次第に小さくなるよう形成された陰極および陽
   極と、これら陰極および陽極のいずれか一方の電極に形
   成された収容部に収容され上記陰極と陽極との間の放電
   空間部を予備電離するためのＸ線を発生するＸ線源と、
   上記収容部の他方の電極の放電面側の開口を閉塞して設
   けられ上記Ｘ線源から発生されるＸ線を透過させる透過
   部材と、上記陰極と陽極との間に電気エネルギを供給し
   これら電極間に主放電を発生させる高圧電源とを具備し
   、上記透過部材は、その厚さが上記電極の幅方向中央に
   おいて最大で、両端にゆくにしたがって徐々に薄く形成
   されていることを特徴とするガスレーザ装置。
2. （２）ガスレーザ媒質が封入されたレーザ管と、このレ
   ーザ管内に対向して配設されているとともに互いの放電
   面の対向間隔が幅方向中央で最小となり両端にゆくにし
   たがって次第に小さくなるよう形成された陰極および陽
   極と、これら陰極および陽極のいずれか一方の電極に形
   成された収容部に収容され上記陰極と陽極との間の放電
   空間部を予備電離するためのＸ線を発生するＸ線源と、
   上記収容部の他方の電極の放電面側の開口を閉塞して設
   けられ上記Ｘ線源から発生されるＸ線を透過させる透過
   部材と、上記陰極と陽極との間に電気エネルギを供給し
   これら電極間に主放電を発生させる高圧電源とを具備し
   、上記透過部材と上記Ｘ線源との間には、上記電極の幅
   方向中央部に上記透過部材を透過するＸ線の量を規制す
   る遮蔽部材が設けられていることを特徴とするガスレー
   ザ装置。