JPH03159285A - ガスレーザ発振装置 - 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） 本発明はＸ線予備電離手段を備えたガスレーザ発振装置
に関する。

（従来の技術） ＴＥＡ（Ｔｒａｎｓｖ’ｅｒｓｅｒｌｙ　　Ｅｘｃｉｔ
ｅｄ　　Ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓ　ｕ　ｒ
　ｅ　）　ＣＯ２レ一ザ発振装置や、エキシマレーザ発
振装置では、励起放電を安定に点弧させるために主放電
の前に、主放電空間を予備電離する予備電離手段を備え
ている。この予備電離手段には複数のビン電極間でアー
ク放電させて紫外線を発生させる方式、誘電体を介して
コロナ放電を発生させる方式あるいはＸ線を発生させる
方式がある。これら三つの方式のうち、前二者は構造的
には簡単であるが、ガスレーザ媒質の流れを阻害したり
また、予備電離放電がガスレーザ媒質に直接作用して不
純物が生成を促進し、ガスレーザ媒質の劣化を早めてし
まう問題がある。一方、上記三番目のＸ線の方式は、予
備電離作用の点でやや弱いが、レーザ管の外部から予備
電離作用ができるので、ガスレーザ媒質の流れを阻害し
たり、不純物の生成を促進するといった問題はな・くな
る。このＸ線予備電離手段には透過型と反射型がある。

第５図は特開昭６３−１９９４７５号に開示された反射
層の例で、レーザ管（１）の外部に熱陰極封じ切り形の
Ｘ＠管（２）を配置した構成になっている。レーザ管（
１）の内部には主放電電極となる陽極（３）、陰極（４
）が所定の放電空間を形成して設けられている。Ｘ線管
（２）はレーザ管（１）の管壁を間にして陰極（３）の
近接している。陰極（４）には四部（５）が形成され、
Ｘ線管（２）で発生したＸ線が通過し易いように陽極（
３）に対向した部分が薄肉に形成され、Ｘ線が透過する
ための透過窓（Ｂ）になっている。また、透過型として
は、Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｂ４６．１
４１−１４６に開示された技術が知られている。これは
第６図に示すように、一対の主放電電極（１０）、（１
１）を内部に設けた気密容器（１２）の外側部に透過型
のＸ線発生手段（１３）を設けた構成になっている。こ
のＸ線発生手段（１３）において、電子ビームを発生す
る冷陰極（１４）に対向し、気密容器（１２）に密着し
上記電子ビームによってＸ線を発生する部材（１５）は
、第７図に示すようにアルミニュウムプレート（１６）
とこのプレートの冷陰極（１４）側の面に１０ミクロン
程度の薄膜で形成したターゲット（１７）で構成されて
いる。このアルミニニウムプレート（１６）の一部が除
去されＸ線の透過窓（１８）に形成されている。

（発明が解決しようとする課８） 周知のように、Ｘ線の強度は距離の二乗に反比例して減
衰する。また、レーザ管（１）の管壁を透過する際にも
減衰するため、上記反射型の構成では減衰が大きく、予
備電離が不十分であつた。

また、透過型の構成ではターゲット（１７）の厚みは減
衰量の関係から薄くせざるを得なくなり、電子ビームの
衝突による熱の蓄積から必然的に高繰返し動作によるレ
ーザ発振には適さない問題があった。本発明はこのよう
な事情に鑑みてなされたもので、減衰を小さくし、また
、高繰返し動作によるレーザ発振が可能なＸ線予備電離
方式のガスレーザ発振装置を提供することを目的とする
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） ガスレーザ媒質を所定圧力で封入したレーザ管と、この
レーザ管内に設けられ主放電電極の一方をなす陰極と、
上記主放電電極の他方をなし、上記陰極との対向部にＸ
線の透過窓を形成するとともに裏面側に空間部と上記透
過窓を除いてこの空間部に臨んだターゲットを有した陽
極と、上記ターゲットに電子ビームを照射する電子ビー
ム発生手段とを備え、上記ターゲットを上記電子ビーム
の照射で発生したＸ線が上記透過窓側へ反射される角度
に設けたもので、発生したＸ線は陽極を透過した直後、
主放電空間に作用する。

（実施例） 以下、本発明を実施例を示す図面に基いて説明する。な
お、図面は各構成要素の支持機構については省略して示
しである。すなわち、第１図乃至第３図において、ガス
レーザ媒質が封入されるＳＵＳ製のレーザ管（２０）を
有し、このレーザ管（２０）の内部に主放電電極となる
陽極（２１）と陰極（２２）が所定の主放電空間（２３
）を形成して鰻けられ、高圧電源（２４）から主放電用
の電力を供給されるようになっている。陽極（２１Ｌ陰
極（２２）は共にアルミニュウムで作られている。陰極
（２２）は横断面がいわゆるチャン形で、レーザ管（２
０）の軸方向に延在した形状に形成されている。一方、
陽極（２１）は、はぼ円筒状の気密容器になる本体（２
５）を有し、レーザ管（２０）と二重管構造を形成して
いる。この本体（２５）の陰極（２２）との対向した部
分は電極部（２６）として作用し、外面的に陰極（２２
）と対称に形成されている。電極部（２Ｂ）の裏面側は
上記軸方向に沿って深部が丸みを帯びたＶ状の凹部（２
７）が形成されている。この凹部（２７）の両側部には
ターゲツト材としてタングステン、またはタンタル等の
Ｘ線発生用アノード（２８）の層が上記深部を除いて横
断面がハ字状を呈するように形成されている。上記凹部
の形成で電極部（２Ｂ）の頂部はおよそ１ｍｍ程度の厚
さとなり、後述するＸ線の透過用の窓となる。また、電
極部（２Ｂ）には冷却水、冷却気体等の冷却媒体が流さ
れる冷却用バイブ（２９）が埋設されている。上記Ｘ線
発生用７ノード（ｏ）？、：対向して複数の円形状のＸ
線発生用カソード（３０）がほぼ−定間隔で本体（２５
）内に設けられ、Ｘ線用電源（３１）から所定の電力を
供給されるようになっている。

このＸ線発生用カソード（３０）はタングステンにバリ
ニウムを２０％程度含有させた多孔状の電極本体（３２
）と電気的に絶縁されて電極本体（３２）内に埋設され
たヒータ（３３）を有し、発生したＸ線（３４）が主放
電空間（２３）を均一に照射できる数だけ並べられる。

また、Ｘ線発生用カソード（３０）の周囲にはフォーカ
ス電極（３５）がそれぞれ設けられている。

上記主放電電極の設置位置から離れて熱交換器（３６）
、送風機（３７）がレーザ管（２０）内に設けられてい
る。なお、図示は省略しであるが、主放電空間（２３）
を間にして一対の光共振器が相対向して設けられている
。また、本体（２５）は１Ｏ−７）−ルもしくはこれよ
りさらに低く減圧される。また、本実施例では、第１図
および第３図では便宜上、Ｘ線発生用カソード（３０）
は電極本体（３２）の部分と、フォーカス電極（３５）
とを−緒にして図示しである。

次に上記構成の作用について説明する。レーザ管（２０
）の内部にガスレーザ媒質が所定の圧力で封入され、送
風機（３７）の駆動でレーザ管（２ｏ）内を循環し主放
電空間（２３）に送られる。Ｘ線用電源（３１）からＸ
線発生用カソード（３ｏ）に負の高電圧（約６０ｋＶ）
が供給され、電子ビーム（４ｏ）が発生する。

電子ビーム（４０）はフォーカス電極（３５）によって
等電位面（４工）とほぼ直角に交差して進み、Ｘ線発生
用アノード（２８）に衝突する。この衝突角度はフォー
カス電極（３５）と、凹部（２７）におけるＸ線発生用
アノード（２８）の設定角度によって決められる。この
とき、電子ビーム（４ｏ）に対し８０度方向にＸ線の強
い分布がある。上記衝突で発生したＸ線（３４）は電極
部（２Ｂ）の頂部を通過し、主放電空間を予備電離する
。この子ｆａ電離後、陰極（２２）に高圧電源（２４）
より負の高電圧（２０〜３０ｋＶ）が供給され、主放電
が点弧しレーザ発振が行われる。レーザ発振動作を高繰
返しした場合、電子ビーム（４ｏ）の衝突でＸ線発生用
アノード（２８）は温度上昇するが、反射形のため特に
薄くする必要がなく厚くして熱容量を増して溶は難くし
、また、冷却用パイプ（２９）の配設も容易になり、熱
損傷は防止される。上記実施例において、Ｘ線（３４）
は予備電離した後、レーザ管（２０）内から外部に透過
するが、レーザ管（２０）はＳＵＳ製なので、その透過
量は１７１００程度に減衰され、人体等への影響は無い
が、鉛板を張り付けることでより万全になる。レーザ管
（２ｏ）の管口体からのＸ線の漏れは上記の対策で防止
できるが、レーザ光が通過するレーザ管（２ｏ）の窓が
ら漏れたＸ線はダイクロイックミラーなどを用い、レー
ザ光は直角に反射させ、Ｘ線をそのまま透過させてＸ線
処理部に入射させることで、上記影響を防止できる。

なお１、上記実施例ではＸ線発生用カソード（３０）は
円形状にしたが、レーザ管（２ｏ）の軸方向を長手方向
とし、その長さが十分長ければ一個の設置で均一に予ｍ
電離することも可能である。また、Ｘ線発生用カソード
は熱陰極方式でなく冷陰極方式に置き換えてもよい。

第４図は本発明の他の実施例で、上記実施例における本
体（２５）とほぼ同様にターゲットの層を裏面側に設け
た突状部（４５）を形成した本体（４Ｂ）を有し、上記
突状部（４５）をレーザ管（２０）の内部に入り込ませ
た形で本体（４Ｂ）がレーザ管（２０）の外側部に密着
され、上記入り込んだ突状部（４５）の外面に密接する
ようにレーザ管（２０）と一体になった陽極（４７）を
設けて上記実施例と同様にＸ線をこの陽極（４７）の裏
面側から照射する構成にしたものである。

部（２Ｂ）を形成した陽極（４５）をレーザ管（２０）
内に設けた構成にしたものである。この実施例でも高繰
返し動作のレーザ発振が行えるが、突状部（４５）にお
けるＸ線が透過する管壁の厚み分によりＸ線透過量が若
干減衰し、また、レーザ発振装置自体がやや大型になる
。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、Ｘ線（８４）は陽極（
２１）、すなわち、電極部（２Ｂ）の頂部（厚さ１ｍｍ
）だけを透過することと、透過したところが主放電空間
（２３）であることから主放電空間（２３）への到達距
離が著しく短くなったため、Ｘ線線量の減衰が大幅に少
なくなり、予備電離が十分に行き渡るようになり、主放
電が確実に点弧し、安定なレーザ発振が得られるように
なった。また、熱損傷を防止した構成としたので高繰返
し動作によるレーザ発振が行えるようになった。さらに
、Ｘ線発生手段を陽極内に納めるようにすれば、装置自
体を小形にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は横断面図、第２図は陽極の拡大断面図、第３図は
同じく陽極の縦断面図、第４図は本発明の他の実施例を
示す横断面図、第５図乃至第７図は従来例を示す断面図
である。 （２１）・・・陽極 （２２）・・・陰極 （２８）・・・Ｘ線発生用アノード （３０）・・・Ｘ線発生用カソード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスレーザ媒質を所定圧力で封入したレーザ管と、この
   レーザ管内に設けられ主放電電極の一方をなす陰極と、
   上記主放電電極の他方をなし、上記陰極との対向部にＸ
   線の透過窓を形成するとともに裏面側に空間部と上記透
   過窓を除いてこの空間部に臨んだターゲットを有した陽
   極と、上記ターゲットに電子ビームを照射する電子ビー
   ム発生手段とを備え、上記ターゲットを上記電子ビーム
   の照射で発生したＸ線が上記透過窓側へ反射される角度
   に設けたことを特徴とするガスレーザ発振装置。