JPH0317258A - 物質蒸気発生装置 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、物質の７１気を励起もしくは電離媒体とし
て、利用する物質蒸気発住装置に関するもので、詳しく
は、物質を蒸発させる機能の構造に関するものである。

【従来の技術】

この種の蒸気を利用した物質蒸気発生装置の一例として
、金属蒸気レーザー装置や蒸気イオンビーム装置がある
が、このうち第８図は例えば昭和６１年度レーザー学会
第６回年次大会講演予稿集２１ａｒｌＢ３に示された従
来の金属蒸気レーザー装置を示す断面図であり、図にお
いて、ｌａ，ｌｂは放電をするための電極、２は放電管
、３は蒸気を励起するための放電空間、４は蒸気を発生
させるための物質である銅，金などの金属、５は金属蒸
気、６はウール層などによる断熱層、？ａ，７ｂはレー
ザー発振させるための共振ミラー、８ａ，８ｂは密閉空
間をつくるためのフランジ、９は真空層、１０は絶縁筒
、Ｉ１は密閉管、１２ａはガス注入口、１２ｂはガス流
入口である。 次に動作について説明する。電極対１ａ，ｌｂ間にパル
ス電圧を印加し、バンファーガスを封入した放電空間３
内を放電させ、放電したイオン，電子の加速エネルギー
によって放電空間３内のバンファーガスを加熱させ、金
属４を蒸発させる。 パルス放電によって高加速エネルギーを持ったイオン，
電子及び高温化したバッファーガスの原子が蒸発した金
属蒸気原子に衝突させることで、蒸気原子にエネルギー
授受を行い上位励起レベルに励起させる。断熱層６は放
電空間３内の所定に蒸気密度を保つためにガス温度の断
熱効果を高める役目をする。また、真空Ｎ９は断熱墳６
と同じ役目で特に放射熱を断熱するように働く。上位励
起レベルに励起した金属蒸気原子が下位励起レベルまた
は基準レベルに転移した時、光を発生する．この発生し
た光は、共ｉξラー７ａ，７ｂで光増幅されレーザー光
として外部に出力されレーザー加工等の産業に利用され
る．

【発明が解決しようとする諜ａ】

従来の金属蒸気レーザー装置は以上のように構威されて
いるので、径方向への熱放射や熱伝導による熱ｌ員失を
抑制して、装置の熱効率を上げるためには、密閉管１ｌ
の外周を包むように真空層９内に複Ｇ層の熱反射体を設
置しなければならず、装置全体が大型化する。また、密
閉管｛１の外周を熱反射体で包むと、その熱反射体で反
射される熱流によって密閉管１１の使用温度が上昇して
、その密閉管１１が破損され易い。なお、上記熱反射体
を設けない場合には、断熱Ｎ６を異常に厚くしなければ
ならず、やはり装置全体が大型化してしまうという課題
があった。 そこで、従来の金属渾気レーザー装置において、放電管
２の外周を包むように断熱層６の内部に円筒状で鏡面の
金属箔などからなる熱反射板を埋設し、断熱層６を径方
向に熱伝導して真空層９に放射される熱流を上記熟反射
板によって内周側である放電管２側に反射させることが
考えられる。 しかし、Ｕｒ熱層６内に熱反射板を埋設すると、急峻な
パルス電圧の印加によって熱反射板に電荷が蓄積され、
熱反射板の電位が高くなり、電極１ａ＋ｌｂと熱反射板
との間や放電管２内のプラズマと熱反射板との間に放電
が生じ易い。この放電の結果、放電管２内の金属蒸気が
放ｔ管２を通過して密閉管１１の内壁や熱反射板に付着
し、密閉管ｌ１の絶縁耐力を低下させると共に、密閉管
１ｌの内壁で沿面放電を起こし、密閉管１ｌを破壊して
しまう。また、熱反射板が放電により破壊されて、熱反
射板の熱反射効率を低下させてしまうという新たな課題
を生じる。 この第１の請求項の発明は上記のような課題を解決する
ためになされたもので、断熱層内に埋設した熱反射板を
介する放電を防止できる物質蒸気発生装置を得ることを
目的とする。 この第２の請求項の発明は、さらにレーザー媒質長の拡
大を図ることが付加された物質蒸気発生装置を得ること
を目的とする。

【課題を解決するための手段】

この第１の請求項の発明に係る物質蒸気発生装置は、物
質蒸気を発生させる容器の外周を含む断熱層の内部で、
少なくとも上記容器の両端部の外周相当位置に、一層ま
たは複数層の熱反射板を埋設し、その際、これらの熱反
射板を上記断熱層の軸方向に間隔を隔てた状態で連続す
るようにラセン状などに巻回したものである。 この第２の請求項に係る発明の物質蒸気発生装置は、熱
反射板の軸方向の層数を両端部を中央部より多くしたも
のである。

【作　用】

この第１の請求項の発明における物質蒸気発生装置は、
断熱層内に埋設された熱反射板が、断熱層の軸方向に間
隔を隔てた状態で連続するようにラセン状などに巻回さ
れているので、熱反射板に電流が流れると、熱反射板に
電気的インダクタンスが形成されて、熱反射板に電流が
流れることが抑制されて、熱反射板を介する放電が防止
される。 この第２の請求項の発明における熱反射板は、両端の層
数が軸方向の中央部の層数より多く構威されているので
、熱反射板の軸方向の両端における熱反射効率を軸方向
の中央部に比べて高くすることができ、レーザー媒質長
を拡大できる。

【実施例】

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は金属蒸気レーザー装置の断熱層内への熱反射板の埋
設状態を示す断面図であり、第８図と同一又は相当部分
には同一符号を付して重複説明は省略する． 第１図において、ｌ３は鏡面で金属箔などからなる一層
の熱反射板であり、この熱反射板１３はウール層などか
らなる断熱Ｎ６内に放電管２の外周を包むように埋設さ
れている． 但し、この場合は、帯状に形成された熱反射板１３を断
熱層６の軸方向（矢印ａ方向）に間隔を隔てた状態で連
続するようにラセン状に巻回させている。 次に動作について説明する。第８図で説明したように、
パルス電圧の印加により放電管２の内部に放電を形成し
、放電管２の内部の金属４を溶融して、金属蒸気を得る
。そして、パルス放電により金属蒸気を励起することに
より、レーザー光を得るが、放電管２の内部にパルス放
電により発生した熱流は、放電管２から断熱層６および
密閉管ｌ１を径方向（矢印ｂ方向）に熱伝導して真空層
９内に放射される。 この際、上記径方向に放射される熱流は断熱層６内の熱
反射板１３によって内周側である放電管２側に反射され
るので、上記径方向に放射される熱放射を減少さセるこ
とかできる。この結果、装置の熱効率を向上させて、レ
ーザー出力の向上を図ることができる。 一方、断熱層６内の熱反射板ｌ３がラセン状に巻回され
ているので、熱反射仮ｌ３に電流が流れると、熱反射板
１３に電気的インダクタンスが形成されて、熱反射仮１
３に電流が流れることが抑制されるので、熱反射板ｌ３
と密閉管１１との間や放電管２内のプラズマと熱反射板
１３との間でのいわゆる熱反射板工３を介しての放電を
防止することができる。 次に、この金属蒸気レーザー装置の熱反射板１３の変形
例を順次説明する。 第１の変形例を示す第２図は、断熱層６内に復数層の熱
反射板１３を埋設したものである。この際、ラセン状に
巻回された熱反射板ｌ３の隙間ｌ４を相互に覆うように
、複数層の熱反射板１３を軸方向（矢印ａ方向）に相互
にずらせて配置することにより、第１図の実施例の効果
に加えて、径方向（矢印ｄ）方向に放射される熱反射を
より一層減少させて、レーザーの効率を向上させること
ができる。 第２の変形例を示す第３図は、断熱層６内に複数層の熱
反射板１３を埋設したものである。この際、ラセン状に
巻回された熱反射板１３を軸方向（矢印ａ方向）の中央
部１３ａから両端部１３ｂに至るに従って次第に小口径
となるようにテーパ状に巻回させて、そのテーバ状部分
１３ｂで軸方向への熱放射の流れを中央部側に向けて矢
印Ｃ方向に反射させることにより、第１図の実施例の効
果に加えて、放電管２内の軸方向の温度分布を平坦にし
て、レーザー媒質を軸方向に長く形或でき、レーザー出
力が増加する。 第３の変形例を示す第４図は、熱反射板１３に、軸方向
（矢印ａ方向）に間隔を隔てて配置された多数の円環状
部１３Ｃと、円周方向（矢印ｄ方向）に間隔を隔てて配
置されて円環状部１３ｃ間を相互に接続する多数の接続
部１３ｄとを一体に形威し、これら円環状部１３ｃおよ
び接続部１３ｄに沿って電流をラセン状に流すようにす
ることで、第１図の実施例の効果に加えて、熱反射板ヱ
３を一体物で製作できる上に、組立も容易になる。 第４の変形例を示す第５図は、断熱層６内の放電管２の
両端部の外周相当位置もしくは軸方向（矢印ａ方向）に
分割して熱反射板１３をラセン状に巻回して埋設したも
のである。 第５の変形例を示す第６図は、複数層の熱反射板ｌ３を
放電管２の両端部に多数に埋設したものである。 第６の変形例を示す第７図も放電管２の両端部に揖＃穐
＃至るに従って次第に小口径となる熱反射板を多数埋設
したものである。 これらの第４〜第６の変形例は、かかる構成によって、
第１図〜第３図の実施例の効果に加え、放電管２内の軸
方向の温度分布を平坦化して、レーザー媒質長を軸方向
に長く形成でき、レーザー出力を増加できる。 また、上記実施例では、金属蒸気レーザー装置について
説明したが、物質発生装置及び高温炉であってもよく、
上記実施例と同様の効果を奏する。

【発明の効果】

以上のように、第１の請求項に係る発明によれば、断熱
層内に埋設した熱反射板が電気的インダクタンスを形或
するように構威したので、熱反射板を介する放電を防止
できる。従って、熱反射板を介する放電によって生じる
密閉管および熱反射板の絶縁耐力の低下や破壊を防止で
きると共に、熱反射板の熱反射効率の低下を防止できる
ので、断熱層を径方向に熱伝導して真空層に径方向に放
射される熱放射を減少させることができて、装置の熱効
率を向上させて、レーザー出力の向上を図ることができ
る。また、真空層内に熱放射体を設置したり、断熱層を
厚くしたりする必要がないことから、装置全体を小型化
することができるという効果がある。 第２の請求項に係る発明によれば、熱反射板の両端の層
数を中央部の層数より多層とした構成としたので、上述
の効果に加え、放電管内の軸方向の温度分布を平坦にで
き、レーザー媒質長を拡大でき、レーザー効率の飛躍的
向上が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による金属蒸気レーザー装
置の断熱層内への熱反射板の埋設状態を示す断面図、第
２図は第１の変形例を示す断面図、第３図は第２の変形
例を示す断面図、第４図は第３の変形例を示す断面図、
第５図〜第７図は第４〜第６の変形例を示す断面図、第
８図は従来の金属蒸気レーザー装置全体を示す縦断面図
である。 ２は放電管（容器）、６は断熱層、１３は熱反射板。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 〆〕 ド） 派

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　内部で物質蒸気を発生させる容器と、その容器
   の外周を包む断熱層とを具備する物質蒸気発生装置にお
   いて、上記断熱層の内部で少なくとも上記容器の両端部
   の外周相当位置に、上記断熱層の軸方向に所定の間隔を
   隔て連続的に巻回した少なくとも一層の熱反射板を設け
   たことを特徴とする物質蒸気発生装置。
2. （２）　内部で物質蒸気を発生させる容器と、その容器
   の外周を包む断熱層とを具備する物質蒸気発生装置にお
   いて、上記断熱層の内部で少なくとも上記容器の両端部
   の外周相当位置に、上記断熱層の軸方向に所定の間隔を
   隔て連続的に巻回した複数層の熱反射板を備え、この熱
   反射板の軸方向の両端の層数を軸方向の中央部の層数よ
   り多く構成したことを特徴とする物質蒸気発生装置。