JPH0317263A - 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、物質の蒸気を励起媒体又は電離媒体として
利用する物質蒸気発生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の物質の蒸気を利用した物質蒸気発生装置
の一例として、金属蒸気レーザ装置や、蒸気イオンビー
ム装置がある。

粕５図は昭和５６年度レーザ研究、第９巻、第２？、第
６０頁〜第６１頁、「銅蒸気レーザの製作」に示された
従来の金属蒸気レーザ装置を示す断面図であり、図にお
いて、（１）は陰極端子、（２）は陽極端子、（３）は
陰極、（４）は陰極（３）に対向する陽極、（５）は電
極（３）．（４）間に配置され、内部に物質蒸気空間で
ある放電が形成される容器で、例えば内管、（６）はこ
の内管（５）から径方向への熱伝導や対流による熱損失
を抑制するための断熱材、（７）は真空部ＯＵを形成す
るためのシール管、（８）はレーザ光を取り出す窓、（
９）はこれらを取り囲む金属外管、切は金属蒸気を生成
する金属粒、ａηは上記シール管から径方向への熱伝導
や対流による熱損失を抑制するための真空部、■■■は
真空部ｕＩ７の内部で、内管（５）を取り囲み、上記シ
ール管（７）からの熱放射による熱損失を抑制する複数
の熱反射体で、この例では金属で層状に４層設けられて
いる。αＪは熱反射体切を支持するスペーサである。

次に動作について説明する。陰極端子（１）と陽極端子
（２）の間にパルス電圧が印加されると、陰極（３）と
陽ｆ！）ｉ（４）との間にパルス放電が発生し、内管（
５〕の内部に放電が形成される。次いで、放電により発
生した熱は、内管（５）に伝導し、内管（５）を取り囲
む断熱材（６）２真空部Ｑη，熱反射体ｑ４，スペーサ
αＪにより径方向への熱の放流，伝導，放射による熱損
失を極力抑えることで、内管（５）の温度を上昇させる
。温度が上昇すると、内管（５）内部に設定した金属粒
αＱを溶融して、レーザ発振を起こすのに必要な金属蒸
気を得る。この状態において、パルス電圧により、金属
蒸気が励起され、反転分布を起こし、光共振器（第５図
には示されていない）を両端の窓（８）の外側に設置す
れば、窓（８）を通して、レーザ光が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の物質蒸気発生装置は、以上のように構成されてお
り、各熱反射体０の層間には数ｍｍ程度の隙間が存在す
る。通常、熱反射体（自）は装置の効率を上げるため、
反射率の＾い材質のものを用いる。このため、熱放射に
よる熱流は層聞で反射を繰り返し、軸方向に流れ出てし
まう。この熱流を減少するためには、熱反射体（６）の
層間の隙間をな？すことか必要であるが、熱反射体（Ｊ
４の各層を互いに接触させると、熱反射体ａ″４間に熱
伝導による熱流が発生し、装置の効率が悪くなるという
問題点があった。即ち、例えば金属蒸気レーザ装置にお
いては、熱反則体四の径方向の熱損失が大きい場合、金
属蒸気を発生させるための所定の温度を得る内管（５冫
への投入電力が増加し、レーザ媒質のガス温度が増加す
る。このため、レーザ出力が減少し、レーザの効率も悪
くなる。また、熱反射体■■■の軸方向の熱損失が大き
い場合、内管（５ノの軸方向温度が平坦でなくなり、内
管（５）への同じ投入電力に対して、軸方向のレーザの
媒寅長が減少し、レーザの効率が悪くなる。また、熱反
射体ｑ４のわずかの隙間を非接触で支持することは、熱
反射体の組立てが煩雑であるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、熱反射体の隙間を通って軸方向に流れ出る熱
放射による熱流及ひ熱反射体から流れ出る熱伝導による
熱流を減少することで、装置の熱効率を良くし、レーザ
媒質のガス浪度を減少してレーザ出力を増加でき、また
、装置の軸方向温度を平坦にし、軸方向のレーザ媒質長
を増加することで、レーザの効率を良くできると共に、
熱反射体の製作、組み立ての容易な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〕

この発明に係る物質蒸気発生装置は、物質蒸気空間を横
成する容器、この容器を取り囲む１酎状の熱反射体を備
え、物質蒸気空間で発生した魚気を励起媒体又はｗｔ離
媒体として利用するものにおいて、熱反射体のＭＺに、
この層面に交わるように設けた熱反射板を備えたもので
ある。

〔作用〕

この発明における物質蒸気釦生装置は、各熱反射体の隙
間に熱反射板を設けることより、熱反射体から軸方向に
流れ出る熱放射による熱流が熱反射板により反射され、
この熱量を減少できる。

〔実九例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実九例を示す断面図である。（１）〜
Ｑ４は上記従来装置と同一又は相当のものである。鍬１
図において、Ｈ　，　（ｔ４ａ）　，　（１４ｂ）は各
熱反射体四の隙間に設けられた、例えばドーナッツ状の
平板で横戊した熱反射体である。この熱反則体０４１は
、表面が鏡面である金属板、即ちモリブデンやタンタル
などの金属板の上に金蒸着等をルして表面を鏡面に仕上
げたものや、金属板の表面を研磨して鏡面に仕上げた。

のである。このドーナツ状の平板（１４ａ）　，　（１
４ｂ）を熱反射体（１′４の各隙間に祖数仏設けている
。この時の熱反射体０４の層間は約２〜３　ｍｍ程度と
し、熱反射板（１−９の厚さは約数十ミクロン程度とし
ている。また、この熱反射板０４の光学的反射率は、鏡
面仕上げをしているので、９９％程度である。

以下に、この実施例における熱反射板０−ｔ）の作用及
び動作について説明する。第２図，第３図は熱．反躬板
Ｑ−ｕを熱反対体（１′４の隙間に設けない場合の金ｒ
ＦＩ４−ａ気レーザ装置に対して行った熱計算結果を示
す。この計算において、熱反射体ａａ間の熱損失過程は
、熱放射のみとし、熱反射体四の表面での熱放射の規則
反射を考慮した。第２図は熱反射体（６）の隙間を通っ
て流れ出る熱放射による熱流量を説明するための説明図
であり、図中、矢印は熱流量の流れる方向を示し、Ａ−
Ｇは装置の各場所を示している。例えば、内管（５）の
温度を約１５００度、電気入力を３ｋＷと想定した場合
の熱流量分布を示すと、場所Ａの場合、内管（５）への
全投入電力に対する熱流星の割合は１３％，場所Ｂでは
１３％，場所Ｃでは１１％，場所υでは９％，場所Ｅで
は１２％，場所Ｆでは２３％，場所６では２０％となっ
ている。

ここで、熱反射体四の枚数は５枚、熱反射体の光学的反
射率は、金属外筒（９）と対向する熱反射体（自）を０
．０５　（例えば、銅板）、その他の熱反射体は０．０
１　（例えば、金蒸着した板）とした。第２図によれば
、内管（５冫への投入電力の３７％（Ａ十Ｂ＋Ｃ）がシ
ール管（７）から真空脂Ｏυの熱反射体四へ流れ出るこ
とになる。また、第３図における縦軸は、この熱反射体
Ｑ４へ流れ込む熱流量に対する熱反則体の陣間を通って
軸方向へ流れ出る全熱流量の割合（Ａ十Ｂ）を示してい
る。また、図の横軸は、放射？ールド板の放射率、即ち
その他の熱反射体■■■の反射率を示す。これから、放
射率がＯ、即ち反射率が１に近ずくと、熱反別体へ流れ
込む熱流量の全部が、熱反射体から軸方向に流れ出るの
がわかる。よって、第１図に示すように、熱反射体■■
■の層間に、層面に交わるように熱反射板αΦを設ける
と、層間での軸方向に流れ出る熱流を熱反射板（１４Ｊ
が反射し、軸方向に流れ出るのを妨げる。従って、熱損
失を抑制でき、装置の軸方向温度が平坦になる。このた
め、装置の熱効率を向上できるので、レーザ媒質のガス
温度を減少してレーザ出力を増加できる。

第４図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれこの発明の他の実九例
による熱反射板０り周辺を拡大して示す断面図である。

第４図（ａ）は熱反射体ｕ４の端部を垂直に折り曲げて
、熱反射板ａ〜を構成したものである。また、第４図（
ｂ）は熱反射体ａａの一部を凸状に変形させて熱反射板
Ｑ４を構成したものである。また，第４図（Ｃ）は上記
実施例と同様に熱反射板ａ＜を熱反射体（１′４の一部
に固着又は熱反射体ｑ４と一体化して描成しているが、
１つの熱反射体（１′４に接触している熱反射板Ｑ４ｌ
はその上下の熱反射体（６）と接触しないように構成し
ている。この実地例では、上記実地例の効果に加え、熱
反射板α勾を介して上下の熱反射体（１′４へゐれ出る
熱流を減少できる。即ち、熱反射体Ｏ→を通って径方向
に流れ出る熱流を減少できる。

また、第４図（ｄ）も第４図（Ｃ）に示した実抛例と同
様のものであるが、その形状は断筒がＬ字状のものを示
している。

この熱反躬板α力は上記実九例の形状．材質に限るもの
ではないが、光学的反射率の大きいものが、熱反射体０
″４から軸方向に流れ出る熱流を反射する割合を増加す
るので、より好ましい。また、熱反射板ＣＩ４）の熱伝
導率を小さくすれば、熱反射板（１４１から熱反射体（
６）に流れ出る熱流を減少できる。また、第４図（ａ）
　．　（ｂ）に示すような構成にすれば、熱反射板Ｕ＜
の支持スペーサの役割を備えることになり、現在、別に
設けている支持スペーサＱＪが不必要となる。また、熱
反射板ａ＜は金属としたが、これに限らず、アルミナ等
の絶縁物の基板の表面に金蒸着等の金，ｌｉ！４膜で鏡
面を形成してもよいよ〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、物質蒸気空間を栂成
する容器、この容器を取り囲む層状の熱反射体を伽え、
物質蒸気空間で発生した蒸気を励組媒体又は！離媒体と
して利用するものにおいて、熱反射体の層間に、この層
面に交わるように設けた熱反射板をｕ４えることにより
、熱反射体から流れ出る熱放射及び熱伝導による熱流を
減少でき、装置の熱効率が改善され、また、装置の軸方
向温度を平坦にでき、そのため、蒸気を軸方向に長く得
ることができ、効率の良い物質蒸気発生装置を得ること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

譲１図はこの発明の一実抛例による物質蒸気発生製置を
示す断面図、粕２図は熱反射体の層間を通って流れ出る
熱反射による熱流量を説明するための説明図、粕３図は
放射シールド板の放対率に対する軸方向放熱量／放射シ
ールドへの入熱１（ヘ）を示すグラフ、第４図（ａ）〜
（ｄ）はそれそれこの発明の他の実胤例に係る熱反躬板
周辺を拡大して示す断面図、第５図は従来の物負蒸気発
生装置を示す断面図である。 （３）・・・隘極、（４）・・・陽極、（５）・・・内
管、（７）・・・シール管、（９）・・・金属外管、ａ
ｔ＋・・・真空部、ｑ４・・・熱反射体、ａ＜・・・熱
反射板。 なお、図中、開一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　物質蒸気空間を構成する容器、この容器を取り囲む層
   状の熱反射体を備え、上記物質蒸気空間で発生した蒸気
   を励起媒体又は電離媒体として利用するものにおいて、
   上記熱熱反射体の層間に、この層面に交わるように設け
   た熱反射板を備えた物質蒸気発生装置。