JPH03285377A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、産業用や医療用のレーザ光源であるガスレー
ザ装置に関する。

従来の技術 近年、新しい産業用のレーザ光源としてエキシマレーザ
が注目されている。エキシマレーザはレーザ媒質として
クリプトンやギセノンなどの希ガスとフッ素や塩素など
のハロゲンカスを組み合わせることにより、３５３〜１
９３ｎｍのいくつかの波長で発振線を得ることができる
紫外レーザの一つである。エキシマレーザでは従来のレ
ーザ装置に比べて短い波長域で大きな出力が得られるの
で、微細加工や外科手術等の分野における新しい光源と
して期待されていζ）。

特に医療においては、従来から用いられているＣＯ２レ
ーザやＹＡＧレーザなどの赤外レーザが熱的効果で切開
や止血などを行うのに対し、エキシマレーザは高いフォ
トンエネルギーによる光化学効果を利用でき、新しい治
療分野を開く可能性を持っている。

以下に従来のガスレーザ装置について説明する。

第５図に示すように、高電圧制御回路１３から印加され
る高電圧により主放電電極２ａ、２ｂ間でレーザ励起放
電が行われると、この領域にあるレーザ媒質ガスが劣化
して放電特性が悪（なり、絆り返し発振ができなくなる
。このため、気密容器１内にクロス７０−ファン等の送
風ファン３を設けることによりレーザ媒質ガスを気密容
器１内で高速循環させて主放電電極２ａ、２ｂ間のレー
ザ媒質ガスを置換しなからレーザ発振を行うという方法
がとられている。

エキシマレーザの場合、放電によるスパッタもしくはア
ークによって、主放電電極や予備電離電極から微粉末が
発生し、これらの一部分がレーザ媒質ガスと反応してハ
ロゲン化物を生成する。また、気密容器１内の構成物と
レーザ媒質ガスとが反応してハロゲン化物を生成する。

したがって、レーザを発振し続けると、気密容器１内の
レーザ媒質ガス中には微粉末およびレーザ媒質ガス以外
の不純ガスが増加してくる。これらの微粉末および不純
ガスが、レーザ励起放電に悪影響を及ぼし、レーザ光出
力を低下させたり、ガス寿命を短縮させたりするのを防
止するため、通常のエキシマレーザ装置では、気密容器
１の外部にレーザ媒質ガスを導出する外部循環回路９を
設ける。外部循環回路９には、レーザ媒質ガスを循環さ
せるガス循環手段７（例えば、ダイアプラムポンプ）と
集塵装置やガスプロセッサ等のガス再生装置８とが設置
され、レーザ媒質ガスの再生がなされる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の装置においては、前述した外部
循環回路にレーザ媒質ガスを循環させるガス循環手段７
（例えばダイアフラムポンプ）を気密容器外部に設置し
ているため、以下に述べるような問題点がある。

（１）　　構成部品が多くなり、構造が複雑になるため
に、ガスリークの危険性が高くなる。特にエキシマレー
ザにおいては、レーザ媒質ガスに有毒なハロゲン（フッ
素、塩素など）を使用するので、医療用などの用途で比
較的狭い室内で使用する際に危険性が高い。

（２）外部循環手段く例えばダイアフラムポンプ）は機
械運動を気密容器内に導入する部品（例えばダイアフラ
ム）が必要となり、一般にそのような部品は寿命が短い
ので信頼性が低く、メンテナンスの面で不利となる。

（３）　　レーザ媒質ガスの長寿命化を図るには、外部
循環回路の循環量を多くしなければならないが、外部循
環回路の入口と出口との間の差圧が小さいために、一般
に循環量に比して循環手段が大型なものとなる。ダイア
フラムポンプを例にとると、毎分５ｅの流量を得るため
には２００＋＋ａｔ＋〉、２００ｍＸ５００Ｂの空間が
必要となる。このため、レーザ装置全体が大型化し、特
に医療用などの用達で比較的狭い室内で使用する際に支
障を生ずる。

本発明は上記従来の問題を解決するもので、ガス循環手
段の寿命が長（、ガスリークが生ぜず安全で信頼性が高
くかつ小型化したガスレーザ装置を提供することを目的
とする。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明のガスレーザ装置は、
レーザ媒質ガスを励起する放電部と送風ファンを内蔵し
た気密容器と、レーザ媒質ガスを気密容器の外部に導出
する外部循環回路とをそなえ、ガス循環手段を前記気密
容器内に設置した構成を有している。

作用 この構成においては、ガス循環手段が気密容器内部に設
置されるため、ガス循環手段からのガス漏れのおそれが
なくなり、また、ガス循環手段が長寿命となる。さらに
、ガスレーザ装置全体が小型化される。

実施例 以下、本発明の第１の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。第１図に示すように、高電圧制御回路１３
から高電圧が印加される主放ｉｔ極２　ａ　、２　ｂ　
％クロスフローファン等の送風ファン３およびブロワ−
６が気密容器１内に設けられている。主放電電極２ａ、
２ｂ間に放電部が形成される。ブロワ−６の回転軸は送
風ファン３の回転軸に接続され、さらに送風ファン３の
回転軸はフィードスルー（例えば磁性流体シール）５を
へてモーター４に接続されている。気密容器１の外部に
はレーザ媒質ガスの再生装置８を有する外部循環回路９
が設けられている。

以上のように構成されたガスレーザ装置の動作を説明す
る。ブロワ−６と送風ファン３の回転軸が接続されてい
るので、モーター４の駆動力によって両者は同時に回転
する。ブロワ−６の回転によって気密容器１内のレーザ
媒質ガスは外部循環回路９を循環し、ガス再生装置８で
再生されたレーザ媒質ガスは再び気密容器１内に戻され
る。すなわち、ブロワ−６がガス循環手段として作用す
る。

以上のように第１の実施例によれば、ガス循環手段であ
るブロワ−６を気密容器１内に設けることにより、ガス
循環手段からのリークガスが気密容器１の外部に漏れ出
る危険性をな（することができる。また、ガス循環手段
そのものにはフィードスルーを使用する必要性がないた
めに、ガス循環手段の寿命が長くなり、構成部品の点数
も少なく、信頼性が高くメンテナンスの面で有利となる
。

また、ブロワ−６は差圧が小さくても送風量を大きくす
ることができるので、循環量を大きく設定し、レーザ媒
質ガスの寿命を伸ばすことができる。

発明者の実験によれば、ブロワ−６に直径１００■の軸
流ファンを用いることで毎分５０ｅの流量が得られレー
ザ媒質ガスの寿命を従来の２倍に延長することができた
。さらに、ブロワ−６による体積の増加分は直径１４０
−１厚さ１００ｍですみ、従来のガスレーザ装置のガス
循環手段に用いるダイアフラムポンプに比べて体積比で
１６分の１に減少し、レーザ装置全体も小形化できる。

しかも、低周波振動を発生するダイアフラムポンプを使
用しないため、超微細加工用などの、振動を嫌う用途に
も有利となる。

以下、本発明の第２の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。第２図および第３図に示すように、第１の
実施例のガス循環手段であるブロワ−６に代えて、送風
ファン３のモータ４に接続しない便の端部の外側にケー
シング１０を設けさらに前記送風ファン３のモータ４に
接続しない側の回転軸１１を中空構造として送風ファン
３の内側空間に連結させたガス循環手段を設ける。

以上のように構成されたガスレーザ装置について、以下
その動作を説明する。送風ファン３の端部がケーシング
１０によりシロッコファンとして作用するので、気密容
器１内のレーザ媒質ガスは外部循環回路９を循環し、中
空の回転軸１１を通過して送風ファン３から気密容器１
内に吐出される。

以下本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第４図に示すように、第２図の構成と異なるのは、ガス
循環手段である中空の回転軸１１に代えて、送風ファン
３の駆動軸側でない方の端面を開放して、ガス循環手段
とした点である。

以上のように構成されたガスレーザ装置について以下そ
の動作を説明する。

送風ファン３の端部がケーシング１０により、シロッコ
ファンとしての作用をすることによって、気密容器１内
のレーザ媒質ガスは外部循環回路９を循環し、直接送風
ファン３の開放口から内部に流入し、気密容器１内に吐
出される。

以上のように、第２および第３の実施例によれば、ガス
循環手段として送風ファン３の一部分を利用するので、
部品点数を少なくすることができる。

発明の効果 以上の説明からも明らかなように本発明は、レーザ媒質
ガスを励起する放電部と送風ファンを内蔵した気密容器
と、レーザ媒質ガスを気密容器の外部に導出する外部循
環回路を備え、ガス循環手段を気密容器内に設置する構
成により、気密容器から外部にガスリークがなく、安全
で、ガス循環手段の寿命が長（、信頼性が高くレーザ装
置全体を小型化できる優れたガスレーザ装置を実現でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のガスレーザ装置の構成
を示す説明図、第２図は本発明の第２の実施例のガスレ
ーザ装置の構成の要部を示す一部切欠き説明図、第３図
は第２図のＡ−Ａ’断面図、第４図は本発明の第３の実
施例のガスレーザ装置の構成の要部を示す一部切欠き説
明図、第５図は従来のガスレーザ装置の構成を示す説明
図である。 １・・・・・・気密容器、２ａ、２ｂ・・・・・・主放
電電極、３・・・・・・送風ファン、４・・・・・・モ
ータ、５・・・・・・フィードスルー、６・・・・・・
ブロワ−１８・・・・・・ガス再生装置、９・・・・・
・外部循環回路、１０・・・・・・ケーシング、１１・
・・・・・回転軸、１２・・・・・・軸受け。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ媒質ガスを励起する放電部を備えた気密容
   器と、前記レーザ媒質ガスを前記気密容器の外部に導出
   する外部循環回路と、前記気密容器内に設置されている
   、前記レーザ媒質ガスを前記外部循環回路に送出するガ
   ス循環手段とを有することを特徴とするガスレーザ装置
   。
2. （２）気密容器内に、放電部にレーザ媒質ガスを送風す
   る送風ファンをそなえ、前記送風ファンとガス循環手段
   とを同一の動力源で駆動させることを特徴とする請求項
   １記載のガスレーザ装置。
3. （３）気密容器内に、放電部にレーザ媒質ガスを送風す
   る送風ファンをそなえ、前記送風ファンの一部分をガス
   循環手段として使用することを特徴とする請求項１記載
   のガスレーザ装置。