JPH03500710A

JPH03500710A - Ｒｆ励起式全金属型気体レーザ

Info

Publication number: JPH03500710A
Application number: JP88500937A
Authority: JP
Inventors: ラークマン　ピーター
Original assignee: シンラッド　インコーポレーテッド
Priority date: 1987-07-22
Filing date: 1987-07-22
Publication date: 1991-02-14
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: EP0371014A1; AU624323B2; EP0371014B1; JP2702202B2; DE3786018D1; WO1989000775A1; AU1108988A; DE3786018T2

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】ＲＦ励起式全金属型気体レーザ１束亘犬Ｉ本発明は全般的にはレーザに関し、一層詳しく言えば、ＲＦ励起式全金属型気体レーザにに関する。ｉｌ旦韮遣ここ数年においてＲＦ励起式導波管型二酸化炭素レーザの用途が多くの分野で見出されてし）る、これはコンパクトなサイズで信頼性があり、製作が比較的容易だからである。これらのレーザな押えている基本特許はＫａｔｈｅｒｉｎｅ　Ｄ、　Ｌａａｋｍａｎｎ　に発行された米国特許第４，１６９，２５１号である。Ｐｅｔｅｒ　Ｌａａｋｍａｎｎ等に発行された追加特許、米国特許第４，３９２゜５０６号がこのようなレーザの好ましい追加実施例と共に新規な水蒸気げったをカバーしている。Ｋａｔｈｅｒｉｎ６１）、ｌａａｋｍａｎｎ等に発行された米国特許第４゜３７３．２０２号が長手方向にＲＦ励起される構造をカバーしている。営業上の目的とパワーを約２５ワツトまでレベルアップするためには、米国特許第４，３９３゜５０６号に開示されている金属／セラミック技術が極めて有効である。というのは、それが低い製造コストと適切な性能とを組合わせることができ、ガスの入れ替えを行うことなく数年にわたる寿命を持つことが証明されているからである。軍事目的のためには、空胴のセラミック部品と金属部品の熱膨張差を避けるべくセラミック単独の構造が用いられている。これら軍事用途で熱的不一致を回避するのは、普通、軍事へ−ドウェアに必要な作動温度範囲が一４０’Ｃ〜＋５０° Ｃだからである。同様に、営業用途の大電力（２５ワット以上）の折り返しレーザも全セラミック構造で構成してあって必要な精度を確保している。長手方向励起式全セラミック製レーザの基本的な空洞構造が米国特許第４，３７３，２０２号に示されている。これと同じ物理的な構造が横方向ＲＦ励起でも用いられている。全セラミック製レーザは、本質的には、基本的な営業用の金属／セラミック構造よりも製作に費用がかかるものである。しかしながら、大電力出力あるいは広い作動温度範囲に対しては、この時点では代案がない。両アプローチにとっての付加的な問題は組立てや閉鎖にはんだシーリングが必要ということである。金属／セラミック構造の場合、比較的低い温度のはんだシーリングを用いて複合導波管の熱ひずみを避けなければならない、セラミック構造の場合には、材料をシールするのに他の方法がまったくない。はんだ付はプロセスでは、後工程として「濡れ」洗浄が必要であり、これには二酸化炭素レーザ利得にとって有害な水汚染を除くために長い再処理時間を必要とする。これら従来のレーザにおける別の問題としては、圧縮トラッピング・ガス、特に、水蒸気下に部材を置いているために「ガス抜き」が難しいということがある。 λＢ＋１＜７）ｌｉ逐本発明は、金属製作の利点と均質構造の性能上の利点とを組合わせるように全金属構造を用いることによって従来の金属／セラミック製レーザの熱的不一致の問題を解決する。ＲＦ励起式全金属型レーザというのは、必要な電界を支えるには一般に絶縁体を必要とするので、用語的に矛盾があるように思える。このルールの例外として、導波管（マイクロ波）励起式気体媒質がある。このようなレーザ作用は過去に証明されているが、営業的な価値がないと考えられている。全金属型横方向励起式レーザの一実施例は米国特許第４，３７３，２０２号の第２図に類似した構造からなるが、これはセラミックの代わりに金属で構成されている。この構造はアルミ製スペーサで隔離された頂部、底部のアルミ製プレートからなり、幅、高さが約０．１〜０．３インチの矩形の空胴あるいはボアを形行する電極によって発生する。電極の幅はボアの５０〜８０％であってもよい、励起は２位相ドライブで行われるが、このドライブでは、各電極の瞬間電圧が基準アース（空洞壁面）について測って他の電極から１８０”位相ずれしている。これにより、電界が電極間隙に沿って比較的均一な値を持つことができると共に、電極とアースの間で支えられなければならない電界を半分にカットすることができる。電極対は強い陽極酸化でボアに面するアルミ面を約０．０１インチの厚さまで酸化アルミに変換することによって得ることができる。これらの電極は蒸発、メッキその他の普通の方法で設けられる。電極の保護のために、付加的な陽極酸化あるいは真空被覆技術によって付加的な絶縁体面を作ってもよい。このレーザ構造はワイヤ・フィートスルー等（構造物ではない）を除いて営業的な絶縁材料を含んでいない、陽極酸化された金属面はベース金属と連続しており、複合材料についての温度限度を持たない。２番目の実施例でもアルミ製サンドイッチ構造を用いているが、ここでは、２位相励起のための電極を支持すべくプリント配線フィルムを使用している。このフィルムは頂、底部プレートに積層してもよいし、アルミ製部品の間に挟み込んでもよい。絶縁のための有用な厚みは５〜２０ミルである。電極面も付加的な絶縁層の背後に積層したものであってもよい。有用な絶縁材料としては有機物でも無機物でもよいが、無機物の方が安定性がある。無機材料の例としてはマイカがあり、有機耐熱絶縁材の例としてはポリイミドがある。技術的には、プリント配線構造は「全金属」ではない。しかしながら、絶縁層の厚さや機械特性が構造特性に影響しないため、装置の作動温度あるいはプロセス温度の範囲を制限する熱膨張差から悪影響を受けることはない。本発明の３番目の実施例は、現行のレーザの付加的な欠点を除きかつ所望の目的をすべて満足するので最も有用であることがわかった。この構造では、Ｉａ能的な絶縁体はまったく使用されていない。２位相励起は空胴の角隅に絶縁体として設けたほんの数ミルの空気スペースを用いてボアの２つの対向した壁面に対して直接性われる。密接した側壁面の存在を無視する均一な方法で電極（０，１〜０．４インチ）間において放電が行われる。このタイプの装置における絶縁体は電極を支えるためにのみ使用され、放電付近にはない。ここで、測定と計算によって、熱をプラズマから放散させるための構造的（圧縮）部材を用いずにレーザ気体の高熱伝導性を用いて電極を冷却できることがわかった。この実施例はハウジング、電極の両方に対してアルミ押し出し技術を用いて便利に製作できる。上記実施例のすべては気体の非線形分解とイオン化特性を用い乏ことに基礎を置いている０代表的な気体ては、分解とそれに続くイオン化は電界強さくＥ−フィールド）、絶対ＲＦ電位ならびに周波数の成る特定の組合わせで生じる。代表的な（固体）絶縁体では、分解は、もっばら、Ｅ−フィールド（ＲＦまたはＤＣ）の関数である。これは、成る気体のイオン化電位がギャップに比例して変化しないということを意味する。この効果を視覚化するには、イオン化が生じる前に成る量の絶対運動エネルギが必要であることを考えればよい。したがって、大きな電圧と大きなギャップを組合わせた場合に、より大きな加速距離を得ることができ、したがって、イオン化を容易にすることができる。２位相励起はアースに対する各電極のＲＦ電位をその全体値の局までカットするので、放電をアースさせるのに必要な電圧はアースまでの間隔が電極間隔よりかなり短いかぎり電極間で放電を消磁させるに必要な全体値の局よりも常に大きく、もちろん、非機能周辺領域においてかなり大きくなるということがわかる。この理由のために、放電は電極ギャップに閉じ込められる。この放電状況が代表的な気体レーザで用いられるレーザ気体および圧力に対して極端な値を示すことがわかった。たとえば、実験によれば、０．３インチのギャップ値で各電極がアースからほんのｏ、ｏｏｓインチだけ隔たっている場合には、電極プラズマを開始し、電極をその状態に維持しながら電極とアースの間で放電が行われることがないことがわかった。この場合、電極とアースの間の電界強さが電極間の電界強さよりも３０倍も大きいことに注目されたい、０゜００５という寸法は限定の意味は持たず、テストしたときの便宜上の距離にすぎない。それ故、この効果は、上記実施例の絶縁、冷却作用の両方を可能とする。発明の目的本発明の主目的は、従来のレーザの上述した熱的不一致問題を克服すべく、金属構造の製作を容易にしかつ均質構造の性能利益を与える全金属型気体レーザな提供することにある。本発明の付加的な目的はコスト的にも電位的にも不利な湿潤処理を必要とすることなく溶接によってシールすることのできる構造の気体レーザな提供することにある。本発明のまた別の目的はトラップと実質的なリークをほぼ排除して気体清浄性、ガス抜きの作業を改良する気体レーザ構造を提供することにある。本発明のまた別の目的は単純化され、従来の気体レーザに比べて製作、組立てが容易である新規な気体レーザを提供することにある。本発明の上記の目的、利点は、その付加的な目的および利点と共に、図面に関連した、本発明の好ましい実施例についての詳しい説明から一層充分に理解して貰えよう。・　の簡単な説明第１図は本発明の第１実施例の展開横断面図であ８２図は本発明の第２実施例の展開横断面図である。！Ｐ、３図は本発明の第３実施例の横断面図である。を　施　る最　の態様まず第１図を参照してわかるように、本発明の全金属型気体レーザの第１実施例１０は頂部、底部のアルミ製プレート１２を包含し、これらのアルミ製プレートは一対のアルミ製スペーサ１３によって隔離されていて矩形の空胴またはボア１６を形成している。プレートおよびスペーサは本発明の構造をより良く示すべく離して示しである。しかしながら、最終的な構造では、プレート、スペーサは接触しているか、あるいは、小さなエアギャップで隔たっているだけである。代表的な用途では、空胴またはボア１６は幅、高さの両方が０．１〜０．４インチの寸法を持つことになる。横方向電界はボア１６の頂部、底部に沿って走行する電極１８によって発生する。電極１８は、たとえば、ボア幅の５０％〜８０％であってもよい、励起は２位相ドライブを利用して行われ、その場合、各電極の瞬間電圧は空胴壁面のところで基準アースに対して測定したときに他方の電極に関して１８０度の位相ずれがある。この２位相ドライブは電極分離部に沿って電界に充分な値を持たせると共に電極、アース間テ支持されなければならない電界を半分にカットする。電極１８は一対のポリイミド製のプリント配線フィルム１４上に設けられている。このプリント配線フィルムは頂部、底部のプレート１２に積層したものでありてもよいし、アルミ部品の間に挟んだものであってもよい、ポリイミド製プリント配線フィルムの絶縁材の代表的な厚さは５〜２０ミルである。電極面も付加的なポリイミド層の背後に積層したものであってもよい。ポリイミドは優れた電気的、熱的性質を持つ真空材料であることが証明されている。このポリイミドの膨張係数はアルミニウムのそれにほぼ一致する。しかしながら、膨張性の一致は、この薄いフィルムが性質上構造部材とならず、その下層の金属構造にひずみを与えることがないので１重要点ではない。本発明の全金属型気体レーザの第２実施例２０が第２図に示しである。この実施例は−、対のアルミ製プレート２２と、一対のアルミ製のスペーサ２３であって矩形の空胴またはボア２６を構成しているスペーサ２３と、一対の電極２８とを包含し、これらはすべて第１図に示す本発明の第１実施例の対応する構成要素と同じに作用する。しかしながら、第２図の第２実施例では、一対のプリント配線フィルムの代わりに、電極対を作るのに、ボア２６に面したアルミ面をアルミ製プレート２６を強く陽極酸化することによって酸化アルミに変換して約０．０１インチの深さであり得る酸化アルミ面２４を形成している。電極２８は蒸着その他の普通の方法で作られる。電極を保護するための付加的な絶縁面は付加的な陽極酸化あるいは真空被覆技術によって設けることができる。本発明の第２実施例は構造強度に関与しないワイヤ・フィートスルー等を除いて営業的な絶縁材料を持たない、陽極酸化した金属面はベース金属に続いており、温度限界を持たない。酸化アルミの一体絶縁体はレーザを汚染するおそれのある新しい元素をなんら導入しない、レーザは陽極酸化した面がプラズマと直接接触して普通に作動する。さらに、陽極酸化した面の絶縁強さは要求される１００ボルト以上の無線周波数信号強さを容易に支える。したがって、優れたレーザ動作と性能寿命が期待される。第２図も本発明の構造をより良く示すためにだけでプレートとスペーサを分離した状態で示している。本発明の全金属型気体レーザの第３実施例が第３図に横断面で示しである。この実施例は押し出しアルミ製ハウジング３２を用いるように設計した対流／伝導気体絶縁式レーザ構造である。アルミ製のハウジング３２は一対のアースした壁部材３４を形成しており、これらの壁部材は矩形の空胴またはボア３８を形成している４つの面のうちの２つの面を提供する。ボア３８を形成する他の２つの面は第３実施例の押し出しアルミ製構成要素でもあり得る一対のフィン付き電極３６によって提供される。アルミ製ハウジング３２は、たとえば、２インチ平方押し出し物であってもよいし、また、２つのフィン付き電極３６もアルミの押し出し物であってもよい。電極押し出し物は対流冷却を容易にすべく長手方向のフィン４２を備える。矩形の空胴またはボア３８の角隅にはスペースまたはギャップ４６が設けてあり、これは電極３６のボア対面表面とアース壁部材３４のボア対面表面の間で約０．００１〜０．０５インチの寸法である。ギャップ４６は陽極酸化に応じて絶縁体としてゼロに等しいようにすることができる。このような密閉周縁式ボアは回折損失を制限するために０．１インチ付近のポアサイズを有する真の導波管レーザでは望ましい、ここで「真の導波管」レーザというのは、レーザの電磁モードが光学機器からほぼ独立しており、代わりに、レーザ・ボアの形状、寸法にほぼ依存するものであり、ここでは、レーザは基本的なモードで作動する。電極３６とハウジング３２の間のギャップ５４は気体伝導冷却を行う。電極３６は薄い１強陽極酸化された被覆の形をしていてホットスポットを減らす陽極酸化放電対面表面５０を備える。たとえば、陽極酸化層は０゜０００５〜０．００２ミルの厚さであり得る。は放電を横切って測フて直線インチあたり約８．５ビコファラットである。各電極の温度上昇は直線インチ、ｔ）ｊ、＝ｌ）１０ワツトの電力入力で約２２°Ｃである。頂部、底部の電極がハウジング３２の外部に直接接続しであるので、矩形空洞またはボア３８の平均温度上昇は約１１℃である。プラズマの芯部は約１５０　”Ｃの温度上昇を示すため、第３実施例の構造によって予想以上の熱除去が行われることは明らかである。電気励起は電極３６に接続した無線周波数ジェネレータ４４によって行われる。電気励起周波数は、通常は、２０〜２００　Ｍ　Ｈｚの範囲にあり、より代表的なものを示せば、２７または４０ＭＨｚの公認ＩＳＭ周波数の１っである。ＲＦ励起は平衡式２位相形態で行われ、各電極がアースまでの全電圧のほんの半分を負担するようになフている。電極３６はＴｅｆｌｏｎ■またはポリイミド製のスペーサまたは絶縁体ガイド４０によってレーザの長さに沿って数インチの間隔で支持されている。絶縁体ガイド４０は第３実施例３０の組み立て中に軸受としても作用し、ハウジング押し出しくぼみ５２内へ電極３６を滑らせるようになっている。現行のレーザでは普通であるように、作動周波数で容量を中立化する誘導コイル（図示せず）が端プレート光学組立体（図示せず）でチューブを閉鎖する前に組立体の両端に設けてもよい、あるいは、これらのコイルを２位相無線周波数励起がレーザ構造に行われる外部の場所に設けてもよい、絶縁体ガイド４０はアルミ製ハウジンク３２の側壁から隔たって電極３６を保持し、ハウジングの両側で一対のオーブンスペース式絶縁ギャップ５４を形成する。測定および計算かられかったのであるが、電極３６はレーザ気体（普通は約７０％のヘリウム）の高い熱伝導性を用いて冷却することができる。したがって、プラズマから熱を奪うための構造上の圧縮部材を用いる必要はない。したがって、このタイプの装置はハウジング、電極の両方にとフて容易に実行できるアルミ押し出し技術を用いて容易に製作することができる。本質的には、レーザの全内部表面はレーザ気体と直接接触している。したがって、レーザ処理中にガス抜きを行うのはかなり有効であり、清浄な気体およびより長い寿命を期待でき、また、 −酸化炭素レーザのような汚染に敏感な気体レーザな得ることも可能となる。絶縁材の絶縁定数が普通に用いられているアルミナセラミックの８．９に比べて１．０であるため、レーザ・ボアに沿う電気定常波は４１「＝１−　まで波長が大きくなり、それによって、より均一なＥ−フィールド、より長いレーザおよびより高い有用励起周波数を期待できる。熱膨張の不一致を排除することによって、装置をすべて乾燥状態で溶接することができ、高いペイクアウト温度や軍事温度範囲に耐えることができる。圧縮熱シンク・デザインを不要としたことによりセラミック部品の機械加工が不要となりかつ組み立てが容易となり、これは製造コストの低減にも意味のあることである。電極の冷却を対流、伝導で行うことによって、従来のレーザに見出される高絶縁定数の絶縁体が不要となり、これは電気容量を低下させ、より高い作動周波数を用いると共により高い電気効率を維持することもできる。角隅ギャップ４６はプラズマと冷却フィン４２に隣接してチャンバ４９内に収容されたチューブ・ガスとの横方向の熱交換を可能とする。これは付加的な気体対流冷却を与えると共に絶えず新鮮な気体を供給することができる。これら両効果はレーザ効率を高める。第３図の対流／伝導冷却式気体絶縁レーザ構造は米国特許第４，３９３，５０６号に開示されているような従来技術の金属・セラミック気体レーザの代替物として理想的なものである。これらの装置が共に類似した低コストの製作技術を使用しているからである。しかしながら、第３図の全金属押し出し設計は軍事温度範囲内で作動することもできるし、従来技術の全セラミック型構造を不要とすることができる。第３図に示す第３実施例を含むここに開示した本発明の新規な実施例の各々はより良いバッケーランプとより高いパワーレベルに合った折り返し形態で提供され得る。さらに、第１．２図に示す実施例の陽極酸化、プリント配線構造はかなり短い作動時間を要求されるミサイルや弾丸におけるように激しい衝撃や振動にさらされる小型で頑丈な装置で使用するには非常に有利であることがわかった。ここに開示したものがセラミックと金属の構成要素の組合わせからなる相当する気体レーザに対して少なくともコストの点で競合できるすべてのＲＦ励起式気体レーザな含んでいることは了解されたい。しかしながら、開示した発明の、特に広い作動温度範囲に関する性能はより高価でより複雑な全セラミック型構造に匹敵する。本発明は、均質な従来構造の性能上の利点を残しながら全金属型構造の易製作性を享受できる全金属型気体レーザな提供することによって、従来技術のより安価なレーザの熱的不一致の問題を克服する。さらに、本発明はコスト、電位の点で不利な湿潤処理を必要とすることなく溶接によってシールすることのできる気体レーザ構造を与える。これにより、トラップやリークを排除し、気体清浄性、脱ガス性を改善でき、しかも、構造が簡約化され、従来の気体レーザに比べて容易に製作、組み立てを行える。３つの実施例を開示したが、そのうちの１つの実施例は新規なプリント配線構造を利用しており、もう１つの実施例は新規な陽極酸化表面形態を利用している。第３実施例は、容易ミ製作される押し出し部品を使用しかつ全体的に気体対流／伝導式の冷却を行うという独特の能力を持つがために、従来技術のレーザ構造に比べて特に有利であり革新的である。本発明に係る当業者であれば、本願の教示に従って種々の変更、追加を行うことができる。たとえば、絶縁体および電極として用いる材料として別の材料があることは明らかであり、さらに１本発明の新規な概念を利用する別の構造も明らかであろう、しかしながら、これらすべての変更、追加は添付の請求の範囲によってのみ制限される発明の範囲内で行われ得ると考える。特許庁長官　吉　１）文　毅　殿１、特許出願の表示　ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０１７５４３、特許出願人名　称　シンラッド　インコーホレーテッド５、補正書の提出年月日　１９８８年６月２７日補正後の請求の範囲１、ＲＦ励起式気体レーザであって、一対の平行に隔たった金属プレートと、これらの金属プレートを隔離している一対の金・ボアを構成しており、また、記ボアの長手軸線に対して平行となってし）る一対の金ルムによって前記対向した表面から電気絶縁されてし）配弁導電性フィルムがポリイミドのような無機材料で配弁導電性フィルムが電極金属の醸化物で作られて）ｓることを特徴とする気体レーザ、。５．　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記非導電性フィルムが前記対向した表面の金属の酸化物で作られていることを特徴とする気体レーザ・６、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記プレートの金属と前記スペーサの金属がほぼ等しい熱膨張係数を有することを特徴とする気体レーザ。７、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記プレートの金属と前記スペーサの金属が同じ金属であることを特徴とする気体レーザ。８、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記プレートの金属、前記スペーサの金属および前記電極の金属が同じ金属であることを特徴とする気体レーザ。９、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記電極がアース電位に対して反対の位相の励起電圧で励起されることを特徴とする気体レーザ。１０、請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記ボアがＯ６１〜０．４インチの範囲内の幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。１１、請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、プレート、スペーサ、電極および絶縁体を形成するのに用いられる材料がアルミニウムであることを特徴とする気体レーザ。１２、請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、電極が陽極酸化されていることを特徴とする気体レーザ。１３・請求の範囲１項記載の気体レーザにおし）て、ボアに面する電極の面に付加的な絶縁体が設けであることを特徴とする気体レーザ。１４、請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記金属スペーサが前記金属プレートからエアギャップによって分離されていることを特徴とする気体レーザ。１５、請求の範囲１４項記載の気体レーザにおいて。プラズマ内のレーザ気体がボア軸線に対して横方向の対流によって外部気体と交流することを特徴とする気体レーザ。１６、請求の範囲１４項記載の気体レーザにおいて、前記対の金属放電電極に接続したＲＦ励起電圧源をさらに包含し、この電圧が前記細長いれえざ・ばあ内にぶらすまを発生し、このプラズマによって発生するほぼすべての熱がレーザ気体を通しての伝導、対流、輻射によってレーザ・ボアから運び去られることを特徴とする気体レーザ。１７、レーザ気体媒質を収容したより大型の囲いから隔たってその内部に収容された複数の長手方向の電極によって構成されるプラズマ放電部を包含し、前記電極のうち少なくとも２つが軸線方向レーザ・ボアを形成しており、前記電極がＲＦ電圧源によって励起可能でありかつレーザ気体媒質によって放電部で互いから電気的に絶縁されていることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。１８、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、前記プラズマ放電部においてプラズマを発生するように前記複数の電極を励起するＲＦ電圧源と、プラズマによって発生した熱をほぼレーザ気体を通しての伝導、対流および輻射によって前記複数の電極から前記大型の囲いへ伝える手段を包含することを特徴とする気体レーザ。１９、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、複数の長手方向の電極が直交する２対の電極を包含し、第１対の電極が逆位相の励起電圧で駆動され、残りの対の電極がほぼ逆位相の励起電圧の瞬間手段のところにあることを特徴とする気体レーザ。２０、請求の範囲１９項記載の気体レーザにおいて、前記対の電極で形成されたプラズマ放電部が絶縁体として作用する角隅ギャップを除いて横断面形状がほぼ正方形であり、前記ギャップが電極幅の数分の１であることを特徴とする気体レーザ。２１、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、前記電極が絶縁表面を有することを特徴とする気体レーザ。２２、請求の範囲１９項記載の気体レーザにおいて、囲いと残りの対の電極が一体のアルミ押し出し物で作られており、第１対の電極が付加的なアルミ押し出し物の対向した片で作られていることを特徴とする気体レーザ。２３、請求の範囲２２項記載の気体レーザにおいて、前記付加的な押し出し物が大きな横断面を備えていて伝導、対流の冷却をほぼ最適化することを特徴とする気体レーザ。２４、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、前記囲い内に収容されたレーザ気体がレーザ・ボア軸線に対して横方向の底流によってプラズマ放電部内のレーザ気体と交流することを特徴とする気体レーザ。２５、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、第１対の電極の位置がプラズマから離れて設置した絶縁体によって構成されることを特徴とする気体レーザ。２６、請求の範囲２５項記載の気体レーザにおいて、前記絶縁体が周期的な長手方向の間隔で設けてあり、前記絶縁体が気体のトラップを減らすべく最小の接触面積となっていることを特徴とする気体レーザ６２７、請求の範囲２５項記載の気体レーザにおいて、絶縁体が組み立て中に軸受として作用し、絶縁電極を前記囲い内へ滑らせるようになっていることを特徴とする請求の範囲２７項記載の気体レーザにおいて、絶縁体が耐熱プラスチックで作っであることを特徴とする気体レーザ。２９．請求の範囲２８項記載の気体レーザにおいて。絶縁体がガラス、セラミックその他の無機物質で作っであることを特徴とする気体レーザ。３０、請求の範囲２５項記載の気体レーザにおいて、絶縁体が押し出し金属の酸化物であることを特徴とする気体レーザ。３１、レーザ気体媒質を収容する大型の囲い内に放電部を有し、この放電部が軸線方向のボアであるレーザ、ボアを形成しておりかっこのレーザ・ボアを囲む複数の長手方向の電極によって構成されており、各電極が異なったＲＦ電位を負担し、囲い内のほぼすべての表面がレーザ気体に直接さらされていることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。３２、請求の範囲３１項記載の気体レーザにおいて、前記囲いおよび前記電極がアルミニウムであることを特徴とする気体レーザ。３３、請求の範囲３１項記載の気体レーザにおいて、前記電極の表面が酸化物フィルムで覆われていることを特徴とする気体レーザ。３４、請求の範囲３１項記載の気体レーザにおいて、中空チューブ内の気体が対流によってレーザ・ボアに対して横方向に交流することを特徴とする気体レーザ。３５、金属の囲いと、少なくとも一対の酸化金属の電極とを包含し、これらの電極がそれの形成する軸線方向レーザ・ボア内にプラズマ放電部を形成しており、レーザ・ボアを形成している隣り合った電極間に金属酸化物絶縁材料があり、前記ボア内にレーザ気体媒質が収容されているあることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。３６、請求の範囲３５項記載の気体レーザにおいて、第１セツトの電極のうち２つの対向した電極を形成する２つの突起を有するアルミ押し出し物からなる囲いを包含し、第２セツトの対向した電極が第２押し出し物の２つの部分で形成されていて横断面形状正方形のレーザ・ボアを完成するように囲いに対して固定状態に保持されており、前記第２セツトの電極が金属酸化物によって前記第１対の電極から絶縁されていることを特徴とする気体レーザ。３７、請求の範囲３６項記載の気体レーザにおいて、はぼすべての熱が前記金属電極からレーザ気体を通しての伝導、対流および輻射によって前記囲いに伝えられることを特徴とする気体レーザ。３８、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、ボアが約０．１〜０．４インチの幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。ボアが約０．１〜０，４インチの幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。４０、請求の範囲３５項記載の気体レーザにおいて、ボアが約０．１〜０．４インチの幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。４１、請求の範囲３６項記載の気体レーザにおいて、前記付加的な押し出し物が拡大表面積を有し、レーザ気体媒質を通しての伝導、対流による冷却を最適化することを特徴とする気体レーザ。４２、請求の範囲４１項記載の気体レーザにおいて、放電部から隔たった領域に設置してあって絶縁電極を位置決めする複数の支持絶縁体を包含することを特徴とする気体レーザ。４３、請求の範囲１９項記載の気体レーザにおいて、複数の長手方向電極が２対の直交する電極を包含し、第１対の電極がそこに接続されたＲＦ励起電圧源によって励起されることを特徴とする気体レーザ。４４、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、はぼ閉じられた円周の中空放電部を形成する複数の電極と、これら電極に印加される複数のＲＦ電圧とを包含することを特徴とする気体レーザ。４５、請求の範囲１７項記載のＲＦ励起式気体レーザにおいて、プラズマから囲いへの熱伝達が放電領域から離れて配置されたレーザ気体の電気絶縁層を通しての熱伝導によって行われることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。４６、内部プラズマ放電部を収容する軸線方向チューブを包含し、チューブ内のすべての表面がレーザ気体媒質に直接露出されており、さらに、ＲＦ電圧源によって励起され得る複数の長手方向金属電極と、１つの電極と放電プラズマの間に介在する１つまたはそれ以上の別体の絶縁体とを包含することを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。４７、はぼ閉じた周縁の少なくとも１つの細長いチャンバを構成する手段を包含し、前記チャンバが横方向の電界を定める複数の金属電極を包含し、これらの電極が長さ方向に延びており、さらに、電極を互いに電気的に絶縁する絶縁手段と、前記少なくとも１つのチャンバ内に配置したレーザ気体媒質と、前記少なくとも１つのチャンバの長さに対して横方向に交番電界を発生させる手段とを包含し、この交番電界がレーザ励起プラズマを定めるように１０ＭＨｚ〜ＩＧＨｚの周波数を有することを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。４８、請求の範囲５０項記載の気体レーザにおいて、前記絶縁手段が前記レーザ気体媒質を包含することを特徴とする気体レーザ。４９、請求の範囲４８項記載の気体レーザにおいて、前記少なくとも１つの細長いチャンバがシールされた囲い内に設置してあり、囲い内のほぼすべての表面が体レーザ。５０、請求の範囲４７項記載の無体レーザにおいて、前記絶縁手段が電極を形成する金属の酸化物によって作られていることを特徴とする気体レーザ。５１、請求の範囲５０項記載の気体レーザにおいて、プラズマ内で発生した熱のほぼすべてがレーザ気体媒質を通しての伝導によってプラズマから囲しＡへ伝えられることを特徴とする気体レーザ。５２、請求の範囲４７項記載の気体レーザにおいて、前記絶縁手段が前記電極に塗布された被覆によって形成されることを特徴とする気体レーザ。５３、請求の範囲４７項記載の気体レーザにおいて、前記細長いチャンバがシールされた囲いの一部であり、前記囲い内のほぼすべての表面がレーザ気体媒質に直接さらされることを特徴とする気体レーザ。平成２年１月２２日特許庁長官　吉　１）文　毅　殿１、特許出願の表示　ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０１７５４２、発明の名称　ＲＦ励起式全金属型気体レーザ３、特許出願人名　称　シンラッド　インコーホレーテッド６、添付書類の目録（１）補正書の翻訳文　１　通明細書１１」■ 本発明は全般的にはレーザに関し、一層詳しく言えば、ＲＦ励起式全金属型気体レーザにに関する。！１立韮遺ここ数年においてＲＦ励起式導波管型二酸化炭素レーザの用途が多くの分野で見出されている。これはコンパクトなサイズで信頼性があり、製作が比較的容易だからである。これらのレーザな押えている基本特許はＫａｔｈｅｒｉｎｅ　Ｄ、　Ｌａａｋｍａｎｎ　に発行された米国特許第４，１６９，２５１号である。　Ｐｅｔｅｒ　Ｌａａｋｉ＋ａｎｎ等に発行された追加特許、米国特許第４，３９２゜５０６号がこのようなレーザの好ましい追加実施例と共に新規な水蒸気げったをカバーしている。　Ｋａｔｈｅｒｉｎｅ　Ｄ、　Ｌａａｋｍａｎｎ等に発行された米国特許第４゜３７３．２０２号が長手方向にＲＦ励起される構造をカバーしている。営業上の目的とパワーを約２５ワツトまでレベルアップするためには、米国特許第４，３９３゜５０６号に開示されている金属／セラミック技術が極めて有効である。というのは、それが低い製造コストと適切な性能とを組合わせることができ、ガスの入れ替えを行うことなく数年にわたる寿命を持つことが証明されているからである。軍事目的のためには、空胴のセラミック部品と金属部品の熱膨張差を避けるべくセラミック単独の構造が用いられている。これら軍事用途で熱的不一致を回避するのは、普通、軍事へ−ドウェアに必要な作動温度範囲が一４０℃〜＋５０°Ｃだからである。同様に、営業用途の大電力（２５ワット以上）の折り返しレーザも全セラミック構造で構成してあって必要な精度を確保している。長手方向励起式全セラミック製レーザの基本的な空胴構造が米国特許第４，３７３，２０２号に示されている。これと同じ物理的な構造が横方向ＲＦ励起でも用いられている。全セラミック製レーザは、本質的には、基本的な営業用の金属／セラミック構造よりも製作に費用がかかるものである。しかしながら、大電力出力あるいは広い作動温度範囲に対しては、この時点では代案がない。両アプローチにとっての付加的な問題は組立てや閉鎖にはんだシーリングが必要ということである。金属／セラミック構造の場合、比較的低い温度のはんだシーリングを用を・）て複合導波管の熱ひずみを避けなければならない、セラミック構造の場合には、材料をシールするのに他の方法がまったくない。はんだ付はプロセスでは、後工程として「濡れ」洗浄が必要であリ、これには二酸化炭素レーザ利得にとって有害なオ汚染を除くために長い再処理時間を必要とする。これら従来のレーザにおける別の問題としては、圧縮トラッピング・ガス、特に、水蒸気下に部材を置いているために「ガス抜き」が難しいということがある。発明の開示本発明は、金属製作の利点と均質構造の性能上の利点とを組合わせるように全金属構造を用いることによりて従来の金属／セラミック製レーザの熱的不一致の問題を解決する。ＲＦ励起式全金属型レーザというのは、必要な電界を支えるには一般に絶縁体を必要とするので、用語的に矛盾があるように思える。このルールの例外として、導波管（マイクロ波）励起式気体媒質がある。このようなレーザ作用は過去に証明されているが、営業的な価値がないと考えられている。全金属型横方向励起式レーザの一実施例は米国特許第４，３７３，２０２号の第２図に類似した構造からなるが、これはセラミックの代わりに金属で構成されている。この構造はアルミ製スペーサで隔離された頂部、底部のアルミ製プレートからなり１幅、高さが約０．１〜０．３インチの矩形の空洞あるいはボアを形成している。横方向電界は頂、底部でボアに沿って走行する電極によって発生する。電極の幅はボアの訳　５０〜８０％であってもよい、励起は２位相ドライブで行われるが、このドライブでは、各電極の瞬間電圧五　が基準アース（空胴壁面）について測って他の電極から１８０°位相ずれしている。これにより、電界が電ｂ　極間隙に沿って比較的均一な値を持つことができると共に、電極とアースの間で支えられなければならない電界を半分にカットすることができる。１　電極対は強い陽極酸化でボアに面するアルミ面を約０．０１インチの厚さまで酸化アルミに変換することｋ　によって得ることができる。これらの電極は蒸発、メッキその他の普通の方法で設けられる。電極の保護に　のために、付加的な陽極酸化あるいは真空被覆技術にゴ　よって付加的な絶縁体面を作ってもよい。このレーザ構造はワイヤ・フィートスルー等（構造物ではない）を除いて営業的な絶縁材料を含んでいない。陽極酸化された金属面はベース金属と連続しており、複合材料についての温度限度を持たない。２番目の実施例でもアルミ製サンドイッチ構造を用いているが、ここでは、２位相励起のための電極を支持すべくプリント配線フィルムを使用している。このフィルムは頂、底部プレートに積層してもよいし、アルミ製部品の間に挟み込んでもよい。絶縁のための有用な厚みは５〜２０ミルである。電極面も付加的な絶縁層の背後に積層したものであってもよい、有用な絶縁材料としては有機物でも無機物でもよいが、無機物の方が安定性がある。Ｓ板材料の例としてはマイカがあり、有機耐熱絶縁材の例としてはポリイミドがある。技術的には、プリント配線構造は「全金属」ではない。しかしながら、絶縁層の厚さや機械特性が構造特性に影響しないため、装置の作動温度あるいはプロセス温度の範囲を制限する熱膨張差から悪影響を受けることはない。本発明の３番目の実施例は、現行のレーザの付加的な欠点を除きかつ所望の目的をすべて満足するので最も有用であることがわかった。この構造では、機能的な絶縁体はまったく使用されていない。２位相励起は空胴の角隅に絶縁体として設けたほんの数ミルの空気スペースを用いてボアの２つの対向した壁面に対して直接行われる。密接した側壁面の存在を無視する均一な方法で電極（０，２５〜１．ｏｃｍ）間において放電が行われる。このタイプの装置における絶縁体は電極を支えるためにのみ使用され、放電付近にはない。ここで、測定と計算によって、熱をプラズマから放散させるための構造的（圧縮）部材を用いずにレーザ気体の高熱伝導性を用いて電極を冷却できることがわかった。この実施例はハウジング、電極の両方に対してアルミ押し出し技術を用いて便利に製作できる。上記実施例のすべては気体の非線形分解とイオン化特性を用いることに基礎を置いている０代表的な気体では、分解とそれに続くイオン化は電界強さくＥ−フィールド）、絶対ＲＦ電位ならびに周波数の成る特定の組合わせで生じる。代表的な（固体）絶縁体では、分解は、もっばら、Ｅ−フィールド（ＲＦまたはＤＣ）の関数である。これは、成る気体のイオン化電位がギャップに比例して変化しないということを意味する。この効果を視覚化するには、イオン化が生じる前に成る量の絶対運動エネルギが必要であることを考えればよい。したがワて、大きな電圧と大きなギャップを組合わせた場合に、より大きな加速距離を得ることができ、したがって、イオン化を容易にすることができる。２位相励起はアースに対する各電極のＲＦ電位をその全体値の局までカットするので、放電をアースさせるのに必要な電圧はアースまでの間隔が電極間隔よりかなり短いかぎり電極間で放電を消磁させるに必要な全体値の局よりも常に大きく、もちろん、非機能周辺領域においてかなり大きくなるということがわかる。この理由のために、放電は電極ギャップに閉じ込められる。この放電状況が代表的な気体レーザで用いられるレーザ気体および圧力に対して極端な値を示すことがわかった。たとえば、実験によれば、０．７５ｃｍのギャップ値で各電極がアースからほんの０．０１２５ｃｍだけ隔たっている場合には、電極プラズマを開始し、電極をその状態に維持しながら電極とアースの間で放電が行われることがないことがわかった。この場合、電極とアースの間の電界強さが電極間の電界強さよりも３０倍も大きいことに注目されたい、ｏ、ｏ１２５ｃｍという寸法は限定の意味は持たず、テストしタトきの便宜上の距離にすぎない。それ故、この効果は、上記実施例の絶縁、冷却作用の両方を可能とする。及五匝１遊本発明の主目的は、従来のレーザの上述した熱的不一致問題を克服すべく、金属構造の製作を容易にしかつ均質構造の性能利益を与える全金属型気体レーザを提供することにある。本発明の付加的な目的はコスト的にも電位的にも不利な湿潤処理を必要とすることなく溶接によってシールすることのできる構造の気体レーザな提供することにある。本発明のまた別の目的はトラップと実質的なリークをほぼ排除して気体清浄性、ガス抜きの作業を改良する気体レーザ構造を提供することにある。本発明のまた別の目的は単純化され、従来の気体レーザに比べて製作、組立てが容易である新規な気体レーザな提供することにある。本発明の上記の目的、利点は、その付加的な目的および利点と共に、図面に関連した、本発明の好ましい実施例についての詳しい説明から一層充分に理解して貰えよう。図面の簡単な説明第１図は本発明の第１実施例の展開横断面図である。第２図は本発明の第２実施例の展開横断面図である。第３図は本発明の第３実施例の横断面図である。を　施する最良の態様まず第１図を参照してわかるように、本発明の全金属型気体レーザの第１実施例１０は頂部、底部のアルミ製プレート１２を包含し、これらのアルミ製プレートは一対のアルミ製スペーサ１３によって隔離されていて矩形の空胴またはボア１６を形成している。プレートおよびスペーサは本発明の構造をより良く示すべく離して示しである。しかしながら、最終的な構造では、プレート、スペーサは接触しているか、あるいは、小さなエアギャップで隔たっているだけである。代表的な用途では、空胴またはボア１６は幅、高さの両方が０．２５〜１．０ｃｍの寸法を持つことになる。横方向電界はボア１６の頂部、底部に沿って走行する電極１８によって発生する。電極１８は、たとえば、ボア幅の５０％〜８０％であってもよい、励起は２位相ドライブを利用して行われ、その場合、各電極測定したときに他方の電極に関して１８０度の位相ずれがある。この２位相ドライブは電極分離部に沿って電界に充分な値を持たせると共に電極、アース間で支持されなければならない電界を半分にカットする。電極１８は一対のポリイミド製のプリント配線フィルム１４上に設けられている。このプリント配線フィルムは頂部、底部のプレート１２に積層したものであってもよいし、アルミ部品の間に挟んだものであってもよい。ポリイミド製プリント配線フィルムの絶縁材の代表的な厚さは１２７〜５０８　ｇｍミルである。電極面も付加的なポリイミド層の背後に積層したものであってもよい、ポリイミドは優れた電気的、熱的性質を持フ真空材料であることが証明されている。このポリイミドの膨張係数はアルミニウムのそれにほぼ一致する。しかしながら、Ｗ張性の一致は、この薄いフィルムが性質上構造部材とならず、その下層の金属構造にひずみを与えることがないので、重要点ではない。本発明の全金属型気体レーザの第２実施例２０が第２図に示しである。この実施例は一対のアルミ製プレート２２と、一対のアルミ製のスペーサ２３てあって矩形の空胴またはボア２６を構成しているスペーサ２３と、一対の電極２８とを包含し、これらはすべて第１図に示す本発明の第１実施例の対応する構成要素と同じに作用する。しかしながら、第２図の第２実施例では、一対のプリント配線フィルムの代わりに、電極対を作るのに、ボア２６に面したアルミ面をアルミ製プレート２６を強く陽極酸化することによって酸化アルミに変換して約０．０２５ｃｍの深さであり得る酸化アルミ面２４を形成している。電極２８は蒸着その他の普通の方法で作られる。電極を保護するための付加的な絶縁面は付加的な陽極酸化あるいは真空被覆技術によって設けることができる。本発明の第２実施例は構造強度に関与しないワイヤ・フィートスルー等を除いて営業的な絶縁材料を持たない。陽極酸化した金属面はベース金属に続いており、温度限界を持たない。酸化アルミの一体絶縁体はレーザな汚染するおそれのある新しい元素をなんら導入しない、レーザは陽極酸化した面がプラズマと直接接触して普通に作動する。さらに、陽極酸化した面の絶縁強さは要求される１００ボルト以上の無線周波数信号強さを容易に支える。したがって、優れたレーザ動作と性能寿命が期待される。第２図も本発明の構造をより良く示すためにだけでプレートとスペーサを分離した状態で示している。本発明の全金属型気体レーザの第３実施例が第３図に横断面で示しである。この実施例は押し出しアルミ製ハウジング３２を用いるように設計した対流／伝導気体絶縁式レーザ構造である。アルミ製のハウジング３２は一対のアースした壁部材３４を形成しており、これらの壁部材は矩形の空胴またはボア３８を形成している４つの面のうちの２つの面を提供する。ボア３８を形成する他の２つの面は第３実施例の押し出しアルミ製構成要素でもあり得る一対のフィン付き電極３６によって提供される。アルミ製ハウジング３２は、たとえば、５ｃｍ平方押し出し物であってもよいし、また、２つのフィン付き電極３６もアルミの押し出し物であってもよい、電極押し出し物は対流冷却を容易にすべく長手方向のフィン４２を備える。矩形の空胴またはボア３８の角隅にはスペースまたはギャップ４６が設けてあり、これは電極３６のボア対面表面とアース壁部材３４のボア対面表面の間で約０゜００２５〜０．１２５ｃｒ＊の寸法である。ギャップ４６は陽極酸化に応じて絶縁体としてゼロに等しいようにすることができる。このような密閉周縁式ボアは回折損失を制限するために０．２５ｃｍ付近のポアサイズを有する真の導波管レーザでは望ましい、ここで「真の導波管」レーザというのは、レーザの電磁モードが光学機器からほぼ独立しており、代わりに、レーザ・ボアの形状１寸法にほぼ依存するものであり、ここでは、レーザは基本的なモードで作動する。電極３６とハウジング３２の間のギャップ５４は気体伝導冷却を行う。電極３６は薄い、強陽極酸化された被覆の形をしていてホットスポットを減らす陽極酸化放電対面表面５０を備える。たとえば、陽極酸化層は０．０１２７〜０．０５０８ＪＬｍの厚さであり得る。第３図に示す本発明の第３実施例の構造の電気容量は放電を横切って測って直線２．５ｃｍあたり約８゜５ピコフアラツドである。各電極の温度上昇は直線２・５ｃｍあたりｌＯワットの電力入力で約２２°Ｃである。頂部、底部の電極がハウジング３２の外部に直接接続しであるので、矩形空胴またはボア３８の平均温度上昇は約１１℃である。プラズマの芯部は約１５０″Ｃの温度上昇を示すため、第３実施例の構造によって予想以上の熱除去が行われることは明らかである。電気励起は電極３６に接続した無線周波数ジェネレータ４４によりて行われる。電気励起周波数は、通常ハ、２０〜２００　Ｍ　Ｈｚの範囲にあり、より代表的なものを示せば、２７または４０ＭＨｚの公認ＩＳＭ周波数の１つである。ＲＦ励起は平衡式２位相形態で行われ、各電極がアースまでの全電圧のほんの半分を負担するようになっている。電極３６はＴｅｆ’ｌｏｎ■またはポリイミド製のスペーサまたは絶縁体ガイド４０によってレーザの長さに沿って数センチメートルの間隔で支持されている。絶縁体ガイド４０は第３実施例３０の組み立て中に軸受としても作用し、へウジング押し出しくぼみ５２内へ電極３６を滑らせるようになっている。現行のレーザでは普通であるように、作動周波数で容量を中立化する誘導コイル（図示せず）が端プレート光学組立体（図示せず）でチューブを閉鎖する前に組立体の両端に設けてもよい。あるいは、これらのコイルを２位相無線周波数励起がレーザ構造に行われる外部の場所に設けてもよい。絶縁体ガイド４０はアルミ製ハウジング３２の側壁から隔たって電極３６を保持し、ハウジングの両側で一対のオーブンスペース式絶縁ギャップ５４を形成する。測定および計算かられかったのであるが、電極３６はレーザ気体（普通は約７０％のヘリウム）の高い熱伝導性を用いて冷却することができる。したがって、プラズマから熱を奪うための構造上の圧縮部材を用いる必要はない。したがって、このタイプの装置はハウジング、電極の両方にとって容易に実行できるアルミ押し出し技術を用いて容易に製作することができる。木質的には、レーザの全内部表面はレーザ気体と直接接触している。したがって、レーザ処理中にガス抜きを行うのはかなり有効てあり、清浄な気体およびより長い寿命を期待でき、また、 −酸化炭素レーザのような汚染に斂感な気体レーザを得ることも可能となる。絶縁材の絶縁定数が普通に用いられているアルミナセラミックの８．９に比べて１．０であるため、レーザ・ボアに沿う電気定常波は　８．９　まで波長が大きくなり、それによって、より均一なＥ−フィールド、より長いレーザおよびより高い有用励起周波数を期待できる。熱膨張の不一致を排除することによって、装置をすべて乾燥状態で溶接することができ、高いベイクアウト温度や軍事温度範囲に耐えることができる。圧縮熱シンク・デザインを不要としたことによりセラミック部品の機械加工が不要となりかつ組み立てが容易となり、これは製造コストの低減にも意味のあることである。電極の冷却を対流、伝導で行うことによって、従来のレーザに見出される高絶縁定数の絶縁体が不要となり、これは電気容量を低下させ、より高い作動周波数を用いると共により高い電気効率を維持することもできる。角隅ギャップ４６はプラズマと冷却フィン４２に隣接してチャンバ４９内に収容されたチューブ・ガスとの横方向の熱交換を可能とする。これは付加的な気体対流冷却を与えると共に絶えず新鮮な気体を供給することができる。これら両効果はレーザ効率を高める。第３図の対流／伝導冷却式気体絶縁レーザ構造は米国特許第４，３９３，５０６号に開示されているような従来技術の金属・セラミック気体レーザの代替物として理想的なものである。これらの装置が共に類似した低コストの製作技術を使用しているからである。しかしながら、第３図の全金属押し出し設計は軍事温度範囲内で作動することもできるし、従来技術の全セラミック型構造を不要とすることができる。第３図に示す第３実施例を含むここに開示した本発明の新規な実施例の各々はより良いパッケージングとより高いパワーレベルに合った折り返し形態で提供され得る。さらに、第１．２図に示す実施例の陽極酸化、プリント配線構造はかなり短い作動時間を要求されるミサイルや弾丸におけるように激しい衝撃や振動にさらされる小型で頑丈な装置で使用するには非常に有利であることがわかった。ここに開示したものがセラミックと金属の構成要素の組合わせからなる相当する気体レーザに対して少なくともコストの点で競合できるすべてのＲＦ励起式気体レーザを含んでいることは了解されたい、しかしながら、開示した発明の、特に広い作動温度範囲に関する性能はより高価でより複雑な全セラミック型構造に匹敵する０本発明は、均質な従来構造の性能上の利点を残しながら全金属型構造の易製作性を享受できる全金属型気体レーザな提供することによって、従来技術のより安価なレーザの熱的不一致の問題を克服する。さらに１本発明はコスト、電位の点で不利な湿潤処理を必要とすることなく溶接によってシールすることのできる気体レーザ構造を与える。これにより、トラップやリークを排除し、気体清浄性、脱ガス性を改善でき、しかも、構造が簡約化され、従来の気体レーザに比べて容易に製作、組み立てを行える。３つの実施例を開示したが、そのうちの１つの実施例は新規なプリント配線構造を利用しており、もう１つの実施例は新規な陽極醸化表面形態を利用している。第３実施例は、容易に製作される押し出し部品を使用しかつ全体的に気体対流／伝導式の冷却を行うという独特の能力を持つがために、従来技術のレーザ構造に比べて特に有利であり革新的である。本発明に係る当業者であれば、本願の教示に従って種々の変更、追加を行うことができる。たとえば、絶縁体および電極と１ノで用いる材料として別の材料があることは明らかであり、さらに、本発明の新規な概念を利用する別の構造も明らかであろう。しかしながら、これらすべての変更、追加は添付の請求の範囲によってのみ制限される発明の範囲内で行われ得ると考える。補正後の請求の範囲１、ＲＦ励起式気体レーザであって。一対の平行に隔たった金属プレート（１２：２２）と、これらの金属プレートを隔離している一対の金属スペーサ（１３；２３）とを包含し、これらプレート、スペーサが細長いレーザ・ボア（１６，２６）を構成しており、また、前記ボア内にあるレーザ気体媒質と、前記ボア内の対向した表面に設置してあり、前記ボアの長手軸線に対して平行となっている一対の金属放電電極（１８：２８）とを包含し、これらの電極がＲＦ励起電圧源に接続してあり、また、これら電極がそれぞれと前記対向した表面のうち対応した表面との間の非導電性フィルム（１４；　２４）によって前記対向した表面から電気絶縁されていることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。２、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記非導電性フィルム（１４）がポリイミドのような無機材料で作られていることを特徴とする気体レーザ。３、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記非導電性フィルム（１４）がマイカのような無機絶縁材料で作られていることを特徴とする気体レーザ。４、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記非導電性フィルム（２４）が電極金属の酸化物で作られていることを特徴とする気体レーザ。５、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記非導電性フィルム（２４）が前記対向した表面の金属の酸化物で作られていることを特徴とする気体レーザ。６、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記プレート（１２；２２）の金属と前記スペーサ（１３，２３）の金属がほぼ等しい熱膨張係数を有することを特徴とする気体レーザ。７、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記プレート（１２：２２）の金属と前記スペーサ（１３；　２３）の金属が同じ金属であることを特徴とする気体レーザ。８、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記プレート（１２，２２）の金属、前記スペーサ（１３；　２３）の金属および前記電極（１８，２８）の金属が同じ金属であることを特徴とする気体レーザ。９、　請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記電極（１８：２Ｂ）がアース電位に対して反対の位相の励起電圧で励起されることを特徴とする気体レーザ。１０、請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記ボア（１６；２６）が０．２５〜１．０ｃｍの範囲内の幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。１１、請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、プレート（１２；２２）、スペーサ（１３；２３）、電極（１８；２Ｂ）および絶縁体（１４；２４）を形成するのに用いられる材料がアルミニウムであることを特徴とする気体レーザ。１２、請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、電極（２８）が陽極酸化されていることを特徴とする気体レーザ。１３、請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、ボアに面する電極（Ｊ８）の面に付加的な絶縁体（１４）が設けであることを特徴とする気体レーザ。１４、請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記金属スペーサ（１３；２３　；３６）が前記金属プレート（１２：２２；３２）からエアギャップによって分離されていることを特徴とする気体レーザ。１５、請求の範囲１４項記載の気体レーザにおいて、プラズマ内のレーザ気体がボア軸線に対して横方向の対流によって外部気体と交流することを特徴とする気体レーザ。１６、請求の範囲１４項記載の気体レーザにおいて、前記対の金属放電電極に接続したＲＦ励起電圧源（４４）をさらに包含し、この電圧が前記細長いれえざ・ばあ内にぶらすまを発生し、このプラズマによって発生するほぼすべての熱がレーザ気体を通しての伝導、対流、輻射によってレーザ・ボア（３８）から運び去られることを特徴とする気体レーザ。１７、レーザ気体媒質を収容したより大型の囲いから隔たってその内部に収容された複数の長手方向の電極（３４；３６）によって構成されるプラズマ放電部を包含し、前記電極のうち少なくとも２つが軸線方向レーザ・ボア（３８）を形成しており、前記電極（３６）がＲＦ電圧源に接続してありかつレーザ気体媒質によって放電部て互いから電気的に絶縁されていることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。１８、請求の範囲Ｘ７項記載の気体レーザにおいて、前記プラズマ放電部においてプラズマを発生するように前記複数の電極（３４；　３６）を励起するＲＦ電圧源（４４）と、プラズマによって発生した熱をレーザ気体を通しての伝導、対流および輻射によって前記複数の電極から前記大型の囲い（３２）へほぼ伝える手段を包含することを特徴とする気体レーザ。１９、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、複数の長手方向の電極（３４，３６）が直交する２対の電極（３４；３６）を包含し、第１対の電極（３６）が逆位相の励起電圧で駆動され、残りの対の電極（３４）がほぼ逆位相の励起電圧の瞬間手段のところにあることを特徴とする気体レーザ。２０、請求の範囲１９項記載の気体レーザにおいて、前記対の電極で形成されたプラズマ放電部が絶縁体として作用する角隅ギャップ（４６）を除いて横断面形状がほぼ正方形であり、前記ギャップが電極幅の数分の１であることを特徴とする気体レーザ。２１、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、前記電極（３６）が絶縁表面を有することを特徴とする気体レーザ。２２、請求の範囲１９項記載の気体レーザにおいて、囲い（３２）と残りの対の電極（３４）が一体のアルミ押し出し物で作られており、第１対の電極（３６）が付加的なアルミ押し出し物の対向した片で作られていることを特徴とする気体レーザ。２３、請求の範囲２２項記載の気体レーザにおいて、前記付加的な押し出し物が大きな横断面を備えていて伝導、対流の冷却をほぼ最適化することを特徴とする気体レーザ。２４、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、前記囲い（３２）内に収容されたレーザ気体がレーザ・ボア軸線に対して横方向の底流によってプラズマ放電部（４５）内のレーザ気体と交流することを特徴とする気体レーザ。２５、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、第１対の電極（３６）の位置がプラズマから離れて設置した絶縁体（４０）によって構成されることを特徴とする気体レーザ。２６、請求の範囲２５項記載の気体レーザにおいて、前記絶縁体（４０）か周期的な長手方向の間隔で設けてあり、前記絶縁体が気体のトラップを減らすべく最小の接触面積となっていることを特徴とする気体レーザ。２７、請求の範囲２５項記載の気体レーザにおいて、絶縁体（４０）が組み立て中に軸受として作用し、絶縁電極（３６）を前記囲い（３２）内へ滑らせるようになっていることを特徴とする気体レーザ。２日、請求の範囲２７項記載の気体レーザにおいて、絶縁体（４０）が耐熱プラスチックで作っであることを特徴とする気体レーザ。２９、請求の範囲２８項記載の気体レーザにおいて、絶縁体がガラス、セラミックその他の無機物質で作っであることを特徴とする気体レーザ。３０、請求の範囲２５項記載の気体レーザにおいて、絶縁体が押し出し金属の酸化物であることを特徴とする気体レーザ。３１、レーザ気体媒質を収容する大型の囲い（３２）内に放電部を有し、この放電部が軸線方向のボアであるレーザ・ボア（３８）を形成しておりかっこのレーザ・ボアを囲む複数の長手方向の電極（３４，３６）によって構成されており、各電極が異なったＲＦ電位を負担し、囲い内のほぼすべての表面がレーデ気体に直接さらされていることを特徴とするＲＦ励起式気体３２、請求の範囲３１項記載の気体レーザにおいて。前記囲い（３２）および前記電極（３４；３６）がアルミニウムであることを特徴とする気体レーザ。３３６請求の範囲３１項記載の気体レーザにおいて。前記電極の表面が酸化物フィルムで覆われていることを特徴とする気体レーザ。３４゜請求のａ＠囲３１項記載の気体レーザにおいて、中空チューブ内の気体が対流によってレーザ・ボアに対して横方向に交流することを特徴とする気体レーザ。３５、金属の囲い（３２）と、少なくとも一対の酸化金属の電極（３６）とを包含し、これらの電極がそれの形成する軸線方向レーザ・ボア内にプラズマ放電部を形成しており、レーザ・ボアを形成している隣り合った電極（３４；３６）間に金属酸化物絶縁材料があり、前記ボア内にレーザ気体媒質が収容されているあることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。３６、請求の範囲３５項記載の気体レーザにおいて、第１セツトの電極のうち２つの対向した電極を形成する２つの突起（３４）を有するアルミ押し出し物からなる囲い（３２）を包含し、第２セツトの対向した電極（３６）が第２押し出し物の２つの部分で形成されていて横断面形状正方形のレーザ・ボア（３８）を完成するように囲いに対して固定状態に保持されており、前記第２セツトの電極（３６）が金属酸化物によって前記第１対の電極（３４）から絶縁されていることを特徴とする気体レーザ。３７、請求の範囲３６項記載の気体レーザにおいて、はぼすべての熱が前記金属電極（３４；３６）からレーザ気体を通しての伝導、対流および輻射によって前記囲いに伝えられることを特徴とする気体レーザ。３８、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて。ボア（３８）が約Ｑ、２５〜１．０ｃｍの幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。３９、請求の範囲３１項記載の気体レーザにおいて、ボアが約０．２５〜１．０ｃｍの幅と高さを堝することを特徴とする気体レーザ。４０、請求の範囲３５項記載の気体レーザにおいて、ボアが約０．２５へ１．０ｃｍの幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。４１、請求の範囲３６項記載の気体レーザにおいて、前記付加的な押し出し物（３６）が拡大表面積を有し、レーザ気体を通しての伝導、対流による冷却を最適化することを特徴とする気体レーザ。４２、請求の範囲４１項記載の気体レーザにおいて、放電部から隔たった領域に設置してあって絶縁電極（３６）を位置決めする複数の支持絶縁体（４０）を包含することを特徴とする気体レーザ。４３、請求の範囲１９項記載の気体レーザにおいて、複数の長子方向電極（３４，３６）が２対の直交する電極（３４；　３６）を包含し、第１対の電極（３６）がそこに接続されたＲＦ励起電圧源によって励起されることを特徴とする気体レーザ。４４、請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、はぼ閉じられた円周の中空放電部を形成する複数の電極（３４，３６）と、これら電極に印加される複数のＲＦ電圧とを包含することを特徴とする気体レーザ。４５、請求の範囲１７項記載のＲＦ励起式気体レーザにおいて、プラズマから囲い（３２）への熱伝達が放電領域から離れて配置されたレーザ気体の電気絶縁層を通しての熱伝導によって行われることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。４６、内部プラズマ放電部を収容する軸線方向チューブを包含し、チューブ内のすべての表面がレーザ気体媒質に直接露出されており、さらに、ＲＦ電圧源によって励起され得る複数の長手方向金属電極（３４；３６）と、１つの電極（３６）と放電プラズマの間に介在する１つまたはそれ以上の別体の絶縁体（４０）とを包含することを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。４７、はぼ閉じた周縁の少なくとも１つの細長いチャンバを構成する手段（３４；　３６）を包含し、前記チャンバが横方向の電界を定める複数の金属電極（３４；３６）を包含し、これらの電極が長さ方向に延びており、さらに、電極を互いに電気的に絶縁する絶縁手段（４０）と、前記少なくとも１つのチャンバ（３８）内に配置したレーザ気体媒質と、前記少なくとも１つのチャンバ（３８）の長さに対して横方向に交番電界を発生させる手段とを包含し、この交番電界がレーザ励起プラズマを定めるように２０　Ｍ　Ｈｚ〜２００　Ｍ　Ｈｚの周波数を有することを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。４８、請求の範囲５０項記載の気体レーザにおいて、前記絶縁手段が前記レーザ気体媒質を包含することを特徴とする気体レーザ。４９、請求の範囲４８項記載の気体レーザにおいて、前記少なくとも１つの細長いチャンバ（３８）がシールされた囲い（３２）内に設置してあり、囲い内のほぼすべての表面がレーザ気体媒質に直接さらされることを特徴とする気体レーザ。５０、請求の範囲４７項記載の気体レーザにおいて、前記絶縁手段が電極（３４；３６）を形成する金属の酸化物によって作られていることを特徴とする気体レーザ。５１、請求の範囲５０項記載の気体レーザにおいて。プラズマ内で発生した熱のほぼすべてがレーザ気体媒質を通しての伝導によってプラズマから囲い（３２）へ伝えられることを特徴とする気体レーザ。５２、請求の範囲４７項記載の気体レーザ、において、前記絶縁手段が前記電極（３４，３６）に塗布された被覆によって形成されることを特徴とする気体レーザ。５３、請求の範囲４７項記載の気体レーザにおし）て、前記細長いチャンバがシールされた囲いの一部であり、前記囲い内のほぼすべての表面がレーザ気体媒質に直接さらされることを特徴とする気体レーザ・１′Ｉｆｉｔ１″′ＭＩ　Ａ＊ｍｃａ＋“ｗ　ｓｏ　、　ｐ　（Ｔ／　ＵＳ８７　／　Ｑ　１７５４国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．ＲＦ励起式気体レーザであって、一対の平行に隔たった金属プレートと、これらの金属プレートを隔離している一対の金属スペーサとを包含し、これらプレート、スペーサが細長いレーザ・ボアを構成しており、また、前記ボア内にあるレーザ気体媒質と、前記ボア内の対向した表面に設置してあり、前記ボアの長手軸線に対して平行となっている一対の金属放電電極とを包含し、これらの電極がＲＦ励起電圧源に接続してあり、また、これら電極がそれぞれと前記対向した表面のうち対応した表面との間の非導電性フィルムによって前記対向した表面から電気絶縁されていることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。
２．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記非導電性フィルムがポリイミドのような無機材料で作られていることを特徴とする気体レーザ。
３．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記非導電性フィルムがマイカのような無機絶縁材料で作られていることを特徴とする気体レーザ。
４．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記非導電性フィルムが電極金属の酸化物で作られていることを特徴とする気体レーザ。
５．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記非導電性フィルムが前記対向した表面の金属の酸化物で作られていることを特徴とする気体レーザ。
６．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記プレートの金属と前記スペーサの金属がほぼ等しい熱膨張係数を有することを特徴とする気体レーザ。
７．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記プレートの金属と前記スペーサの金属が同じ金属であることを特徴とする気体レーザ。
８．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記プレートの金属、前記スペーサの金属および前記電柱の金属が同じ金属であることを特徴とする気体レーザ。
９．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記電極がアース電位に対して反対の位相の励起電圧で励起されることを特徴とする気体レーザ。
１０．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記ボアが０．１〜０．４インチの範囲内の幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。
１１．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、プレート、スペーサ、電極および絶縁体を形成するのに用いられる材料がアルミニウムであることを特徴とする気体レーザ。
１２．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、電極が陽極酸化されていることを特徴とする気体レーザ。
１３．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、ボアに面する電極面に付加的な絶縁体が設けてあることを特徴とする気体レーザ。
１４．請求の範囲１項記載の気体レーザにおいて、前記金属スペーサが前記金属プレートからエアギャップによって分離されていることを特徴とする気体レーザ。
１５．請求の範囲１４項記載の気体レーザにおいて、プラズマ内のレーザ気体がボア軸線に対して横方向の対流によって外部気体と交流することを特徴とする気体レーザ。
１６．請求の範囲１４項記載の気体レーザにおいて、プラズマによって発生するほぼすべての熱がレーザ気体を通しての伝導、対流、輻射によって運び去られることを特徴とする気体レーザ。
１７．レーザ気体を収容したより大きな囲いから隔たってその内部に収容された複数の長手方向の電極によって構成されるプラズマ放電部を包含し、前記電極がＲＦ電圧源に接続してありかつレーザ気体によって放電部で絶縁されていることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。
１８．請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、前記プラズマの放電によって発生した熱をレーザ気体を通しての伝導、対流および輻射によってほとんど前記大型の囲いに伝える手段を包含することを特徴とする気体レーザ。
１９．請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、直交する２対の電極を包含し、第１対の電極が逆位相の励起電圧で駆動され、第２対の電極が前記囲いと一体となっていることを特徴とする気体レーザ。
２０．請求の範囲１９項記載の気体レーザにおいて、前記対の電極で形成されたプラズマ放電部が絶縁体として作用する角隅ギャップを除いて横断面形状がほぼ正方形であり、前記ギャップが電極幅の数分の１であることを特徴とする気体レーザ。
２１．請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、前記電極が絶縁表面を有することを特徴とする気体レーザ。
２２．請求の範囲１９項記載の気体レーザにおいて、囲いと一方の対の電極が一体のアルミ押し出し物で作られており、絶縁対が付加的なアルミ押し出し物の対向した片で作られていることを特徴とする気体レーザ。
２３．請求の範囲２２項記載の気体レーザにおいて、前記付加的な押し出し物が大きな横断面を備えていて伝導、対流の冷却をほぼ最適化することを特徴とする気体レーザ。
２４．請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、前記囲い内に収容されたレーザ気体がレーザ・ボア軸線に対して横方向の底流によってプラズマ放電部内のレーザ気体と交流することを特徴とする気体レーザ。
２５．請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、絶縁電極の位置がプラズマから離れて設置した絶縁体によって構成されることを特徴とする気体レーザ。
２６．請求の範囲２５項記載の気体レーザにおいて、前記絶縁体が周期的な長手方向の間隔で設けてあり、前記絶縁体が気体のトラップを減らすべく最小の接触面積となっていることを特徴とする気体レーザ。
２７．請求の範囲２５項記載の気体レーザにおいて、絶縁体が組み立て中に軸受として作用し、絶縁電極を前記囲い内へ滑らせるようになっていることを特徴とする気体レーザ。
２８．請求の範囲２７項記載の気体レーザにおいて、絶縁体が耐熱プラスチックで作ってあることを特徴とする気体レーザ。
２９．請求の範囲２８項記載の気体レーザにおいて、絶縁体がガラス、セラミックその他の無機物質で作ってあることを特徴とする気体レーザ。
３０．請求の範囲２５項記載の気体レーザにおいて、絶縁体が押し出し金属の酸化物であることを特徴とする気体レーザ。
３１．大型の囲い内の中空チューブの中に放電部を有し、この放電部が複数の長手方向の電極を包含し、各電極が異なったＲＦ電位を負担し、囲い内のほぼすべての表面がレーザ気体に直接さらされていることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。
３２．請求の範囲３１項記載の気体レーザにおいて、前記囲いおよび前記電極がアルミニウムであることを特徴とする気体レーザ。
３３．請求の範囲３１項記載の気体レーザにおいて、前記電極の表面が酸化物フィルムで覆われていることを特徴とする気体レーザ。
３４．請求の範囲３１項記載の気体レーザにおいて、中空チューブ内の気体が対流によってレーザ・ボアに対して横方向に交流することを特徴とする気体レーザ。
３５．金属の囲いと、少なくとも一対の酸化金属の電極とを包含し、これらの電極がそれの形成する中空チューブ内にプラズマ放電部を形成しており、前記中空チューブが横断面の周縁で連続しており、チューブの種々の電極間に金属酸化物絶縁材料が設けてあることを特徴とするＲＦ励起式気体レーザ。
３６．請求の範囲３５項記載の気体レーザにおいて、第１セットの電極のうち２つの対向した電極を形成する２つの突起を有するアルミ押し出し物によって形成された囲いを包含し、第２セットの対向した電極が付加的な押し出し物によって形成されていて連続した横断面形状正方形のボアを完成しており、前記第２セットの電極が金属酸化物によって前記第１対の電極から絶縁されていることを特徴とする気体レーザ。
３７．請求の範囲３６項記載の気体レーザにおいて、ほぼすべての熱がプラズマからレーザ気体を通しての伝導、対流および輻射によって前記囲いに伝えられることを特徴とする気体レーザ。
３８．請求の範囲１７項記載の気体レーザにおいて、ボアが約０．１〜０．４インチの幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。
３９．請求の範囲３１項記載の気体レーザにおいて、ボアが約０．１〜０．４インチの幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。
４０．請求の範囲３５項記載の気体レーザにおいて、ボアが約０．１〜０．４インチの幅と高さを有することを特徴とする気体レーザ。
４１．請求の範囲３６項記載の気体レーザにおいて、前記付加的な押し出し物が拡大表面積を有し、レーザ気体を通しての伝導、対流による冷却を最適化することを特徴とする気体レーザ。
４２．請求の範囲４１項記載の気体レーザにおいて、放電部から隔たった領域に設置してあって絶縁電極を位置決めする複数の支持絶縁体を包含することを特徴とする気体レーザ。