JPH04116992A - 金属蒸気レーザ装置 - Google Patents
金属蒸気レーザ装置Info
- Publication number
- JPH04116992A JPH04116992A JP23793490A JP23793490A JPH04116992A JP H04116992 A JPH04116992 A JP H04116992A JP 23793490 A JP23793490 A JP 23793490A JP 23793490 A JP23793490 A JP 23793490A JP H04116992 A JPH04116992 A JP H04116992A
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- JP
- Japan
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- outer tube
- flange
- inert gas
- sealing member
- metal vapor
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- Pending
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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。
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、ガス放電によって金属を加熱して気化およ
び励起させてレーザ出力を得る金属蒸気レーザ装置に関
するものである。
び励起させてレーザ出力を得る金属蒸気レーザ装置に関
するものである。
第４図は昭和６３年度レーザ技技術台研究所研究成果報
告会「銅蒸気レーザの励起過程」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る。図において、（１
）は陰極端子、（２）は陽極端子、（３）は陰極、（４
）は陽極、（５）は内部に放電が形成される内管、（６
）は内管（５）を支持し、かつ径方向への熱損失を抑制
するための断熱材、（７）は内管（５）と断熱材（６）
を内包し気密するための外管、（８）は容！ ｆ９１の
両端に設けられたレーザ光を取り出す窓、（９）は容器
で内部は真空に保持されている。なお、容器（９）の一
部はセラミックスリーブ（９ａ）で両極（３１（４１間
を絶縁している。α〔は金属蒸気を生成する銅ペレット
などの固形状の金属媒体、（１１）は不活性ガスを封入
するための気密シール用の封止部材である。
告会「銅蒸気レーザの励起過程」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る。図において、（１
）は陰極端子、（２）は陽極端子、（３）は陰極、（４
）は陽極、（５）は内部に放電が形成される内管、（６
）は内管（５）を支持し、かつ径方向への熱損失を抑制
するための断熱材、（７）は内管（５）と断熱材（６）
を内包し気密するための外管、（８）は容！ ｆ９１の
両端に設けられたレーザ光を取り出す窓、（９）は容器
で内部は真空に保持されている。なお、容器（９）の一
部はセラミックスリーブ（９ａ）で両極（３１（４１間
を絶縁している。α〔は金属蒸気を生成する銅ペレット
などの固形状の金属媒体、（１１）は不活性ガスを封入
するための気密シール用の封止部材である。
次に動作について説明する。第４図において、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）と陽極（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）、容器（９）内の真空断熱の
作用により、内管（５）の温度が上昇する。これに伴な
って内管（５）内部に載置した金属媒体ααが溶融し、
レーザ発振を起こすに必要な銅蒸気などの金属蒸気が得
られろ。この状態において、パルス電圧の印加により、
金属蒸気が励起されて反転分布を起こし、光共振器（第
４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ろ。
（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）と陽極（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）、容器（９）内の真空断熱の
作用により、内管（５）の温度が上昇する。これに伴な
って内管（５）内部に載置した金属媒体ααが溶融し、
レーザ発振を起こすに必要な銅蒸気などの金属蒸気が得
られろ。この状態において、パルス電圧の印加により、
金属蒸気が励起されて反転分布を起こし、光共振器（第
４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ろ。
従来の金属蒸気レーザ装置は以上のように構成されてい
るので、気密シールのための封止部材の焼損を防止する
ため、断熱材の厚みを厚くするとか、放電部から遠ざけ
るとかすることにより、封止部材が充分耐え得る温度ま
で低下させることが必要であり、設計の大きな制約条件
になるという問題点があった。
るので、気密シールのための封止部材の焼損を防止する
ため、断熱材の厚みを厚くするとか、放電部から遠ざけ
るとかすることにより、封止部材が充分耐え得る温度ま
で低下させることが必要であり、設計の大きな制約条件
になるという問題点があった。
この発明は上記のよな問題点を解消するためになされた
もので、封止部材の焼損を防止できる金属蒸気レーザ装
置を得ることを目的とする。
もので、封止部材の焼損を防止できる金属蒸気レーザ装
置を得ることを目的とする。
この発明に係る金属蒸気レーザ装置は、容器と外管との
端部の境界部に外管の外面と不活性ガスが流通可能な極
小の間隙を介して対向したフランジを設け、フランジと
外管との間に流体の封止部材を配置したものである。
端部の境界部に外管の外面と不活性ガスが流通可能な極
小の間隙を介して対向したフランジを設け、フランジと
外管との間に流体の封止部材を配置したものである。
この発明における金属蒸気レーザ装置は、外管とフラン
ジとの間に介在する不活性ガスの熱伝導により、外管の
表面の温度を低下させろ。
ジとの間に介在する不活性ガスの熱伝導により、外管の
表面の温度を低下させろ。
以下、乙の発明の一実施例を図についで説明する。第１
図において、（４）〜（９）は従来と同様である。
図において、（４）〜（９）は従来と同様である。
（１２）は（１１）は気密シール用の封止部材で容筒（
９）内の真空部と不活性ガスを封入する内管（５）の内
部とを隔絶する。（１３）は封止部材（１２）を納める
フランジで、封止部材（１２）を冷却するための冷却水
路（１４）をもつ。外管（７）の端部表面は封止部材（
１２）を境として真空部内と不活性ガス内に在る部分と
に分かれる。さらに、不活性ガス内にある外管（７）は
フランジ（１３）とδなる間隙で不活性ガスを介在して
対向している。
９）内の真空部と不活性ガスを封入する内管（５）の内
部とを隔絶する。（１３）は封止部材（１２）を納める
フランジで、封止部材（１２）を冷却するための冷却水
路（１４）をもつ。外管（７）の端部表面は封止部材（
１２）を境として真空部内と不活性ガス内に在る部分と
に分かれる。さらに、不活性ガス内にある外管（７）は
フランジ（１３）とδなる間隙で不活性ガスを介在して
対向している。
次に作用について説明する。電１ｉ ＋３１ （４１間
の放電により生ずる熱の一部が内管（５）、断熱材（６
）、外管（７）を伝わり径方向及び軸方向へ伝わり、容
Ｎ（９）やフランジ（１３）内に設けた冷却水路（１４
）中の冷却水に放熱され外部に放出される。容１１（９
）の真空部内にある外管（７）の表面からの放熱は輻射
により、封止部材（１２）を境として不活性ガス中にあ
る外管（７）の表面から７ランジ（１３）への放熱は輻
射もあるが、７ランジ（１３）面とも間隙がせまくて不
活性ガスの伝導度が高いことから主にガス中の伝導によ
る。
の放電により生ずる熱の一部が内管（５）、断熱材（６
）、外管（７）を伝わり径方向及び軸方向へ伝わり、容
Ｎ（９）やフランジ（１３）内に設けた冷却水路（１４
）中の冷却水に放熱され外部に放出される。容１１（９
）の真空部内にある外管（７）の表面からの放熱は輻射
により、封止部材（１２）を境として不活性ガス中にあ
る外管（７）の表面から７ランジ（１３）への放熱は輻
射もあるが、７ランジ（１３）面とも間隙がせまくて不
活性ガスの伝導度が高いことから主にガス中の伝導によ
る。
このとき熱の伝わり易さを表わす相当熱伝達率りはｈ；
λｇ／δ（ここで、λｇはガスの熱伝導率、δは外管表
面と７ランジ表面の間隙距離）で示され、δは小さくな
る程、熱が伝わりゃすいことがわかる。第３図は冷却効
果を検証するための熱モデルである。構造は熱的特徴か
ら３領域に分けられ、放電により入熱のある内管部に対
応する領域１、封止部材を境に外管がフランジと対面す
る領域２、及び両者の中間領域３とする。放電により内
管（５）の単位面積当りに入熱する熱量をｑとし内管（
５）、断熱材（６）、外管（７）で構成される断面の面
積をＡ１それらの軸方向への総括熱伝導率をλおよび外
管表面から冷却水までの相当熱伝達率をｈとするとき、
各領域の代表点温度Ｔについて（１）式〜（６）式が成
り立つ。
λｇ／δ（ここで、λｇはガスの熱伝導率、δは外管表
面と７ランジ表面の間隙距離）で示され、δは小さくな
る程、熱が伝わりゃすいことがわかる。第３図は冷却効
果を検証するための熱モデルである。構造は熱的特徴か
ら３領域に分けられ、放電により入熱のある内管部に対
応する領域１、封止部材を境に外管がフランジと対面す
る領域２、及び両者の中間領域３とする。放電により内
管（５）の単位面積当りに入熱する熱量をｑとし内管（
５）、断熱材（６）、外管（７）で構成される断面の面
積をＡ１それらの軸方向への総括熱伝導率をλおよび外
管表面から冷却水までの相当熱伝達率をｈとするとき、
各領域の代表点温度Ｔについて（１）式〜（６）式が成
り立つ。
領域１
領域３
＝ ０
領域２
各端部において、
Ｔ、＝Ｔ。
ここで、Ｔｏは冷却水温度、Ｌは外管外面の周長である
。第３図（ａ）及び（ｂ）は上式の計算結果の一例であ
る。第３図（ａ）は外管を伸長してフランジとの対向面
を増したときの効果を示すもので、横軸は長さ方向の位
置、縦軸は温度を示している。
。第３図（ａ）及び（ｂ）は上式の計算結果の一例であ
る。第３図（ａ）は外管を伸長してフランジとの対向面
を増したときの効果を示すもので、横軸は長さ方向の位
置、縦軸は温度を示している。
Ａは已に比較して対向面が長い場合であり、内管温度に
影響を与えずに封止部材の温度を下げられることを示す
。第３図（ｂ）は外管とフランジの間隙を挾めたときの
状態であり、ＣばＤより間隙がせまい。この方法によっ
ても内管温度に影響を与えず封止部材を冷やすことが可
能である。
影響を与えずに封止部材の温度を下げられることを示す
。第３図（ｂ）は外管とフランジの間隙を挾めたときの
状態であり、ＣばＤより間隙がせまい。この方法によっ
ても内管温度に影響を与えず封止部材を冷やすことが可
能である。
上記実施例においては、フランジ（１３）に冷却水路（
１４）を設け、水冷するものについて説明したが、フラ
ンジの冷却は風冷とか、冷却フィンをっけて自冷にする
とか種々の方法が適用できる。
１４）を設け、水冷するものについて説明したが、フラ
ンジの冷却は風冷とか、冷却フィンをっけて自冷にする
とか種々の方法が適用できる。
以上のように、この発明によればフランジと外管との間
に内管内の気密シール用の不活性が流通可能に構成した
ことにより、特に断熱構造を変えることなく封止部材の
焼損を防止することができ、信頼性の高いものが得られ
る効果がある。
に内管内の気密シール用の不活性が流通可能に構成した
ことにより、特に断熱構造を変えることなく封止部材の
焼損を防止することができ、信頼性の高いものが得られ
る効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による金属蒸気レーザ装置
の断面図、第２図はこの発明の効果を示すための熱計算
用モデルを示す説明図、第３図は第２図における計算結
果を示す説明図、第４図は従来の金属蒸気レーザ装置の
断面図である。図において、［３１ｆ４１は電極、（５
）は内管、（７）は外管、（９）は容器、（１２）は封
止部材、（１３）はフランジである。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
の断面図、第２図はこの発明の効果を示すための熱計算
用モデルを示す説明図、第３図は第２図における計算結
果を示す説明図、第４図は従来の金属蒸気レーザ装置の
断面図である。図において、［３１ｆ４１は電極、（５
）は内管、（７）は外管、（９）は容器、（１２）は封
止部材、（１３）はフランジである。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）不活性ガスが封入された外管内に内管を配置して
、上記内管の両側に一対の電極を配置し、上記外管を容
器で覆って上記外管と上記容器との間に真空部を構成し
、上記両電極間にパルス電圧を印加して上記不活性ガス
を電離し、電離した電子のエネルギーで上記金属蒸気の
原子を励起してレーザ光を発生させる金属蒸気レーザ装
置において、上記容器を上記外管との端部の境界部に上
記外管の外面と上記不活性ガスが流通可能な極小の間隙
を介して対向したフランジを設け、上記フランジと上記
外管との間に流体の封止部材を配置した金属蒸気レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23793490A JPH04116992A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 金属蒸気レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23793490A JPH04116992A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 金属蒸気レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116992A true JPH04116992A (ja) | 1992-04-17 |
Family
ID=17022625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23793490A Pending JPH04116992A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 金属蒸気レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04116992A (ja) |
-
1990
- 1990-09-07 JP JP23793490A patent/JPH04116992A/ja active Pending
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