JPH0445587A - Carbon dioxide gas laser device - Google Patents

Carbon dioxide gas laser device

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JPH0445587A
JPH0445587A JP2152626A JP15262690A JPH0445587A JP H0445587 A JPH0445587 A JP H0445587A JP 2152626 A JP2152626 A JP 2152626A JP 15262690 A JP15262690 A JP 15262690A JP H0445587 A JPH0445587 A JP H0445587A
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JP
Japan
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gas
laser
discharge
laser gas
carbon dioxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP2152626A
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Japanese (ja)
Inventor
Sukeyuki Yasui
祐之 安井
Koichi Yasuoka
康一 安岡
Akira Ishii
彰 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0445587A publication Critical patent/JPH0445587A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a carbon dioxide gas laser device of large output which can acquire stable laser output by providing laser gas regenerated substance in an area near opposite surfaces of discharge electrodes which are arranged in opposition. CONSTITUTION:Active element such as Co, O2, generated by discharge is brought into direct contact with laser gas regenerated substance which is arranged in an area near opposite surfaces of discharge electrodes. Thereby, efficiency of regeneration reaction of laser gas is greatly improved. Furthermore, since there is no necessity to provide a laser gas regenerator to an outside of a gas container, constitution of a device can be greatly simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、切断・溶接・表面処理等に用いられる大出力
の炭酸ガスレーザ装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a high-output carbon dioxide laser device used for cutting, welding, surface treatment, etc.

(従来の技術) 一般に、大出力の炭酸ガスレーザ装置においては、CO
□ (炭酸ガス)、N2(窒素ガス)、He(ヘリウム
ガス)を混合させたレーザ媒質ガスを、送風機により放
電励起部に高速循環させて、陰極・陽極間にグロー放電
を発生させ、この放電によってC02を励起し、レーザ
媒質ガスのガス流と直交する方向に光軸を有する光共振
器の作用でレーザ出力を取り出している。
(Prior art) Generally, in a high-output carbon dioxide laser device, CO
□ Laser medium gas, which is a mixture of (carbon dioxide gas), N2 (nitrogen gas), and He (helium gas), is circulated at high speed through the discharge excitation section using a blower to generate a glow discharge between the cathode and anode, and this discharge C02 is excited by this, and a laser output is extracted by the action of an optical resonator having an optical axis in a direction perpendicular to the gas flow of the laser medium gas.

ところで、この様なグロー放電中では、一部のCO2分
子が分解してCOと0□が発生するため、002分子の
励起強度が低下し、レーザ出力が低下する。また、この
02分子の影響により、グロー放電が収縮してアーク放
電が発生しやすくなることが知られている。この様なア
ーク放電は、高温度・高電流密度であるjコめ、レーザ
発振を不能とするばかりでな(、C02ガスの分解をま
すます加速し、炭酸ガスレーザ装置のガスの寿命を著し
く短縮させていた。
By the way, during such a glow discharge, some CO2 molecules are decomposed to generate CO and 0□, so the excitation intensity of the 002 molecules decreases and the laser output decreases. Furthermore, it is known that due to the influence of the 02 molecules, glow discharge contracts and arc discharge becomes more likely to occur. Such arc discharge not only makes laser oscillation impossible due to its high temperature and high current density, but also accelerates the decomposition of CO2 gas and significantly shortens the life of the gas in the carbon dioxide laser device. I was letting it happen.

そこで、従来より、上記の様なガス分解の対策として、
第3図に示した様な方法が用いられていた。即ち、ガス
容器1内にグロー放電電極2a。
Therefore, as a countermeasure for the above gas decomposition,
The method shown in Figure 3 was used. That is, a glow discharge electrode 2a is provided inside the gas container 1.

2bが対向配置され、一方のグロー放電電極2aは導体
3aに固定されると同時に、電流端子4に接続されてい
る。また、他方のグロー放電電極2bは導体3bに固定
され、リード線(図示せず)により接地電位に接続され
ている。なお、ガス容器1は絶縁物から構成されている
ので、ガス容器1と電流端子4とは電気的に絶縁されて
いる。また、前記導体3bにはコンデンサ5が接続され
、さらに、側導体3a、3b間にはギャップ6が形成さ
れている。このコンデンサ5及びギャップ6は、グロー
放電電極2a、2b間のレーザガスを予備電離してグロ
ー放電を発生させるためのものである。さらに、前記ガ
ス容器1内には送風ファン7が設置され、グロー放電電
極2a、2bが形成するグロー放電部に、図中矢印8方
向にレーザガスを循環させるように構成されている。ま
た、グロー放電によって温度が上昇したレーザガスを冷
却するための熱交換器9a、9bが、前記送風ファン7
0前後に配設されている。さらに、前記ガス容器1には
、パイプ10を介してレーザガス再生器11が接続され
ている。このレーザガス再生器11の内部には、レーザ
ガス再生物質12、このレーザガス再生物質を最適な温
度条件で動作させるためのヒータコイル13及び再生さ
れたレーザガスの温度を下げるための冷却送風機14が
設置されている。
2b are arranged facing each other, and one glow discharge electrode 2a is fixed to the conductor 3a and at the same time connected to the current terminal 4. Further, the other glow discharge electrode 2b is fixed to the conductor 3b and connected to the ground potential by a lead wire (not shown). Note that since the gas container 1 is made of an insulator, the gas container 1 and the current terminal 4 are electrically insulated. Further, a capacitor 5 is connected to the conductor 3b, and a gap 6 is formed between the side conductors 3a and 3b. The capacitor 5 and the gap 6 are for pre-ionizing the laser gas between the glow discharge electrodes 2a and 2b to generate glow discharge. Furthermore, a blower fan 7 is installed in the gas container 1, and is configured to circulate laser gas in the direction of arrow 8 in the figure through the glow discharge portion formed by the glow discharge electrodes 2a and 2b. Further, heat exchangers 9a and 9b for cooling the laser gas whose temperature has increased due to glow discharge are connected to the blower fan 7.
It is placed around 0. Further, a laser gas regenerator 11 is connected to the gas container 1 via a pipe 10. Inside the laser gas regenerator 11, a laser gas regenerating material 12, a heater coil 13 for operating the laser gas regenerating material under optimal temperature conditions, and a cooling blower 14 for lowering the temperature of the regenerated laser gas are installed. There is.

この様に構成された従来の炭酸ガスレーザ装置において
は、ガス容器1中のレーザガスの一部を取り出してレー
ザガス再生器11に導き、グロー放電により分解した0
02分子を再生するようにしている。
In the conventional carbon dioxide laser device configured in this way, a part of the laser gas in the gas container 1 is taken out and guided to the laser gas regenerator 11, and the carbon dioxide gas is decomposed by glow discharge.
02 molecules are regenerated.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した様な従来の炭酸ガスレーザ装置
には、以下に述べる様な解決すべき課題があった。即ち
、グロー放電電極2a、2bにより形成される放電部に
おいて劣化したレーザガスは、前述した様にガス容器1
内を一巡して再び放電部に戻る。この時、放電部で発生
したC0102などは、レーザガス再生器11の作用で
その一部がCO2に再生されるが、残りのCO20□な
どはそのまま放電部に戻ってくる。そのため、放電部に
おけるCO2分子の励起強度が低下し、放電が不安定な
ものとなり、レーザ出力が低下する。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional carbon dioxide laser device as described above has the following problems to be solved. That is, the laser gas deteriorated in the discharge section formed by the glow discharge electrodes 2a and 2b is removed from the gas container 1 as described above.
It goes around inside and returns to the discharge section again. At this time, part of the CO102 generated in the discharge section is regenerated into CO2 by the action of the laser gas regenerator 11, but the remaining CO20□ and the like return to the discharge section as they are. Therefore, the excitation intensity of CO2 molecules in the discharge section decreases, the discharge becomes unstable, and the laser output decreases.

一方、レーザガス再生器11に導入するレーザガス量を
増加させてレーザガス再生量を増加〜させれば、放電部
に循環されるCO,O□などの量を減少させることがで
きるが、ガス容器1内を流れるレーザガス流量と同量の
レーザガスを再生するには、非常に大型なレーザガス再
生器が必要となり、また、レーザガス再生器11に接続
されるパイプ10の径も非常に大きくする必要がある。
On the other hand, if the amount of laser gas introduced into the laser gas regenerator 11 is increased to increase the amount of laser gas regenerated, it is possible to reduce the amount of CO, O□, etc. that is circulated to the discharge part. In order to regenerate the same amount of laser gas as the flow rate of the laser gas flowing through the laser gas, a very large laser gas regenerator is required, and the diameter of the pipe 10 connected to the laser gas regenerator 11 also needs to be extremely large.

その結果、ガス容器1内のレーザガス流速分布が乱れ、
放電が不安定なものとなるといった欠点があった。
As a result, the laser gas flow velocity distribution within the gas container 1 is disturbed,
There was a drawback that the discharge became unstable.

さらに、レーザガス再生物質12を最適な温度条件で動
作させるために、レーザガス再生物質12をヒータコイ
ル13を用いて加熱する必要があり、また、その結果温
度が上昇したレーザガスを冷却するために、冷却送風機
14を用いて冷却し、一定の温度まで冷却した後、ガス
容器1内にレーザガスを戻すので、装置が非常に大型化
していた。
Furthermore, in order to operate the laser gas regeneration material 12 under optimal temperature conditions, it is necessary to heat the laser gas regeneration material 12 using the heater coil 13, and in order to cool the laser gas whose temperature has increased as a result, cooling is required. Since the laser gas is cooled using the blower 14 to a certain temperature and then returned to the gas container 1, the device becomes very large.

本発明は、上記の様な問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的は、グロー放電によって分解した
C02ガス分子を容易に再生することができ、安定した
レーザ出力を得ることのできる、大出力の炭酸ガスレー
ザ装置を提供することにある。
The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to easily regenerate CO2 gas molecules decomposed by glow discharge and to obtain stable laser output. The purpose of the present invention is to provide a carbon dioxide gas laser device with high output power.

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 本発明は、放電電極を対向配置したガス容器内に、送風
ファン及び熱交換器を含むガス流路を形成し、前記放電
電極によって形成される放電部にレーザガスを供給し、
このレーザガスを励起してレーザを発生させる炭酸ガス
レーザ装置において、対向配置された放電電極の対向面
近傍に、レーザガス再生物質を配設したことを特徴とす
るものである。
[Structure of the Invention (Means for Solving the Problems) The present invention provides a system in which a gas flow path including a blower fan and a heat exchanger is formed in a gas container in which discharge electrodes are arranged facing each other, and a gas flow path is formed by the discharge electrodes. The laser gas is supplied to the discharge section,
This carbon dioxide laser device that excites the laser gas to generate laser is characterized in that a laser gas regenerating material is disposed near the facing surfaces of the discharge electrodes arranged opposite to each other.

(作用) 以上の構成を有する本発明の炭酸ガスレーザ装置によれ
ば、放電で生じたCO,O2などの活性元素を、放電電
極の対向面近傍に配設したレーザガス再生物質に直接接
触させることができるため、レーザガスの再生反応の効
率が大幅に向上される。
(Function) According to the carbon dioxide laser device of the present invention having the above configuration, active elements such as CO and O2 generated in the discharge can be brought into direct contact with the laser gas regeneration material disposed near the facing surface of the discharge electrode. As a result, the efficiency of the laser gas regeneration reaction is greatly improved.

また、ガス容器の外部にレーザガス再生器を設ける必要
がないので、装置の構成が大幅に簡略化される。
Furthermore, since there is no need to provide a laser gas regenerator outside the gas container, the configuration of the apparatus is greatly simplified.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図に基づいて
具体的に説明する。なお、第3図に示した従来型と同一
の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be specifically described based on FIGS. 1 and 2. Incidentally, the same members as those of the conventional type shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

本実施例においては、第1図及び第2図に示した様に、
対向配置されたグロー放電電極2a、2bの対向面近傍
に、表面をレーザガス再生物質20でコーティングした
編目状の絶縁ワイヤーが配設されている。その他の構成
は第3図に示した従来型と同様である。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2,
A mesh-like insulated wire whose surface is coated with a laser gas regenerating material 20 is disposed near the opposing surfaces of the glow discharge electrodes 2a and 2b arranged oppositely. The rest of the structure is the same as the conventional type shown in FIG.

この様に構成された本実施例の炭酸ガスレーザ装置にお
いては、第2図に示した様に、放電電極近傍で生じた活
性状態のC010などが、グロー放電電極2a、2bの
対向面近傍に配設された編目状のレーザガス再生物質2
0に直接接触するため、レーザガスの再生反応が効率良
く行われる。
In the carbon dioxide laser device of this embodiment configured in this way, as shown in FIG. Knitted laser gas regeneration material 2
Since the laser gas is in direct contact with zero, the regeneration reaction of the laser gas is carried out efficiently.

また、グロー放電電極は放電によって加熱され、その近
傍に配設された絶縁ワイヤーも加熱されるため、その表
面にコーティングされたレーザガス再生物質20を別個
に加熱する必要はなく、さらに、レーザガスも加熱され
ないので、従来、用いられていた冷却送風機が不要とな
る。したがって、放電部から放出されたC0102を含
むレーザガスは、直ちにCO□分子に再生されるので、
ガス容器1内を循環し、再び放電部に流入する時は、初
期状態と同じガス成分になっている。また、従来例の様
に、ガス容器1とレーザガス再生器11とを接続するパ
イプが不要となるため、レーザガス流速分布が乱れるこ
ともなく、安定した放電を点弧することができる。さら
に、生成された02分子がガス容器1内を移動する空間
が限定されて小さくなるため、ガス容器1及び容器内の
構造材料と02分子との反応が抑制され、その結果、炭
酸ガスレーザ装置の長寿命化が実現される。
Furthermore, since the glow discharge electrode is heated by discharge and the insulated wire disposed near it is also heated, there is no need to separately heat the laser gas regeneration material 20 coated on its surface, and the laser gas is also heated. Therefore, the conventionally used cooling blower becomes unnecessary. Therefore, the laser gas containing CO102 emitted from the discharge part is immediately regenerated into CO□ molecules.
When the gas circulates within the gas container 1 and flows into the discharge section again, the gas composition remains the same as in the initial state. Further, unlike the conventional example, since a pipe connecting the gas container 1 and the laser gas regenerator 11 is not required, stable discharge can be ignited without disturbing the laser gas flow velocity distribution. Furthermore, since the space in which the generated 02 molecules move within the gas container 1 is limited and becomes small, the reaction between the 02 molecules and the gas container 1 and the structural materials in the container is suppressed, and as a result, the carbon dioxide laser device Longer life is achieved.

この様に、本実施例によれば、放電部で発生するC01
02を直ちにCO2分子に再生することができ、しかも
、機器の構成が簡単で安定したガス流状態を実現できる
ため、安定した放電が得られ、炭酸ガスレーザ装置の長
寿命化、高出力化が可能となる。
In this way, according to this embodiment, C01 generated in the discharge section
02 can be immediately regenerated into CO2 molecules, and the device configuration is simple and a stable gas flow state can be achieved, so stable discharge can be obtained, making it possible to extend the life of the carbon dioxide laser device and increase its output. becomes.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、対向配置された放電電極の対向面近傍に配設される
、表面をレーザガス再生物質でコーティングした編目状
の絶縁ワイヤーの大きさ、形状、編目の間隔は、その放
電部の出力の大きさによって適宜設定することができる
。ただし、編目の間隔は、放電部における主放電を妨げ
ない大きさを確保したものでなければならない。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and the size of the mesh-like insulated wire whose surface is coated with a laser gas regenerating material, which is arranged near the opposing surface of the discharge electrodes arranged oppositely, The shape and the interval between the stitches can be set as appropriate depending on the magnitude of the output of the discharge section. However, the spacing between the stitches must be large enough not to impede the main discharge in the discharge section.

[発明の効果] 以上説明した様に、本発明によれば、対向配置された放
電電極の対向面近傍に、レーザガス再生物質を配設する
ことによって、グロー放電によって分解したCO2ガス
分子を容易に再生することができ、安定したレーザ出力
を得ることのできる、大出力の炭酸ガスレーザ装置を提
供することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, CO2 gas molecules decomposed by glow discharge can be easily removed by disposing a laser gas regenerating material near the opposing surfaces of discharge electrodes arranged oppositely. It is possible to provide a high-output carbon dioxide laser device that can be regenerated and obtain stable laser output.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の炭酸ガスレーザ装置の一実施例を示す
断面図、第2図は第1図の要部拡大斜視図、第3図は従
来の炭酸ガスレーザ装置の一例を示す断面図である。 1・・・ガス容器、2a、2b・・・グロー放電電極、
3a、3b・・・導体、4・・・電流端子、5・・・コ
ンデンサ、6・・・ギャップ、7・・・送風ファン、8
・・・ガス流方向、9a、9b・・・熱交換器、10・
・・パイプ、11・・・レーザガス再生器、12・・・
レーザガス再生物質、13・・・ヒータコイル、14・
・・冷却送風機、20・・・レーザガス再生物質。 第 図 第 図
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the carbon dioxide laser device of the present invention, FIG. 2 is an enlarged perspective view of the main part of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view showing an example of a conventional carbon dioxide laser device. . 1... Gas container, 2a, 2b... Glow discharge electrode,
3a, 3b...Conductor, 4...Current terminal, 5...Capacitor, 6...Gap, 7...Blower fan, 8
...Gas flow direction, 9a, 9b...Heat exchanger, 10.
...Pipe, 11...Laser gas regenerator, 12...
Laser gas regeneration material, 13... Heater coil, 14.
...Cooling blower, 20...Laser gas regeneration material. Figure Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 放電電極を対向配置したガス容器内に、送風ファン及び
熱交換器を含むガス流路を形成し、前記放電電極によっ
て形成される放電部にレーザガスを供給し、このレーザ
ガスを励起してレーザを発生させる炭酸ガスレーザ装置
において、 前記対向配置された放電電極の対向面近傍に、レーザガ
ス再生物質を配設したことを特徴とする炭酸ガスレーザ
装置。
[Scope of Claims] A gas flow path including a blower fan and a heat exchanger is formed in a gas container in which discharge electrodes are arranged facing each other, and a laser gas is supplied to a discharge section formed by the discharge electrodes. A carbon dioxide laser device that generates a laser beam by excitation, characterized in that a laser gas regenerating material is disposed near opposing surfaces of the discharge electrodes arranged opposite to each other.
JP2152626A 1990-06-13 1990-06-13 Carbon dioxide gas laser device Pending JPH0445587A (en)

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