JPH0482280A

JPH0482280A - 金属蒸気レーザ装置

Info

Publication number: JPH0482280A
Application number: JP19493290A
Authority: JP
Inventors: Motoo Yamaguchi; 元男山口; Akira Wada; 和田　昭; Tsuneyoshi Ohashi; 大橋　常良; Toshimitsu Yoshikawa; 吉川　利満
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1992-03-16

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、金属蒸気レーザにおけるレーザ取り出し窓の
蒸気金属による汚損防止構造に関する。

〔従来の技術〕

第４図及び第５図を用いて従来技術を説明する。

第４図において、放電管６０は断熱材８０で熱シールド
されており、放電管６０と同軸になるよう電極３１．３
２を設け、これらを容器５０と絶縁部４０で外気とは気
密性を保っている。電極３１．３２の外側には端部容器
５１．５２を設け、レーザ取り出し窓２１．２２を保持
し、これらはいずれも外気とは気密性を保っている。端
部容器５］と５２の間は、ガスを循環する配管１９０と
、絶縁筒４１で接続されていて、外気とは気密性を保っ
ている。この装置内にはバッファガスとして、ネオンガ
ス等が約数＋Ｔｏｒｒ封入されている。電極３１と３２
の間に高電圧を印加し、グロー放電を発生させ、放電エ
ネルギで装置を昇温し、放電管６０内に挿入した蒸気源
金属７０を溶融し、所定の蒸気圧に保持する。この金属
蒸気をレーザ媒質として、グロー放電で励起し、レーザ
発振条件を整える。すなわち、全反射ミラー１．半透過
ミラ２、で励起空間を挾むと、二枚のミラーの間を往復
反射する間に、レーザ光は増幅されて強くなり、その一
部が半透過ミラー２から外部に取り出されてレーザ３と
して利用される。全反射ミラー１、半透過ミラー２、を
設けずに、他の発振器で発振したレーザビームを通すこ
とにより、ビーム強度を強める増幅器として用いること
もある。

このような金属蒸気レーザでは、電極３１゜３２間の放
電管６０付近では温度が高く、金属蒸気濃度が高いが、
端部容器５１，５２、レーザ取り出し窓２１．２２近辺
は温度が低く、金属蒸気濃度はＯである。そこで金属蒸
気が放電管６０内からレーザ取り出し窓２１．２２に向
かって拡散移動し、レーザ取り出し窓２１．２２に付着
する。

その結果、レーザ光が吸収され、レーザ取り出し。

窓２１．２２から外に取り出す効率が低下する。

これを防止するため、端部容器５１．５２間に設けたガ
スを循環する配管１９０内フアン２００を設け、バッフ
ァガスを循環し、レーザ取り出し窓に向って拡散する金
属蒸気を配管工９０内の金属蒸気回収体２１０で回収す
る。

次に、第５図はレーザ取り出し窓２１と端部容器５１と
金属蒸気付着防止装置２２０からなり、右側の金属蒸気
濃度の高い領域から、レーザ取り出し窓２１に向って、
金属蒸気が拡散して来る。

これを、金属蒸気付着防止装置２２０により、レーザ取
り出し窓２１に付着するのを防ぐ。この金属蒸気付着防
止装置２２０として、従来、次に示すような方法が用い
られている。それらは、ファンを用いる方法、水冷トラ
ップを用いる方法、イオントラップ等を用いる方法であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図に示す従来技術では、循環ガスが放電管６ｏ内を
流れると、次の二つの問題が発生する。

一つは金属蒸気が放電管６０の外に排出されるため、蒸
気源金属７０の消耗寿命が短かくなることである。他の
一つは循環ガスが多量に流れると冷却効果が働き、放電
管６０の温度が下り、運転温度に保つためには外部から
放電々力を補う必要が生し、効率が低下するという問題
である。これら問題をさけるためには、循環ガスができ
るだけ放電管６０の内側を流九ないようにする必要があ
る。

即ち、放電管６０の流路抵抗に較べ、ガス循環用配管１
９０の流路抵抗が小さいことが必要条件である。放電管
６０の内径及び長さは、レーザの出力に、直接、関係す
るため、装置固有の数値である。又、レーザの発生装置
であるため筒状直管である。そこで、ガス循環用配管工
９０は放電管６０より長くなる。その結果、ガス循環用
配管１９０は内径が放電管６０の内径より大きくする必
要が生しる。装置は非常に大きなものになる欠点がある
。

又、第５図に示す従来技術では、いずれの方法も高電圧
側では、高電圧絶縁された課電設備が必要となる。又、
高温度、熱放射を受ける領域で使用するため、耐熱性の
良い構造材を用いる必要が生じるなど、設備が大きくな
る欠点と、耐熱面で高価となる欠点がある。

本発明の目的はレーザ取り出し窓に金属蒸気が付着して
、レーザの取り出し効率が低下するのを防ぐことにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、放電管６０内の金属蒸気が
レーザ取り出し窓２１に向かって濃度拡散で飛散し、レ
ーザ取り窓２１に付着する前に、バッファガスの導入、
及び、排気口近くでバッフアガスを周囲から一様に、が
っ、高速で流すことにより、端部容器壁に付着捕集する
。

〔作用〕

金属蒸気レーザは、金属を溶融蒸発させるため高い温度
で運転することになる。そのため、構造材が劣化し、不
純物ガスが発する。この不純物ガスは放電の不安定によ
る不拘−励起２反転分布低減等によるレーザ出力の低下
を防ぐためにバッファガスを循環再生、又は、置換して
いる。このバッファガスを導入口、及び、排気口の装置
内側で周方向に一様で高速度の導入及び排気を行なわせ
、端部容器壁に接触するガス流を発生させる。放電管内
で発生し、レーザ取り出し窓に拡散して来る金属蒸気を
、このガス流で端部容器壁に接触させ、金属蒸気を捕集
するので、レーザ取り比し窓を汚損から保護し、レーザ
出力の低下を防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第３図により説明
する。

第１図において、放電部は電極３１．３２と放電管６０
．断熱材８０．容器５０から構成されており、放電管６
０は断熱材８０で熱シールドされており、放電管と同軸
上に放電管の両端に一対の電極３１．３２を設けている
。電極間を接続する外周は容器５０と、電極間を電気的
に絶縁する絶縁筒４０で覆われており、外気とは気密性
を保っている。電極３１．３２の軸方内反放電管６０側
は、端部容器５１．５２を設け、その両端部にレーザ取
り出し窓２１．２２が保持している。パンファガス導入
口９１、及び、排出口９２以外は実質的に外気と気密性
を保っている。装置内には導入口９１を通してバッファ
ガス１１が送り込まれ、排出口９２からバッファガス１
２が放出されており、放電管内では数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔ
ｏｒｒになっている。

電極３１と３２の間に高電圧を印加し、グロー放電を発
生させ、放電エネルギで装置を昇温し、放電管６０内に
挿入した蒸気源金属７０を溶融し、所定の蒸気圧に保持
する。この金属蒸気をレーザ媒質として、グロー放電で
励起し、レーザ発振条件を整える。即ち、全反射ミラー
１．半透過ミラー２、で励起空間を挾むと、二枚のミラ
ー間を往復反射する間に、レーザ光は増幅されて強くな
り、その一部が半透過ミラー２から外部に取り出されて
、レーザ３として利用される。全反射ミラー１゜半透過
ミラー２、を設けずに、他の発振器で発振したレーザビ
ームを通すことにより、ビーム強度を強める増幅器とし
て用いることもある。

この金属蒸気レーザにおいて、放電管６０内は、所定温
度、所定金属蒸気濃度であるが、端部容器：５１．５２
及びレーザ取り出し窓２１．２２近辺は温度が低く、金
属蒸気の濃度はＯである。そこで金属蒸気が放電管６０
からレーザ取り出し窓２１．２２に向かって拡散移動す
る。バッファガスの導入口１１及び排気口１２の端部容
器５１゜５２内側で、周方向に一様で、高速度の導入及
び排気を行なわせると、放電管内へ向うバッファガス１
０１と、放電管内からガス排気口９２に向うバッファガ
ス流１０２と同時に、端部容器壁５１゜５２に接触する
ガス流１１１，１１２が発生する。

金属蒸気ガス流１２１，１２２をこの端部容器壁に接触
するガス流１１１，１１２に乗せ、端部容器５１．５２
の内周壁に捕集する。

第２図は、第１図におけるガス排気口９２をガス導入口
９２′として用い、排気口１４１，１４２は電極３１．
３２と放電管６０の間隔を通り、断熱材８０の両端部に
位置する部分から排出するように設ける。そして導入ガ
ス１１と１２′には圧力差を設け、圧力の高い側では、
導入ガス流１１は端部容器５１内で、放電管６０へ導入
するガス流１０１と、金属蒸気ガス流１２１を端部容器
５１の内周壁で捕集するように流れるガス流１１１とに
分れ、さらに、放電管６０に向うガス流１０１は、放電
管６０内を流れるガス流１３０と、電極３１と放電管６
０の間隙を通して、排気口１４１から外部に排出するガ
ス流１５１とに分かれる。

ガス圧の低い側では導入ガス流１２′は端部容器５２内
で、放電管６０へ導入するガス流１０２′と金属蒸気ガ
ス流１２２を端部容器５２の内周壁で捕集するように流
れるガス流１１２とに分かれ、放電管６０内に向うガス
流１０２′は放電管６０内を流れるガス流１．３０と合
流して、電極３２と放電管６０の間隙から排気口１４２
を通して、外部に排出するガス流１５２となる。

このように、ガスの導入、排気口の位置が異なる以外の
構造及び機能は第１図と全く同じである。

第３図はバンファガスの導入及び排気部の構造を示す。

（ａ）はガスの導入及び排気部を端部容器５１の内周に
、−様のスリット１７０状態に形成した場合である。（
ｂ）はガス導入及び排気部を端部容器５１の内周に小孔
１８０列の状態に形成した場合である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、レーザ本体内外に導入、又は、排気す
るパンファガスが導入部、及び、排気部で、端部容器壁
に接触するガス流により、放電管内部から拡散してくる
蒸気源金属を端部容器壁に付着捕集することができるの
で、レーザ取り出し窓に付着して、レーザ出力の低下を
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す金属蒸気レーザ装置の
断面図、第２図は本発明の応用例を示す断面図、第３図
は第１図、第２図のガス導入・排気部の拡大図、第４図
は従来の金属蒸気レーザの断面図、第５図は従来の金属
蒸気レーザの端部説明図である。１１．１２’　　・・導入ガス流、１２・・・排気ガス
流、２１．２２・レーザ取り出し窓、３１．３２　　・
電極、５１．５２・・・端部容器、６０・放電管、７０
・・蒸気源金属、９１．９２　　・カス吸排気管、１７
０電１図來５図

Claims

【特許請求の範囲】１、容器の内部に円筒状のセラミックス製放電管、前記
放電管の周囲に断熱材、前記放電管の両端に設けた前記
放電管と実質的に同軸の、一対の筒状電極、前記容器の
一部となるように前記一対の電極のさらに両端にレーザ
取り出し窓、前記窓と前記電極の間の容器壁にバッファ
ガスの導入及び排気口、前記放電管の内部に、レーザ媒
質となる金属を設け、前記金属の一部が蒸発して気体状
となつている金属蒸気を含むガスを、放電により励起す
る蒸気レーザ装置において、前記電極と前記レーザ取り
出し窓の間の前記容器壁のいずれにも、前記容器の周方
向にスリットを設け、一方を前記バッファガスの導入口
、他方を排気口としたことを特徴とする金属蒸気レーザ
装置。２、請求項１において、前記電極と前記レーザ取り出し
窓の間の空間は、前記バッファガスの導入・排気口以外
には、実質的に密封状態で、断熱材を設けている空間と
は連通していない空間となし、断熱材部の軸方向両端か
ら排気できる排気口を設け、前記電極と前記レーザ取出
し窓の間の周方向スリットは、前記バッファガスの導入
にのみ用いた蒸気レーザ装置。３、請求項１または２において、前記電極と前記レーザ
取り出し窓の間に設けた前記バッファガスの前記吸排気
口の前記スリットの代りに、複数の穴の列をあけた金属
蒸気レーザ装置。