JPH0586875B2 - - Google Patents
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- JPH0586875B2 JPH0586875B2 JP59072986A JP7298684A JPH0586875B2 JP H0586875 B2 JPH0586875 B2 JP H0586875B2 JP 59072986 A JP59072986 A JP 59072986A JP 7298684 A JP7298684 A JP 7298684A JP H0586875 B2 JPH0586875 B2 JP H0586875B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- dielectric
- gas
- laser
- electrode
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、無声放電式ガスレーザ装置の電極
構造の改良に関するものである。
構造の改良に関するものである。
無声放電式ガスレーザ装置の一例として３軸直
交型CO2レーザ装置がある。第１図、第２図およ
び第３図は従来の３軸直交型CO2レーザの電極部
の原理構成と放電状態を示すものであつて、第１
図は誘電体電極を被覆しないで使用した場合、第
２図および第３図は誘電体電極の相対向面以外の
部分をシリコンゴム系およびセラミツクパウダー
の絶縁層で覆つた場合をそれぞれ示すものであ
る。
交型CO2レーザ装置がある。第１図、第２図およ
び第３図は従来の３軸直交型CO2レーザの電極部
の原理構成と放電状態を示すものであつて、第１
図は誘電体電極を被覆しないで使用した場合、第
２図および第３図は誘電体電極の相対向面以外の
部分をシリコンゴム系およびセラミツクパウダー
の絶縁層で覆つた場合をそれぞれ示すものであ
る。
第１図において、１および２はレーザガスで、
図示のない熱交換器およびブロアを介して、放電
方向７と直交して循環されている。３は金属電極
で、それぞれ薄い誘電体４で全周を被覆されてい
る。５は冷却水、６はレーザ発振に寄与する主要
放電部の領域を示している。
図示のない熱交換器およびブロアを介して、放電
方向７と直交して循環されている。３は金属電極
で、それぞれ薄い誘電体４で全周を被覆されてい
る。５は冷却水、６はレーザ発振に寄与する主要
放電部の領域を示している。
次に以上の構成に基づいて第１図の動作につい
て説明する。まず、相対向して配設された一対の
金属電極３の間に交流高電圧が印加されると、誘
電体４を介して無声放電が発生する。この放電部
に導入されるレーザガス１中のCO2分子は励起さ
れ、ガス流方向および放電方向の双方と直交する
ように設けられた一対の図示のないミラーによつ
て形成される光共振器空間内で、上記励起された
CO2分子の誘導放出が増幅されてレーザ発振が始
まる。一方、放電によつて電極部温度が上昇する
ので、誘電体４が破壊されるのを防止するために
金属電極３の内部に冷却水５を供給する。ここ
で、金属電極３間に印加される交流電圧は、誘電
体４間の空間の放電開始電圧よりも大きいので、
図の点線で示すように誘電体４の表面のうち他方
の金属電極３の誘電体４と相対向する面の外側に
まで放電が広がる。この外側にまで広がる放電
（以下沿面放電という）により放電エネルギが主
要放電部６から外れるので、この分だけ発振効率
が低下することになる。また、この沿面放電は均
一なグロー放電でなく、収束した放電であるため
に光共振器内のレーザガス温度を上昇させて、発
振効率を著しく低下させる原因となる。この欠点
を補なう従来の対策として、第２図および第３図
に示すように誘電体４の表面のうち他方の金属電
極３の誘電体４と相対向する面以外の部分を絶縁
物で覆うものがあつた。第２図において、８は柔
軟性を有するシリコンゴム系絶縁物である。これ
らの絶縁物層に要求される性能として、(イ)放電に
基づく誘電体４の熱膨張による歪みによつて誘電
体４自身および絶縁物層が破壊されない、すなわ
ち絶縁物層が柔軟性に富むこと。(ロ)放電によつて
有機性アウトガスや水素等の不純物ガスが絶縁物
層から発生しないことであるが、上記の(ロ)の条件
に対しては、無機セメント等が望ましいが、これ
らの物質は上記(イ)の条件を満足することができな
い。
て説明する。まず、相対向して配設された一対の
金属電極３の間に交流高電圧が印加されると、誘
電体４を介して無声放電が発生する。この放電部
に導入されるレーザガス１中のCO2分子は励起さ
れ、ガス流方向および放電方向の双方と直交する
ように設けられた一対の図示のないミラーによつ
て形成される光共振器空間内で、上記励起された
CO2分子の誘導放出が増幅されてレーザ発振が始
まる。一方、放電によつて電極部温度が上昇する
ので、誘電体４が破壊されるのを防止するために
金属電極３の内部に冷却水５を供給する。ここ
で、金属電極３間に印加される交流電圧は、誘電
体４間の空間の放電開始電圧よりも大きいので、
図の点線で示すように誘電体４の表面のうち他方
の金属電極３の誘電体４と相対向する面の外側に
まで放電が広がる。この外側にまで広がる放電
（以下沿面放電という）により放電エネルギが主
要放電部６から外れるので、この分だけ発振効率
が低下することになる。また、この沿面放電は均
一なグロー放電でなく、収束した放電であるため
に光共振器内のレーザガス温度を上昇させて、発
振効率を著しく低下させる原因となる。この欠点
を補なう従来の対策として、第２図および第３図
に示すように誘電体４の表面のうち他方の金属電
極３の誘電体４と相対向する面以外の部分を絶縁
物で覆うものがあつた。第２図において、８は柔
軟性を有するシリコンゴム系絶縁物である。これ
らの絶縁物層に要求される性能として、(イ)放電に
基づく誘電体４の熱膨張による歪みによつて誘電
体４自身および絶縁物層が破壊されない、すなわ
ち絶縁物層が柔軟性に富むこと。(ロ)放電によつて
有機性アウトガスや水素等の不純物ガスが絶縁物
層から発生しないことであるが、上記の(ロ)の条件
に対しては、無機セメント等が望ましいが、これ
らの物質は上記(イ)の条件を満足することができな
い。
第３図は絶縁物としてセラミツクパウダのよう
な無機質のものを使用した例を示す。図におい
て、３，４，５および６は第２図の場合と同じ部
分で、９はセラミツクパウダ、１０は絶縁物質で
形成した枠であるが、このセラミツクパウダ９は
誘電体４に対して接着性がないので、両者間に空
間を生じて図示のように沿面放電が生じるので、
完全な対策にはならない。
な無機質のものを使用した例を示す。図におい
て、３，４，５および６は第２図の場合と同じ部
分で、９はセラミツクパウダ、１０は絶縁物質で
形成した枠であるが、このセラミツクパウダ９は
誘電体４に対して接着性がないので、両者間に空
間を生じて図示のように沿面放電が生じるので、
完全な対策にはならない。
これらのことから、現在用いられている電極
は、第２図に示すシリコンゴム系絶縁物８で誘電
体４の相対向面以外の面を厚く覆つた構造となつ
ている。しかし、シリコンゴム系絶縁物８は放電
による電子の衝撃を受けるため、少量の有機性ガ
スと水素等を発生するので、これらの不純物ガス
によつて以下に説明するCO2レーザのガス封じ切
り運転に対し大きな障害の原因となる。
は、第２図に示すシリコンゴム系絶縁物８で誘電
体４の相対向面以外の面を厚く覆つた構造となつ
ている。しかし、シリコンゴム系絶縁物８は放電
による電子の衝撃を受けるため、少量の有機性ガ
スと水素等を発生するので、これらの不純物ガス
によつて以下に説明するCO2レーザのガス封じ切
り運転に対し大きな障害の原因となる。
まず、レーザガスはCO2−CO−N2−Heの混合
ガスとして容器内に供給され、ガス封じ切り運転
されると、放電部においては下記の(a)式に示した
CO2の解離と、(b)式に示したCO2の生成との両反
応が進行する。
ガスとして容器内に供給され、ガス封じ切り運転
されると、放電部においては下記の(a)式に示した
CO2の解離と、(b)式に示したCO2の生成との両反
応が進行する。
CO2→CO＋Ｏ…(a)，CO＋Ｏ→CO2…(b)
上記(a)，(b)式で示した反応の速度が等しくなつ
た状態で各々の成分の濃度が定常値に達するので
ある。また、上記混合ガス中に初めにCOを添加
するのは、(b)式の反応を速め、CO2濃度の定常値
を高く保つ目的によるものである。しかるに、有
機性アウトガス等が微量でも発生すると、このア
ウトガスの酸化にＯ原子が消費され、これを補お
うとして上記(a)式のCO2の解離が一方的に進行し
て、CO2濃度が減少していく。この結果、長時間
のガス封じ切り運転中にレーザ出力ガ漸減する。
た状態で各々の成分の濃度が定常値に達するので
ある。また、上記混合ガス中に初めにCOを添加
するのは、(b)式の反応を速め、CO2濃度の定常値
を高く保つ目的によるものである。しかるに、有
機性アウトガス等が微量でも発生すると、このア
ウトガスの酸化にＯ原子が消費され、これを補お
うとして上記(a)式のCO2の解離が一方的に進行し
て、CO2濃度が減少していく。この結果、長時間
のガス封じ切り運転中にレーザ出力ガ漸減する。
第４図はレーザ出力と混合ガス組成中の各成分
の濃度（モル分率）の時間の経過にともなう変化
を示した線図で、時間の経過とともにCO2は減
少、COは増大するので、これにともなつてレー
ザ出力が低下していくことを示している。
の濃度（モル分率）の時間の経過にともなう変化
を示した線図で、時間の経過とともにCO2は減
少、COは増大するので、これにともなつてレー
ザ出力が低下していくことを示している。
従来の無声放電式ガスレーザ装置の電極は、以
上のように構成されているので、シリコンゴム系
絶縁物からの不純物ガス発生のため、レーザガス
の封じ切り運転が困難であるという欠点があつ
た。
上のように構成されているので、シリコンゴム系
絶縁物からの不純物ガス発生のため、レーザガス
の封じ切り運転が困難であるという欠点があつ
た。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、無声放電式のガス
レーザ装置において、各電極の誘電体の表面のう
ち他方の電極の誘電体と相対向する面以外の部分
を覆う柔軟性に富むシリコンゴム系絶縁物からな
る第１の絶縁物層の外側を、不純物ガス発生のな
い無機質絶縁物からなる第２の絶縁物層で被覆す
ることにより、放電エネルギを有効に主要放電部
に集中でき、レーザの封じ切り運転を可能とし、
さらに、放電に基づく誘電体の熱膨張による歪み
によつて誘電体自身及び絶縁物層が破壊するのを
防止したガスレーザ装置を提供するものである。
去するためになされたもので、無声放電式のガス
レーザ装置において、各電極の誘電体の表面のう
ち他方の電極の誘電体と相対向する面以外の部分
を覆う柔軟性に富むシリコンゴム系絶縁物からな
る第１の絶縁物層の外側を、不純物ガス発生のな
い無機質絶縁物からなる第２の絶縁物層で被覆す
ることにより、放電エネルギを有効に主要放電部
に集中でき、レーザの封じ切り運転を可能とし、
さらに、放電に基づく誘電体の熱膨張による歪み
によつて誘電体自身及び絶縁物層が破壊するのを
防止したガスレーザ装置を提供するものである。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第５図において、３，４，５および８は従来
例と同じ部分、１１はシリコンゴム系絶縁物８に
接着した無機質絶縁物で形成された枠で、第２の
絶縁物層（外層部）を構成している。なお、シリ
コンゴム系絶縁物８は第１の絶縁物層（内層部）
を構成している。
る。第５図において、３，４，５および８は従来
例と同じ部分、１１はシリコンゴム系絶縁物８に
接着した無機質絶縁物で形成された枠で、第２の
絶縁物層（外層部）を構成している。なお、シリ
コンゴム系絶縁物８は第１の絶縁物層（内層部）
を構成している。
以上の構成に基づくこの発明の作用を説明す
る。シリコンゴム系絶縁物８は図で明らかのよう
に放電部に露出されてなく、一部分放電部に接す
る枠１１は無機質絶縁物で形成されているので、
従来例のような放電の影響で不純物ガスが発生す
ることは全くなくなる。
る。シリコンゴム系絶縁物８は図で明らかのよう
に放電部に露出されてなく、一部分放電部に接す
る枠１１は無機質絶縁物で形成されているので、
従来例のような放電の影響で不純物ガスが発生す
ることは全くなくなる。
第７図は上記実施例で実験を行ない、レーザ出
力と混合ガス組成中の各成分との時間の経過に伴
う変化を求めた結果を示した線図で、連続運転を
行なつてもCO2のモル分率は定常状態を保持し、
100時間経過後でもレーザ出力の低下は僅かに４
％であつた。
力と混合ガス組成中の各成分との時間の経過に伴
う変化を求めた結果を示した線図で、連続運転を
行なつてもCO2のモル分率は定常状態を保持し、
100時間経過後でもレーザ出力の低下は僅かに４
％であつた。
なお、上記実施例では誘電体４を覆うシリコン
ゴム系絶縁物８に無機質絶縁体１１を接着した例
を説明したが、第６図に示すように金属電極３と
誘電体とを無機質絶縁体１１内に定置してから、
シリコンゴム系絶縁物８を流し込んでモールドす
る形成方法のものでもよく、上記実施例と同様の
効果を奏する。
ゴム系絶縁物８に無機質絶縁体１１を接着した例
を説明したが、第６図に示すように金属電極３と
誘電体とを無機質絶縁体１１内に定置してから、
シリコンゴム系絶縁物８を流し込んでモールドす
る形成方法のものでもよく、上記実施例と同様の
効果を奏する。
以上のようにこの発明によれば、各電極の誘電
体の表面のうち他方の電極の誘電体と相対向する
面以上の部分を覆うシリコンゴム系絶縁物からな
る第１の絶縁物層の外側を、無機質絶縁物からな
る第２の絶縁物層で被覆したから、放電エネルギ
を効率よく主要放電部に集中でき、連続して長時
間のガス封じ切り運転を行つても、レーザ出力の
減少がほとんど無く、さらに、放電に基づく誘電
体の熱膨張による歪みによつて誘電体自身及び絶
縁物層が破壊するのを防止できる無声放電式のガ
スレーザ装置が得られる効果がある。
体の表面のうち他方の電極の誘電体と相対向する
面以上の部分を覆うシリコンゴム系絶縁物からな
る第１の絶縁物層の外側を、無機質絶縁物からな
る第２の絶縁物層で被覆したから、放電エネルギ
を効率よく主要放電部に集中でき、連続して長時
間のガス封じ切り運転を行つても、レーザ出力の
減少がほとんど無く、さらに、放電に基づく誘電
体の熱膨張による歪みによつて誘電体自身及び絶
縁物層が破壊するのを防止できる無声放電式のガ
スレーザ装置が得られる効果がある。
第１図、第２図および第３図は従来の３軸直交
形CO2レーザの電極部を示す構成図、第４図は第
１図、第２図および第３図におけるレーザ出力と
各ガスのモル分率との変化を示す特性図、第５図
はこの発明の一実施例を示す構成図、第６図はこ
の発明の他の実施例を示す構成図、第７図はこの
発明によるレーザ出力と各ガスのモル分率との変
化を示す特性図である。 図において、１，２はレーザガスの流れ、３は
金属電極、４は誘電体、５は冷却水、６は主要放
電部、７は放電方向、８はシリコンゴム系絶縁
物、９はセラミツクパウダ、１０は絶縁体、１１
は無機質絶縁体である。なお 図中同一符号は同
一部分又は相当部分を示すものとする。
形CO2レーザの電極部を示す構成図、第４図は第
１図、第２図および第３図におけるレーザ出力と
各ガスのモル分率との変化を示す特性図、第５図
はこの発明の一実施例を示す構成図、第６図はこ
の発明の他の実施例を示す構成図、第７図はこの
発明によるレーザ出力と各ガスのモル分率との変
化を示す特性図である。 図において、１，２はレーザガスの流れ、３は
金属電極、４は誘電体、５は冷却水、６は主要放
電部、７は放電方向、８はシリコンゴム系絶縁
物、９はセラミツクパウダ、１０は絶縁体、１１
は無機質絶縁体である。なお 図中同一符号は同
一部分又は相当部分を示すものとする。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対向して配設された夫々が誘電体で被覆され
た一対の電極間に、交流電圧を印加して両電極間
の放電部に放電を発生させ、この放電をレーザ励
起源とするガスレーザ装置において、 各電極の誘電体の表面のうち他方の電極の誘電
体と相対向する面以外の部分を覆うシリコンゴム
系絶縁物からなる第１の絶縁物層の外側を、無機
質絶縁物からなる第２の絶縁物層で被覆したこと
を特徴とするガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072986A JPS60217675A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | ガスレ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072986A JPS60217675A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | ガスレ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60217675A JPS60217675A (ja) | 1985-10-31 |
| JPH0586875B2 true JPH0586875B2 (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=13505220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59072986A Granted JPS60217675A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | ガスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60217675A (ja) |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP59072986A patent/JPS60217675A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60217675A (ja) | 1985-10-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |