JPH071810Y2 - ガスレ−ザ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案はレーザ発振管内にガスを低圧状態で流通させ
ながら発振動作を行わせる構成のガスレーザ装置に関す
るものである。

「従来の技術」 この種のガスレーザ装置を安定に動作させるには、レー
ザ発振管内のガスを一定圧力かつ一定流量で流通させて
おくことが重要な条件の一つである。

所要のガス圧力が大気圧よりも低いため、一般的には第
６図のようにガスボンベ１からレーザ発振器２内のレー
ザ発振管３に供給されるガスをその排出側から真空ポン
プ４で吸引し、レーザ発振管３と真空ポンプ４の間にニ
ードルバルブ５を介在させ、このニードルバルブ５の開
度を調整することによって、レーザ発振管１内の圧力を
規定値に設定する。

一方、ガスボンベ１とレーザ発振管３の間は、レギュレ
ータ６を介在させただけでは、普通のレギュレータでは
原理上、大気圧以下に設定できる構造になっていないた
め、レギュレータ６とレーザ発振管３との間にもニード
ルバルブ７を介在させて圧力と流量とを調整する構成に
せざるを得ない。

「考案が解決しようとする問題点」 こうした構成によるものでは、レーザ発振管３のガス供
給側と排出側とにある二つのニードルバルブ５と７とを
交互に入念に調整しながら、ガスの圧力と流量とを所要
の規定値に設定するという面倒な作業を、使用開始の都
度、行わなければならない不都合がある。更にまた従来
のものは使用停止状態ではガス流路が大気に開放される
ため、レーザ発振管には空気が入り込むことになる。こ
のために次回の使用に当たってはレーザ発振管３内の雑
気体を排除する目的でかなり長い時間ガスを流し続ける
作業が必要となり、ガスの使用量が多くなる不都合もあ
る。ガスレーザ装置の分野ではこうした不都合を解消し
たものの提供が期待されているという問題点がある。

「問題点を解決するための手段」 この考案はガスの供給側に真空レギュレータを、また排
気側に定流量コントローラを介在させて、レーザ発振管
内の圧力調整を真空レギュレータによって行い、流量調
整を定流量コントローラによって行わせるように構成す
ることにより、圧力調整と流量調整との相互の影響を除
去して上記の問題点を解決し得るようにしたものであ
る。

「実施例」 以下に実施例を図面により説明する。

第１図において、ガスボンベ１は、例えばN₂ガスを収納
したボンベ100と、ガスの排出を制御するための手動開
閉弁101,ボンベ内圧力表示用の圧力計102,排出側圧力表
示用の圧力計103などで構成された市販の一般的形態の
ものである。

ガス制御器200は、ガスボンベ１から供給されるガスを
後記のレーザ発振管３に低圧で流通させるための制御を
行う部分で、ガスを供給する側の供給系202とガスを吸
引して排出する側の吸引系201とを一体に組み合わせた
もので、供給系202は真空レギュレータ209を主体にして
構成され、吸引系201は定流量コントローラ204と真空ポ
ンプ203を主体にして構成されている。

真空レギュレータ209は、ガスボンベ１から与えられた
ガスを一定の低圧状態に調整してレーザ発振管３に供給
する圧力調整器で、例えばダイアフラム式の減圧調整弁
構造の圧力調整器であり、具体的には、例えば図中に示
す値のような圧力値の調整を得るものであり、その排出
側の気圧を真空計205で表示することによりレーザ発振
管３内のガス圧力を監視できるようにしてある。

真空ポンプ203は、レーザ発振管３に与えられたガスを
流通させるために排出側を真空状態にして吸引排出する
もので、その排出量を途中に介在させた定流量コントロ
ーラ204によって調整できるようにしてある。

定流量コントローラ204は、ガスの流通量を所定値に設
定するための流量調整器で、ガスの排出側と供給側との
差圧を一定にするダイアフラムつきの流量調整弁であ
り、その排出側と真空ポンプ203の吸入側とを結ぶ経路
の分岐経路にリーク弁を設けて、真空ポンプ203の運転
停止時にリーク弁207を開いて経路を大気圧に解放する
ことにより、真空ポンプ203内のポンプ油が定流量コン
トローラ204に吸い込まれる弊害を防止してある。

リーク弁207は、例えば電磁開閉弁であり、真空ポンプ2
03に動作用電源を与えるための動作スイッチ215によっ
て連動され、真空ポンプ203の運転時は閉じ、停止時は
開くように動作する。

ガス制御器200のガスボンベ１からのガス供給口部分と
真空レギュレータ209との間及び定流量コントローラ204
の排出側とリーク弁207の手前との間に電磁開閉弁によ
る流止弁251,252を設け、使用時は開き、休止時は閉じ
る操作を動作スイッチ215によって連動させることによ
り、初回起動時のみレーザ発振管３内の雑気体清浄化の
ためのガス流通動作を自動的に行わせ、次回以降は真空
レギュレータ209,レーザ発振管3,定流量コントローラ20
4の間にガスを封ずるようにして、ガス使用量節減型に
構成する。

ガスボンベ1,ガス制御器200,レーザ発振器300間のガス
経路は、各部の所要点に設けた第１ガス接栓213,第２ガ
ス接栓212,第３ガス接栓208を介して各連絡管403,402,4
01により接続して、運搬時に便利なように、各部別に分
解可能にしてある。

各連絡管403,402,401はガスと反応しない材質の屈曲可
能な管で、例えばポリアミド系樹脂材のチューブであ
る。

レーザ発振器300は、レーザ発振管３と、このレーザ発
振管３内に設けた複数の電極間に放電を行わせることに
よりレーザ光LSを発生させるための高圧電源部304とそ
のトリガー回路305を一体に組み合わせたもので、具体
的には、例えば後記のような構造のものである。

レーザ発振器300の具体的な構造を第２図乃至第４図を
用いて説明する。

レーザ発振管３は例えばセラミックのような絶縁管301
と、この絶縁管301の周縁に植設した板状端子301A,301B
と、絶縁管301の両端の開口面を閉塞する例えば合成石
英ガラスのような透明ガラス板306A,306Bと、絶縁管301
の内部に第３図に示すように装着され板状端子301A,301
Bに電気的に導通して支持された一対の放電電極307A,30
7Bと、一方の放電電極307Bに電気的に接続され、他方の
放電電極307Aに近接して配置された予備電離電極308と
によって構成される。

レーザ発振管３の一方の透明ガラス板306Bと対向して反
射鏡309を配置し、この反射鏡309によってレーザ光を反
射させることによって他方の透明ガラス板306Aからレー
ザ光LSが取り出される。なお透明ガラス板306A,306Bに
はアース基板315に植設したアース導体310を接触させ、
このアース導体310を通じて透明ガラス板306A,306Bに帯
電する電荷を放電させることによって透明ガラス板306
A,306Bにホコリ等が吸着され、その透明度が低下する現
象を阻止する構造としている。

311,312はそれぞれ高圧コンデンサを示す。この例では
この高圧コンデンサ311,312によってレーザ発振管３を
アース基板315上に支持する構造とした場合を示す。つ
まり高圧コンデンサ311及び312は互いに絶縁された一対
の棒状端子313を有し、この棒状端子313の各先端面に雌
ネジ孔が形成され、この雌ネジ孔にビス314を螺入して
レーザ発振管３の板上端子301A,301Bに高圧コンデンサ3
11と312それぞれにこの例では４個ずつ固定し、これら
４個の高圧コンデンサ311,312の他方の棒状端子はアー
ス基板315に固定する。このようにしてレーザ発振管３
はアース基板315に対して絶縁した状態で支持される。

板状端子301Aには導電板316を通じてスパークギャップ
スイッチ317が接続される。またこのスパークギャップ
スイッチ317と板状端子316の接続点に高圧電源部304か
ら高電圧がリード線318を通じて与えられる。

スパークギャップスイッチ317のトリガ入力端子317Aに
はトリガ回路305からトリガ信号が入力される。トリガ
信号は０〜20Hzに繰返周波数が設定できるように構成さ
れ、トリガ信号の供給ごとにレーザ光が照射される。

レーザ光の発振現象を第４図に示す電気回路によって説
明する。第４図に示す容量C_AとC_Bはそれぞれレーザ発振
管３の板状端子301A,301Bに接続した高圧コンデンサ311
と312の並列容量を示す。これらの並列容量C_A,C_Bは一端
がそれぞれ板状端子301A,301Bに接続され、他端がアー
ス基板315を介して共通接続される。板状端子301A,301B
には抵抗器319を接続し、この抵抗器319の接続によって
容量C_AとC_Bに同極性の高電圧＋HVが充電される。

容量C_Bには並列にスパークギャップスイッチ317が接続
され、導電板316とアース基板315の間に高圧電源部304
から高電圧＋HVが与えられる。この高電圧＋HVは例えば
＋18KV程度に選定される。

スパークギャップスイッチ317のトリガ入力端子317Aに
はトリガ回路305からトリガ信号が入力される。このト
リガ信号の入力によって容量C_Bの電荷が瞬時に放電され
る。この放電時に高圧電源部304と導電板316の間を接続
するリード線318等のインダクタンス成分と容量C_Bの間
で共振現象が生じ、この共振現象によって容量C_Bの充電
電圧は第５図Ａに示すように瞬時に逆転し、この充電電
圧の逆転によって第５図Ｂに示すように放電電極307Aと
307Bの間に２倍の高電圧＋2HVが与えられる。この２倍
の高電圧＋2HVが与えられた時点でレーザ発振管３はレ
ーザ光LSを出力する。

「変形実施例」 この考案は次のような変形実施が可能である。

（１）ガスボンベ１を小容量の小型のものにしてガス制
御器200内に収納し、短時間用途の携帯型に構成する。

（２）真空レギュレータ209と定流量コントローラ204と
のそれぞれにバイパス経路209A,204Aとその開閉用の電
磁開閉弁209A1,209A2,204A1,204A2を設け、これらを瞬
時的な短時間だけ開閉操作するタイマー215Aを動作スイ
ッチ215によって初回起動時のみ動作させ、レーザ発振
管３内の雑気体排除時間を短縮させるようにして、瞬時
起動型に構成する。

（３）ガス制御器200とレーザ発振器300とを一体にして
形成する。

「考案の効果」 この考案によればレーザ発振管内の圧力調整を真空レギ
ュレータによって行い、流量調整を定流量コントローラ
によって行わせるように構成されているため、従来のニ
ードルバルブによる場合のような圧力調整と流量調整と
の相互影響がなくなり、これらの調整部分の制御調整を
製造時の初回設定のみで済ませられ、従来のように使用
者が使用の都度この調整する作業が不要になる。

またこれによってガスの制御系と真空ポンプなどのガス
供給系を一つの箱体に収容したガス制御器として小型軽
便化することが可能になるなど、使用者にとって使用・
運搬ともに至極便利な装置を提供できる特長がある。

更にこの考案では真空レギュレータ209の上流側及び定
流量コントローラ204の下流側に流止弁251と252を設
け、この流止弁251,252を真空ポンプの停止に連動して
流路を遮断する構造としたから、次回以降は真空レギュ
レータ209,レーザ発振管3,定流量コントローラ204の間
にガスを封ずることができる。この結果、レーザ発振管
３内の雑気体清浄化のためのガス流通動作は２回目以降
は必要がなくなり、ガス使用量節減効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す系統図、第２図はこ
の考案に用いるレーザ発振管の構造の一例を説明するた
めの斜視図、第３図はこの考案に用いたレーザ発振管の
内部構造を説明するための断面図、第４図はレーザ発振
管の電気的な接続構造を説明するための接続図、第５図
はレーザ発振管の動作を説明するための波形図、第６図
は従来の技術を説明するための配置図である。 1:ガスボンベ、3:レーザ発振管、200:ガス制御器、201:
ガス吸引系、202:ガス供給系、203:真空ポンプ、204:定
流量コントローラ、205:真空計、206:遮断弁、207:リー
クバルブ、208:吸引口、209:真空レギュレータ、211:遮
断弁、212:ガス出口、213:ガス入口、300:レーザ発振
器、302:ガス吐出口、303:ガス供給口、304:高圧電源
部、305:トリガ回路、309:反射鏡。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】A.ボンベに接続される第１ガス接栓と、レ
   ーザ発振管のガス供給口に接続される第２ガス接栓と、
   これら第１及び第２ガス接栓の間に接続された真空レギ
   ュレータ及びこの真空レギュレータと上記第１ガス接栓
   との間に接続され後記真空ポンプの起動に連動して流路
   を開く流止弁とを具備して構成したガス供給系と、 B.レーザ発振管のガス排出口に接続される第３ガス接栓
   と、この第３ガス接栓に接続されレーザ発振管を通じて
   上記ボンベからのガスを吸引する真空ポンプと、この真
   空ポンプと上記第３ガス接栓との間に接続され真空ボン
   プで吸引されるガスの流量を一定流量となるように制御
   する定流量コントローラと、この定流量コントローラと
   上記真空ポンプとの間に接続され真空ポンプの起動に連
   動して流路を開に制御する流止弁と、上記真空ポンプの
   吸引口と大気との間に接続され、真空ポンプの停止時に
   真空ポンプの吸引口を大気に連通させるリーク弁とによ
   って構成したガス排出系と、 C.上記ガス供給系とガス排出系とを一体に収納した箱体
   と、 によって構成したことを特徴とするガスレーザ装置。