JPH07183600A - ガスレ−ザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は放電空間部を均一に予備電離して主
放電を点弧させることで、高出力のレ−ザ光を安定して
発生させることができるようにしたガスレ−ザ装置を提
供することにある。 【構成】ガスレ−ザ媒質を放電励起してレ−ザ光を発生
させるガスレ−ザ装置において、上記ガスレ−ザ媒質が
収容されたレ−ザ管１と、このレ−ザ管内に対向して配
設された陰極２１と陽極３とからなる主電極と、上記陰
極と陽極との間の放電空間部１０を上記主電極で発生す
る主放電に先立って予備電離する予備電離手段とを具備
し、上記主電極の陰極と陽極のいずれか一方の電極は、
外周面の少なくとも他方の電極に対向する部分に空孔２
１ｂを有する金属部材２１ｃが設けられた筒状の誘電体
２１ａからなり、上記予備電離手段は両端が他方の電極
に接続されるとともに中途部が上記誘電体内に挿通され
た金属線３１ａからなるコロナ電極としたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はガスレ−ザ媒質を放電
励起してレ−ザ光を発生させるガスレ−ザ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガスレ−ザ装置は、ガスレ−ザ
媒質が収容されたレ−ザ管内に主電極を構成する陰極と
陽極とが離間対向して配置され、これらの間の放電空間
部に主放電を点弧させることによって上記ガスレ−ザ媒
質を励起してレ−ザ光を発生させるようになっている。

【０００３】上記放電空間部に主放電を点弧させるに先
立ち、その放電空間部に主放電が均一に点弧しやすいよ
う、上記放電空間部は予備電離される。上記レ−ザ管に
窒素ガスを所定の圧力で封入した窒素ガスレ−ザ装置に
おいては、放電空間部の予備電離をコロナ放電で行うよ
うにしたものが知られている。

【０００４】図５と図６にそのような従来の窒素ガスレ
−ザ装置を示す。すなわち、同図中１はガスレ−ザ媒質
としての窒素ガスが封入された気密構造のレ−ザ管であ
る。このレ−ザ管１内には主電極を形成する陰極２と陽
極３とが上下方向に離間対向して配置されている。この
陽極２と陰極３との間には容量移行型の制御回路４によ
って後述するごとく主放電が点弧される。

【０００５】上記制御回路４は直流の高圧電源５を有す
る。この高圧電源５にはギャップスイッチ６が並列に接
続され、またマイナス側には充電コンデンサ７を介して
上記陰極２およびインダクタンス８が接続されている。
上記陽極３は上記高圧電源５のア−ス側に接続されてい
る。上記インダクタンス８にはピ−キングコンデンサ９
が並列に接続されている。

【０００６】上記ギャップスイッチ６は、所定の間隔で
離間した一対の電極６ａおよびこれら電極間に設けられ
たトリガ電極６ｂを有し、このトリガ電極６ｂに２０ｋ
Ｖ程度のパルス電圧が印加されることで、一対の電極６
ａ間がア−ク放電し短絡するようになっている。

【０００７】上記陰極２と陽極３との間の放電空間部１
０を予備電離するための予備電離手段は一対のコロナ電
極１１からなる。このコロナ電極１１は、図６に示すよ
うにコ字状に曲成された銅線などの金属線１１ａおよび
この金属線１１ａが挿通されたガラス製の誘電管１１ｂ
から形成されている。

【０００８】一対のコロナ電極１１は、陽極３の幅方向
両側に設けられ、各金属線１１ａの両端が上記陽極３の
長手方向両端に電気的に接続されているとともに、両側
部は主電極２、３の幅方向外方へ湾曲している。

【０００９】このような構成において、高圧電源５が作
動すると、充電コンデンサ７とインダクタンス８とのＬ
Ｃ回路によって充電コンデンサ７に電荷が貯えられる。
所定のタイミングでトリガ電極６ｂにパルス電圧が印加
されると、ギャップスイッチ６が閉じ、充電コンデンサ
７に貯えられた電荷がピ−キングコンデンサ９に移行
し、また陰極２と陽極３とに高電圧が充電される。

【００１０】それと同時に、陰極２とコロナ電極１１の
コ字状の中間部との間に電子が流れ、その電子によって
陰極２の幅方向両側にコロナ放電が発生する。それによ
って、放電空間部１０が予備電離され、陰極２と陽極３
との間のインピ−ダンスが低下するから、これら電極間
にグロ−放電が点弧され、そのグロ−放電で窒素ガスが
励起されてレ−ザ光が発生するようになっている。

【００１１】ところで、このような構成によると、予備
電離のためのグロ−放電は陰極２のコロナ電極１１と対
向する限られた領域、つまり陰極２の幅方向両側部分の
みでしか発生しない。そのため、放電空間部１０はコロ
ナ放電によって全体が均一に予備電離されずらいから、
その予備電離によって上記放電空間部１０で点弧される
主放電の均一性も低下し、レ−ザ出力が低下するという
ことがあった。また、コロナ電極１１が図５に示すよう
に主電極の幅方向外方へ湾曲した形状であるため、レ−
ザ管１の幅寸法を小さくすることができないということ
もあった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のガ
スレ−ザ装置は放電空間部を予備電離するコロナ放電が
主電極の一部の領域でしか発生しないため、主放電の均
一性が低下し、それによってレ−ザ出力の低下を招くと
いうことがあった。

【００１３】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、放電空間部をコロナ放電
によって均一に予備電離できるようにしたガスレ−ザ装
置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、ガスレ−ザ媒質を放電励起してレ−ザ光
を発生させるガスレ−ザ装置において、上記ガスレ−ザ
媒質が収容されたレ−ザ管と、このレ−ザ管内に対向し
て配設された陰極と陽極とからなる主電極と、上記陰極
と陽極との間の放電空間部を上記主電極で発生する主放
電に先立って予備電離する予備電離手段とを具備し、上
記主電極の陰極と陽極のいずれか一方の電極は、外周面
の少なくとも他方の電極に対向する部分に空孔を有する
金属部材が設けられた円筒状の誘電体からなり、上記予
備電離手段は両端が他方の電極に接続されるとともに中
途部が上記誘電体内に挿通された金属線からなるコロナ
電極としたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記構成によれば、コロナ電極と一方の電極を
形成する金属部材との間にコロナ放電が均一に点弧さ
れ、そのコロナ放電により発生した電子が上記金属部材
に形成された空孔を通過して放電空間部を均一に予備電
離することになる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１乃至図３を
参照して説明する。なお、図５と図６に示す従来構造と
同一部分には同一記号を付して説明を省略する。この発
明のガスレ−ザ装置は陰極とコロナ電極が従来構造と異
なる。すなわち、陰極２１は耐熱ガラスやアルミナセラ
ミックスを両端面が円筒状に形成した誘電体２１ａの外
周面に空孔２１ｂを有する金属部材２１ｃが設けられて
なる。

【００１７】上記誘電体２１ａは両端面が閉塞されてい
て、その両端面の中心部には通孔２１ｄが形成されてい
る。上記金属部材２１ｃは上記誘電体２１ａの外周面全
体にニッケルまたは銅などの金属をメッシュ状にスパタ
ッリングして形成されていてその金属部材２１ｃが制御
回路４に電気的に接続されている。

【００１８】上記金属部材２１ｃは誘電体２１ａの外周
面の全体に設けたが、それに代わり、上記誘電体２１ａ
の陽極３に対向する側の半周だけに設けるようにしても
よく、またスパッタリングによらず、空孔２１ｂが孔あ
け加工された帯状の金属を螺旋状に巻き付けたり、さら
には筒状の金属メッシュを外嵌させるなどしてもよい。

【００１９】一方、コロナ電極３１は直径０．５mm程度
の、上記陽極３と同じ材質であるニッケルの金属線３１
ａからなり、この金属線３１ａはほぼコ字状に曲成され
ている。この金属線３１ａは両端が上記陽極３の長手方
向両端面に溶接され、中途部が上記誘電体２１ａの内部
にその両端面の通孔２１ｄから挿通されている。したが
って、金属線３１ａの中途部は上記誘電体２１ａの径方
向ほぼ中心に位置している。

【００２０】なお、金属線３１ａの上記誘電体２１ａの
外部に突出した両端部分は、従来構造と同様、ガラス製
の誘電菅１１ｂの挿通させるようにしてもよい。このよ
うな構成のガスレ−ザ装置によれば、コロナ電極３１の
金属線３１ａと、陰極２１の誘電体２１ａとの間に予備
電離のための電圧が印加されると、これらの間にコロナ
放電が点弧される。図３に示すように、このコロナ放電
により発生した電子Ｅは、上記金属部材２１ｂに形成さ
れた空孔２１ｂを透過する。

【００２１】上記金属部材２１ｃの陽極３と対向する、
周方向ほぼ１８０度の範囲の空孔２１ｃを透過した電子
Ｅは、陰極２１と陽極３との間の放電空間部１０に流出
し、その放電空間部１０を予備電離する。つまり、周方
向ほぼ１８０度の範囲の空孔２１ｃを透過した電子Ｅ
は、図１と図３にＷで示す放電空間部１０の幅方向全体
をほぼ均一に予備電離することになる。

【００２２】コロナ放電により発生した電子Ｅにより、
放電空間部１０がほぼ均一に予備電離されれば、それに
続いて陰極２１と陽極３との間で点弧される主放電（グ
ロ−放電）も放電空間部１０の全体で均一に点弧される
から、その主放電によってレ−ザ光を安定した、高出力
で発生させることができる。

【００２３】また、コロナ電極３１の金属線３１ａが陰
極２１の誘電体２１ａの中心部に挿通されていること
で、上記金属線３１ａから、上記誘電体２１ａの外周面
に設けられた金属部材２１ｃまでの距離は周方向のどの
位置でもほぼ同じとなっている。そのため、上記金属線
３１ａと上記金属部材２１ｃとの間で発生するコロナ放
電の強度が陰極２１の周方向において均一となるから、
そのことによっても放電空間部１０の幅Ｗの方向が均一
に予備電離されることになる。

【００２４】なお、金属部材としては、図４に示すよう
に、ニッケルや銅などの材料を、あらかじめ筒状に形成
し、その周壁に多数の空孔４１ａが穿設された金属筒４
１とし、その金属筒４１を同図に鎖線で示す誘電体２１
ａに外嵌させるようにしてもよい。

【００２５】上記金属筒４１を形成する材料の厚さを〜
０．３mm、空孔４１ａの形状を直径〜１００μｍ、開口
率を５０％として使用して実験したところ、高い出力の
レ−ザ光を安定して得ることができた。

【００２６】なお、陰極の形状は円筒状に限られず、半
円筒状や楕円状などであってもよく、要は筒状であれば
上記一実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができ、ま
た、金属部材は筒状の全周に設けず、陽極と対向する約
半周だけに設けるようにしてもよい。さらに、ガスレ−
ザ装置としては、窒素ガスレ−ザ装置に限られず、エキ
シマレ−ザやＴＥＡＣＯ₂ レ−ザなどであっても、この
発明を適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、主電極を
形成する陰極と陽極のいずれか一方の電極は、その外周
面の少なくとも他方の電極に対向する部分に空孔を有す
る金属部材が設けられた筒状の誘電体から形成し、放電
空間部を予備電離する予備電離手段は、両端が他方の電
極に接続されるとともに中途部が上記誘電体内に挿通さ
れた金属線からなるコロナ電極とした。

【００２８】そのため、上記金属部材と上記金属線との
間のコロナ放電によって発生する電子は上記金属部材の
空孔を透過して放電空間部全体をほぼ均一に予備電離す
ることになる。その結果、予備電離に続いて陰極と陽極
との間で点弧される主放電も均一に点弧されるから、高
出力のレ−ザ光を安定的に発生させることができる。ま
た、コロナ電極を主電極の幅方向に突出させずにすむか
ら、レ−ザ管の幅方向の寸法を小さくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のガスレ−ザ装置の構成
図。

【図２】同じく陰極と陽極との配置状態の斜視図。

【図３】同じく陰極の拡大断面図。

【図４】この発明の他の実施例を示す陰極の金属部材の
側面図。

【図５】従来のガスレ−ザ装置の構成図。

【図６】同じく陰極と陽極との配置状態の斜視図。

【符号の説明】

１…レ−ザ管、３…陽極、１０…放電空間部、２１…陰
極、２１ａ…誘電体、２１ｂ…空孔、２１ｃ…金属部
材、３１…コロナ電極、３１ａ…金属線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスレ−ザ媒質を放電励起してレ−ザ光
   を発生させるガスレ−ザ装置において、 上記ガスレ−ザ媒質が収容されたレ−ザ管と、このレ−
   ザ管内に対向して配設された陰極と陽極とからなる主電
   極と、上記陰極と陽極との間の放電空間部を上記主電極
   で発生する主放電に先立って予備電離する予備電離手段
   とを具備し、 上記主電極の陰極と陽極のいずれか一方の電極は、外周
   面の少なくとも他方の電極に対向する部分に空孔を有す
   る金属部材が設けられた筒状の誘電体からなり、上記予
   備電離手段は両端が他方の電極に接続されるとともに中
   途部が上記誘電体内に挿通された金属線からなるコロナ
   電極としたことを特徴とするガスレ−ザ装置。
2. 【請求項２】 上記金属部材は、一方の電極の円筒状の
   誘電体の外周面に金属をスパッタリングして形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載のガスレ−ザ装置。
3. 【請求項３】 上記誘電体は円筒状であることを特徴と
   する請求項１記載のガスレ−ザ装置。