JPH0732293B2 - Ｃｏ２レーザーに用いるガス及びｃｏ２レーザーによる作業方法 - Google Patents
Ｃｏ２レーザーに用いるガス及びｃｏ２レーザーによる作業方法Info
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- JPH0732293B2 JPH0732293B2 JP1510492A JP51049289A JPH0732293B2 JP H0732293 B2 JPH0732293 B2 JP H0732293B2 JP 1510492 A JP1510492 A JP 1510492A JP 51049289 A JP51049289 A JP 51049289A JP H0732293 B2 JPH0732293 B2 JP H0732293B2
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- 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
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、CO2レーザーに用いるガス、すなわち少なく
ともヘリウム、窒素及び二酸化炭素（CO2）を成分とし
て含み、活性媒体としていわゆるCO2レーザーの空洞内
に導入されるべきガスに関する。
ともヘリウム、窒素及び二酸化炭素（CO2）を成分とし
て含み、活性媒体としていわゆるCO2レーザーの空洞内
に導入されるべきガスに関する。
（従来の技術） 実際に市場には、２種類の品質のガスが存在し、いわゆ
る“工業用グレード”のガスの保証純度は一般に99.5％
付近であり、“科学用グレード”のガスの保証純度は一
般に99.995％又はそれ以上である。
る“工業用グレード”のガスの保証純度は一般に99.5％
付近であり、“科学用グレード”のガスの保証純度は一
般に99.995％又はそれ以上である。
工業用グレードのガスは、レーザー用には精製不十分で
あり、レーザー用ガスとしては、科学用グレードのガス
が用いられ、これは非常にコストが高いという欠点があ
る。
あり、レーザー用ガスとしては、科学用グレードのガス
が用いられ、これは非常にコストが高いという欠点があ
る。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、より経済的なガス、特にCO2レーザーに適用
できるガスを供給することを目的としている。
できるガスを供給することを目的としている。
本発明はまた、上に規定したようなレーザー用ガスをレ
ーザーの空洞内に導入するCO2レーザーによる作業方法
も目的としている。
ーザーの空洞内に導入するCO2レーザーによる作業方法
も目的としている。
（課題を解決するための手段） このために本発明によるガスは、第１の態様によれば、
少なくともヘリウム、窒素及びCO2、を含むあらかじめ
混合されたレーザー用ガスで、これらの各ガスが、99.9
95％以下の純度、5vpm（百万分の１容積単位）以下の水
分含量及び5vpm以下の炭化水素総含量を有することを特
徴としている。
少なくともヘリウム、窒素及びCO2、を含むあらかじめ
混合されたレーザー用ガスで、これらの各ガスが、99.9
95％以下の純度、5vpm（百万分の１容積単位）以下の水
分含量及び5vpm以下の炭化水素総含量を有することを特
徴としている。
第２の態様によれば、本発明によるガスは、少なくとも
ヘリウム、窒素及びCO2を含み、少なくとも２種類のガ
スのその場での混合によつて得られたレーザー用ガス
で、（ａ）前記各ガスが99.995％以下の純度と、CO2が
前記ガスの一成分を構成するときは必要に応じてCO2を
除いて、5vpm以下の水分及び5vpm以下の炭化水素総含量
を有し、そのCO2は20vpm以下の水分含量を有してもよ
く、（ｂ）混合物が全体として5vpm以下の水分含量及び
5vpm以下の炭化水素総含量を有することを特徴としてい
る。
ヘリウム、窒素及びCO2を含み、少なくとも２種類のガ
スのその場での混合によつて得られたレーザー用ガス
で、（ａ）前記各ガスが99.995％以下の純度と、CO2が
前記ガスの一成分を構成するときは必要に応じてCO2を
除いて、5vpm以下の水分及び5vpm以下の炭化水素総含量
を有し、そのCO2は20vpm以下の水分含量を有してもよ
く、（ｂ）混合物が全体として5vpm以下の水分含量及び
5vpm以下の炭化水素総含量を有することを特徴としてい
る。
容易に理解されるように、一方のガスの組成において、
時として非常に微量でさえ自発的に導入される成分と、
ガス又は混合前のガス成分が非常に入念なやり方で精製
されていないときは時として無視できない量が意図しな
いやり方でガス中に入れられる不純物とは区別される。
時として非常に微量でさえ自発的に導入される成分と、
ガス又は混合前のガス成分が非常に入念なやり方で精製
されていないときは時として無視できない量が意図しな
いやり方でガス中に入れられる不純物とは区別される。
したがつて、例えば酸素、一酸化炭素、CO2及び窒素に
関しては、後で見られるように、同一物質が、一つのガ
スについては成分に、他のガスについては不純物となり
得る。
関しては、後で見られるように、同一物質が、一つのガ
スについては成分に、他のガスについては不純物となり
得る。
さらにCO2レーザーに用いるガス成分の工業的製造で通
常出会う不純物、すなわち特に、水分、酸素、一酸化炭
素、CO2、炭化水素CnHm、水素、窒素、アルゴン、ネオ
ン、COS及びSO2しか問題でない。
常出会う不純物、すなわち特に、水分、酸素、一酸化炭
素、CO2、炭化水素CnHm、水素、窒素、アルゴン、ネオ
ン、COS及びSO2しか問題でない。
本発明によるレーザー用ガスの例は、添付の図面を参照
して以下に述べられる。
して以下に述べられる。
（実施例） 出願人は、CO2レーザーの機能への影響について広汎な
研究を、ガスの工業的製造で通常出会い、これらのレー
ザー向けのレーザー用ガス成分に入つてくるいろいろな
不純物の存在下に行つた。これらの研究は、レーザーの
ゲイン（利得）に本質的に基いており、ゲインの大きさ
は、レーザーの出力と第１近似で比例している。
研究を、ガスの工業的製造で通常出会い、これらのレー
ザー向けのレーザー用ガス成分に入つてくるいろいろな
不純物の存在下に行つた。これらの研究は、レーザーの
ゲイン（利得）に本質的に基いており、ゲインの大きさ
は、レーザーの出力と第１近似で比例している。
結果は意外にも、水分と炭化水素に対して高純度を保証
することしか必要でなく、一方その他の不純物に関して
は、いわゆる工業用グレードのガスで見られるそれらと
全く両立できる比較的高い含量でもレーザーの機能を妨
げないことを示した。
することしか必要でなく、一方その他の不純物に関して
は、いわゆる工業用グレードのガスで見られるそれらと
全く両立できる比較的高い含量でもレーザーの機能を妨
げないことを示した。
第１図は、水分含量が増加するとき、レーザーの出力が
直線的に漸減することを示している。しかしながら水分
は、それが放電の安定をそこなうという事実から、非常
な微量であつても特に望ましいものではない。したがつ
て、レーザー用ガスは、水分含量を5vpm以下の値にもた
らす乾燥処理を受けなければならない。
直線的に漸減することを示している。しかしながら水分
は、それが放電の安定をそこなうという事実から、非常
な微量であつても特に望ましいものではない。したがつ
て、レーザー用ガスは、水分含量を5vpm以下の値にもた
らす乾燥処理を受けなければならない。
第２図は、実験用レーザーについて研究室で行われたテ
ストの結果を再現している。
ストの結果を再現している。
結果の分析は、顕著な、すなわちほぼ１％のゲインの減
少を得ないように、炭化水素総含量は5vpm以下でなけれ
ばならないという結論に導いた。このことは、ある種の
炭化水素は、レーザーの空洞での放電によつて破壊さ
れ、他の物質、特に他の炭化水素を形成することができ
るという事実を考慮に入れている。
少を得ないように、炭化水素総含量は5vpm以下でなけれ
ばならないという結論に導いた。このことは、ある種の
炭化水素は、レーザーの空洞での放電によつて破壊さ
れ、他の物質、特に他の炭化水素を形成することができ
るという事実を考慮に入れている。
工業的に製造されたガス中に存在する他の不純物につい
ては、 −アルゴン、ネオン:1％までの含量について、ゲインに
何の本質的な影響も見られなかつた。
ては、 −アルゴン、ネオン:1％までの含量について、ゲインに
何の本質的な影響も見られなかつた。
−水素:1,000vpmまでの含量については、ゲインのどの
ような減少も見られなかつた。
ような減少も見られなかつた。
−COS、SO2：工業用グレードのガス中で出会う量よりは
るかに大きい値である100vpmまでの含量については、ゲ
インのどのような減少も見られなかつた。
るかに大きい値である100vpmまでの含量については、ゲ
インのどのような減少も見られなかつた。
レーザー用ガスの成分でない場合には、不純物となる他
のガスがある。COと酸素がそれである。
のガスがある。COと酸素がそれである。
テストは、それらが1,000vpmまでの含量については、測
定可能なゲインの減少を生じないことを示した。
定可能なゲインの減少を生じないことを示した。
実際にレーザー用ガスは、２種類の形状で供給すること
ができる。
ができる。
（１）あらかじめ混合されたガスとして：この場合、上
に述べた不純物のみが問題となる。レーザーの機能は、
水分含量及び炭化水素総含量が両方とも5vpm以下でさえ
あれば、科学用グレードに対応する純度（99.995％）以
下の純度で十分である。
に述べた不純物のみが問題となる。レーザーの機能は、
水分含量及び炭化水素総含量が両方とも5vpm以下でさえ
あれば、科学用グレードに対応する純度（99.995％）以
下の純度で十分である。
（２）２種又はそれ以上のガスをその場で、すなわちレ
ーザーの空洞にガスを導入する直前に混合して：これら
のガスは、レーザー用ガスの個別の成分又は一部予備混
合物であつてよい。
ーザーの空洞にガスを導入する直前に混合して：これら
のガスは、レーザー用ガスの個別の成分又は一部予備混
合物であつてよい。
この場合、それぞれのガスに関係する不純物が、それら
が最終的レーザー用ガスの成分であつたとしても問題に
なる。例えば、ヘリウム、窒素及びCO2をそれぞれ収容
している３本のボンベから、ヘリウム−窒素−CO2の３
成分レーザー用ガスを製造する場合、窒素及びCO2はヘ
リウムに関して不純物として考慮されるだろう。
が最終的レーザー用ガスの成分であつたとしても問題に
なる。例えば、ヘリウム、窒素及びCO2をそれぞれ収容
している３本のボンベから、ヘリウム−窒素−CO2の３
成分レーザー用ガスを製造する場合、窒素及びCO2はヘ
リウムに関して不純物として考慮されるだろう。
そのとき本発明によるレーザー用ガスを製造するために
満たすべき条件は、一方では各ガスが99.995％以下の純
度を有すること、他方では最終混合物が5vpm以下の水分
含量及び5vpm以下の炭化水素総含量を有することであ
る。
満たすべき条件は、一方では各ガスが99.995％以下の純
度を有すること、他方では最終混合物が5vpm以下の水分
含量及び5vpm以下の炭化水素総含量を有することであ
る。
しかしながら、CO2が混合すべきガスの一つであるとき
は、混合物全体としての水分含量が5vpm以下にとどまり
さえすれば、CO2の水分含量は20vpm達してもよい。この
ことは、CO2が一般に、10％以下の適度の含量でレーザ
ー用ガス中に存在するという事実から可能になる。
は、混合物全体としての水分含量が5vpm以下にとどまり
さえすれば、CO2の水分含量は20vpm達してもよい。この
ことは、CO2が一般に、10％以下の適度の含量でレーザ
ー用ガス中に存在するという事実から可能になる。
例として、ヘリウム74％、窒素20％及びCO2６％の組成
を有する本発明によるレーザー用ガスは、次の要領で得
られる。
を有する本発明によるレーザー用ガスは、次の要領で得
られる。
（１）次のような不純物含量をもつあらかじめ混合され
た形で、 H2O 4 vpm O2 42 vpm CO 0.5vpm CnHm 1 vpm H2 0.5vpm Ne＋Ar 14.5vpm 合計 62.5vpm このレーザー用ガスの全体としての純度は、したがつて
99.99375％である。
た形で、 H2O 4 vpm O2 42 vpm CO 0.5vpm CnHm 1 vpm H2 0.5vpm Ne＋Ar 14.5vpm 合計 62.5vpm このレーザー用ガスの全体としての純度は、したがつて
99.99375％である。
（２）表１に示された不純物含量をもつ別個に供給され
た３成分から、 したがつて混合物は水分含量3.2vpm及び炭化水素総含量
0.44vpmを有する。
た３成分から、 したがつて混合物は水分含量3.2vpm及び炭化水素総含量
0.44vpmを有する。
こうして得られた２種類のレーザー用ガスは、満足すべ
き結果を与えた。
き結果を与えた。
本発明によるレーザー用ガスは、ヘリウム、窒素及びCO
2以外に、成分として一酸化炭素及び／又は酸素を含有
してもよい。
2以外に、成分として一酸化炭素及び／又は酸素を含有
してもよい。
第１図は、高速軸方向フラツクス型の工業用CO2レーザ
ーについて、80mbの圧力、510mAの電流で測定された、
レーザーの空洞内に導入されたレーザー用ガスの水分含
量に応じた出力の変化を示すグラフであり、 第２図は、実験用CO2レーザーについて測定された、レ
ーザーの空洞内に導入されたレーザー用ガスの炭化水素
含量に応じたゲインの変化を示すグラフである。
ーについて、80mbの圧力、510mAの電流で測定された、
レーザーの空洞内に導入されたレーザー用ガスの水分含
量に応じた出力の変化を示すグラフであり、 第２図は、実験用CO2レーザーについて測定された、レ
ーザーの空洞内に導入されたレーザー用ガスの炭化水素
含量に応じたゲインの変化を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マリー ブルノ フランス国 78320 ル メニル‐サン- デニ ラ ヴエリエル リユ マルセル- リビエル ７ (72)発明者 マロー クリスチーヌ フランス国 78000 ベルサイユ レシダ ンス デ レピニエル 11 リユ シヤン プ‐ラガルド 23 (72)発明者 ウーガラヌ ラサン フランス国 78180 モンテイニイ‐ル- ブルトノー リユ ジヤン‐コクトー １ (72)発明者 ヴアン デ アヴエ フイリツプ 南アフリカ連邦共和国 99300‐2193 ヨ ハネスブルク ウエリントン ロード パ ークタウ ９ フアースト フロアー リ キツド エール プロプライアタリイ リ ミテツド（番地なし)
Claims (6)
- 【請求項１】少なくともヘリウム、窒素及び二酸化炭素
（CO2）を含む種類のあらかじめ混合されたレーザー用
ガスにおいて、前記各ガスが、99.995％以下の純度、5v
pm以下の水分含量及び5vpm以下の炭化水素総含量を有す
ることを特徴とするCO2レーザー用ガス。 - 【請求項２】前記各ガスの純度が99.5％と99.995％との
間にもつぱら含まれることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のCO2レーザー用ガス。 - 【請求項３】少なくともヘリウム、窒素及び二酸化炭素
（CO2）を含み、少なくとも２種類のガスをその場で混
合して得られたレーザー用ガスにおいて、（ａ）前記各
ガスが99.995％以下の純度と、CO2が前記ガスの一成分
を構成するときは必要に応じてCO2を除いて5vpm以下の
水分含量及び5vpm以下の炭化水素総含量を有し、そのCO
2は20vpm以下の水分含量を有してもよく、（ｂ）混合物
が全体として5vpm以下の水分含量及び5vpm以下の炭化水
素総含量を有することを特徴とするCO2レーザー用ガ
ス。 - 【請求項４】前記各ガスが、99.5％と99.995％との間に
もつぱら含まれることを特徴とする特許請求の範囲第３
項記載のCO2レーザー用ガス。 - 【請求項５】ガスの成分が、ヘリウム、窒素及びCO2以
外に一酸化炭素（CO）及び／又は酸素を含んでいること
を特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項のいずれ
か１項に記載のCO2レーザー用ガス。 - 【請求項６】少なくともヘリウム、窒素及び二酸化炭素
を含み、前記各ガスが99.995％以下の純度、5vpm以下の
水分含量及び5vpm以下の炭化水素総含量を有するCO2レ
ーザー用ガスを、レーザーの空洞内に導入することを特
徴とするCO2レーザーによる作業方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8812527A FR2637132B1 (fr) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | Gaz lasants et procede de travail au laser co2 |
| FR88/12527 | 1988-09-26 | ||
| PCT/FR1989/000486 WO1990003676A1 (fr) | 1988-09-26 | 1989-09-25 | Gaz lasants et procede de travail au laser co¿2? |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03502749A JPH03502749A (ja) | 1991-06-20 |
| JPH0732293B2 true JPH0732293B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=9370373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1510492A Expired - Fee Related JPH0732293B2 (ja) | 1988-09-26 | 1989-09-25 | Ｃｏ２レーザーに用いるガス及びｃｏ２レーザーによる作業方法 |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5073897A (ja) |
| EP (1) | EP0362041B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0732293B2 (ja) |
| KR (1) | KR900702608A (ja) |
| AR (1) | AR244028A1 (ja) |
| AT (1) | ATE96253T1 (ja) |
| AU (1) | AU617222B2 (ja) |
| BR (1) | BR8907096A (ja) |
| CA (1) | CA1329003C (ja) |
| DE (1) | DE68910073T2 (ja) |
| DK (1) | DK127790A (ja) |
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| FR (1) | FR2637132B1 (ja) |
| NZ (1) | NZ230782A (ja) |
| PT (1) | PT91813B (ja) |
| TR (1) | TR24380A (ja) |
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| US20050184033A1 (en) * | 2001-03-21 | 2005-08-25 | Johann Herrmann | Utilization of a process gas mixture and method for laser beam welding |
| ITTO20010551A1 (it) | 2001-06-08 | 2002-12-08 | Gevipi Ag | Organi di controllo del flusso in materiale duro per apparecchi idraulici. |
| EP1815937A1 (fr) * | 2006-02-07 | 2007-08-08 | Air Liquide Espana SA | Procédé de coupage par faisceau laser d'une pièce en titane à l'aide d'un mélange gazeux Ar/He |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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- 1988-09-26 FR FR8812527A patent/FR2637132B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1989
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- 1989-09-25 JP JP1510492A patent/JPH0732293B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1989-09-25 EP EP89402615A patent/EP0362041B1/fr not_active Revoked
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- 1990-05-23 DK DK127790A patent/DK127790A/da not_active Application Discontinuation
- 1990-05-25 KR KR1019900701085A patent/KR900702608A/ko not_active Withdrawn
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