JPH088381B2 - レーザ装置の放電電極及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、パルス放電ガスレーザ装置等における放電
を長期間安定化するためのレーザ装置の放電電極及びそ
の製造方法に関する。

（従来の技術） 第３図はガスレーザ装置のうちエキシマレーザ装置の
構成図であって、これは共振器を構成する出力ミラー１
および反射ミラー２を両端に設けたチャンバー３内に希
ガスとハロゲンガス元素との化合物である希ガスハライ
ドを高速で循環させ、かつ共振器の共振発生方向に平行
に互いに対向する一対の放電電極4,5を設けたものであ
る。ここで、各放電電極４、５間には立ち上がりを高速
にしたパルス電圧が印加されて放電電極４、５間で瞬時
にパルス放電が行なわれる。この放電によりチャンバー
３内にアキシマが生成され、このエキシマが解離すると
きに放出されるエネルギを各出力ミラー１と反射ミラー
２との間で共振させてパルスレーザ光Laとして出力す
る。そして、再びパルス電圧を印加してパルス放電を行
なわせ、これを高速で繰返すことにより高速のパルスレ
ーザ光Laを得ている。なお、希ガスハライドは次の放電
に影響与えないように循環装置により随時新しいガスに
入れ換えられている。ところで、各放電電極４、５はこ
れら電極４、５間に生じる電界を均一にするために表面
を鏡面程度の仕上に施したり、また放電の一部が偏って
アーキング放電を生じないうちにパルス放電を完了する
ように形成することが重要である。しかし、長期間パル
ス放電を行なって大きなパルス電流を流すと、放電電極
４、５の表面が劣化して電界等を不均一化し、パルス放
電が不均一となってしまう。このため、劣化の影響を無
くすためにニッケルNi等をメッキ処理してその厚みを厚
くすることが行われているが、局部的に表面劣化が生じ
た場合にやはり放電が不均一となる。このため、放電電
極表面が劣化する毎に放電電極４、５を交換することに
なり、その交換回数が頻繁となっている。さらに、また
この交換の際、チャンバ３内に大気が入るために大気が
放電電極４、５にチャンバー３に付着し、その後の放電
を行なうにあたって不純ガスが出てしまい、安定な放電
が出来なくなってしまう。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように放電電極の表面が劣化してしまい、放電
電極４、５の長寿命化を図ることはできなかった。

そこで本発明は局部的に劣化が生じたとしても電界を
不均一にする影響はなく、耐食性を向上させ、長期間安
定したパルス放電ができるレーザ装置の放電電極を提供
することを目的とする。

又、本発明は、局部的に劣化が生じたとしても電界を
不均一にする影響はなく、耐食性を向上させ、放電電極
の耐久性を長くできて長期間安定したパルス放電ができ
るレーザ装置の放電電極製造方法を提供することを目的
とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、円弧形状の断面を有する電極素地と、 この電極素地の表面上に、所定の表面粗さになるよう
に溶着によって形成された耐食性金属と、 から形成したレーザ装置の放電電極である。

又、本発明は、電極素地と異種で厚さが粗密に分布し
た耐食性金属を電極素地の表面に仮付着する仮付着工程
と、 この仮付着工程の後、レーザビームを耐食性金属の表
面上での走査速度を変化させて耐食性金属に照射し、レ
ーザビームの径を大きくして耐食性金属の表面上に照射
して、耐食性金属を電極素地に溶着する表面形成工程
と、 を有するレーザ装置の放電電極製造方法である。

（作用） このようなレーザ装置の放電電極であれば、円弧形状
の断面を有する電極素地の表面上に、所定の表面粗さに
なるように溶着によって耐食性金属を形成するので、局
部的に劣化が生じたとしても電界を不均一にする影響は
なく、耐食性が向上し、長期間安定したパルス放電を得
ることができる。

又、レーザ装置の放電電極製造方法であれば、仮付着
工程において電極素地と異種で厚さが粗密に分布した耐
食性金属を電極素地の表面に仮付着し、この後の表面形
成工程においてレーザビームを耐食性金属の表面上での
走査速度を変化させて耐食性金属に照射し、レーザビー
ムの径を大きくして耐食性金属の表面上に照射して、耐
食性金属を電極素地に溶着する。これにより、局部的に
劣化が生じたとしても電界を不均一にする影響はなく、
耐食性が向上し、長期間安定したパルス放電を得ること
ができるレーザ装置の放電電極を製造できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は本発明のレーザ装置の放電電極製造方法に適
用する放電電極製造装置の構成図である。10は製造後に
放電電極となる被処理体であって、Ｚテーブル11、Ｘテ
ーブル12およびＹテーブル13から構成される移動機構14
の上に載置されている。これらＺテーブル11、Ｘテーブ
ル12およびＹテーブル13はそれぞれＺテーブル制御部1
5、Ｘテーブル制御部16およびＹテーブル制御部17によ
り各Ｚ方向、Ｘ方向およびＹ方向に移動制御されるもの
となっている。一方、被処理体10の上部にはレーザ発振
器18が設けられ、このレーザ発振器18のレーザ出力光路
上に集光レンズ19および振動ミラー20が配置されてレー
ザビームが形成されて被処理体10の表面上に照射される
ようになっている。なお、集光レンズ19は光学系制御部
21により位置が制御されて被処理体10の表面上における
レーザビーム径等が調節され、また振動ミラー20は同一
の光学系制御部21によって矢印（イ）方向に回動してレ
ーザビームを被処理体10上に走査するようになってい
る。そうして、Ｚテーブル制御部15、Ｘテーブル制御部
16、Ｙテーブル制御部17および光学系制御部21は主制御
部２によって作動制御されている。

次に上記の如く構成された装置を適用した製造方法手
順について説明する。

先ず、電極素地10aを機械加工して第２図に示すよう
な断面が円弧形状でかつ上部の（ロ）方向から見た形状
が長方形なるように外観を仕上げる。そして、仮付着工
程に進んで電極素地10aの円弧状側の表面上にニッケルN
i等の耐食性金属10bをコーデイングして仮付着する。次
に表面形成工程に進んで耐食性金属10bの仮付着された
電極素地10aをＺテーブル11上に載置する。ここで、主
制御部22はレーザ発振器18、Ｚテーブル制御部15、Ｘテ
ーブル制御部16およびＹテーブル制御部17に動作制御信
号を送出する。そうすると、レーザ発振器18からレーザ
光が出力され、このレーザ光が集光レンズ19で集光さ
れ、この後、振動ミラー20で反射して耐食性金属10bの
表面にレーザビームとして照射される。これにより耐食
性金属10bは溶解して電極素地10aに溶着する。このと
き、Ｘテーブル12、Ｙテーブル13はそれぞれＸテーブル
制御部16、Ｙテーブル制御部17により移動制御されてそ
れぞれＸ方向およびＹ方向に移動し、レーザビームが耐
食性金属10bの表面全体に照射されて溶着される。ま
た、Ｚテーブル11はＺ方向位置を一定とし、同一強度の
レーザビーネが耐食性金属10bの表面に照射さるように
し、かつ別の放電電極を製造する場合にＺ方向位置を変
化させるものとしている。

さて、耐食性金属10bを電極素地10aに溶着するときに
溶着後の表面の粗さを制御するために次のようなことが
行われる。

耐食性金属10bの厚さを仮付着時において粗密に分
布させる。レーザビームの耐食性金属10b表面上での
走査速度を変化させ、溶着条件によって耐食性金属10b
表面上を例えば細かい模様状に形成する。レーザビー
ムの径を大きくして耐食性金属10b表面を均一加熱して
平坦状の表面に形成する。以上の処理である。

ところで、長寿命化する放電電極として必要なこと
は、レーザ装置に組込んだ状態で互いに対向する電極面
部分を細かい粗面例えば各放電電極間の電界が不均一と
ならない程度の粗さに仕上げ、一方、対向しない電極面
部分を薄いメッキ仕上とすることである。従って、仮付
着工程において電極素地10aの互いに対向する電極面と
なる部分に耐食性金属10bを仮付着し、次の表面形成工
程において仮付着した耐食性金属10bにレーザビームを
照射して電界が不均一とならない程度の粗さに仕上げ
る。そうして、この後、レーザビームにより処理しなか
った電極面部分を薄いメッキ処理する。

このように上記製造方法により製造されたレーザ装置
の放電電極であれば、電極素地10aの表面上に、所定の
表面粗さになるように溶着によって耐食性金属10bを形
成したので、レーザ装置に適用した場合、局部的に劣化
が生じたとしても電界を不均一にする影響はなく、耐食
性が向上し、長期間安定したパルス放電を得ることがで
る。

又、上記製造方法であれば、仮付着工程において電極
素地10aと異種で厚さが粗密に分布した耐食性金属を電
極素地10bの表面に仮付着し、この後の表面形成工程に
おいてレーザビームを耐食性金属10aの表面上での走査
速度を変化させて耐食性金属10bに照射し、レーザビー
ムの径を大きくして耐食性金属10bの表面上に照射し
て、耐食性金属10bを電極素地10aに溶着するので、放電
電極の表面をレーザ装置に組み込む放電電極として必要
とする粗面に仕上げることができる。このように放電電
極表面を粗さをもって形成することにより局部的に劣化
が生じたとしても電界を不均一にする影響はない放電電
極を製造できる。

又、レーザビームによる溶着処理を不活性ガス雰囲気
中や真空中で行えば、不純ガスを電極内部から放出する
ことができガス劣化を防止できる。

従って、長期間放電を安定した状態で行える放電電極
を製造できる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、局部的に劣化が
生じたとしても電界を不均一にする影響はなく、耐食性
を向上させ、長期間安定したパルス放電ができるレーザ
装置の放電電極を提供できる。

又、本発明によれば、局部的に劣化が生じたとしても
電界を不均一にする影響はなく、耐食性を向上させ、放
電電極の耐久性を長くできて長期間安定したパルス放電
ができるレーザ装置の放電電極製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるレーザ装置の放電電極製造方法
を適用した放電電極製造装置の構成図、第２図は本発明
方法における仮付着工程を説明するための図、第３図は
レーザ装置に設けた放電電極を示す図である。 10……被処理体、10a……電極素地、10b……耐食性金
属、11……Ｚテーブル、12……Ｘテーブル、13……Ｙテ
ーブル、14……移動機構、15……Ｚテーブル制御部、16
……Ｘテーブル制御部、17……Ｙテーブル制御部、18…
…レーザ装置、19……集光レンズ、20……振動ミラー、
21……光学系制御部、22……主制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円弧形状の断面を有する電極素地と、 この電極素地の表面上に、所定の表面粗さになるように
   溶着によって形成された耐食性金属と、 から形成されたことを特徴とするレーザ装置の放電電
   極。
2. 【請求項２】電極素地と異種で厚さが粗密に分布した耐
   食性金属を前記電極素地の表面に仮付着する仮付着工程
   と、 この仮付着工程の後、レーザビームを前記耐食性金属の
   表面上での走査速度を変化させて前記耐食性金属に照射
   し、前記レーザビームの径を大きくして前記耐食性金属
   の表面上に照射して、前記耐食性金属を前記電極素地に
   溶着する表面形成工程と、 を有することを特徴とするレーザ装置の放電電極製造方
   法。